循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　第一章 緒論.3</b></p><p><b>　　1.1簡介3</b></

2、p><p>　　1.2課題目的與意義4</p><p>　　1.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史4</p><p>　　1.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場7</p><p>　　1.5本課題研究的難點(diǎn)7</p><p>　　第二章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類.9</p><p>　　2.1汽車轉(zhuǎn)向器的類

3、型與組成9</p><p>　　2.1.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系10</p><p>　　2.1.2 動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系11</p><p>　　第三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計概述.12</p><p>　　3.1對轉(zhuǎn)向系的要求12</p><p>　　3.2轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)13</p><p><b&

4、gt;　　3.3轉(zhuǎn)向器14</b></p><p>　　3.4轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑14</p><p>　　第四章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類.17</p><p>　　4.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器17</p><p>　　4.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器18</p><p>　　4.3蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器19</p

5、><p>　　4.4蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器19</p><p>　　第五章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù).21</p><p>　　5.1轉(zhuǎn)向系的效率21</p><p>　　5.1.1 轉(zhuǎn)向系的正效率21</p><p>　　5.1.2 轉(zhuǎn)向系的逆效率21</p><p>　　5.2傳動比變化特性2

6、2</p><p>　　5.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動比22</p><p>　　5.2.2 力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系23</p><p>　　5.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇24</p><p>　　5.3轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙24</p><p>　　5.4轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)25</p>&l

7、t;p>　　第六章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計計算.26</p><p>　　6.1轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定26</p><p>　　6.2轉(zhuǎn)向器設(shè)計26</p><p>　　6.2.1 參數(shù)的選取26</p><p>　　6.2.2 計算參數(shù)27</p><p>　　6.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算27</p

8、><p>　　6.3.1 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力27</p><p>　　6.3.2 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定28</p><p>　　第七章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類.29</p><p>　　7.1對動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求29</p><p>　　7.2液壓式動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算29</p><p&g

9、t;　　7.2.1 動力缸尺寸計算29</p><p>　　7.2.2 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計計算30</p><p>　　7.3動力轉(zhuǎn)向的評價指標(biāo)32</p><p>　　第八章 轉(zhuǎn)向器傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計.35</p><p>　　8.1轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷35</p><p>　　8.2 桿件設(shè)計結(jié)果3

10、5</p><p><b>　　結(jié)論 37</b></p><p><b>　　致謝 38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn) 39</b></p><p><b>　　英文翻譯 40</b></p><p&g

11、t;<b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向器是汽車的重要組成部分，也是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，它的質(zhì)量嚴(yán)重影響汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到改進(jìn)，雖然電子轉(zhuǎn)向器已開始應(yīng)用，但機(jī)械式轉(zhuǎn)向器仍然廣泛地被世界各國汽車及汽車零部件生產(chǎn)廠商所采用。而在機(jī)械式轉(zhuǎn)向器中，循環(huán)球齒條-齒扇式轉(zhuǎn)向器由于其自身的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各級各類汽車上。本文的主要

12、內(nèi)容：汽車轉(zhuǎn)向器的組成分類；轉(zhuǎn)向器總成方案分析及其數(shù)據(jù)確定和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計過程。</p><p>　　這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來又得到廣泛使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞；轉(zhuǎn)向器 操縱穩(wěn)定性 循環(huán)球齒條-齒扇式轉(zhuǎn)向器 </p><p&

13、gt;<b>　　Abstract</b></p><p>　　Gear cars an important component of the initiative is decided automobile safety of the key assembly, It seriously affected the quality of the vehicle handling and st

14、ability. Along with the development of the auto industry, automobile steering gear is continuously improved, although the electronic steering gear has begun to use But mechanical steering gear is still widely been world

15、motor vehicles and parts manufacturers adopted. And the mechanical steering gear, Rack cycle ball-type steering gea</p><p>　　The advantage of such steering gear, and manipulating light, wear and tear, long l

16、ife. The disadvantage is that the structure is complicated and costly, than steering rack and pinion sensitivity. Therefore gradually being replaced by rack and pinion. However, with the power steering applications, the

17、ball-type steering gear cycle and are widely used in recent years.</p><p>　　Keywords； Diverter Ball handling and stability Cycle rack-type steering gear diverter </p><p><b>　　第一章 緒 論&

18、lt;/b></p><p><b>　　1.1.簡介</b></p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的英文名稱是Recirculating Ball Steering Gear。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由兩對傳動副組成，一對是螺桿、螺母，另一對是齒條、齒扇或曲柄銷。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動的鋼球，使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而提高了傳動效率。</p>&

19、lt;p>　　循環(huán)球式：這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，使連桿臂搖動，連桿臂再使連動拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動，改變車輪的方向，這是一種古典的機(jī)構(gòu)，現(xiàn)代轎車已大多不再使用，但又被最新方式的助力轉(zhuǎn)向裝置所應(yīng)用。它的原理相當(dāng)于利用了螺母與螺栓在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的相對移

20、動，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動，循環(huán)球式故而得名 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來又得到廣泛使用。</p><p>　　轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型。歷史上曾出現(xiàn)過許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸

21、桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。</p><p>　　在《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》中，汽車關(guān)鍵零部件開發(fā)和制造被列為重點(diǎn)扶持的項(xiàng)目，國家計委和科技部也將汽車關(guān)鍵零部件劃入當(dāng)前國家優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域，所以，具有先進(jìn)水平的汽車轉(zhuǎn)向器的研發(fā)、生產(chǎn)將會得到有力的政策支持。隨著全球汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的需求量大幅攀升，汽車制造已向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。隨著國際

22、上汽車行業(yè)開始實(shí)行零部件“全球化采購”策略及國際跨國汽車企業(yè)推行本土化策略，國內(nèi)汽車市場將出現(xiàn)巨大的零部件配件缺口。到2010年，中國汽車零部件國內(nèi)產(chǎn)值將突破1萬億元，市場前景廣闊。按照汽車零部件工業(yè)“十五”發(fā)展目標(biāo)，到2005年中國汽車保有量為2198—2315萬輛，其中轎車843—860萬輛。當(dāng)年汽車需求量為：271—310萬輛，其中轎車110——121萬輛，汽車工業(yè)增加值占GDP的1%左右，汽車零部件工業(yè)產(chǎn)值將占汽車工業(yè)總產(chǎn)值的2

23、5%左右。因此作為關(guān)鍵零部件的汽車轉(zhuǎn)向器在中國銷售市場上前景廣闊。</p><p>　　“十五”期間，我國機(jī)動車行業(yè)包括汽車、農(nóng)用車、工程機(jī)械等將發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車轉(zhuǎn)向器是符合國家重點(diǎn)扶持和優(yōu)惠政策的汽車關(guān)鍵零部件，是汽車重要的保安件之一。</p><p>　　1.2.課題的目的與意義</p><p>　　用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱

24、為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來看，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已成為當(dāng)今世界汽車上主要應(yīng)用的轉(zhuǎn)向器之一，本文針對微型汽車進(jìn)行循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與研究。</p><p>　　1.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史</p&

25、gt;<p>　　100多年前，汽車剛剛誕生后不久，其轉(zhuǎn)向操作是模仿馬車和自行車的轉(zhuǎn)向方式，用一個操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以致時常發(fā)生車毀人亡的事故。 第一輛不用馬拉的四輪汽車問世時，它已經(jīng)吧前橋和前輪組成為了一總成。該總成別安裝在樞軸上，可以繞前橋中心的一個點(diǎn)轉(zhuǎn)動，利用一個桿柱連接前橋的中點(diǎn)，通過地板往上延伸，轉(zhuǎn)向盤就緊固再桿柱上端，以此操縱汽車。這種裝置在汽車車速不超過馬車的

26、速度時，還是很好用的，但當(dāng)車速提高后，駕駛員就要求提高轉(zhuǎn)向的準(zhǔn)確性，以減少輪胎的磨損，延長輪胎的使用壽命。后來他們發(fā)現(xiàn)，正在探索的這種理論在1817年就已經(jīng)唄闡明了。 1817年，德國人林肯斯潘杰提出了類似于現(xiàn)代汽車的將前輪用轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁連接方式。（即改進(jìn)轉(zhuǎn)向器的想法）。他研制了一種允許汽車前輪在主軸上獨(dú)立回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)—把車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)連接起來，轉(zhuǎn)向節(jié)又用可轉(zhuǎn)動的銷軸與前軸連接，從而發(fā)明了轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，并與第二年將其向英國政府申請專

27、利的權(quán)力轉(zhuǎn)讓給了出版商、英籍德國人阿克曼。不久，阿曼克向英國專利局申請了“平行連桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)”專利。 1879年，法國四輪馬車制造商杰特發(fā)明了第</p><p>　　1.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場</p><p>　　不過，隨著轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器很快后來居上，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)更簡單從而更利于安裝助力裝置，另外，和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器相比，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向更直接，

28、反饋也更靈敏，這在強(qiáng)調(diào)路感的運(yùn)動風(fēng)格乘用車上更受歡迎，但對于經(jīng)常在復(fù)雜路況上駕駛的越野車來說，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器倒是更加安全也更加皮實(shí)，比如奔馳G級、吉普牧馬人，以及過去的大小切諾基、豐田巡洋艦、三菱帕杰羅等等。 </p><p>　　在中、大型商用汽車上循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器還扮演著重要角色，但是在小型乘用車當(dāng)中，采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的已經(jīng)越來越少了，就連一直堅持用循環(huán)球轉(zhuǎn)向的奔馳也逐步轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪齒條。</p>

29、<p>　　1.5本課題研究的難點(diǎn)</p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要由螺桿、螺母、轉(zhuǎn)向器殼體以及許多小鋼球等部件組成，所謂的循環(huán)球指的就是這些小鋼球，它們被放置于螺母與螺桿之間的密閉管路內(nèi)，起到將螺母螺桿之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樽枇^小的滾動摩擦的作用，當(dāng)與方向盤轉(zhuǎn)向管柱固定到一起的螺桿轉(zhuǎn)動起來后，螺桿推動螺母上下運(yùn)動，螺母在通過齒輪來驅(qū)動轉(zhuǎn)向搖臂往復(fù)搖動從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在這個過程當(dāng)中，那些小鋼球就在

30、密閉的管路內(nèi)循環(huán)往復(fù)的滾動，所以這種轉(zhuǎn)向器就被稱為循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　相比齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于更多依靠滾動摩擦，所以具有較高的傳動效率，操縱起來比較請便舒適，機(jī)械部件的磨損較小，使用壽命相對較長，因此如何提高傳動效率、減小部件磨損是我要考慮的重要問題。</p><p>　　第二章 汽車轉(zhuǎn)向系的組成及分類</p><p>　　2.1汽

31、車轉(zhuǎn)向系的類型和組成</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械式轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。汽車轉(zhuǎn)向器是用來保持或改變汽車形式方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行使時，還要保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車保持直線或轉(zhuǎn)彎運(yùn)動狀態(tài)，或者上述兩種運(yùn)動狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。</p><p>　　機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)

32、向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。  動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。  轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)  轉(zhuǎn)向盤即通常所說的方向盤。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部

33、有金屬制成的骨架，是用鋼、鋁合金或鎂合金等材料制成。由圓環(huán)狀的盤圈、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向盤轂，以及連接盤圈和盤轂的輻條構(gòu)成。采用焊接或鑄造等工藝制造，轉(zhuǎn)向軸是由細(xì)齒花鍵和螺母連接的。骨架的外側(cè)一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向盤外皮要求有某種程度的柔軟度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材質(zhì)，還需要有耐熱、耐候性。  轉(zhuǎn)向盤的功能：轉(zhuǎn)向盤位于司機(jī)的正前方，是碰撞時最可能傷害到司機(jī)的部件，因此需要

34、轉(zhuǎn)向盤具有很高的安全性，在司機(jī)撞在轉(zhuǎn)向盤上時，骨架能夠產(chǎn)生變形，吸收沖擊能，減輕對</p><p>　　2.1.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系</p><p>　　機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。這種轉(zhuǎn)向器有兩對傳動副

35、組成，一對是螺桿、螺母，另一對是齒條、齒扇或曲柄銷。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動的鋼球，使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而提高了傳動效率。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來又得到廣泛使用。</p><p>　　當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加一個轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)、和

36、轉(zhuǎn)向傳動軸輸入轉(zhuǎn)向器。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。</p><p>　　從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零件和部件，均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。有轉(zhuǎn)向搖臂至轉(zhuǎn)向梯形這一系列零件和部件（不含轉(zhuǎn)向節(jié)），均屬于轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。</p><p>　　目前較常用的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球

37、-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見。方向盤轉(zhuǎn)動使方向機(jī)蝸桿轉(zhuǎn)動、渦桿與蝸輪咬合（也有循環(huán)球咬合的）渦輪軸帶動方向機(jī)搖臂前后擺動，方向機(jī)搖臂通過球頭銷與豎拉桿相連、豎拉桿另一端與左前輪軸頭搖臂相連，軸頭搖臂通過立銷（主銷）與前橋相連，搖臂前后擺動就可使車輪軸頭（沿主銷）左右轉(zhuǎn)向了，左前輪通過橫拉桿與右車輪相連，這樣轉(zhuǎn)動方向盤就可以讓左右前輪同時轉(zhuǎn)向了[2] 汽車行駛中經(jīng)常需要改變

38、行駛方向，即所謂的轉(zhuǎn)向，這就需要有一套能夠按照司機(jī)意志使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動方向盤的動作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕?通常是前輪)的偏轉(zhuǎn)動作。</p><p>　　按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。</p><p>　　機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的

39、直線運(yùn)動(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。</p><p>　　動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。</p><p>　　2.1.2 動力轉(zhuǎn)向器</p><p>　　動力轉(zhuǎn)向器

40、是兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動力轉(zhuǎn)向器是在機(jī)械轉(zhuǎn)向器的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。</p><p>　　動力轉(zhuǎn)向器除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此

41、也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。轉(zhuǎn)向助力裝置有以下幾種：</p><p>　　(1)液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置</p><p>　　(2)電動式動力轉(zhuǎn)向裝置</p><p>　　(3)電動液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置</p><p>　　第三章. 轉(zhuǎn)向系設(shè)計概述</p><

42、p>　　3.1對轉(zhuǎn)向系的要求[3]</p><p>　　1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。</p><p>　　2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。</p><p>　　3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振

43、，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。</p><p>　　4）轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時，由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。</p><p>　　5）保證汽車有較高的機(jī)動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。</p><p><b>　　6）操縱輕便。</b></p><p>　　7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到占該物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要

44、盡可能小。</p><p>　　8) 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。</p><p>　　9) 在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕上海的防傷裝置。</p><p>　　10) 進(jìn)行運(yùn)動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。</p><p><b>

45、;　　3.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時為了布置方便，減小由于裝置位置誤差及部件相對運(yùn)動所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖2-1。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。但對于中級以下的轎車和前

46、軸負(fù)荷不超過3t的載貨汽車，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無動力轉(zhuǎn)向裝置。</p><p>　　圖3-1轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)</p><p>　　1-方向盤；2-轉(zhuǎn)向軸；3-橡膠墊；4-轉(zhuǎn)向柱管支架；5-轉(zhuǎn)向柱管支座；6-轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)支架；7-轉(zhuǎn)向軸限位彈簧；8-上萬向節(jié)；9-轉(zhuǎn)向傳動軸；10-花鍵防護(hù)套；11-下萬向節(jié)；12-轉(zhuǎn)向柱管；5-轉(zhuǎn)向節(jié)襯套。</p><p>　　3

47、.2轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)[4]</p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見圖3-2）</p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖3-2 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)</p><p>　　1-轉(zhuǎn)向搖臂；2-轉(zhuǎn)向縱拉桿；3-

48、轉(zhuǎn)向節(jié)臂；4-轉(zhuǎn)向梯形臂；5-轉(zhuǎn)向橫拉桿</p><p><b>　　3.3轉(zhuǎn)向器[5]</b></p><p>　　機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動），并按一定的角轉(zhuǎn)動比和力轉(zhuǎn)動比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。</p><p>　　機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕

49、便，多采用這種動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動力轉(zhuǎn)向時，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。</p><p>　　為了避免汽車在撞車時司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的震動，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。</p><p>　　多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前

50、輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對機(jī)動性的要求，有時要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目，制止采用全輪轉(zhuǎn)向 。</p><p>　　3.4轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑</p><p>　　汽車的機(jī)動性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量，但汽車的高機(jī)動性則應(yīng)由兩個條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的2~2.5倍范圍內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比

51、，即由轉(zhuǎn)向盤處于中間的位置向左或右旋轉(zhuǎn)至極限位置的總旋轉(zhuǎn)全書，對轎車應(yīng)不超過1.8圈，對貨車不應(yīng)超過3.0圈。</p><p>　　兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上述對轉(zhuǎn)向系的第(2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖3-3所示，由下式?jīng)Q定：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中：

52、—外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；</p><p><b>　　—內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；</b></p><p>　　K—兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離；</p><p><b>　　L—軸距</b></p><p>　　內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來保證。</p><p>　　圖3-3

53、 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系</p><p>　　汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角與、軸距L、主銷距K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂a等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時前外輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡構(gòu)成圓周的半徑。可按下式計算：</p><p><b>　　(3-2)</b><

54、/p><p>　　通常為35º～40º，為了減小值，值有時可達(dá)到45º</p><p>　　操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達(dá)到。</p><p>　　對轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動性的要求則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達(dá)到

55、。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來解決。</p><p>　　轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的1.0%～1.4%；小排量以及下轎車干重的1.5%～2.0%。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式隊汽車的自身質(zhì)量影響較小。</p><p>　　第四章. 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析<

56、/p><p>　　4.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器[6]</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動效率高達(dá)90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧。能自動消除齒

57、間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。還可以防止工作時產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積小；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高，汽車在不平路面上行駛時，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤，稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手，同時對駕駛員造成傷害。</p

58、><p>　　根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式：中間輸入，兩端輸出；側(cè)面輸入，兩端輸出；側(cè)面輸入，中間輸出；側(cè)面輸入，一端輸出。</p><p>　　采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時，與齒條連的左，右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動時拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動時轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿

59、那與齒條同時向左或右移動，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽，從而降低了它的強(qiáng)度。</p><p>　　采用兩端輸出方案時，由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動干涉。</p><p>　　側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車上。</p><p>　　容易齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲

60、增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計的要求。因?yàn)樾饼X工作時有軸向力作用，所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用推力軸承，使軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大是它的缺點(diǎn)。</p><p>　　齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種。圓形斷面齒條的制作

61、工藝比較簡單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省20%，故質(zhì)量??；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動；Y形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。在齒條與托座之間通常裝有用減磨材料（如聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動摩擦。當(dāng)車輪跳動、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時，應(yīng)選用V形和Y形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。</

62、p><p>　　為了防止齒條旋轉(zhuǎn)，也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計導(dǎo)向槽的，槽內(nèi)嵌裝導(dǎo)向塊，并將拉桿、導(dǎo)向塊與齒條固定在一起。齒條移動時導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動，齒條旋轉(zhuǎn)時導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。要求這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向塊與導(dǎo)向槽之間的配合要適當(dāng)。配合過緊會為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難，配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。</p><p>　　根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在

63、汽車上有四種布置：形式轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形。</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上。載質(zhì)量不大，前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　4.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器</p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有螺桿和螺母共同形成的落

64、選槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成，如圖3-1所示。</p><p>　　圖4-1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖</p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可以達(dá)到75%～85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削

65、加工，使之有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行，（圖4-2）；適合用來做整體式動力轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　圖4-2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)</p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。</p><p>　　4.3 蝸桿

66、滾輪式轉(zhuǎn)向器</p><p>　　蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單；制造容易；因?yàn)闈L輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有比較高的強(qiáng)度，工作可靠，磨損小，壽命長；逆效率低。</p><p>　　蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動比不能變化。</p><p>　　這種轉(zhuǎn)向器曾在汽車上

67、廣泛使用過。</p><p>　　4.4蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器</p><p>　　蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子如不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動外，還能繞自身州縣轉(zhuǎn)動的，稱為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。</p><p>　　蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向器的傳動比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整

68、間隙工作容易進(jìn)行。</p><p>　　固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　要求搖臂軸有較大的轉(zhuǎn)角時，應(yīng)該采用雙銷式結(jié)構(gòu)。雙銷式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個銷子同時工作，可降低銷子上的負(fù)荷，減少磨損。當(dāng)一個銷子脫離嚙合狀態(tài)是，另一個銷子要承受全

69、部作用力，而恰恰在此位置，作用力達(dá)到最大值，所以設(shè)計師要注意核算其強(qiáng)度。雙銷與單銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對兩主銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。此外，傳動比的變化特性和傳動間隙特性的變化受限制。</p><p>　　蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。</p><p>　　第五章.轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)</p><p><b

70、>　　5.1轉(zhuǎn)向系的效率</b></p><p>　　功率從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號表示，；反之稱為逆效率，用符號表示。</p><p><b>　　正效率計算公式：</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>

71、<b>　　逆效率計算公式：</b></p><p><b>　?。?-2） </b></p><p>　　式中， 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率；為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率；為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 </p><p>　　正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖

72、擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。 </p><p>　　影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 </p><p>　　5.1.1轉(zhuǎn)向器的正效率 </p><p>　　影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 </

73、p><p>　　在四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。</p><p>　　同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。選用滾針軸承時，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動摩擦損失，故這種軸向器的效率η+僅有54

74、%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為70%和75%。 </p><p>　　轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動軸承可使正或逆效率提高約10%。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 </p><p>　　如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計算 </p><p><

75、b>　?。?-3） </b></p><p>　　式中，a0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角，ρ=arctanf；f為磨擦因數(shù)。</p><p>　　5.1.2轉(zhuǎn)向器的逆效率</p><p>　　根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 </p><p>　　路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分

76、傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時，傳至轉(zhuǎn)向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。</p><p>　　屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 </p><p>　　不可逆式和極限可逆式轉(zhuǎn)向器</p><p>　　不可逆式轉(zhuǎn)向器

77、，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時，它既不能保證車輪自動回正，駕駛員又缺乏路面感覺，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。</p><p>　　如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失

78、，則逆效率可用下式計算</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式（5-3）和式（5-4）表明：增加導(dǎo)程角，正、逆效率均增大。受增大的影響，不宜取得過大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時，逆效率為負(fù)值或者為零，此時表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。</p><p>　　5.2傳動比變化特性</

79、p><p>　　5.2.1轉(zhuǎn)向系傳動比 </p><p>　　轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。</p><p>　　轉(zhuǎn)向系的力傳動比: </p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　?。?1.22　

80、 </p><p>　　轉(zhuǎn)向系的角傳動比: </p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向系的角傳動比由轉(zhuǎn)向器角傳動比和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比</p><p><b>　　組成，</b></p><p>　　即

81、 （5-7）</p><p>　　轉(zhuǎn)向器的角傳動比: </p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　＝22</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的角傳動比: </p><p>&

82、lt;b>　?。?-9）</b></p><p>　　5.2.2力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系 </p><p>　　轉(zhuǎn)向阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩的關(guān)系式：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力與作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩的關(guān)系式：</p><

83、p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　=41.54 N 　　　　 </p><p>　　將式（5-10）、式（5-11）代入 后得到 </p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　=81.22

84、 　　　　　　　　 </p><p>　　如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2Mr/Mh可用下式表示 </p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　將式（5-10）代入式（5-11）后得到 </p><p><b>　　（5-14）<

85、/b></p><p>　　當(dāng)a和Dsw不變時，力傳動比越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。</p><p>　　5.2.3轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動能力的要求。 </p><p>　　若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或

86、采用動力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，以提高汽車的機(jī)動能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車低速急轉(zhuǎn)彎時的操縱輕便性問題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動比。</p><p>　　汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當(dāng)小些。汽車高速直線行駛時，轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜過小。否則轉(zhuǎn)向過分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動有困難。</p><p&g

87、t;　　轉(zhuǎn)向器角傳動比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1轉(zhuǎn)向器角傳動比變化特性曲線</p><p>　　5.3轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△t</p><p>　　傳動間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性（圖5-2）。</p&

88、gt;<p>　　研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。</p><p>　　傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動副存在傳動間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。</p><p>　　傳動副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。在中間附近位置因磨損造成的間隙過大時，

89、必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。</p><p>　　為此，傳動副傳動間隙特性應(yīng)當(dāng)設(shè)計成圖5-2所示的逐漸加大的形狀。</p><p>　　圖5-2 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性</p><p>　　轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 圖中曲線1表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線2表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙；曲線3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)

90、向器傳動間隙變化特性。 </p><p>　　5.4轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)</p><p>　　轉(zhuǎn)向盤從一個極端位置轉(zhuǎn)到另一個極端位置時所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動閣數(shù)較少，一般約在3.6圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過6圈。</p><p>　　第六章 .轉(zhuǎn)向器設(shè)計計算<

91、;/p><p>　　6.1轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定[8]</p><p>　　為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷，地面阻力和輪胎氣壓等。為轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。</p><p>　　精確地

92、計算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力距（N?mm),即</p><p><b>　　(6-1) </b></p><p>　?。?47623.29 N?mm</p><p>　　式中，f為輪胎和路面見的摩擦因素，一般取0.7；為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（N）;p為輪胎氣壓（MPa）。</

93、p><p>　　作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　?。?1.54 N</p><p>　　式中， 為轉(zhuǎn)向搖臂長；為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長；為轉(zhuǎn)向盤直徑；為轉(zhuǎn)向器角傳動比；為轉(zhuǎn)向器正效率。</p><p><b>　　6.2轉(zhuǎn)向器設(shè)計</b

94、></p><p>　　6.2.1參數(shù)的選取[9]</p><p><b>　　6.2.2計算參數(shù)</b></p><p>　　1.螺母內(nèi)徑應(yīng)大于，一般要求</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　=+（5%~10%）D=25+8%*25&l

95、t;/p><p><b>　　=27 </b></p><p><b>　　2. 鋼球數(shù)量n</b></p><p>　　n=個 （6-4）</p><p><b>　　≈22個</b></p><p>　　3. 滾道截面半

96、徑R </p><p>　　R=（0.51~0.53）d=0.525.556=2.889 mm （6-5）</p><p>　　6.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算[10]</p><p>　　6.3.1鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力</p><p>　　=k

97、 （6-6）</p><p><b>　　=2253.34</b></p><p>　　式中，k為系數(shù)，根據(jù)A/B值查表，A=[（1/r）-(1/)]/2, B=[(1/r)+(1/)]/2; 為滾道截面半徑，k取2.271；r為鋼球半徑；為螺桿外徑；E為材料彈性模量，等于2.110MP；為鋼球與螺桿之間的正壓力，即</p><p&

98、gt;　　= （6-7）</p><p><b>　?。?42.43</b></p><p>　　式中，為螺桿螺線的導(dǎo)程角；為接觸角；n為參與工作的鋼球數(shù)；為作用在螺桿上的軸向力當(dāng)接觸表面硬度為58~64HRC；拍－時，許用接觸應(yīng)力[]=2500 MP</p><p>　　由

99、于<[],因此滿足強(qiáng)度。</p><p>　　6.3.2轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向搖臂直徑d為</b></p><p>　　式中，K為安全系數(shù)，根據(jù)汽車使用條件不同可取2.5~3.5；為轉(zhuǎn)向阻力矩；為扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限。</p><p>　　搖臂軸用20CrMnTi鋼制造，表面滲碳，滲碳層深度在

100、0.8~1.2mm。對于前軸負(fù)荷大的汽車，滲碳層深度為1.05~1.45mm。表面硬度為58~63HRC</p><p>　　第七章 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　7.1對動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求[11]</p><p>　　1.運(yùn)動學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。</p><p>　　2.隨著轉(zhuǎn)向輪阻

101、力的增大（或減小），作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必須增大（或減?。Q之為“路感”。</p><p>　　3.當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力≥0.025～0.190kN時，動力轉(zhuǎn)向器就應(yīng)開始工作。</p><p>　　4.轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。</p><p>　　5.工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。</p>

102、;<p>　　6.動力轉(zhuǎn)向失靈時，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。</p><p>　　7.密封性能好，內(nèi)、外泄漏少。</p><p>　　7.2液壓式動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算</p><p>　　7.2.1動力缸尺寸計算</p><p>　　動力缸的主要尺寸有動力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動力缸體壁厚。</p><

103、;p>　　動力缸產(chǎn)生的推力F為</p><p>　　式中，為轉(zhuǎn)向搖臂長度；L為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動力缸活塞之間的距離。</p><p>　　推力F與工作油液壓力p和動力缸截面面積S之間有如下關(guān)系</p><p><b>　　(7-1)</b></p><p>　　因?yàn)閯恿Ω谆钊麅蓚?cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來

104、計算，即</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，D為動力缸內(nèi)徑；為活塞桿直徑，初選＝0.35D，壓力p＝6.3Mpa。</p><p>　　聯(lián)立式(6-1)和式（6-2）后得到</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>

105、;<b>　　=63 mm</b></p><p><b>　　所以d=22mm</b></p><p>　　活塞行程是車輪轉(zhuǎn)制最大轉(zhuǎn)角時，由直拉桿的的移動量換算到活塞桿處的移動量得到的。</p><p>　　活塞厚度可取為B=0.3D。動力缸的最大長度s為   </p>

106、;<p><b>　　(7-4)</b></p><p><b>　　=130mm</b></p><p>　　動力缸殼體壁厚t,根據(jù)計算軸向平面拉應(yīng)力來確定，即</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中，p為油液壓力；D為動力缸內(nèi)

107、徑；t為動力缸殼體壁厚；n為安全系數(shù)，n=3.5~5.0;為殼體材料的屈服點(diǎn)。殼體材料用球墨鑄鐵采用QT500－05，抗拉強(qiáng)度為500MPa,屈服點(diǎn)為350MPa。t=5mm</p><p>　　活塞桿用45剛制造，為提高可靠性和壽命，要求表面鍍鉻并磨光。 </p><p>　　7.2.2分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計計算 </p><p>　　分配閥的要參數(shù)有

108、:滑閥直徑d、預(yù)開隙密封長度、滑閥總移動量e、滑閥在中間位置時的液流速度v、局部壓力降和泄漏量等。</p><p>　　1.油泵排量與油罐容積的確定</p><p>　　轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動力缸能比無動力轉(zhuǎn)向時以更高的轉(zhuǎn)向時汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動力轉(zhuǎn)向反而會形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。油泵排量要達(dá)到這一要求，必須滿足如下不等式：</p><p>　　式中 Q—

109、油泵的計算排量；</p><p>　　—油泵的容積，計算時一般?。?.75～0.85；</p><p>　　—泄漏系數(shù)，＝0.05～0.10；</p><p><b>　　—動力缸缸徑；</b></p><p>　　—動力缸活塞移動速度；</p><p><b>　?。?lt;/b>

110、;</p><p>　　式中 —轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的最大可能頻率，計算時對轎車取＝1.5~1.7;則動力轉(zhuǎn)向系的油泵排量Q可表達(dá)為</p><p><b>　　(7-6) </b></p><p>　　=47L/s </p><p><b>　

111、　2.預(yù)開隙</b></p><p>　　預(yù)開隙，為滑閥處于中間位置時分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開啟量，也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動量。值過小會使油液常流時局部阻力過大； 值過大則轉(zhuǎn)向盤需轉(zhuǎn)過一個大的角度才能使動力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。一般要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角時滑閥就移動的距離。</p><p>　?。剑?(7-7)<

112、;/p><p><b>　?。?.2mm</b></p><p>　　式中 —相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，（°）；</p><p>　　t —轉(zhuǎn)向螺桿的螺距，mm.</p><p><b>　　3.滑閥總移動量</b></p><p>　　滑閥總移動量e過大時，會使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)

113、動后滑閥回到中間位置的行程長，致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度降低；如e值過小，則使密封長度過小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。通常，當(dāng)滑閥總移動量為e時，轉(zhuǎn)向盤允許轉(zhuǎn)動的角度約為20°左右。</p><p><b>　　(7-8)</b></p><p><b>　

114、　=0.49mm</b></p><p><b>　　4.局部壓力降</b></p><p>　　當(dāng)汽車宜行時，滑閥處于中間位置，油液流經(jīng)滑閥后再回到油箱。油液流經(jīng)滑閥時產(chǎn)生的局部壓力降(MPa)為</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中 —油液密度，k

115、g/m3 ;</p><p>　　—局部阻力系數(shù)，通常取＝3.0；</p><p>　　v—油液的流速，m/s。</p><p>　　的允許值為0.03～0.04MPa。</p><p>　　5.油液流速的允許值[v]</p><p>　　由于的允許值[]=0.03~0.04MPa,代入上式，則可得到油液流速的允許值&

116、lt;/p><p>　　[v]＝ (7-10)</p><p><b>　　6.滑閥直徑d</b></p><p><b>　　(7-11)</b></p><p><b>　　=110mm</b></p><p>　　式中 —溢流閥限