转向系统有何功用？由哪些零部件组成？

农用车行驶过程中，由驾驶员操纵的，用来迫使转向轮偏转，然后再回位的一整套机构，就称为农用车的转向系。其功用是改变农用车的行驶方向和保持稳定的直线行驶。农用车大多采用机械转向系，它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（图3-109）。

图3-109 转向机构示意图

1.转向盘 2.转向轴 3.蜗杆 4.齿扇 5.转向臂 6.转向直拉杆 7.转向直拉杆臂 8.主销 9、12.转向节臂 10.转向横拉杆 11.前轴（梁） 13.转向节

驾驶员转动转向盘，通过转向轴和具有一定增力作用的啮合传动副（图中蜗杆和齿扇）使转向臂绕其轴摆动；然后经直拉杆和直拉杆臂使左转向节及左转向轮绕主销偏转；同时又经过左转向节臂、转向横拉杆和右转向节臂、右转向节使右转向轮绕其主销向同一方向偏转。

转向盘、转向轴为转向操纵机构，啮合传动副称为转向器。其功用是将驾驶员加在转向盘上的力增大后传给直拉杆，并将转向盘的圆周运动变为转向臂的摆动。转向臂、转向直拉杆、左右转向节及转向横拉杆等总称为转向传动机构。其功用是把转向器传来的力传给左右两侧转向节，从而产生转向力矩，使左右两侧车轮按着一定的规律偏转，实现转向。

转向系对车辆转向的灵活性和操纵轻便性起着决定性的作用，直接影响着车辆行驶的安全性。

许多农用车的转向器与转向盘同轴线，因而其间没有转向万向节和转向传动轴。但是，有时为了兼顾底盘和车身（驾驶室）总体布置的要求，往往需要将转向器和转向盘的轴线布置得相交成一定角度，甚至处于不同平面内，因而在转向操纵机构中采用了万向传动装置。在转向盘与转向器同轴线的情况下，也可采用万向传动装置，以补偿由于部件在车上的安装误差和安装基体（驾驶室、车架）的变形所造成的二者轴线实际上的不重合。

（1）转向器及转向操纵机构

转向器是转向系中的减速传动装置，可按其中传动副的结构形式分类。转向器结构形式很多，农用车上应用较广的有球面蜗杆滚轮式、循环球齿条齿扇式、蜗杆曲柄指销式、齿轮齿条式等几种。

转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。在功率由转向轴输入、由转向摇臂输出的情况下求得的传动效率称为正效率，而在传动方向与此相反时求得的效率则称为逆效率。逆效率很高的转向器很容易将经转向传动机构传来的路面反力传到转向轴和转向盘上，故称为可逆式转向器。可逆式转向器有利于车辆转向结束后转向轮和转向盘自动回正，但也能将坏路对车轮的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。

逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。不平道路对转向轮的冲击载荷输入这种转向器，即由其中各传动零件（主要是传动副）承受，而不会传到转向盘上。但是路面作用于转向轮上的回正力矩也同样不能传到转向盘，使得转向轮自动回正成为不可能。此外，道路的转向阻力矩也不能反馈到转向盘，使得驾驶员不能得到路面反馈信息（所谓丧失“路感”），无法据以调节转向力矩。

逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，而接近于不可逆式，采用这种转向器时，驾驶员能有一定的路感，转向轮自动回正也可实现，而且只有当路面冲击力很大时，才能部分地传到转向盘。由于农用车转向时要有一定的路感，即转向器要有适当的可逆性，故所采用的转向器均属于可逆式或极限可逆式转向器。

在整个转向系中各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙将随着零件的磨损而增大。因而在转向盘转动过程的开始阶段，转向盘有一空转阶段。转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但过大，则影响转向灵敏性。一般说来，转向盘从相应于直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过10°～15°。当零件磨损严重，使转向盘自由行程超过25°～30°时，则必须进行调整。

①球面蜗杆滚轮式转向器。球面蜗杆滚轮式转向器如图3-110所示。转向轴通过平键固定在球面蜗杆上，而球面蜗杆又用两个圆锥滚子轴承支承在转向器壳体上，转向摇臂轴的一端通过铜套支承在壳体上，另一端通过圆柱滚子轴承支承在侧盖上，摇臂轴的中部有凸起的U形销座，其上通过转向滚轮轴、轴承座和钢球而支承转向滚轮，滚轮与球面蜗杆相啮合。当转动方向盘而使球面蜗杆转动时，滚轮沿球面蜗杆的螺旋槽滚动，从而带动转向摇臂轴转动，使转向摇臂摆动。摇臂的摆动拉动了转向纵拉杆，从而操纵了转向梯形，促使两个导向轮偏转。

图3-110 球面蜗杆滚轮式转向器

1.转向摇臂 2.转向摇臂轴 3.铜套 4.转向器壳 5.调整螺钉 6.锁紧螺母 7.转向器壳下盖 8.调整垫片 9.圆锥滚子轴承 10.球面蜗杆 11.转向滚轮 12.转向轴 13.转向盘 14.转向滚轮轴 15.轴承座 16.钢球

在球面蜗杆滚轮式转向器中，球面蜗杆与滚轮之间啮合间隙的调整是调整转向盘自由行程的重要环节。这个啮合间隙通过拧转调整螺钉使转向摇臂轴轴向移动的方法来调整。将调整螺钉拧入，啮合间隙变小；拧出，啮合间隙就变大。调整完毕后用锁紧螺母锁紧。为了调整圆锥滚子轴承的游隙，在转向器壳下盖处装有调整垫片，抽去垫片就可以减少轴承的游隙。

这种转向器，由于球面蜗杆与滚轮的传动是滚动摩擦，可减少转向器的磨损，同时也使转向轻便，此外，还具有较为合适的传动可逆性，而且在磨损后啮合间隙可以调整，因而得到广泛应用，但制造较为复杂。

②蜗杆曲柄指销式转向器。这种转向器中，传动副以转向蜗杆为主动件，从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向盘带动转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴摆动。

蜗杆曲柄指销式转向器可以根据指销数目分为单销式和双销式。图3-111所示为单销式转向器。锥形指销与蜗杆相啮合。蜗杆具有不等距梯形螺纹，它支承在两个圆锥滚子轴承上。指销与转向蜗杆的啮合间隙可以通过调整螺钉12进行调整。

图3-111 曲柄单销式转向器

1、12.调整螺钉 2、13.调整螺母 3、5.锥轴承 4.蜗杆 6.指销座 7.止推轴承 8.滚针轴承 9.指销 10.摇臂 11.摇臂轴

这种转向器的特点是结构较简单，传动效率较高，可逆性适中，摇臂轴转角较大，啮合间隙可调等。

③齿轮齿条式转向器。齿轮齿条式转向器多见于转向盘式转向的三轮农用车上。这种转向器中，作为传动副主动件的转向齿轮可装于转向轴上，或者与转向操纵机构相连。与转向齿轮啮合的转向齿条为水平布置。转向齿条的一端装有连接叉，可与转向传动机构相连。采用齿轮齿条式转向器可以使转向传动机构简化（不需要转向摇臂和转向主拉杆），故尽管其传动效率低，仍有农用车采用。

④循环球式转向器。图3-112为某农用车采用的循环球齿条齿扇式转向器。第一级传动副是螺杆-螺母；第二级传动副是齿条-齿扇。在螺杆-螺母传动副中加进了传动元件——钢球。

图3-112 循环球齿条齿扇式转向器

1.下盖 2、6.垫片 3.外壳 4.螺杆 5.加油螺塞 7.上盖 8.导管 9.钢球 10.转向摇臂 11.转向摇臂轴 12.转向螺母 13.侧盖 14.螺母 15.调整螺钉

在转向螺杆上松套着转向螺母。在螺杆和螺母的内圆面上制出断面近似为半圆形的螺旋槽，二者的槽相配合即成近似圆形断面的螺旋形通道。螺母侧面有孔，将钢球从此孔塞入到通道内。螺母外面有两根钢球导管，每根导管的两端分别塞入螺母侧面的孔内，导管内也装满钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋形通道组合成了两条各自独立的封闭的钢球“流道”。当转动螺杆时，通过钢球将力传给螺母，螺母即产生轴向移动。同时由于摩擦力的作用，所有钢球便在螺杆与螺母之间滚动，形成“球流”。钢球在螺母内绕行两圈后，流出螺母而进入导管，再由导管流回螺母内。故转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，而不会脱出。

螺母的外表面切有与变齿厚的齿扇相啮合的等齿厚的齿条，齿扇与转向摇臂轴制成一体，支承在壳体内的衬套上。当转动螺杆时，螺母轴向移动，通过齿条和齿扇，使转向摇臂轴转动，再通过转向传动机构带动转向轮偏转。转向摇臂轴的端部嵌入调整螺钉的圆柱形端头。调整螺钉拧在侧盖上，并用螺母锁紧。因齿扇的高度是沿齿扇轴线变化的，故转动调整螺钉可使转向摇臂轴产生轴向移动，调整齿扇与齿条的啮合间隙。

（2）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，使两侧转向轮偏转，且使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证转向时车辆与地面的相对滑动尽可能小。

目前农用车均采用前轮转向，前桥悬架大多为非独立悬架，转向传动机构则大多为转向梯形式。

转向梯形式转向传动机构（图3-113）主要包括转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂和转向梯形。一般情况下，由转向横拉杆和左、右梯形臂组成的转向梯形布置在前桥之后（图3-113a）。这种布置的优点是简单，且能保证转向轮之间必要的转角关系。当转向轮处于与直线行驶相应的中立位置时，梯形臂与横拉杆在道路平面内的交角θ〉90°。在发动机位置较低的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角θ〈90°（图3-113b）。若转向摇臂不在纵向平面内前后摆动，而是在道路平面内左右摆动，则可将转向主拉杆横置，并借球头销直接带动转向横拉杆，从而使两侧梯形臂转动（图3-113c）。

图3-113 转向梯形式转向传动机构示意图

1.转向器 2.转向摇臂 3.转向主拉杆 4.转向节臂 5.梯形臂 6.转向横拉杆

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