机械转向系统是通过简单的机械装置，依赖驾驶员体力来实现转向。它主要依赖于驾驶员的体力和简单的机械装置来实现转向功能。这种系统通常由转向盘、转向轴、转向传动机构等部分组成，通过驾驶员转动转向盘，进而推动转向传动机构，使车轮产生偏转，从而实现汽车的转向。尽管机械转向系统结构简单，但在许多经典汽车和部分现代汽车中，它仍然发挥着不可或缺的作用。

 

现代汽车转向系统详解：从机械传动到智能控制-有驾

❒ 转向操纵机构

转向操纵机构传递转向力矩，通过方向盘、转向轴等核心部件完成转向。转向操纵机构，包括方向盘、转向轴、转向管柱等核心部件，负责将驾驶员对转向盘的转动力量有效地传递给转向器，从而实现汽车的转向功能。

 

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❒ 机械转向器

齿轮齿条式转向器通过啮合实现转向，分为两端和中间输出，是转向系统关键部件。齿轮齿条式转向器是转向系统中的关键部件，它分为两端输出式和中间（或单端）输出式两种类型。这种转向器通过齿轮与齿条的啮合，将方向盘的转动转化为车辆的转向动作，实现驾驶者的转向意图。

 

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两端输出的齿轮齿条式转向器，其结构如图d-zx-5所示。转向齿轮轴11，作为传动副的主动件，通过轴承12和13稳固地安装在转向器壳体5内。其上端与万向节10和转向轴相连，通过花键实现连接。转向齿条4，与转向齿轮啮合，呈水平布置，两端则通过球头座3与转向横拉杆1紧密相连。压紧弹簧7借助压块9将齿条紧紧压在齿轮上，确保无间隙啮合。弹簧的预紧力可以通过调整螺塞6进行灵活调整。当驾驶者转动方向盘时，转向器齿轮11会随之转动，进而促使与之啮合的齿条4沿轴向移动。这一移动动作将通过左右横拉杆带动转向节进行左右转动，从而实现在汽车转向时的车轮偏转。

 

对于中间输出的齿轮齿条式转向器，其结构及工作原理与两端输出式相似，但齿条的中部通过螺栓6与左右转向横拉杆7相连，实现了不同的连接方式。而在单端输出的齿轮齿条式转向器中，齿条的一端则通过内外托架与转向横拉杆相连，呈现出另一种连接特点。

 

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循环球式转向器，作为目前国内外广泛采用的结构型式，通常包含两级传动副。第一级为螺杆螺母传动副，而第二级则是齿条齿扇传动副。这种设计巧妙，旨在降低转向螺杆与转向螺母之间的摩擦。实际上，二者并未直接接触，而是通过多个钢球实现滚动摩擦。这些钢球在转向螺杆和螺母的螺旋槽内循环流动，形成所谓的“球流”。这种设计使得转向过程更加顺畅，同时也提高了转向器的耐用性。

 

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❒ 转向传动机构概述

转向传动机构确保各车轮围绕公共中心点转动。在汽车转向过程中，为了确保各车轮既能顺利滚动又不发生滑动，它们必须围绕一个共同的中心点O进行转动，这一点通常位于后轴中心线的延长线上。同时，左、右前轮也必须以该中心点O为圆心进行转动。为了达成这一要求，左、右前轮的偏转角必须满足特定的数学关系。

 

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❒ 独立悬架与转向传动

与非独立悬架相结合的转向传动机构，涵盖了转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂以及转向梯形等关键部件。在仅作为转向桥的前桥配置中，转向梯形——由转向横拉杆和左、右梯形臂组成——通常被安置在前桥之后。然而，在发动机位置较低或转向桥同时作为驱动桥的情况下，为防止运动时的干涉，转向梯形可能会被布置在前桥之前，此时交角则会小于90度。

 

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当转向轮采用独立悬架设计时，每个转向轮都需要在车架上进行独立运动，这就要求转向桥必须设计为断开式结构。相应地，转向传动机构中的转向梯形也必须采用断开式布局，以适应这种独立运动的需求。

 

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❒ 液压助力系统概述

液压助力转向系统是一种结合了驾驶员体力和发动机（或电机）动力的转向系统。液压助力系统为转向提供助力，使转向更加轻便和顺畅。它在机械转向系统的基础上，增加了一套转向加力装置，以提供更顺畅、轻松的转向体验。

 

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❒ 双作用式叶片泵

双作用式叶片泵通过旋转产生液压助力。当驾驶员转动转向盘时，一系列的机械联动会使转向轮发生偏转，进而改变汽车的行驶方向。同时，液压助力系统会根据转动力矩的大小，提供相应的助力，使转向更加轻松自如。这种叶片泵被称为双作用式叶片泵，由于其特点在于有两个对称的吸油区和压油区，使得作用在转子上的油压力相互抵消。

 

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❒ 主销后倾角与内倾角

主销后倾角与内倾角设计提升车辆稳定性与操纵性。当汽车在水平面上停放时，主销会发生一定的倾斜，主销的上部向后倾斜一定角度，即主销后倾角，以及在横向垂面内与地面垂线形成的角度，即主销内倾角。这些角度的设计使车轮能够自动回正，提高车辆的直线行驶稳定性。

 

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❒ 前轮外倾角与前束

车轮安装外倾角后，其滚动状态类似滚锥，导致两侧车轮有向外滚开的趋势。然而，转向横拉杆和车桥的设计会约束车轮，使其不会完全向外滚开。因此，车轮在实际行驶过程中会出现边滚动边向内滑动的现象，进而加剧了轮胎的磨损。为了纠正这种因圆锥滚动效应而产生的不利影响，我们采取的策略是将两前轮向内略作偏转，即设置前轮前束。

 

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❒ 电控液压助力

EPS的构成如图所示，电控液压助力系统提高转向的精准度与安全性，它涵盖了机械转向器、电动机、离合器、控制装置、转矩传感器以及车速传感器等多个组件。在驾驶过程中，当驾驶员转动转向盘时，扭矩传感器会依据输入力的强度生成相应的电压信号。

 

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❒ 四轮转向系统

在横向加速度·车速感应型四轮转向系统中，其结构巧妙，前轮动力转向器上加装了一个后轮专用控制阀。这一设计旨在产生与横向加速度大致成比例的油压，它与前轮转向器的阻力相平衡。

 

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在车速感应型四轮转向系统中，当车辆转弯时，前轮的动力转向器会感应到转角的变化，并触发一系列的反应。其中，从油泵中泵出的油液会经过电磁伺服阀，该阀受到计算机的精确控制。这一流程的顺畅进行，为车辆在转弯时的稳定性和操控性提供了有力保障。

 

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