一文解读汽车转向系统

我们开车在路上行驶的时候，不可能是一条笔直的大道直达目的地，中间必然要转弯、掉头等改变车辆的行驶方向。那么是什么装置使汽车能转弯、掉头呢？这就是汽车的转向系统，今天我们就来说说它。

转向系统

在汽车上用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称为

汽车转向系统。

汽车转向系统的功用

保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。

汽车转向系统的类型

机械转向系统、动力转向系统

汽车转向系统的组成：

转向操纵机构、转向器、转向传动机构

两侧转向轮偏转角的关系

不知道大家有没有注意到，汽车在转向时，两个转向轮的偏转角度并不是一样的，这是为什么呢？它们又有什么样的关系呢？

汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。

下图中就是汽车转向时转向轮偏转角度的关系图：

其中α、β分别是内外侧转向轮的偏转角，B是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离；L是汽车轴距。它们之间具有如下关系：

cotα=cotβ+B/L

这就是两侧转向轮偏转角之间的理想关系式。它是由转向传动机构的结构型式决定的。

转向系统传动比

转向系统的传动比参数主要有转向器角传动比、转向传动机构角传动比、转向系统角传动比、转向系统的力传动比几个参数值，这个数值越大，转向系统对驾驶员操纵力的放大倍数越大，转向就越轻，但转向灵敏度会下降。

转向盘的自由行程

我们在转动方向盘时，会感觉到一段空行程，这种转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自由行程。

转向盘的自由行程有利于缓和路面冲击，避免驾驶员过度紧张，但不宜过大，否则将使转向灵敏性能下降。一般方向盘自由行程不大于10度或方向盘圆周弧长0~15mm。

机械转向系统

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的，主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。当前轮为独立悬架时，机械转向系统的组成及布置与红旗CA7220型轿车相似。

当前轮为非独立悬架时，机械转向系统的组成及布置如下图所示。由于转向盘距离转向器较远，二者之间用万向节和传动轴构成的万向传动装置相连。

动力转向系统

动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转向系统，又称为助力转向系统。

动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向助力装置而形成的。我们常见的助力转向有机械液压助力、电子液压助力、电动助力三种。

转向操纵机构

转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。

1．转向盘又称方向盘，是由转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接。现代汽车的转向盘非常复杂，装有喇叭按钮、安全气囊等。在多功能方向盘上还集中安装了音响操纵按钮、定速巡航按钮、换挡拨片等装置。

2．转向轴、转向柱管及其吸能装置

转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。

转向器

汽车转向器又名转向机、方向机，它是汽车转向系中最重要的部件。它的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。

常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄销式和循环球式。

1）齿轮齿条转向器：

它是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向。所以，这是一种最简单的转向器。

它的优点是结构简单，成本低廉，转向灵敏，体积小，可以直接带动横拉杆。适合与麦弗逊式独立悬架配用，常用于轿车、微型货车和轻型货车。

2）蜗杆曲柄销式转向器：

它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。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，曲柄与转向摇臂轴制成一体。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，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。

3）循环球式转向器：

主要结构是由壳体、侧盖、上盖、下盖、循环球螺杆、齿条螺母、转阀阀芯、扇齿轴组成。其中有两对传动副：一对是螺杆、螺母，另一对是齿条、齿扇或扇齿轴。在螺杆和齿条螺母之间装有可循环滚动的钢球，使滑动摩擦变为滚动摩擦，从而提高了传动效率。这种转向器的优点是，操纵轻便，磨损小，寿命长。缺点是结构复杂，成本较高，转向灵敏度不如齿轮齿条式。

转向传动机构

从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

与非独立悬架配用的转向传动机构

1．转向传动机构的组成转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。

2．转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。

3．转向直拉杆转向直拉杆是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。在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链。

4．转向横拉杆转向横拉杆是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。其特点是长度可调，通过调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束。

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，为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。

当采用循环球式转向器时，转向传动机构的杆件较多，如下图所示。