动力转向系统的工作原理Word文档格式.docx
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采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机（或电机）驱动的油泵（或空气压缩机）所提供的液压能（或气压能）。
用以将发动机（或电机）输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。
下面介绍动力转向器的类型及工作原理。
（1）动力转向器的类型
按传能介质的不同，动力转向器有气压式和液压式两种。
装载质量特大的货车不宜采用气压动力转向器，因为气压系统的工作压力较低（一般不高于0.7MPa），用于重型汽车上时，其部件尺寸将过于庞大。
液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很小。
液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。
因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。
根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整体式（机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、组合式（把机械式转向器和转向控制阀设计在一起，转向动力缸独立）和分离式（机械式转向器独立，把转向控制阀和转向动力缸设计为一体）三种结构型式。
这里仅介绍液压整体式动力转向器。
（2）动力转向系统的工作原理
汽车悬架知识专题：
电控悬架
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悬架主要影响汽车的垂直振动。
传统的汽车悬架是不可调整的，在行车中车身高度的变化取决于弹簧的变形。
因此就自然存在了一种现象，当汽车空载和满载的时候，车身的离地间隙是不一样的。
尤其是一些轿车采用比较柔软的螺旋弹簧，满载后弹簧的变形行程会比较大，导致汽车空载和满载的时候离地间隙相差有几十毫米，使汽车的通过性受到影响。
汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。
一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。
另外，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求也是不一样的。
一成不变的悬架无法满足这种矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。
在电子技术发展的带动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架来满足这种需求，这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电控空气悬架形式。
以前空气悬架多用于大客车上，停车时悬架下降汽车离地间隙减少，便于乘客上下车，开车时悬架上升便于通行。
这种空气悬架系统由空气压缩机、阀门、弹簧、气室（气囊）、减振器所组成。
车辆高度直接靠阀门控制气室的空气流进流出来调整。
现在轿车用的电控悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者结合在一起。
典型的电控悬架由电子控制元件（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、空气弹簧元件等组成。
空气弹簧元件是由电控减振器、阀门、双气室所组成。
电控减振器顶部有一个小型电动机，可通过它转动一个调整量孔大小的控制杆将阻尼分成多级，从而实现控制阻尼的目的。
阀门也充当了一个调节气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的总容积起着空气弹簧的作用，比较柔软；
但当关闭双气室之间的阀门时，则以一个气室的容量来承担空气弹簧的作用，就会变得硬，因此阀门起到控制“弹簧”变软变硬的作用。
图示ECU、压缩机（5）、阀门（3）（4）、空气弹簧元件
（1）
（2）。
电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。
传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息计算并输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架随行驶及路面状态不同而变化：
在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼变弱，获得舒适的乘坐感；
在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。
同时，该系统的电控减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度（减小离地间隙），减少风阻以节省能源；
在车速比较慢时车身高度又可恢复正常。
悬架概述
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舒适性是轿车最重要的使用性能之一。
舒适性与车身的固有振动特性有关，而车身的固有振动特性又与悬架的特性相关。
所以，汽车悬架是保证乘坐舒适性的重要部件。
同时，汽车悬架做为车架（或车身）与车轴（或车轮）之间作连接的传力机件，又是保证汽车行驶安全的重要部件。
因此，汽车悬架往往列为重要部件编入轿车的技术规格表，作为衡量轿车质量的指标之一。
汽车车架（或车身）若直接安装于车桥（或车轮）上，由于道路不平，由于地面冲击使货物和人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。
汽车悬架是车架（或车身）与车轴（或车轮）之间的弹性联结装置的统称。
它的作用是弹性地连接车桥和车架（或车身），缓和行驶中车辆受到的冲击力。
保证货物完好和人员舒适；
衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；
同时悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些力所造成的力矩作用到车架（或车身）上，以保证汽车行驶平顺；
并且当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。
悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。
由此可见悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一。
一般悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。
弹性元件用来承受并传递垂直载荷，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。
弹性元件种类包括钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、油气弹簧、空气弹簧和橡胶弹簧。
减振器用来衰减由于弹性系统引起的振，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。
导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。
种类有单杆式或多连杆式的。
钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。
有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。
用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机（或电机）驱动的油泵（或空气压缩机）所提供的液压能（或气压能）。
（1）动力转向器的类型
装载质量特大的货车不宜采用气压动力转向器，因为气压系统的工作压力
较低（一般不高于0.7MPa），用于重型汽车上时，其部件尺寸将过于庞大。
（2）动力转向系统的工作原理
当汽车直线行驶时，转向控制阀2将转向油泵6泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用
。
液压动力转向系统示意图
l.转向操纵机构
2.转向控制阀
3.机械转向器与转向动力缸总成
4.转向传动结构
5.转向油罐
6.转向油泵
R.转向动力缸右腔
L.转向动力缸左腔。
改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。
作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。
有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。
1
现代汽车转向装置的设计趋势
1.1
适应汽车高速行驶的需要
从操纵轻便性、稳定性及安全行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。
“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。
1．2
充分考虑安全性、轻便性
随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步
推广。
从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。
1.3
低成本、低油耗、大批量专业化生产
随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。
对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。
1．4
汽车转向器装置的电脑化
汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。
2
现代汽车转向装置的发展趋势
2．1
现代汽车转向装置的使用动态
随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。
汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：
有蜗杆肖式（WP型）、蜗杆滚轮式（WR型）、循环球式（BS型）、齿条齿轮式（RP型）。
这四种转向器
型式，已经被广泛使用在汽车上。
据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45％左右，齿条齿轮式转向器占40％左右，蜗杆滚轮式转向器占10％左右，其它型式的转向器占5％。
循环球式转向器一直在稳步发展。
在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。
日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5％，发展到现今的100％了（蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰）。
大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。
微型货车用循环球式转向器占65％，齿条齿轮式占
35％。
综合上述对有关转向器品种的使用分析，得出以下结论：
．循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；
而蜗轮#0;
蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。
．在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90％；
西欧则重点发展齿轮齿条式转向
器，比率超过50％，法国已高达95％。
．由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用（包括小客车、小型货车或客货两用车）得到突飞猛进的发展；
而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。
2．2
循环球式转向器特点
．循环球式转向器的特点是：
效率高，操纵轻便，有一条平滑的操纵力特性曲线。
．布置方便。
特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；
易于传递驾驶员操纵信号；
逆效率高、回位好，与液压助力装置的动作配合得好。
．可以实现变速比的特性，满足了操纵轻便性的要求。
中间位置转向力小、且经常使用，要求转向灵敏，因此希望中间位置附近速比小，以提高灵敏性。
大角度转向位置转向阻力大，但使用次数少，因此希望大角度位置速比大一些，以减小转向力。
由于循环球式转向器可实现变速比，应用正日益广泛。
．通过大量钢球的滚动接触来传递转向力，具有较大的强度和较好的耐磨性。
并且该转向器可以被设计成具有等强度结构，这也是它应用广泛的原因之一。
变速比结构具有较高的刚度，特别适宜高速车辆车速的提高。
高速车辆需要在高速时有较好的转向稳定性，必须保证转向器具有较高的刚度。
．间隙可调。
齿条齿扇副磨损后可以重新调整间隙，使之具有合适的转向器传动间隙，从而提高转向器寿命，也是这种转向器的优点之一。
我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆#0;
滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。
目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器，并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。
由此看出，我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展。
2.3
转向器生产专业化
循环球式转向器在国外实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试验和研究，大大提高了产品的产量和质量。
在日本“精工”（NSK）公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量大，逐步占领日本市场，并向全世界销售它的产品。
德国ZF公司也作为一个大型转向器专业厂著称于世。
它从1948年开始生
产ZF型转向器，年产各种转向器200多万台。
还有一些比较大的转向器生产厂，如美国德尔福公司SAGINAW分部；
英国BURM#0;
AN公司都是比较有名的专业厂家，都有很大的产量和销售面。
专业化生产已成为一种趋势，只有走这条道路，才能使产品质量高、产量大、成本低，在市场上有竞争力。
2.4动力转向是发展方向
动力转向系统的应用日益广泛，不仅在重型汽车上必须装备，在高级轿车上应用的也较多，在中型汽车上的应用也逐渐推广。
主要是从减轻驾驶员疲劳，提高操纵轻便性和稳定性出发。
虽然带来成本较高和结构复杂等问题，但由于优点明显，还是得到很快的发展。
动力转向有3种形式：
整体式、半分置式及联阀式动力转向结构。
目前3种形式各有特点，发展较快，整体式多用于前桥负荷3～8t汽车，联阀式多用于前桥负荷5#0;
18t汽车，半分置式多用于前桥负荷6t以上到超重型汽车。
从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。
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汽车风阻的五个组成部分及降低风阻的措施
车身造型设计是一门很大的学问，其中重要的内容就是风阻问题。
平常说的风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。
实际上，流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻力。
研究表明，作用在汽车上的阻力是由5个部分组成的。
一、外型阻力，指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形成的阻力，约占整个空气阻力的58；
二、干扰阻力，指汽车表面突出的零件，如保险杠、后视镜、前牌照、排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力，约占整个空气阻力的14；
三、内部阻力，指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成的阻力，约占整个空气阻力的12；
四、由高速行驶产生的升力所造成的阻力，约占整个空气阻力的7；
五、空气相对车身流动的摩擦力，约占整个空气阻力的9；
针对第一、二种阻力，轿车车身应该尽量设计成流线型，横向截面面积不要太大，车身各部分用适当的圆弧过渡，尽量减少突出车身的附件，前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜，后窗、后顶盖的长度、倾角的设计要适当。
此外，还可以在适当的位置安装导流板或扰流板。
通过研究汽车外部的气流规律，不仅可以设计出更加合理的车身结构，还可以巧妙地引导气流，适当利用局部气流的冲刷作用减少车身上的尘土沉积。
针对第四种阻力，要设法降低行驶中的升力，包括使弦线前低后高，底版尾部适当上翘，安装导流板和扰流板等措施。
一部分外部气流被引进汽车内部，可能会在一定程度上减少了外部气流对汽车的阻力，但气流在流经内部气道时也产生的摩擦、旋涡损失。
研究汽车内部的气流规律，可以尽量减少内部气阻，有效地进行冷却和通风。
利用气流分布规律，还可以巧妙地把发动机的进气口安排在高压区，提高进气效率，减少高压区附近的涡流，同时把排气口安排在低压区，使排气更加顺畅。
细心的读者可能已经注意到了，上面的论述用了很多非限定性的词汇，如"
适当"
就用了五次。
有的读者可能希望用一些确切的数字来表述，如后倾的角度、圆角的半径等等。
这里牵涉到车身设计的整体概念。
风阻是建立在汽车整体结构上的概念，某型号车的最佳几何参数，在其他型号上是不适用的。
一个小小的改动往往对整体产生很大的影响，正所谓牵一发而动全身。
技术书籍上的数据都是在严格规定的试验条件下，对特定范围的汽车进行测试的结果。
离开了这些前提条件，数据就是荒谬的。
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