新能源汽车底盘技术学习任务4汽车转向系统构造与原理掌握汽车转向系统的基本理论、组成及作用01掌握电控动力转向系统特别是EPS基本构造与原理掌握转向器和动力转向系统构造和工作原理学习目标LEARNINGGOALS0203学习任务4汽车转向系统构造与原理学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理汽车转向系统概述4.1动力转向系统4.2学习任务4电控电动助力转向系统（ElectricPowerSteering，EPS）4.3四轮转向系统4.4学习任务4汽车转向系统构造与原理学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理汽车转向系统概述4.1学习任务4汽车转向系统构造与原理学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理概述014.1汽车转向系统概述汽车转向特性02汽车操纵稳定性03机械转向系统044.1汽车转向系统概述概述01用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构1）定义按照驾驶员的意愿改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线）组成转向系系统构成4.1汽车转向系统概述定义概述015）分类以驾驶员的体力作为转向动力的转向系，所有的传力件都是机械的。按照动力来源分类请复述机械转向系统的工作过程。4.1汽车转向系统概述定义概述015）分类兼用驾驶员体力和发动机（电机）动力为转向力的转向系统。按照动力来源分类4.1汽车转向系统概述汽车转向特性021）最小转弯半径前轮转向的双轴汽车在转向行驶时，要求车轮相对于地面作纯滚动，否则如果有滑动的成分，车轮边滚边滑会导致转向行驶阻力增大，动力损耗，油耗增加，也会导致轮胎磨损增加。汽车转向时，前轴的内侧车轮和外侧车轮滚过的距离是不等的。对于一般汽车而言，后桥左右两侧的驱动轮由于差速器的作用，能够以不同的转速滚过不同的距离。但前桥左右两侧的转向轮要滚过不同的距离，保证车轮作纯滚动就要求所有车轮的轴线都交于一点方能实现。此交点O称为汽车的转向中心。4.1汽车转向系统概述汽车转向特性021）最小转弯半径双轴汽车转向时，两侧转向轮偏转角度的理想关系为避免在汽车转向时加大对车轮的磨损，希望汽车转向时每个车轮都作纯滚动。即要求所有车轮的轴线都相交于一点。BB—两侧主销轴线与地面相交点的距离L—汽车的轴距?R为汽车转弯半径，指O到外转向轮与地面接触点之间的距离O为汽车瞬时转向中心?A?4.1汽车转向系统概述汽车转向特性02双轴汽车转向时，两侧转向轮偏转角度的理想关系?1）最小转弯半径当外转向轮偏转角α达到最大值αmax时，转向半径最小:Rmin=L/sinαmax阿克曼角?4.1汽车转向系统概述汽车转向特性02前桥转向的三轴汽车转向轮转向时偏转角度理想关系1）最小转弯半径对于只用前桥转向的三轴汽车，由于中轮和后轮的轴线总是平行的，故不存在理想的转向中心。计算转弯半径时，可以用中、后轮轴线平分线作为假想的与原三轴汽车相当的双轴汽车的后轮轴线。因此仍可以用前式进行计算，即：??4.1汽车转向系统概述汽车转向特性02对于用第一、第三两桥转向的三轴汽车转向轮转向时偏转角度理想关系对于用第一、第三两桥转向的三轴汽车，以第二桥车轮轴线为基线，分别利用上述的理想关系式求出第一桥和第三桥两侧车轮偏转角之间的关系，作为设计上述两车桥转向梯形的依据。可得到下列理想的或近似理想的关系式：1）最小转弯半径??如L1=L2=L/2，则有：α1=α2=α，β1=β2=β，且最小转弯半径为：?4.1汽车转向系统概述汽车转向特性02对于用第一、第三两桥转向的三轴汽车转向轮转向时偏转角度理想关系对于利用第一、第二两桥转向的四轴汽车，以第三、四两桥轴线平分线为基线，分别求出两个转向桥两侧车轮偏转角的近似理想关系。显然，也同样可得到一样的下列理想的或近似理想的关系式：1）最小转弯半径??如L1=L2=L/2，则有：α1=α2=α，β1=β2=β，且最小转弯半径为：?转向摇臂转向节转向器转向盘转向传动机构角传动比iω2：转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比。转向器角传动比iω1：转向盘的转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比转向系角传动比iω：转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比4.1汽车转向系统概述汽车转向特性022）转向系角传动比iω=iω1*iω2转向系角传动比越大，转向越省力，但转向灵敏度降低。iω1较大，货车为16~32，轿车为12~22；iω2较小，一般为1.0~1.3。4.1汽车转向系统概述产生原因作用定义汽车转向特性023）转向盘的自由行程转向盘空转阶段的角行程，称为转向盘的自由行程。转向系统中传动件之间存在安装间隙。在转向开始阶段，所施加的转向力矩很小，用来克服转向系统内部摩擦，使个传动件开始运动直到间隙完全消除。可以缓和路面冲击，避免驾驶员过分的紧张和疲劳；但过大转向盘自由行程会降低转向灵敏度。转向盘自由行程比较理想的情况是不超过10°~15°。当零件磨损使转向盘自由行程超过25°~30°时必须进行调整。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性031）概述操纵稳定性不好的具体表现：（1）“飘”—汽车自己改变方向。升力或转向系、轮胎、悬架等问题。（2）“反应迟钝”—转向反应慢。传动比太大。（3）“晃”—左右摇摆，行驶方向难以稳定。（4）“丧失路感”—操纵稳定性不好的汽车在高速或急剧转向时会丧失路感，导致驾驶员判断困难。（5）“失控”—某些工况下汽车不能控制方向。制动时无法转向，甩尾，侧滑，侧翻。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性031）概述定义：(1）在驾驶员不感觉过分紧张、疲劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过转向系及转向车轮给定的方向（直线或转弯）行驶的能力；(2）当受到外界干扰(路面不平、侧向风、货物或乘客偏载)时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。意义行驶方向干扰操纵方便性高速安全性转弯直线路不平、侧风、偏载(货物或乘客)4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性03人—汽车系统作为闭路系统2）汽车的操纵稳定性的研究方法将汽车作为开路控制系统操纵性：汽车能够确切地响应驾驶员转向指令的能力。稳定性：汽车行驶中具有抵抗改变行驶方向的各种干扰并保持稳定行驶的能力。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性033）操纵稳定性的两种试验评价方法开路系统人—汽车闭路系统客观评价法主观评价法通过仪器测出横摆角速度、侧向加速度、侧倾角及转向力。让试验评价人员根据试验时自己的感觉进行评价。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性034）汽车操纵稳定性包含的内容1.在汽车操纵稳定性的研究中，常把汽车作为一控制系统，求出汽车曲线行驶的时域响应与频率响应特性，并以它们来表征汽车的操纵稳定性能。2.方向盘输入有两种形式：给方向盘作用一个角位移，称为角位移输入，简称为角输入；给方向盘作用一个力矩，称为力矩输入，简称为力输入。3.方向盘角阶跃输入下进入的稳态响应及方向盘角阶跃输入下的瞬态响应，就是表征汽车操纵稳定性的方向盘角位移输入下的时域响应。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性035）转向盘角阶跃输入下的时域响应汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行驶，急剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽车施以转向盘角阶跃输入，汽车经短暂的过渡过程后进入等速圆周行驶工况。转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直线行驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程所对应的瞬间运动响应。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性035）转向盘角阶跃输入下的时域响应汽车时域响应分为稳态响应和瞬态响应转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：等速直线行驶，急剧转动转向盘，然后维持转角不变，即对汽车施以转向盘角阶跃输入，汽车经短暂的过渡过程后进入等速圆周行驶工况。转向盘角阶跃输入下的瞬态响应：等速直线行驶和等速圆周行驶两个稳态运动之间的过渡过程所对应的瞬间运动响应。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性03轮胎坐标系6）轮胎的侧偏特性（1）定义：主要是侧偏力与侧偏角间的关系，它是研究汽车操纵稳定性的基础。4.1汽车转向系统概述侧偏角α?轮胎接地印迹中心的位移方向与X轴的夹角外倾角γ?过轮胎坐标系原点的垂线与车轮平面的夹角Z正回正力矩TZ汽车操纵稳定性03γ6）轮胎的侧偏特性正外倾角车轮行驶方向YX车轮平面α正TY（2）轮胎坐标系正侧偏角正翻转力矩TXO车轮旋转轴线正地面侧向反作用力FY正地面法向反作用力FZ正地面切向反作用力FX4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性?地面作用于车轮的侧向反作用力。侧偏力FY：（3）轮胎的侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线在刚性轮上作用侧向力只有当侧向力大于（或等于）车轮与路面间的侧向附着力时，车轮的运动方向才会改变。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性（4）在弹性轮上作用侧向力直线cc表示轮胎平面线俯视图FYFY直线aa表示轮胎与地面接触印痕的中心线）轮胎的侧偏特性侧偏力为正时，产生负侧偏角。-α侧偏角α?轮胎接地印迹中心的位移方向与X轴的夹角。u（6）轮胎的侧偏现象Xα?当车轮有侧向弹性时，即使FY没有达到侧向附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向。u4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性（7）FY－α曲线k—侧偏刚度。FY一定时希望侧偏角越小越好，所以k越大越好。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性?轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。大尺寸轮胎大尺寸轮胎（8）轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响子午线轮胎侧偏刚度大钢丝子午线轮胎斜交轮胎侧偏刚度小纤维子午线汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性（9）轮胎侧偏刚度的影响因素轮胎尺寸、型式与结构：扁平率—采用扁平率小的轮胎是提高侧偏刚度的主要措施。轮胎的垂直载荷：垂直载荷增大后，侧偏刚度也增大，但垂直载荷过大时，轮胎产生很大的径向变形，侧偏刚度反而有所减少。轮胎的充气压力：气压增高，侧偏刚度也增大。地面的切向反作用力。路面及其粗糙程度、干湿状态对侧偏特性有影响：粗糙的地面最大侧偏力大。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性扁平率小，k大垂直载荷大，k大（8）轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响扁平率=(H/B)×100%4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性α一定时，W大，FY大。FY=，即k大。（8）轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响垂直载荷过大时，轮胎与地面接触区的压力分布不均匀，使k反而有所减小。4.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性轮胎气压高，k大（8）轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响FX越大，FY越小FY1FY2FX2FX14.1汽车转向系统概述汽车操纵稳定性036）轮胎的侧偏特性轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系（8）轮胎结构、工作条件对侧偏特性的影响路面干湿状态路面有薄水层时，由于滑水现象，会出现完全丧失侧偏力的情况。4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向操纵机构转向操纵机构的功用：产生转动转向器所必需的操纵力，并具有一定的调节和安全性能。转向操纵机构要将驾驶员操纵转向盘的力传给转向器，同时为了驾驶员的舒适驾驶，还要求转向操纵机构可以进行调节，以满足不同驾驶员的需求；为了防止车辆撞击后对驾驶员的损伤，还要求转向操纵机构具有一定的安全保护装置。转向管柱通过螺栓固定在车身上PARTTWO4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向操纵机构转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。PARTTWO4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向操纵机构为何要设计气囊游丝这个机构？PARTTWO4.1汽车转向系统概述转向轴和转向管柱方向盘与方向管柱的装配关系机械转向系统04组成与结构-转向操纵机构此处有装配位置标记转向轴和转向管柱之间通过滑阀或轴承连接4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向操纵机构4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-安全式转向柱为了保证驾驶员的安全，同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系统，现代汽车（特别是轿车）通常在转向操纵机构上增设相应的安全、调节装置。这些装置主要反映在转向轴和转向柱管的结构上。转向轴和转向柱管统称为转向柱。常见的有：（1）可调节式转向柱（2）可分离式安全转向操纵机构（3）缓冲吸能式转向操纵机构当发生猛烈撞车时，转向轴上的上、下凸缘盘的销子与销孔脱开，缓和冲击，吸收冲击能量。PARTTWO4.1汽车转向系统概述1.2机械转向系统04组成与结构-安全式转向柱转向轴错位和支架变形缓冲：转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表台架上。当驾驶员身体撞击转向盘后，转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。转向盘转向管柱转向操纵机构支架橡胶垫支座转向管支架转向管柱转向轴衬套转向轴PARTTWO4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-安全式转向柱转向柱管固定在车身上，支承着转向盘；转向轴是连接转向盘和转向器的传动件；转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量。4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-安全式转向柱网格状或波纹管式转向柱管吸能装置:当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形，吸收冲击能量。PARTONEPARTTWO4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-安全式转向柱4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-机械转向器增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。是转向系统的减速传动装置，一般有1~2个传动副。1.作用2.分类4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-机械转向器3.转向器传动效率逆向传动（逆效率）4.1汽车转向系统概述思考：转向器上的一对齿轮齿条式传动副的传动比是否是固定的？机械转向系统04组成与结构-机械转向器4.齿轮齿条式转向器4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-机械转向器4.齿轮齿条式转向器固定方式实物图4.1汽车转向系统概述4.齿轮齿条式转向器4.1汽车转向系统概述4.齿轮齿条式转向器4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-机械转向器思考：1.哪个为输入轴？哪个为输出轴？2.为什么要放入滚珠？5.循环球式转向器循环球-齿条齿扇式转向器有两级传动副，第一级传动副是转向螺杆-转向螺母；螺母的下平面加工成齿条，与齿扇轴内的齿扇相啮合，构成齿条-齿扇第二级传动副。通过转向盘转动转向螺杆时，转向螺母不能随之转动，而只能沿转向螺杆移动，并驱使齿扇轴（即摇臂轴）转动。转向螺杆支承在两个支承轴承上，轴承的预紧度可用调整垫片调整。在转向螺杆上松套着转向螺母。为了减少它们之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有许多钢球，以实现滚动摩擦。4.1汽车转向系统概述机械转向系统045.循环球式转向器转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，使螺母沿轴向移动。同时，在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。螺母的侧面有两对通孔，可将钢球塞入螺旋通道中，两根U形钢球导管的两端插入螺母侧面的两对通孔中，导管内也装满钢球在螺杆和螺母上都加工近似半圆形的螺旋槽，两者相配合形成近似圆形的螺旋管状通道齿条齿扇传动副4.1汽车转向系统概述机械转向系统045.循环球式转向器旋入，齿扇轴右移，啮合间隙减小，反之，增大转向螺杆支承在两个推力角接触球轴承上，轴承预紧度用调整垫片调整4.1汽车转向系统概述5.循环球式转向器4.1汽车转向系统概述5.循环球式转向器4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-机械转向器6.蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄双销式转向器主要由转向器壳体、转向蜗杆、转向摇臂轴、曲柄和指销、上下盖、调整螺塞和螺钉、侧盖等组成。转向器壳体固定在车架的转向器支架上。壳体内装有传动副，其主动件是转向蜗杆，从动件是装在摇臂曲柄端部的指销。具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的两个向心推力球轴承上。转向器下盖上装有调整螺塞，用以调整向心推力轴承的预紧度，调整后用螺母紧固。4.1汽车转向系统概述6.蜗杆曲柄指销式转向器指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中用来调整轴承的预紧度，使指销能自由转动并无明显的轴向间隙用来调整指销和蜗杆的啮合间隙4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构组成定义从转向器到转向节之间的所有传动杆件(不含转向节)总称为转向传动机构注意转向传动机构的组成和布置，因转向器位置和转向轮悬架类型不同而异功用分类连接转向器与前轮，将转向器输出的力和运动传给转向轮，且使两转向轮偏转角按一定的关系变化，实现汽车顺利转向。要求有较大的刚度和强度，能够吸收和缓冲振动。前置式后置式非独立悬架配用转向传动机构独立悬架配用转向传动机构4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构组成功用连接转向器与前轮，将转向器输出的力和运动传给转向轮，且使两转向轮偏转角按一定的关系变化，实现汽车顺利转向。要求有较大的刚度和强度，能够吸收和缓冲振动。注意转向传动机构的组成和布置，因转向器位置和转向轮悬架类型不同而异分类与非独立悬架配用的转向传动机构：一般由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、两个梯形臂和转向横拉杆等组成。各杆件之间都采用球形铰链连接，并设有防止松脱、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙等的结构。前置式后置式非独立悬架配用转向传动机构独立悬架配用转向传动机构4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构由梯形臂、转向横拉杆和前梁构成的转向梯形机构是保证前轮转向时作纯滚动的前提，应合理的设计转向梯形臂的长度和梯形机构的梯形角。（c）转向梯形布置在前桥前，转向直拉杆横置，转向摇臂在与道路平行的水平面内左右摆动。（a）前桥为转向桥转向梯形布置在前桥后，在汽车直线o（b）转向梯形布置在前桥前，前桥为转向驱动桥在汽车直线汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构转向垂（摇）臂转向器传动副与直拉杆之间的传动件。转向摇臂的大端与转向器摇臂轴采用锥形细三角花键连接，以调整安装位置到正确角度、同时起到压紧和定位的作用。小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。后端前端4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构思考：适合制造转向拉杆的材料：A.高强度钢B.镁铝合金C.铸铁两个压缩弹簧分别沿轴线的不同方向起缓冲作用。转向直拉杆转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。球头销连接避免空间运动的干涉，压缩弹簧补偿球头和座的磨损，保证无间隙配合，弹簧预紧力用端部螺塞调整，开口销固定螺塞位置。4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构转向节臂与转向梯形臂转向直拉杆通过转向节臂与转向节相连。转向横拉杆两端经左、右梯形臂与转向节相连。转向节臂和梯形臂带锥形柱的一端与转向节锥形孔相配合，用键防止螺母松动。臂的另一端带有锥形孔，与相应的拉杆球头销锥形柱相配合，同样用螺母紧固后横入开口销将螺母锁住。4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构转向节转向节是车轮转向的铰链，一般呈叉形。上下两叉有安装主销的两个同轴孔，转向节轴颈用来安装车轮。转向节上销孔的两耳通过主销与前轴两端的拳形部分相连，使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。为了减小磨损，转向节销孔内压入青铜衬套，衬套的润滑用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活，在转向节下耳与前轴拳形部分之间装有轴承。在转向节上耳与拳形部分之间还装有调整垫片，以调整其间的间隙。转向节，又称羊角4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构转向横拉杆转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。球头销连接避免空间运动的干涉，压缩弹簧补偿球头和座的磨损，保证无间隙配合，弹簧预紧力用端部螺塞调整，开口销固定螺塞位置。4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时，由于每个转向轮都需要相对于车架（或车身）作独立运动，所以，转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段，转向摇臂在平行于路面的平面中左右摆动、传递力和运动。与独立悬架配用的转向传动机构示意图1-转向摇臂2-转向直拉杆3-左转向横拉杆4-右转向横拉杆5-左转向梯形臂6-右转向梯形臂7-摇杆8-悬架左摆臂9-悬架右摆臂直拉杆4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构与独立悬架配用的转向传动机构摇杆前端固定于车架横梁中部，后端借球头销与转向直拉杆和左右横拉杆相连，转向横拉杆通过球头销与梯形臂连接。弹簧用弹簧用来压紧球头座、吸收路面冲击4.1汽车转向系统概述机械转向系统04组成与结构-转向传动机构车轮前束的调整非独立悬架汽车的前束是通过改变横拉杆的有效长度来调整的。横拉杆两端分别用正反螺纹与两个接头连接。松开两端接头夹紧螺栓，正反转动横拉杆即可改变横拉杆的有效长度使前束得到调整。调整完成后，拧紧两端的加紧螺栓。独立悬架汽车的前轮前束也是通过改变横拉杆的有效长度来调整的，只是横拉杆分为左右两只，所以应等量调整左右横拉杆的有效长度以增大或减小前束。调整完毕，左右横拉杆的长度差应在规定值内。同样，调整完成后，需要拧紧两端的加紧螺栓。4.1汽车转向系统概述机械转向系统04学习任务4汽车转向系统构造与原理学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理汽车转向系统概述4.2学习任务4汽车转向系统构造与原理学习任务2新能源汽车动力传动系统构造与原理动力转向系统概述01转向控制阀工作原理024.2动力转向系统常流式HPS系统的布置方案03转向油罐和转向油泵04学习任务4.2动力转向系统掌握动力转向系统的功能01学习目标LEARNINGGOALS掌握不同的HPS系统布置方案掌握HPS系统的组成及原理02031动力转向系统概述需求方法方案解决转向操纵省力和灵敏性的需求，特别是对于重型货车。使用动力转向装置将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏转，以实现汽车转向的一系列装置。1动力转向系统概述HPS：HydraulicPowerSteering1动力转向系统概述1.1HPS装置组成和分类根据系统内部的压力不同1.2常压式动力转向系统组成：油罐、油泵、储能器、控制阀、动力缸等。1.2常压式动力转向系统车辆转向行驶时车辆直线常流式HPS系统转向油泵始终处于工作状态。不转向时，转向控制阀保持开启，活塞两边与低压管路接通，转向油泵基本处于空转状态，系统中压力很小。转向时，动力缸的工作腔与油泵相通，而与回油管路隔绝，另一腔与油泵隔绝，与回油管路相同，建立压力。1.3常流式HPS系统汽车转向行驶时汽车直线常压式VS常流式优点优点常压式常流式1.4常压式VS常流式缺点缺点常压式常流式2转向控制阀工作原理2.1滑阀式转向控制阀阀芯扭杆壳体2.2转阀式转向控制阀阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀，简称转阀。转阀结构：4个连通的进油通道A；4个通道B、C与动力缸的左右腔相连；4个回油道D；中空阀体与储油罐相连。DDDD当阀体顺时针转过一个小角度会发生什么情况？常流式滑阀2.2转阀式转向控制阀常流式滑阀思考：阀芯会随着转向轴一起做360度旋转吗？2.2转阀式转向控制阀汽车直线与阀芯连接，扭杆与转向轴末端固定在一起，因而转向轴通过扭杆带动转向齿轮转动。2.2转阀式转向控制阀汽车右转向行驶时：转动方向盘转向轴和阀芯转动扭杆扭转变形转阀开始工作，动力油缸左腔进入高压油，右腔与回油管路连通液压作用力使转向齿条右移，转向轮右偏转，同时，转向齿轮与转向轴同向转动，实现转向。2.3滑阀式VS转阀式特点特点滑阀式转阀式3常流式HPS系统的布置方案3.1整体式动力转向器流量控制阀：限定转向油泵的最大流量安全阀：限定转向油泵的最大压力单向阀：是在动力转向系统正常工作时关闭，失效时自动打开，以连通左右动力缸。3.1整体式动力转向器转向油缸转向油泵整体式机械转向器转向控制阀转向动力缸3.1整体式动力转向器转向动力缸活塞与转向齿条制成一体，活塞将转向动力缸(即转向器壳体)分成左右两腔；转向动力缸的助力直接作用在齿条上，齿条的动力由一端输出3.2半整体式动力转向器3.3转向加力器3.3转向加力器转向油泵机械转向器横拉杆转向动力缸转向控制阀转向节臂转向加力器4转向油罐和转向油泵作用转向油罐和油泵是实现动力转向的必备部件。转向油罐的作用是储存、滤清并冷却液压助力转向系统的工作油液。4.2转向油泵作用转向油泵是液压助力转向系统的供能装置，其作用是将输入的机械能转换为液压能输出。4.2转向油泵柱塞泵转子泵叶片泵出油腔量孔4.2转向油泵流量控制阀的作用：避免发动机转速过高时，流量过大，导致系统的功率消耗过多和油温过高。柱塞下腔通出油腔；柱塞上腔通出油口；出油腔与出油口之间因为量孔的节流作用存在压差。当流量过大时，出油腔与出油口的压差增大，流量控制阀上下腔的压差增加，导致弹簧被压缩柱塞上移，将出油腔与进油腔接通，系统的流量降低。出油口进油腔出油腔量孔4.2转向油泵安全阀的作用：限制系统的最高压力，避免转向阻力过大时，系统内部的压力过高会导致油泵、动力缸和管路过载而损坏。油泵输出压力达到规定的最高值时，球阀开启，出油腔和进油腔接通，使出油口压力降低。出油口进油腔学习任务4.3电控动力转向系统能够利用所学知识掌握EHPS系统构成及应用01学习目标LEARNINGGOALS能够利用所学知识掌握EPS系统构成及应用021电控动力转向系统概述驾驶感受：高速行驶时方向盘过于灵敏，希望转向力矩再重一些；低速行驶时，特别是原地转弯或掉头时转向力矩偏大，手感沉重，希望再轻一些。不同车速行驶时，转向手感不一致。为什么这款车会有这样的转向驾驶感受呢？驾驶感受：高速行车，方向稳重低速行车，转向灵敏这款车在转向系统做了哪些设计才能让一个老司机对操控赞不绝口？1电控动力转向系统概述HPS系统的缺点注：油泵供油量是根据发动机怠速是能使动力转向系统产生足够的转向力所需的供油量来确定的。1电控动力转向系统概述动力转向系统升级的期望集成电路的发展带来了行业的新希望性能更高、成本更低的控制器不断被研发和应用，将EPS系统快速普及。EPS：ElectricPowerSteering，电动助力转向2EPS系统定义电动助力转向（简称EPS）系统利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作的系统。2.1电动液压助力转向系统定义Electro-hydraulicpowersteering，简称EHPS，由电子泵代替发动机驱动的液压泵，实现转向助力的系统。2.1电动液压助力转向系统液压泵通过电动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力转向系统。由ECU提供供油特性，汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感”，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。2.1电动液压助力转向系统电子液压助力从上世纪90年代后期开始逐渐普及，福特、大众、丰田、本田、马自达、标致、雪铁龙等品牌均有使用电子液压助力系统的车型。2.1电动液压助力转向系统特点系统再进化3直接助力式电动转向系统定义直接依靠电动机提供辅助转矩，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。1988年，日本铃木汽车公司首先在其小型轿车Cervo上装备了电动助力转向系统。3直接助力式电动转向系统3EPS构成3.1ECUECU：为8位单片机系统或采用数字信号处理器，根据转矩传感器和车速传感器传来的信号进行逻辑分析计算，并发出指令控制电动机和离合器工作。应具有抗干扰能力，适应汽车多变的行驶环境。3.2转矩传感器转矩传感器：获取转向盘的输入力矩、转角方向等参数，并将其转换为电信号，动力转向ECU接收此信号及车速信号，决定辅助动力的方向和大小，从而在低速行驶时控制转向力矩变小，在高速行驶时控制转向力矩适度增大。结构上分为接触式和非接触式。3.3转向助力电机思考：在不考虑成本的情况下，有刷电机和无刷电机你更倾向于选择哪一种？3.3转向助力电机电动助力转向电机（640W）极槽配合：9槽6极额定电压：13.5V额定转矩：5.1N.m最大电流：115A额定转速：1200rpm简介：产品结构简单，可靠，相比传统液压助力转向系统效率高，能耗低，性能更好。3.4EPS系统的发展历史3.5EPS系统网络架构3.6EPS的分类3.7EPS实例3.8EPS特点缺点优点4助力系统的迭代升级EPSHPSSBWEHPSSteeringByWire,线EPS系统发展趋势-电机现状发展噪音大易磨损电磁干扰严重结构简单质量小效率高运行可靠EPS系统将逐渐加入方向盘转速传感器信号，在四轮定位自动回正功能的基础上加入方向角控制功能，实现主动回正。对发展自动驾驶有必要需求。转向轮回正靠四轮定位EPS系统只控制方向盘转矩，无转动角速度信号4.3EPS系统发展趋势-线控转向系统发展线控转向（SBW，SteeringByWire），取消了转向盘到转向器之间的机械连接或使机械部分作为备用，信号通过CAN线传输。可根据汽车状态和驾驶员输入判断，必要时进行驾驶控制主动和被动安全性更佳InfinitiQ50已在全球率先采用SBW转向系统。4.4EPS系统发展趋势-多助力模式发展不同驾驶员对助力系统的主观感受不同ECU中存储不同的助力曲线，提供不同的助力手感模式供驾驶员选择4.5EPS系统发展趋势-作为ADAS系统的执行机构实现APA自动泊车功能、LKA车道保持功能等功能的执行机构ADAS系统调用EPS系统执行学习任务4.4四轮转向系统能够利用所学知识掌握四轮转向系统构成01学习目标LEARNINGGOALS能够利用所学知识掌握4WS控制策略021.四轮转向系统概述需求家用车转弯半径大概是多少？可否进一步减小？高速超车可否更加平稳？低速泊车可否更加便捷？能否实现原地转弯？1.四轮转向系统概述名词转向不足及转向过度正常驾驶时如何避免推头和甩尾？1.四轮转向系统概述名词零相位、逆相位、同相位转向1.四轮转向系统概述名词零相位、逆相位、同相位转向24WS车辆运动分析?同相位转向，减小离心力逆相位转向，减小转弯半径24WS车辆运动分析方法汽车在转向时，4个车轮都可相对车身主动偏转，以改善汽车的转向机动性能。4WS：4WheelSteering24WS车辆运动分析-被动转向案例通过在后轮与悬架，悬架与车身之间布置了一些橡胶软垫，通过橡胶把悬架与车身柔性连接。由于橡胶存在一定弹性，而在弹性限度内又有相当高的强度，所以在汽车转弯时，后悬架连接点的橡胶软垫在横向力的作用下能发生一定程度的弹性形变，从而带动车轮做一定角度的前束角变化。24WS车辆运动分析-被动转向案例24WS车辆运动分析-被动转向案例34WS车辆运动分析-主动转向主动在前轮转向系统的基础上，在汽车的后悬架上安装一套后轮转向系统，并采取适当的控制策略，前轮转向时，后轮也转向。4WS：4WheelSteering3.1主动转向-机械式出现由于拖拉机的工作及使用环境比较复杂，需要具有一定的越野能力，所以第一辆使用四轮转向技术的轮式车辆是考德威尔谷卡车和客车公司生产的拖拉机-19073.1主动转向-机械式出现3.1主动转向-机械式构成转向角成比例四轮转向系统1-后轮转向取力齿轮箱2-转向盘3-后轮转向传动轴4-后轮转向器3.1主动转向-机械式构成3.3主动转向-电控电动式3.3主动转向-电控电动式4主动转向-控制策略4主动转向-控制策略注：前轮转向和后轮转向的方向相反。不同厂家对低速的界定范围不一样，像保时捷panamera就是以50km/h为界，雷诺则是60km/h。5线线线WS系统的应用谢谢观看

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