汽车转向系统涵盖了机械转向系统和动力转向系统两大类别。机械转向系统完全依赖于驾驶员的手力进行操作,而动力转向系统则借助外部动力来辅助驾驶。液压动力转向系统、电动助力动力转向系统以及气压动力转向系统,都是动力转向系统的重要组成部分。机械转向系统则主要由转向操纵机构、转向器以及转向传动机构三大核心部件构成,其运行完全依赖驾驶员的体力。
转向器,也常被称作转向机,是一套复杂的齿轮机构,它巧妙地将旋转运动转化为直线运动(或近似直线运动)。在转向系统中,它不仅扮演着减速传动装置的重要角色,还确保了汽车能够顺畅、精准地转向。齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式等转向器是较为常见的类型,它们各有特点,共同构成了汽车转向系统的基础。接下来,我们将深入探讨这些不同类型的转向器及其工作原理。
1齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器有两种主要类型:两端输出式和中间(或单端)输出式。在两端输出的齿轮齿条式转向器中,如图4所示,转向齿轮轴11作为传动副主动件,通过轴承12和13安装在转向器壳体5内。其上端与万向节叉10和转向轴相连,通过花键进行连接。转向齿条4与转向齿轮啮合,水平布置,两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上,确保无间隙啮合,其预紧力可通过调整螺塞6进行调节。当驾驶员转动转向盘时,转向器齿轮11会随之转动,进而使与之啮合的齿条4沿轴向移动。这一移动将通过左右横拉杆带动转向节左右转动,从而实现汽车转向。
对于中间输出的齿轮齿条式转向器,其结构及工作原理与两端输出式相似,主要区别在于转向齿条的中部通过螺栓6与左右转向横拉杆7相连,如图5所示。而在单端输出的齿轮齿条式转向器中,齿条的一端则通过内外托架与转向横拉杆相连。
2循环球式转向器
循环球式转向器因其结构独特,被广泛应用于国内外各类汽车中。它通常包含两级传动副:首级为螺杆螺母传动,次级则是齿条齿扇传动。特别设计的是,转向螺杆与转向螺母之间的摩擦被最小化,这得益于其间安装的多颗钢球,实现了滚动而非滑动摩擦。螺杆与螺母均精心加工出螺旋槽,这些螺旋槽巧妙配合,形成近似圆形的螺旋管状通道。螺母侧面巧妙布置的两对通孔,使得钢球能够顺畅地通过这些孔洞进入螺旋形通道。此外,转向螺母外侧还设置了钢球导管,每根导管的两端均与转向系统相连通。
在螺母侧面的一对通孔中,导管内同样装满了钢球,从而形成了两条独立且封闭的钢球“流道”。当转向螺杆转动时,这些钢球便将力传递至转向螺母,进而推动螺母沿轴向移动。同时,在螺杆、螺母与钢球间的摩擦力偶作用下,这些钢球在螺旋管状通道内滚动,形成连续的“球流”。值得一提的是,在转向器工作时,这两列钢球仅在各自的封闭流道内循环,确保了转向的稳定性和安全性。
3蜗杆曲柄指销式转向器
蜗杆曲柄指销式转向器以其独特的传动方式闻名。在此转向器中,转向蜗杆作为主动件,而与之啮合的指销则装在摇臂轴的曲柄端部,作为从动件。当转向蜗杆发生转动时,指销会沿着摇臂轴轴线做圆弧运动,并以此带动摇臂轴的旋转。这种传动方式在汽车转向系统中发挥着关键作用。
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