项目4 任务 1 转向系统概述（1）（课件）-《新能源汽车底盘构造与检修》同步精品课堂（大象版）

项目4 转向系统 《新能源汽车底盘构造与检修》大象版 同步精品课堂 图纸幅面和格式 1 项目概述 转向系统是保持和改变汽车行驶方向，或实现倒车的一系列装置。 转向系统是汽车底盘的重要组成部分。 项目简述 决定汽车主动安全性的关键总成，对行车安全至关重要。 本项目包含三个任务：转向系统概述、电子液压助力转向系统、电动助力转向系统。 项目地位 图纸幅面和格式 学习目标 知识目标 1. 掌握汽车转向系统的功用。 2. 掌握汽车转向系统的组成。 3. 掌握新能源汽车转向系统的结构。 4. 掌握新能源汽车转向系统的工作原理。 能力目标 1. 能够正确使用工具设备对新能源汽车转向系统进行检修。 2. 能够对新能源汽车转向系统常见故障进行诊断和排除。 素养目标 1. 培养理论结合实际分析问题、解决实际问题的能力。 2. 培养从实际出发、实事求是、脚踏实地、热爱劳动的品质。 图纸幅面和格式 项目4 转向系统 任务 1 转向系统概述（1） 《新能源汽车底盘构造与检修》大象版 同步精品课堂 图纸幅面和格式 4 CONTENTS 转向系统的功用 01 转向系统的类型 02 转向系统的基本组成 03 目录 对转向系统性能的基本要求 04 转向系统主要参数 05 图纸幅面和格式 情景导入 王先生近期发现自己的新能源汽车奇瑞瑞虎 7plus 转向盘有些松旷，转过很大角度转向轮才开始转向，作为维修技师，你如何解释？ > 思考问题 ① 转向盘松旷、转向滞后的现象与转向系统的哪些部件有关？ ② 转向系统的动力来源有哪两种？各有什么特点？ ③ 转向系统由哪几个基本组成部分？ ④ 什么是转向盘自由行程？其正常范围是多少？ 图纸幅面和格式 01 转向系统的功用 功用定义 汽车转向系统的功用是保持或改变汽车的行驶方向。驾驶员转动转向盘并通过转向器和一系列机构将转向力传递到车轮，从而保持或改变汽车的行驶方向。 功用实现路径 驾驶员 转动转向盘 转向器 放大转矩 传动机构 传力至车轮 车轮 偏转改变方向 保持方向 ← 驾驶员操作 → 改变方向（转弯、倒车、掉头） 工况举例 直线行驶 保持车轮直线行驶状态 转弯行驶 改变车轮转角，圆心转弯 倒车/掉头 实现倒车与掉头动作 图纸幅面和格式 02 转向系统的类型 根据转向系统动力来源的不同分类 机械转向系统 以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件都是机械机构。 特点：结构简单、成本低，但转向操作费力，长时间驾驶易疲劳。 动力转向系统 利用一定的动力助力，帮助执行转向操作的转向系统。 特点：操作轻便、减轻驾驶员负担，新能源汽车广泛采用。 1. 机械转向系统 图4-1-1 机械转向系统结构示意图 部件名称 1—转向盘 2—转向轴 3—转向万向节 4—转向传动轴 5—转向器 6—转向摇臂 7—转向直拉杆 8—转向节臂 9、13—转向节 10—梯形臂 11—转向横拉杆 12—梯形臂 图纸幅面和格式 02 转向系统的类型 1. 机械转向系统 原理：当需要转向时，驾驶员转动转向盘，经过转向轴、万向节和转向传动轴将转向力矩传入转向器；经转向器降速增矩，将转向力矩经转向摇臂、转向直拉杆传给固定于转向节上的转向节臂。 左转动作分解 ① 转向节臂 使左转向节与其上的左转向轮绕主销一起偏转 ② 左梯形臂 与左转向节一体的左梯形臂绕主销同向摆动 ③ 转向横拉杆 + 右梯形臂 带动右转向节及其右转向轮一起偏转 关键理解 转向器的作用 降速增矩：减小转向盘上需要施加的力。 梯形机构 保证左右转向轮偏转角近似成一定比例关系，实现协调转向。 图纸幅面和格式 02 转向系统的类型 2. 动力转向系统 图4-1-2 动力转向系统示意图 部件名称 1—转向油泵 2—转向油储液罐 3—回油管 4—转向盘 5—转向轴 6—转向万向节 7—转向控制阀总成 8—梯形臂 9—转向器总成 10—转向横拉杆 11—梯形臂 12—出油管 工作原理 驾驶员转动转向盘，通过转向轴、转向万向节和转向控制阀总成中的齿轮将转向力矩输入转向器，经转向器内部齿轮齿条啮合传动，推动转向横拉杆向左或向右移动，从而通过左右梯形臂推动左右车轮偏转，实现转向。 动力来源分类 电子液压助力 助力泵 + 电控阀 电动助力 电机 + 减速机构 提示：本任务只认知结构，详见项目4任务2、任务3。 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 转向系统类型不同，不同车型上的转向系统结构千差万别，但其基本结构大致相同，都是由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成的。以下以机械式转向系统为例。 三大组成部分 转向操纵机构 产生转动转向器所需要的力矩 转向盘 / 转向轴 / 转向柱管 转向器 将转向盘的转动转变为转向摇臂的摆动或齿条杆的直线往复运动 齿轮齿条式 / 循环球式 / 蜗杆曲柄销式 转向传动机构 将转向器输出的力和运动传给车轮，并使左右车轮按一定关系偏转 摇臂 / 直拉杆 / 横拉杆 / 减振器 链条：转向操纵机构 → 转向器 → 转向传动机构，构成一条完整的转向力传递链，本课时重点学习前两部分，转向传动机构在第二课时展开。 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 1. 转向操纵机构 1）转向盘 结构组成 转向盘由轮圈、轮辐和轮毂（2~4 根）组成。 结构特点 具有柔软的外表皮，起到缓冲作用。 通过花键和转向轴相连，一般前后、上下位置可调。 安全与舒适性 撞车时骨架能产生形变，吸收冲击能量，减轻伤害。 装有喇叭按钮，还装有定速巡航与车载娱乐系统控制开关，保护驾驶员的碰撞安全。 图4-1-3 转向盘结构示意图 1—轮圈 2—轮辐 3—轮毂 转向盘是驾驶员与转向系统之间唯一直接接触的部件，也是转向系统最重要的操作件。 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 1. 转向操纵机构 转向轴与转向柱管 转向轴 转向柱管 安装与作用 转向柱管安装在车身上，转向轴在转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承上。 缓冲与吸能 转向柱管具有缓冲和冲击的作用。 当转向轴受到巨大冲击产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性形变，使转向轴产生形变，吸收冲击能量。 作用与连接 将驾驶员施加在转向盘上的转向力矩传递给转向器的传力轴。 上部与转向盘相连，下部与转向万向节、转向传动轴和转向器相连。 结构组成 1—转向轴 2—转向柱管 3、5—转向万向节 4—转向传动轴 图4-1-4 转向轴总成结构示意图 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 2. 转向器 转向器是将转向盘的转动转变为转向摇臂的摆动或齿条杆的直线往复运动，并对纵向操纵力进行放大的机构。 常用三种转向器 齿轮齿条式 转向器总成中应用最广，结构简单可靠、转向轻便灵敏，在各类汽车上广泛应用 循环球式 滑动摩擦经钢球转变为滚动摩擦，传动效率高、磨损小、操纵轻便、使用寿命长，商用车上应用最广 蜗杆曲柄销式 常用于转向力较大的载货汽车，蜗杆具有梯形螺纹 根据传动副结构形式不同，常见转向器分为齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄销式等。其中齿轮齿条式在现代乘用车中应用最为普遍。 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 2. 转向器 齿轮齿条式转向器 结构：基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条，转动件是小齿轮，从动件是齿条。转向轴带着小齿轮旋转时，齿条做直线运动。 图4-1-5 齿轮齿条式转向器结构示意图 1—转向传动轴 2—转向主动齿轮 3—转向从动齿条 4—转向器总成 工作过程 1. 旋转 转向轴带动小齿轮（主动件）旋转 2. 直线 齿条（从动件）做直线往复运动 3. 推动 齿条移动直接推动横拉杆移动 4. 偏转 使转向轮偏转，实现转向 现代汽车多将齿条直接与横拉杆相连。 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 2. 转向器 循环球式转向器 结构组成 由两对传动副组成：一对是转向螺杆和转向螺母，另一对是齿条和齿扇。 工作过程 转向螺杆转动时，通过滚道中循环滚动小钢球的摩擦作用，带动转向螺母转（螺母既转动又沿螺杆轴线移动）。 经螺母与齿扇的啮合，使齿扇向左或向右摆动，从而使与齿扇轴一体的摇臂轴发生转动。 性能特点 将螺杆和螺母的滑动摩擦经钢球转变为滚动摩擦： 传动效率高，磨损小，操纵轻便，使用寿命长。 图4-1-6 循环球式转向器结构示意图 1—转向螺母 2—转向螺杆 3—推力轴承 4—钢球 5—齿扇 6—摇臂轴 7—转向器壳体 8—齿条 图纸幅面和格式 03 转向系统的基本组成 2. 转向器 蜗杆曲柄销式转向器 应用与结构 常用于转向力较大的载货汽车。蜗杆为主动件，曲柄销为从动件。 关键零件 蜗杆具有梯形螺纹；手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上。 工作过程 转向时，通过转向盘转动蜗杆，嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转、一边绕转向摇臂轴做圆弧运动。 通过曲柄使摇臂轴转动，带动转向摇臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。 图4-1-7 蜗杆曲柄销式转向器结构示意图 1—蜗杆 2—曲柄销轴 3—曲柄 4—摇臂轴 图纸幅面和格式 三类转向器对比 对比项 齿轮齿条式 循环球式 蜗杆曲柄销式 传动副 小齿轮 ↔ 齿条 螺杆 ↔ 螺母 + 齿扇 蜗杆 ↔ 曲柄销 主动件 小齿轮 转向螺杆 蜗杆 从动件 齿条 齿扇（摇臂轴） 曲柄销 运动形式 齿条直线移动 摇臂轴摆动 摇臂轴摆动 结构特点 结构简单、紧凑 滚道 + 循环钢球 蜗杆梯形螺纹 + 指销 主要优点 转向轻便灵敏、造价低 效率高、磨损小、寿命长 转向力大、坚固耐用 适用车型 现代乘用车主流 商用车上应用最广 转向力较大的载货汽车 选型：选型规律：乘用车看轻便与成本 → 齿轮齿条式；商用车看效率与寿命 → 循环球式；重载货车看转向力 → 蜗杆曲柄销式。 图纸幅面和格式 课堂思考 学完这些知识，你能回答开头的问题了吗？ 王先生的瑞虎7plus转向盘松旷——转过很大角度转向轮才开始动。 请结合今天所学，分析：这个问题可能出在转向系统的哪个环节？ 小组讨论提示（3分钟） ① 转向系统三大组成部分中，哪个部分磨损会导致"空行程"？ ② 转向器内部间隙过大，会影响转向灵敏度吗？ ③ 转向传动机构的球头销磨损，会不会有类似现象？ 图纸幅面和格式 判一判 1.齿轮齿条式转向器内部填充钢球，实现滚动摩擦。（） 【答案】× 【解析】循环球式才有钢球，齿轮齿条为齿轮直接啮合。 2.吸能转向柱在正常行驶状态下不会发生塑性变形。（） 【答案】√ 【解析】只有发生巨大碰撞冲击才会塑性变形。 3.机械转向系统中，转向传动机构可以将转向器动力传递给转向车轮。（） 【答案】√ 图纸幅面和格式 填一填 1. 转向系统的功用是（ ）。 A. 保持汽车的行驶方向 B. 改变汽车的行驶方向 C. 保持或改变汽车的行驶方向 D. 实现倒车动作 参考答案：1.C 2.C 2. 下列转向系统属于动力转向系统的是（ ）。 A. 机械转向系统 B. 齿轮齿条式转向器 C. 电子液压助力转向系统 D. 循环球式转向器 图纸幅面和格式 填一填 3. 转向器的基本功能是（ ）。 A. 将转向盘的转动转变为转向摇臂的摆动或齿条杆的直线往复运动 B. 将驾驶员体力放大后传给车轮 C. 支撑转向盘重量 D. 吸收路面冲击 4. 转向操纵机构中，承受巨大冲击并产生塑性形变吸能的是（ ）。 A. 转向盘 B. 转向轴 C. 转向柱管 D. 万向节 参考答案：3.A 4.C 图纸幅面和格式 课堂小结 本节课我们学习转向系统的组成与功用，认识转向操纵机构、转向器的结构；掌握机械转向与动力转向系统分类、三类转向器结构特点，学会梳理机械转向动力传递路线；掌握吸能式转向柱安全防护原理，熟悉不同转向器的适用车型；我们要明白转向系统直接关系行车安全，维修作业必须严格遵守操作规范，树立工匠精神。 图纸幅面和格式 课后作业 简述汽车转向系统的功用，并说明机械转向系统与动力转向系统的区别。 列表比较齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄销式三种转向器的结构特点与适用车型。 预习教材P82—P89，了解转向传动机构组成、转向盘自由行程概念，思考拆卸转向盘的操作步骤。 图纸幅面和格式 感谢观看 图纸幅面和格式 $