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汽車四輪轉向係統實驗(yàn)台,汽車(chē)四輪轉向係統(tǒng)實驗(yàn)設(shè)備,汽車四輪轉向

2026-01-15 09:37
汽車四輪轉向係(xì)統實驗台結構與原理
所謂四輪轉向,是指(zhǐ)後輪也和前輪一樣具有一(yī)定的轉向功能,不僅(jǐn)可以與前輪同方向轉向,也可以與前輪反方向轉向。其主要目的是增強轎車在高速(sù)行駛或(huò)在(zài)側向風力作用下的操縱穩定性,改善(shàn)低速時的操(cāo)縱輕便性,在(zài)轎車高速行駛時便於由一個車道向另一個車道(dào)的移(yí)動調整(zhěng),以減少調頭時的轉彎半徑。

目前的(de)轎車轉向分(fèn)為(wéi)前輪轉(zhuǎn)向(2WS)和(hé)四輪轉(zhuǎn)向(4WS),前者普遍使用,後者是近年出現的一種(zhǒng)新技術,主要(yào)應用(yòng)在一些比較高級和新型轎車上。
所謂四輪轉向,是指後輪也和前輪相似,具有一定(dìng)的轉向功能,不僅可以與前輪同方向轉(zhuǎn)向,也可(kě)以與前輪反方向(xiàng)轉向。其主要(yào)目的是增強轎車在高速行駛或者在側向風力作(zuò)用下的操縱(zòng)穩定性,改善低速時的操縱輕便性,在轎車高(gāo)速行駛時便(biàn)於(yú)由一個車道向另一個車道的移動調整,以及減少調頭時的轉彎半徑。
四輪轉向裝置按照(zhào)前後輪(lún)的偏轉角和車速之間的關係分為兩種類型:一種是轉(zhuǎn)角傳感型,另一種(zhǒng)是車速傳感(gǎn)型。轉角傳感型(xíng)是指前輪和後輪的偏轉角度之間存在著一定的(de)因變關係,即後輪可(kě)以按前(qián)輪偏轉方向做同向(xiàng)偏轉,也可(kě)以做反向偏轉。車速(sù)傳感型是根據事先設計的程序規定當車速達到某一預定值時(通常為35至40公裏/小時(shí)),後輪能與前(qián)輪同方向偏轉(zhuǎn),當低於某一預定值時(shí),則與前輪反方向偏轉。目前的四(sì)輪轉向轎車既有采用轉角傳感型,也有采(cǎi)用車速傳感型,還(hái)有二者兼而用之的。例如馬自達929型(xíng)轎車的四輪轉向就是具有兩(liǎng)種類型的特點。
從汽車轉向的基本過程來看(kàn),無論采取怎樣的轉向形式,都是使汽車在轉彎時(shí)產生重(chóng)心的平移和繞著重心的轉動,這(zhè)兩種運(yùn)動的結合促使汽車完成了(le)轉向的過(guò)程。當汽車方向盤的轉角和車速都確定下來的時候,那麽前輪轉向(xiàng)汽車的(de)行駛狀態是單一(yī)的,而四輪轉向汽車的行駛狀態則會隨著後輪與前輪之間的角度不同或相同而變得多種多樣,這是兩輪轉(zhuǎn)向和(hé)四輪轉向的根本差別所在,也是後者比前者優越的關鍵之處。汽車前輪在做轉向時,會(huì)產(chǎn)生一(yī)個作用在前輪的側向力,這時後輪也會產生一種離心力,這種作用力就會使車輛在垂直軸線方(fāng)向上產生一個扭矩,增大了傾翻作用力(lì)使車輛不能(néng)穩定。而有四輪轉向裝置的(de)汽車,前後輪會相互(hù)配合,減(jiǎn)弱傾翻作用力,側滑也會減少,從(cóng)而保障(zhàng)了行車的安全。
汽車(chē)在做直(zhí)線行駛時,由於受到車速和路麵側向風的影響(xiǎng)經常會走偏。這時有四(sì)輪轉向(xiàng)裝置的汽車的微處理機就會根據車(chē)速和前輪轉角加以計算,確定後輪的轉角數值,以變動對變動來保持車子行駛的穩定性。
四(sì)輪轉向轎車的前後輪轉向裝置之間的聯係形式(shì)有機械式,也有液壓式、電子式(shì)等。目前四輪轉向裝置已將機械、液(yè)壓、電子、傳感器及微處理(lǐ)機控製技(jì)術緊密結合在一起(qǐ),在很大程度上改善轎車的轉向特性,提高(gāo)操縱穩(wěn)定(dìng)性。
四輪轉向係統是一個電子控製後輪(lún)操縱係統。該係統有4個主(zhǔ)要部分:前輪定位感應器,可操縱的固定偏軸傘齒輪後軸,電動發(fā)動機驅動的執行機構,控製單元。
轉向盤位置和車輛速度傳感器(qì)不斷將數據(jù)傳輸給控製單元,控製單元據(jù)此確定後(hòu)輪的轉向角度。該(gāi)係統有3種基本狀(zhuàng)態——正相、相(xiàng)、中間和負相。在較低速(sù)度的負相,後輪(lún)與前輪方向相反;中速時,後輪保持直行;高速時的正相,後輪與前輪方向相同。
高速時後輪與(yǔ)前(qián)輪保持相同的方向,可(kě)保(bǎo)證更高的穩定性,減少汽車在完成一項操縱(zòng)動作時產生的偏擺和轉動(dòng),使汽車即(jí)使在惡劣路麵條件下(xià)也能在直行、轉向或閃避時保持穩定的操縱響應。
使用該係統,高速行駛時的牽引穩定性也得到提高。後輪的正相狀態(tài)會減小主車和(hé)拖掛車(chē)之(zhī)間的鉸接(jiē)角度(dù),減小(xiǎo)拖車作用在主車後(hòu)輪上(shàng)的側向力,避免主車和拖車的搖(yáo)擺。
四輪轉向係統同時改(gǎi)善了低速行駛時的操控性,與使用兩輪轉向係統相比,拖車更接近主車的行駛軌跡。在一些特殊(shū)行駛狀態(tài)下,如市區交通堵塞、拖帶掛車(chē)倒車和泊位時,四輪轉向(xiàng)係統大大提高了(le)操控(kòng)性(xìng)。
通過電子(zǐ)化控製後輪的方向,可(kě)以減小重型卡車的轉彎半徑。按照通(tōng)用汽車公司對(duì)使(shǐ)用四(sì)輪轉(zhuǎn)向係統的大型SUV和卡(kǎ)車的測試,轉(zhuǎn)變半徑平均減小了19%。一種重型卡車的轉變半徑從14m減小到11.4m。
(一)葉片式轉向油泵
葉片式轉向油泵按其(qí)轉子葉片每轉供油次數和轉子軸的受力情況(kuàng)可以劃分為單作用非卸荷式和雙作(zuò)用卸荷式兩大類。北京切(qiē)諾基吉普車采用雙作用卸荷式葉片油泵,如圖所示,由轉(zhuǎn)子1、葉片2、定子3、軸4、配(pèi)油盤5和殼體(tǐ)等(děng)機件組成。
葉片泵的液壓試驗
葉片泵工作是否正常除(chú)了觀察葉片泵的工作噪(zào)音是否明顯增大之外,可以通過葉片泵的液壓試驗來(lái)鑒別(bié)。其方法是:
1)在葉片泵的出油管和(hé)轉向機的進油口之間串接一個滿量程約為10OMPa的壓力表和一(yī)個開關,打開開關;
2)使轉向盤處於汽(qì)車直線行駛位置;
3)起動發動機,使動力轉向油液達到正常工作溫度(77℃)。此時,壓力表讀數應小於1030kPa,如果超過此限,應檢查轉向器和油管等是否堵塞;
4)關閉開關(guān)(關閉時間不要(yào)超(chāo)過5s),壓(yā)力表的讀數應不低於5OMPa;記錄讀數,連續啟(qǐ)閉開關三次,讀數值差應(yīng)在(zài)345kPa以內;如果壓力差和讀(dú)數(shù)不符合上述規定,應檢查葉片泵溢流閥工作情況以及泵芯(轉子、定子、葉片(piàn)和配油盤等)的磨損情況。
(二)動力轉向(xiàng)器如下圖所示。
(三)轉(zhuǎn)閥式分配(pèi)閥
其中圖a)所示為汽車處於直線行駛時的狀態,此時分配閥的轉閥2處於中間位置。由轉向油泵輸入的壓力油通(tōng)過閥體1周(zhōu)圍的油孔(kǒng)進入(rù)閥體後,流過轉閥與閥體縱(zòng)槽槽(cáo)肩(jiān)處的間隙(此時左右間(jiān)隙相同),同時與動力缸(gāng)的上(shàng)下油腔相通,使齒條--活塞(sāi)上下受到(dào)的油壓相同,當然就沒有助力作用。進入的(de)壓(yā)力(lì)油(yóu)同時(shí)又(yòu)通過轉(zhuǎn)閥2上的回流孔流回到轉向油泵,形成循環。
圖b)所示(shì)為汽車(chē)轉向時(shí)的(de)情況(kuàng)。轉向盤轉動分配閥中央的扭杆彈簧(huáng)3和轉閥2,再通過扭(niǔ)杆彈簧(huáng)帶動閥體和轉向機螺杆,由於(yú)轉向阻(zǔ)力的作用,使扭杆彈簧發生扭轉,造成閥體相對(duì)於轉閥轉(zhuǎn)過了一個角度,這樣就使(shǐ)進油口進入的壓力油(yóu)隻能流向轉閥和閥體縱(zòng)槽槽肩處間隙變大的一邊,並通過閥體上的出油口流向接通了的動力缸的一側腔室,此時動力缸(gāng)的另一側腔室就與進油口隔絕,其中的油液通過閥體(tǐ)內(nèi)另一組縱槽槽肩處間隙變大(dà)的另一邊,與轉閥的(de)回油孔相通,形成(chéng)了泄壓通道。這(zhè)樣就造成了齒條--活塞的一側受到壓力油的作用,而另一側處於泄壓狀態,這(zhè)種壓力差就造成了助力作用。
當(dāng)汽車直線行駛時,轉閥(fá)處於中間位(wèi)置,來自動力(lì)轉(zhuǎn)向(xiàng)泵的高壓油從轉向器殼體的進油口流到閥體的中油環槽,經過其槽底的通孔進入閥體和轉閥之間(jiān),此時(shí)因轉閥處於中間位置,所以進入的油液就分別(bié)通過閥體和轉閥(fá)縱槽槽(cáo)肩形成的、兩邊相同的間(jiān)隙,再通過轉閥的縱槽和閥體的縱槽以及它們槽底的孔通向閥體外圓的下油環槽和上(shàng)油環槽,然後(hòu)通(tōng)過殼體的(de)兩條油道(dào)與轉向機齒條(tiáo)--活塞的上、下腔相通,使上(shàng)、下腔油壓(yā)相同(tóng)。此時齒條--活塞即沒有受到轉向螺杆轉動(dòng)所造(zào)成的(de)軸(zhóu)向移動力,又沒有受到兩側動力腔因壓差所(suǒ)造成的(de)軸(zhóu)向力,所以齒條--活塞處於中間位置,轉向(xiàng)助力作用不存在。流(liú)入閥體內腔的油(yóu)液在通過轉閥縱槽(cáo)和兩邊相同的縱槽側隙後,通過轉閥上的徑向通孔(kǒng)流到(dào)轉(zhuǎn)閥與短軸組件(jiàn)之間的(de)空隙,再流到閥體組件和(hé)調(diào)整螺塞之間的(de)空隙(xì)處,最後經(jīng)殼體(tǐ)回油口流回轉向油泵儲油罐,形成常流式的油液循環。
向左轉向(xiàng)時,短軸在轉向軸(zhóu)的驅動下逆時針方向轉動,短軸一方麵通過其下端的銷釘30撥動轉閥同步轉動,另一方麵又通過其上端的(de)銷釘2撥(bō)動扭杆軸上端同步轉動,這個轉動(dòng)力通過扭杆軸傳給其下端經三角形花鍵固定著的下端軸蓋14,下端軸蓋又通過其(qí)圓周邊緣上的缺口傳給固定在閥體上的銷釘29,進而撥動閥體轉動,閥體的轉動就應通(tōng)過其下(xià)端缺口經銷釘16再直(zhí)接傳給轉向(xiàng)機螺杆,但由於轉向阻力的關係,要撥動轉向螺杆必(bì)須有足夠的轉動力矩(jǔ),這(zhè)個力矩就使扭杆軸發生彈性扭轉,這(zhè)樣就造成閥體轉動角度(dù)小於轉閥轉動(dòng)的角度,使閥體和轉(zhuǎn)閥發(fā)生了角位置的錯移,從而使閥體和轉閥的縱槽錯開,造成一側間隙減小,而另一側間隙加大的情況,這樣就使流入閥體(tǐ)的壓力(lì)油流向間隙增大的一邊,並(bìng)通過轉閥的縱槽、閥體上的油孔和閥體(tǐ)外圓的下油環槽,流過轉向器殼體油道進入齒條--活塞的上油腔,使(shǐ)油(yóu)腔內油壓增高。與(yǔ)此同時,由於轉閥和閥體的相對角位置錯移(yí),同樣(yàng)造成(chéng)的另一組縱槽的錯開,使得(dé)與(yǔ)閥體的上油環槽相通的一側油道間隙增大,這樣就使齒條--活塞下油腔的油液經過轉向器殼體(tǐ)油道、上油環(huán)槽及槽底油孔進入閥體和轉閥的另一組(zǔ)縱槽,並通過增(zēng)大的(de)間隙和轉閥(fá)的油孔流到閥體組件和調整螺塞之間的空隙,再(zài)經殼體的回油口流回轉(zhuǎn)向油泵的儲油罐。由於齒條--活塞的上腔壓力增高,而(ér)下腔油液能自由流回(huí)儲油(yóu)罐,壓力很低,這種壓差(chà)就造成了對齒條--活塞向下移動的推力,這個推(tuī)力和轉向時通過扭杆軸下端蓋、閥體(tǐ)下部傳給轉向螺杆的轉向力是(shì)相同(tóng)方向的,因此就起了明顯的(de)助力(lì)作用。
右轉向時的整個情況與(yǔ)左轉向時基本相似,不同的是由於(yú)轉向方向相反,造成的閥體和轉閥的角(jiǎo)位(wèi)置錯移相(xiàng)反,以至於進入轉閥的油液經過閥體和轉閥的縱槽和間隙(xì)之後,流到轉閥的上油(yóu)環槽,進而流到動力缸的下(xià)腔,而動力缸上腔的油液經(jīng)過閥體的下(xià)油環槽進入閥內之後,經過閥體和轉閥的間隙仍然流到閥體(tǐ)組(zǔ)件與調整(zhěng)螺塞之間的空隙,再通過(guò)出油口流回轉向油泵的儲油罐,這樣就造成了(le)齒條一活塞的下腔壓力增高而上腔油液自由回流、壓力很低的(de)情況,這(zhè)個壓力差(chà)對齒條一(yī)活塞的向上推力(lì)與轉(zhuǎn)向時通過扭杆軸傳來的轉動(dòng)力方向一致,因此同樣起(qǐ)到了助力作用。
二、轉向傳動機構的裝配與調整
1.前輪前束的檢(jiǎn)查與調整
(1)什麽是前(qián)輪前束
所謂前束是指兩前輪軸前輪距A小(xiǎo)於(yú)前輪軸(zhóu)後輪距B的差(chà)值。其(qí)標(biāo)準前束值為B-A=0-3毫米,如圖所(suǒ)示。
(2)檢查和調整前輪前束時應(yīng)先(xiān)做好的工作
①輪轂(gū)軸承緊度應符合技術要求;
②輪(lún)胎氣壓應符合原車使用規定;
③為(wéi)使車輪處於實際工作狀態,消(xiāo)除各運動副之間的間隙,應把汽車停放在平坦緊實的路麵上,使兩前輪處於直線行駛的位置,並向前推動一(yī)段(duàn)距離。
(3)檢查方(fāng)法
①將前橋頂起使兩前輪懸空。
②在兩(liǎng)前輪(lún)胎麵中(zhōng)心處,沿整個圓周塗(tú)約(yuē)20-40毫米寬的白粉(fěn)筆印跡。
③在盡可能地靠(kào)近胎麵(miàn)中(zhōng)心處安置(zhì)劃針,轉動車輪(lún),讓劃針在粉筆印跡內沿整個圓周畫出細線標記,如(rú)圖所(suǒ)示。
④放下兩前輪,檢查汽車兩前輪是否處於直線行(háng)駛的位置,必要時轉動方向盤進行調整(zhěng)。
⑤將前束(shù)尺針尖的高度調到與前(qián)輪中心(xīn)高度相等,如圖(tú)所(suǒ)示。
⑥用前束尺分別在前橋前麵和後麵測(cè)出兩前輪的輪距A和(hé)B。
⑦將B值減去A值即得前束值。
若所檢測的前束值不符(fú)合規定應進行調(diào)整。
(4)調整(zhěng)方(fāng)法
前束的調整如圖所示。
①拆下開口銷1,鬆開(kāi)螺母2。
②向上扭轉調整管3,前(qián)束值增(zēng)大;反之前(qián)束值減小。
③調整正確後,扭(niǔ)緊(jǐn)螺(luó)母2,裝上開口銷1。
2.轉向(xiàng)角的檢查與調(diào)整
汽車的最小轉彎直徑不應大於12米,否則應進行調整。
(1)檢查方法
①在兩前輪胎麵上塗上白灰漿(jiāng);
②將方向盤往左、右轉到極限位置,使用低(dī)速(sù)檔行駛;
③測出左、右最小轉(zhuǎn)彎直徑。
若測量結果不符合要求時,應進行調整。
(2)調(diào)整方法
①鬆開鎖緊螺母;
②順時針旋入(rù)調整螺釘,直到最(zuì)小轉(zhuǎn)彎直徑符合(hé)規定時為止(注意:將方向盤往左、右轉(zhuǎn)到極限位置後,車輪不應觸及葉子板(bǎn)等其它機件);
③調好後扭緊鎖緊螺母。
3.方向盤遊動(dòng)間隙的檢查與調整
(1)什麽是方向盤的遊動間隙
所謂方向盤的遊動間隙是指(zhǐ)轉動方向盤時,前輪不發生偏轉而方向盤所能轉動的(de)角度(dù)。其標準值應小於14°,方向盤轉動弧長應小於(yú)37毫米,如圖所示。
(2)檢(jiǎn)查方(fāng)法(fǎ)
①使兩前輪處於直線(xiàn)行駛(shǐ)的位置;
②將遊隙(xì)檢查器的刻度盤和指針分別夾(jiá)持在轉向軸(zhóu)管和方向盤上,如圖所(suǒ)示(shì);
③向左(右(yòu))轉動方向盤(pán)至感到有阻力時,記下(xià)指針所指的位(wèi)置;再向右(yòu)(左)轉動方向盤至感到有阻力時為止。此時;指針在刻度(dù)盤上所劃過的角度就是方向盤的遊動間隙。
若發現遊動間隙過大,應查明原因,及時調整,以保修理質量。
(3)調整方法
①調(diào)整前,檢查轉向器、轉向搖臂、聯軸節、轉向拉杆和轉向節(jiē)各連接和固(gù)定部位是(shì)否鬆(sōng)動,必要(yào)時予以緊固和調(diào)整。
②調整轉向器的扇齒和齒條的齧合間隙(xì)。鬆開鎖(suǒ)緊螺母(mǔ)1,順時針轉動調整(zhěng)螺釘,使齧合間隙減小,扭緊鎖緊螺母(mǔ)。
汽車四(sì)輪轉向係統實驗台(tái)馬自達(dá)汽車四輪轉向係統(tǒng)如(rú)下圖所示。
 
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