汽车底盘结构解析：机械转向系统

1.转向系统的类型

要点：

汽车转向系统按转向动力源的不同分为机械转向系统、动力转向系统两大类。

按动力介质的不同，动力转向系分为气压式、液压式和电动式三类。

2.转向系统的功用

由驾驶人操纵，转向轮偏转和回位的一套机构，称为汽车的转向系统。汽车转向系统的功用是改变和保持汽车的行驶方向。

3.机械转向系统的组成

机械转向系统由转向器、转向操纵机构和转向传动机构三大部分组成，如图7-1所示，机械转向系统机件名称和一般布置情况如图7-2所示。

图7-1 转向系统的组成

如图7-2所示，汽车转向时，驾驶人转动转向盘1，通过转向轴2、转向万向节3和转向传动轴4，将转向力矩输入转向器5。从转向盘1到转向传动轴4这一系列部件即属于转向操纵机构。

图7-2 机械转向系统示意图

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—左转向节 10、12—梯形臂 11—转向横拉杆 13—右转向节

4.转向系统主要部件结构简介

（1）转向器

①功用。转向器是转向系统中的减速增力传动装置，其功用是增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传动方向。

②类型。转向器的种类较多，一般按转向器中传动副的结构形式分类。目前应用较广泛的有循环球式、齿轮齿条式和蜗杆曲柄指销式等几种转向器，实物如图7-3所示。

图7-3 转向器实物

③齿轮齿条式转向器的结构特点。图7-4a所示为齿轮齿条式转向器，它主要由转向器壳体8、转向齿轮9、转向齿条5等组成。转向器通过转向器壳体8的两端用螺栓固定在车身（车架）上。齿轮轴6通过球轴承7、滚柱轴承10垂直安装在壳体中，其上端通过花键与转向轴上的万向节（图中未画出）相连，其下端是与轴制成一体的转向齿轮9。转向齿轮9是转向器的主动件。它与相啮合的从动件转向齿条5水平布置，齿条背面装有压簧垫块4。在压簧3的作用下，压簧垫块4将转向齿条5压靠在转向齿轮9上，保证二者无间隙啮合。调整螺塞1可用来调整压簧的预紧力。压簧3不仅起消除啮合间隙的作用，而且还是一个弹性支承，可以吸收部分振动能量，缓和冲击。

转向齿条5的中部（有的是齿条两端，如图7-4b所示）通过拉杆支架12与左、右转向横拉杆11连接。转动转向盘时，转向齿轮9转动，与之相啮合的转向齿条5沿轴向移动，从而使左、右转向横拉杆带动转向节13转动，使转向轮偏转，实现汽车转向。

图7-4 齿轮齿条式转向器

1—调整螺塞 2—罩盖 3—压簧 4—压簧垫块 5—转向齿条 6—齿轮轴 7—球轴承 8—转向器壳体 9—转向齿轮 10—滚柱轴承 11—转向横拉杆 12—拉杆支架 13—转向节

④循环球式转向器的结构特点。循环球式转向器主要由转向螺杆、转向螺母、齿条、齿扇、齿扇轴及钢球等组成，结构示意图如图7-5所示。解放CA1092型汽车的循环球式转向器，如图7-6所示。它有两级传动副，第一级传动副是转向螺杆12—转向螺母3；转向螺母3的下平面加工成齿条，与齿扇轴21内的齿扇相啮合，构成齿条—齿扇第二级传动副。显然，转向螺母3既是第一级传动副的从动件，也是第二级传动副的主动件。通过转向盘转动转向螺杆12时，转向螺母3不能随之转动，而只能沿转向螺杆12转向移动，并驱使齿扇轴（即摇臂轴）21转动。

图7-6 解放CA1092型汽车的循环球式转向器(www.xing528.com)

1—螺母 2—弹簧垫圈 3—转向螺母 4—转向器壳体密封垫圈 5—转向器壳体底盖 6—转向器壳体 7—导管夹 8—加油（通气）螺塞 9—钢球导管 10—球轴承 11、23—油封 12—转向螺杆 13—钢球 14—调整垫片 15—螺栓 16—调整垫圈 17—侧盖 18—调整螺钉 19—锁紧螺母 20、22—滚针轴承 21—齿扇轴（摇臂轴）

图7-5 循环球式转向器的结构示意图

转向螺杆12支承在两个推力球轴承10上，轴承的预紧度可用调整垫片14调整。在转向螺杆12上松套着转向螺母3。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13，以实现滚动摩擦。

当转动转向螺杆时，通过钢球将力传给转向螺母，使转向螺母沿转向螺杆12轴向移动。随着转向螺母3沿转向螺杆12作轴向移动，其齿条便带动齿扇绕着转向摇臂轴21作圆弧运动，从而使转向摇臂轴21连同摇臂产生摆动，通过转向传动机构使转向轮偏转，实现汽车转向。由于摩擦力的作用，所有钢球13便在转向螺杆12与转向螺母3之间滚动，形成“球流”。

转向螺母3下平面上加工出的齿条是倾斜的，与之相啮合的是变齿厚齿扇。只要使齿扇轴21相对于齿条作轴向移动，便可调整二者的啮合间隙。调整螺钉18旋装在侧盖17上。齿扇轴21靠近齿扇的端部切有T形槽，调整螺钉18的圆柱形端头嵌入此切槽中，端头与T形槽的间隙用调整垫圈16来调整。旋入调整螺钉18，则齿条与齿扇的啮合间隙减小；旋出螺钉则啮合间隙增大。调整好后用锁紧螺母19锁紧。

⑤蜗杆曲柄指销式转向器结构特点。蜗杆曲柄指销式转向器主要由转向蜗杆、曲柄、指销和摇臂轴等组成，如图7-7所示。图7-8所示为东风EQ1090E型汽车所用的蜗杆曲柄双销式转向器，它主要由转向器壳体、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。

图7-7 蜗杆曲柄指销式转向器结构示意图

要点：

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。

汽车转向时，驾驶人通过转向盘转动转向蜗杆（主动件）转动，与其相啮合的指销（从动件）一边自转，一边以曲柄为半径绕摇臂轴轴线在蜗杆的螺纹槽内作圆弧运动，从而带动曲柄，进而带动转向摇臂摆动，实现汽车转向。

图7-8 东风EQ1090E型汽车所用的蜗杆曲柄双销式转向器

1—螺栓、螺母 2—摇臂轴调整螺钉及螺母 3、11—侧盖 4—摇臂轴 5—指销轴承总成 6—摇臂轴衬套 7—加油螺塞 8—侧盖衬垫 9—转向器壳体 10—油封 12—转向垂臂 13—螺母 14—蜗杆轴承调整螺塞 15—下盖 16—下盖衬垫 17—蜗杆轴承垫块 18—密封圈 19—蜗杆轴承 20—放油螺塞 21—蜗杆 22—调整垫片 23—上盖总成 24—密封圈 25—上盖 26—蜗杆油封

图7-9 轿车转向操纵机构

（2）转向操纵机构 转向操纵机构一般由转向盘、转向轴及转向节叉等组成。轿车转向操纵机构如图7-9所示。

如图7-10所示，CA1091型汽车转向操纵机构一般由转向盘总成1、上转向轴11、转向管柱9、转向传动轴27、转向万向节叉20、转向万向节滑动叉28组成。转向盘由塑料制成，内有钢制骨架，通过花键将转向盘毂与上转向轴相连。转向管柱下端压配在下固定支架中，并通过两个螺栓将下固定支架紧固在驾驶室地板上。下端的转向万向节叉通过花键与转向器的转向螺杆相连接，滑动叉通过内花键与转向传动轴的外花键相连。十字轴有两个。

图7-10 CA1091型汽车转向操纵机构

1—转向盘总成 2—盖板 3—橡胶套 4、24—螺栓 5、26、40—弹簧垫圈 6、39—垫圈 7、18、25—螺母 8—下固定支架 9—转向管柱 10—楔形螺母 11—上转向轴 12—衬套 13—球轴承 14、22—孔用弹性挡圈 15—轴承挡圈 16—轴用钢丝挡圈 17—平垫圈 19—十字轴 20—转向万向节叉 21—滚针轴承总成 23、31—滑脂嘴总成 27—转向传动轴 28—转向万向节滑动叉 29—油封 30—防尘套 32—喇叭按钮盖 33—搭铁接触板总成 34—接触弹簧 35—接触罩 36—电刷总成 37—集电环总成 38—螺钉 41—弹簧

（3）转向传动机构

①功用。转向传动机构的作用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两侧转向轮偏转以实现汽车转向。

②组成。如图7-11所示，转向传动机构一般由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、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，并设有防止松动、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙等的结构。