转向系概述

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转向系是通过对左右转向车轮不同转角之间的合理匹配、来保证汽车能沿着设想的轨迹运动的机构，典型结构组成如图1所示。

主要的机构包括三部分：操纵机构、转向器和转向传动机构。接下来将对转向系统主要结构及其他相关知识进行简单概述。

一、转向操纵机构

包括方向盘、转向轴和转向管柱，有时也会在转向轴和转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2所示。

采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但过软则会影响转向系的刚度。此外，采用动力转向时，还应有转向动力系统。

二、转向器

转向器的作用是把来自转向盘的转向力矩和转向角进行适当的减速增矩的变换，再输出给转向拉杆机构，从而使汽车转向。

转向器本质上是减速传动装置，有多种类型，如齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和动力转向器等，如图3~图5所示。

机械转向器与动力系统结合后，构成动力转向系统。采用液力式动力转向时，液体的阻尼作用可以吸收路面的冲击，故可采用可逆程度大、正效率高的转向器机构。

为了避免汽车在撞车时司机受到转向盘的伤害，可在方向盘中间安装安全气囊，还可在转向系中设置防伤装置。为了缓和路面冲击，有的还装有转向减振器。

三、转向传动机构

包括转向摇臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂和转向横拉杆等，如图6所示。

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，使两侧转向轮偏转，并使两转向轮的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。

转向传动机构的组成和布置随转向器的位置和转向轮的悬架类型不同而有所不同，与非独立悬架配用的转向传动机构如图7所示。

当转向轮匹配独立悬挂时，每个转向轮会分别相对于车架作独立运动，因而转向桥也必须是断开式的。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，并且由在平行于路面的平面中摆动的转向摇臂、直接带动或通过转向直拉杆带动。如图8所示。

四、转角及最小转弯半径

汽车的机动性常用最小转弯半径来衡量，汽车的高机动性则应有两个条件来保证：

1、应使左右转向轮处于最大转角时，前外轮的转弯直径值在汽车轴距的2~2.5倍范围内（小值适于大轴距汽车）；

2、应这样选择转向系的角传动比，即由转向盘中间位置向左或右旋转至极限位置的总圈数。轿车不应超过1.8圈，货车不超过3圈。

两轴汽车在转向时，若不考虑轮胎的侧向偏离，则为了满足全部车轮绕同一瞬时转向中心旋转，且各车轮只有滚动无侧滑的要求，其内外转向轮理想的转角关系如图9所示。

且可由下式确定：

cot(θ_o)-cot(θ_i)=(DO-CO)/BD=K/L

其中，θ_o为外转向轮转角，θ_i为内转向轮转角，K为两转向主销中心线与地面交点间的距离，L为轴距。

汽车的最小转弯半径是汽车在转向轮处于最大转角的条件下，以低速转弯时前外轮与地面接触点的轨迹构成的圆周的半径，与其内外转向轮在最大转角、轴距L、主销距K和转向轮的转臂尺寸a有关。

对转向后方向盘或转向轮能自动回正的要求，和对汽车直线行驶稳定性的要求，主要是通过合理地选择主销后倾角和内倾角，消除转向器传动间隙以及选用可逆式转向器来达到。