PAGE17PAGE1第頁(yè)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型、組成及工作原理、汽車轉(zhuǎn)向基本特性；掌握液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成與類型；了解電動(dòng)式助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本知識(shí)；掌握動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的拆裝及其調(diào)整要領(lǐng)。能力目標(biāo)：素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成教學(xué)難點(diǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)注釋單元十九轉(zhuǎn)向系統(tǒng)〖理論知識(shí)〗一、汽車轉(zhuǎn)向基本特性為了汽車能順利轉(zhuǎn)向,各車輪不產(chǎn)生滑動(dòng),轉(zhuǎn)向車輪須同向偏轉(zhuǎn),且所有車輪需要繞著一個(gè)轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)動(dòng),保證各車輪在轉(zhuǎn)向過(guò)程中均為純滾動(dòng)。如圖19-1所示,汽車四個(gè)車輪A、B、C和D轉(zhuǎn)軸的延長(zhǎng)線相交于一點(diǎn)O,O點(diǎn)即為車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心,四個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡形成同心圓。圖19-1汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)理想的車輪運(yùn)動(dòng)軌跡二、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的減速增力傳動(dòng)裝置。其功用是增大由方向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力,并改變力的傳遞方向。按嚙合傳動(dòng)副的結(jié)構(gòu)形式,轉(zhuǎn)向器可分為齒輪齒條式、循環(huán)球式和蝸桿曲柄指銷式等幾種。目前常用的有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。1）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器主要由轉(zhuǎn)向齒條、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向器殼體、轉(zhuǎn)向橫拉桿和壓緊彈簧等組成。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用輕便、轉(zhuǎn)向反應(yīng)非常靈敏,維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),在前輪為獨(dú)立懸架的轎車和輕型、微型貨車上得以廣泛應(yīng)用。2）循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器具有以下特性。（1）因?yàn)檗D(zhuǎn)向主軸的旋轉(zhuǎn)是靠滾動(dòng)球接觸面?zhèn)魉偷?所以循環(huán)球螺母滑動(dòng)的摩擦力非常小。（2）這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器可以耐受大載荷轉(zhuǎn)向。（3）轉(zhuǎn)向操作角度大。2.轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)如圖19-7所示為汽車轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)一般由方向盤1、轉(zhuǎn)向管柱2、上轉(zhuǎn)向軸3、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸5和轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉6等組成。圖19-7汽車轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)3.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用與類型轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向輪,使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向,并保證左右轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化。2）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成與構(gòu)造轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成。有些汽車上還裝置有轉(zhuǎn)向減振器。三、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如圖19-18所示為一種液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成。轉(zhuǎn)向加力裝置由轉(zhuǎn)向液壓泵7、轉(zhuǎn)向油管8、轉(zhuǎn)向油罐6以及位于整體式轉(zhuǎn)向器4內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸5等組成。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤1時(shí),通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿9移動(dòng),并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂,使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn),從而改變汽車的行駛方向。與此同時(shí),轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng),使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓作用力,幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操作。由于有轉(zhuǎn)向加力裝置的作用,駕駛員只需比采用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)小得多的轉(zhuǎn)向力矩,就能使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為液壓常流滑閥式和轉(zhuǎn)閥式。圖19-18液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成1）汽車直行時(shí)汽車直線行駛時(shí),轉(zhuǎn)向控制閥處于中間位置,如圖19-20所示,來(lái)自轉(zhuǎn)向液壓泵的工作液從轉(zhuǎn)向器殼體的進(jìn)油口C流到閥體3的中間油環(huán)槽中,經(jīng)過(guò)其槽底的三個(gè)通孔進(jìn)入閥體3和閥芯4之間,此時(shí)因閥芯處于中間位置,進(jìn)入的油液分別通過(guò)閥體和閥芯縱槽形成的兩邊相等的間隙,再通過(guò)閥芯的縱槽和閥體的縱槽以及閥體的徑向孔流向閥體外的上、下油環(huán)槽,然后通過(guò)殼體中的兩條油道分別流到動(dòng)力缸的左腔(A腔)、右腔(B腔)中。同時(shí),通過(guò)閥芯縱槽的徑向油孔流到閥芯內(nèi)腔與扭桿組件之間的空隙(回油道2)中,經(jīng)油管回到轉(zhuǎn)向油罐中去,形成了常流式油液循環(huán)。此時(shí),A腔、B腔油壓相等且很小,齒條活塞既沒(méi)有受到轉(zhuǎn)向齒輪的軸向推力,也沒(méi)有受到A腔、B腔因壓力差造成的軸向推力。齒條活塞處于中間位置,不產(chǎn)生助力作用。圖19-20汽車直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥工作原理2）汽車轉(zhuǎn)向時(shí)汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí),如圖19-21所示,轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤使轉(zhuǎn)向軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)閥芯同步轉(zhuǎn)動(dòng)。受到轉(zhuǎn)向節(jié)臂傳來(lái)的路面轉(zhuǎn)向阻力作用,動(dòng)力缸活塞和轉(zhuǎn)向齒條暫時(shí)不能運(yùn)動(dòng),所以轉(zhuǎn)向齒輪暫時(shí)也不能隨轉(zhuǎn)向軸向右轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣扭桿受轉(zhuǎn)矩作用,前、后端產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形,轉(zhuǎn)向閥芯和閥體之間轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度。動(dòng)力缸左腔(A腔)進(jìn)入高壓油,右腔(B腔)泄壓,動(dòng)力缸產(chǎn)生向右轉(zhuǎn)向助力。齒條在液壓力作用下向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí),轉(zhuǎn)向齒輪本身也開始與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)。只要方向盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),扭桿的扭轉(zhuǎn)變形便一直保持不變,轉(zhuǎn)向控制閥所處的右轉(zhuǎn)向位置不變。一旦方向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng),動(dòng)力缸暫時(shí)還繼續(xù)工作,導(dǎo)致轉(zhuǎn)向輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),使扭桿的扭轉(zhuǎn)變形減少,轉(zhuǎn)向助力減少。當(dāng)轉(zhuǎn)向助力剛好與車輪的回正力矩相平衡時(shí),齒條齒輪停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí),轉(zhuǎn)向閥即停駐在某一位置不動(dòng),轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角保持不變。圖19-21汽車右轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥工作原理2.電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1）液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而構(gòu)成的。根據(jù)控制方式的不同,液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。2）電動(dòng)式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)式EPS是利用電動(dòng)機(jī)作為助力源,根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等因素,由電子控制單元完成助力控制。電動(dòng)式EPS組成如圖19-23所示。當(dāng)操縱方向盤時(shí),裝在方向盤軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測(cè)出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號(hào),該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入到電子控制單元。電控單元根據(jù)這些輸入信號(hào)確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向,即選定電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)動(dòng)方向,調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動(dòng)力的大小。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過(guò)減速機(jī)構(gòu)減速增矩后,加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上,使之得到一個(gè)與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。圖19-23電動(dòng)式EPS組成四、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.4WS汽車轉(zhuǎn)向方式1）逆相位轉(zhuǎn)向在低速行駛或者方向盤轉(zhuǎn)角較大時(shí),前、后輪實(shí)現(xiàn)逆相位轉(zhuǎn)向,即后輪的偏轉(zhuǎn)方向與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反,且偏轉(zhuǎn)角度隨方向盤轉(zhuǎn)角增大而在一定范圍內(nèi)增大(后輪最大轉(zhuǎn)向角一般為5°左右)。2）同相位轉(zhuǎn)向在中、高速行駛或方向盤轉(zhuǎn)角較小時(shí),前、后輪實(shí)現(xiàn)同相位轉(zhuǎn)向,即后輪的偏轉(zhuǎn)方向與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同(后輪最大轉(zhuǎn)角一般為1°左右)。2.4WS汽車轉(zhuǎn)向特性1）4WS汽車低速時(shí)的轉(zhuǎn)向特性如圖19-26所示為汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛軌跡。2WS車(前輪轉(zhuǎn)向操縱)的情況是后輪不轉(zhuǎn)向,所以轉(zhuǎn)向中心大致在后軸的延長(zhǎng)線上,如圖19-26（a）所示。4WS車對(duì)后輪進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)向操縱,轉(zhuǎn)向中心比2WS車的超前,并在靠近車體處,如圖19-26（b）所示。在低速轉(zhuǎn)向時(shí),若前輪轉(zhuǎn)向角相同,則4WS車的轉(zhuǎn)向半徑更小,內(nèi)輪差也更小,所以轉(zhuǎn)向性好。對(duì)小轎車而言,如果后輪逆向轉(zhuǎn)向1°,則可減少最小轉(zhuǎn)彎半徑約0.5m,內(nèi)輪差約為01m。2）4WS汽車高速時(shí)的轉(zhuǎn)向特性如圖1927（a）所示為高速轉(zhuǎn)向時(shí)2WS車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。前輪轉(zhuǎn)向時(shí),前輪產(chǎn)生側(cè)偏角α,并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力使車體開始自轉(zhuǎn)。當(dāng)車體出現(xiàn)偏向時(shí),后輪也出現(xiàn)側(cè)偏角β,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力。四輪分擔(dān)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的力,一邊平衡一邊轉(zhuǎn)向。但是,車速越高,離心力就越大,所以必須給前輪更大的側(cè)偏角,使它產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)向心力,從而使后輪也產(chǎn)生與此相對(duì)應(yīng)的側(cè)偏角,車體自轉(zhuǎn)趨勢(shì)更加嚴(yán)重。因此車速越高,越容易引起車輛的旋轉(zhuǎn)或側(cè)滑。理想的高速轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是盡可能使車體的方向和前進(jìn)方向一致,以防多余的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使前、后輪產(chǎn)生足夠的旋轉(zhuǎn)向心力。在4WS的車上通過(guò)對(duì)后輪的同相轉(zhuǎn)向操縱,后輪也產(chǎn)生側(cè)偏角,使它與前輪的旋轉(zhuǎn)向心力相平衡,從而抑制自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣就有可能得到車體方向與車輛前進(jìn)方向相一致的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向狀態(tài),如圖1927（b）所示。圖19-26汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛軌跡圖19-27高速時(shí)2WS與4WS汽車的轉(zhuǎn)向特性比較3.四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型1）按照控制和驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向的方式分類按照控制和驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向的方式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機(jī)械式(駕駛員通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)控制并驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向)、液壓式(借助液壓來(lái)控制并驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向)、電動(dòng)式(借助電力來(lái)控制并驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向)。2）按照控制后輪轉(zhuǎn)向的方法分類四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按控制后輪轉(zhuǎn)向的方法可分為轉(zhuǎn)角隨動(dòng)型四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和車速感應(yīng)型四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。4.機(jī)械式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),將齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒條左右運(yùn)動(dòng)變換為齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)中央軸使后輪轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向齒輪產(chǎn)生動(dòng)作。5.液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車的運(yùn)行狀況隨時(shí)進(jìn)行綜合判斷,精確控制后輪偏轉(zhuǎn)角。液壓油自油泵輸入到電磁閥和后輪控制閥,根據(jù)4WSECU的指令進(jìn)入能控制后輪偏轉(zhuǎn)角的動(dòng)力缸。4WSECU對(duì)后輪偏轉(zhuǎn)角的控制分基本控制和修正控制兩部分?；究刂瓢€(wěn)定性控制和回正控制。汽車高速行駛時(shí),慢速轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤,后輪與前輪同向偏轉(zhuǎn),進(jìn)行穩(wěn)定性控制；汽車低、中速行駛時(shí),在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的最初階段,后輪與前輪逆向偏轉(zhuǎn),然后逐漸回正,即進(jìn)行回正控制。6.電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成如圖19-32所示,前、后輪轉(zhuǎn)向器均為電動(dòng)助力,兩轉(zhuǎn)向器之間無(wú)任何機(jī)械連接裝置及液壓管道等部件,直接對(duì)前、后輪的轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制,具有前、后輪轉(zhuǎn)向角關(guān)系控制精確、控制自由度高、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。圖19-32電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)〖小結(jié)〗1.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。2.機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源,其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。3.動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是利用一定的動(dòng)力助力方式,幫助執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作的轉(zhuǎn)向總成。按動(dòng)力介質(zhì)的不同分為氣壓式、