貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目： 貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（英文）：院別：專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：日 期：貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要汽車(chē)在行駛的過(guò)程中，經(jīng)常需要改變行駛的方向，稱為轉(zhuǎn)向。輪式汽車(chē)行駛是通過(guò)轉(zhuǎn)向輪(一般是前輪)對(duì)汽車(chē)縱向軸線偏轉(zhuǎn)一定角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。駕駛操縱用來(lái)改變或恢復(fù)汽車(chē)行駛方向的專用機(jī)構(gòu)稱為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。常用的汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為非動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。非動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又稱機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是以人的體力為動(dòng)力源，其中所有的傳力器件都是機(jī)械的，主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成，其中轉(zhuǎn)向器是汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要零部件，其性能的好壞直接影響汽車(chē)行駛的安全性和

2、可靠性。汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Power Steering System)，亦可稱作轉(zhuǎn)向加力系統(tǒng)，是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上增設(shè)了一套轉(zhuǎn)向加力裝置所構(gòu)成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本課題的題目是貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。課題以機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與校核、整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算為中心。首先對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行概述,分析各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀,說(shuō)明各種轉(zhuǎn)向器的工作原理.并對(duì)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的概述.二是作設(shè)計(jì)前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行選擇,還有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定.三是轉(zhuǎn)向器形式的選擇以與初定各個(gè)參數(shù),對(duì)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇,并對(duì)其主要部件進(jìn)行受力分

3、析與數(shù)據(jù)校核.四是對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),概述對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求,對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的布置方案進(jìn)行選擇并進(jìn)行各個(gè)數(shù)據(jù)的計(jì)算。五是整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以與驗(yàn)算,并根據(jù)梯形數(shù)據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作尺寸設(shè)計(jì)。最后設(shè)計(jì)中運(yùn)用AutoCAD作出循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的零件圖以與裝配圖.在本文中主要進(jìn)行了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)和對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件的校核，主要方法和理論采用汽車(chē)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和大學(xué)所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的課程容進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)果滿足強(qiáng)度要求，安全可靠。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；機(jī)械型轉(zhuǎn)向器 ；循環(huán)球式；液壓式助力轉(zhuǎn)向器 Truck circulating ball type steering system designAbstr

4、actCars in the course of traveling, often need to change the direction of travel, referred to as steering. Wheeled vehicle with the vehicle longitudinal axis of the deflection angle by the steering wheel (typically a front wheel). The driving control is used to change or restore the direction of veh

5、icle travel special body called the automobile steering systems. Commonly used in automotive steering system is divided into non-power steering system and power steering system two categories. Non-power steering system, also known as mechanical steering system, based on a persons physical power sour

6、ce, power transmission devices are mechanical steering mechanism, steering gear and steering linkage parts, including steering important parts of automobile steering systems, the performance of a direct impact on the safety and reliability of the cars. Power steering system (Power Steering System),

7、also called steering afterburner system in the mechanical steering system based on the creation of a steering system steering afterburner device.This topic entitled trucks recirculating ball steering system design. Subject to mechanical steering recirculating ball steering system design and check th

8、e overall steering trapezoid design and checking. First automobile steering systems overview, analysis of the working principle and the advantages and disadvantages of various steering system, development status, the working principle of the various steering and steering system design overview of tw

9、o preliminary data preparation for design , the steering system of the overall program of choice, there are turning to the determination of the main performance parameters of the system. steering the choice of form and an initial parameters, select the data of the recirculating ball steering, and it

10、s main components stress analysis and data check. Fourth, the power steering mechanism design, an overview of the requirements for power steering, power steering layout scheme and the calculation of individual data. Fifth overall steering trapezoidal design and checking the size of the design of the

11、 steering linkage and data according to the trapezoid. Use AutoCAD to make the final design of the recirculating ball steering part drawings and assembly drawings. Mainly carried out in this paper, the design of the recirculating ball steering and check the steering system parts, the main methods an

12、d theoretical parameters of automotive design experience. the mechanical design of the course content and the university design, the results meet the strength requirements, safe and reliable.Key words:Steering system; Mechanical type steering gear;Circulating ball type; Hydraulic power steering gear

13、45 / 52目錄1 緒論11.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述11.1.1機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11.1.2液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）21.1.3電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）21.1.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）31.1.5線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）51.2 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述61.2.1 對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求61.2.2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)71.2.3 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)71.2.4 轉(zhuǎn)向器82 轉(zhuǎn)型系方案的選擇與主要參數(shù)的確定102.1 轉(zhuǎn)向系方案的選擇102.1.1 轉(zhuǎn)向盤(pán)102.1.2 轉(zhuǎn)向軸102.1.3 轉(zhuǎn)向器102.1.4 轉(zhuǎn)向梯形122.1.5 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算132.2 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)152.2.1 轉(zhuǎn)向器的效

14、率152.2.2 傳動(dòng)比的變化特性172.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比與其變化規(guī)律192.2.4 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙192.2.5 轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)223 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算233.1主要尺寸參數(shù)的選擇233.2 螺桿、鋼球、螺母?jìng)鲃?dòng)副設(shè)計(jì)253.2.1 鋼球中心距螺桿外徑螺母徑253.2.2 鋼球直徑d與數(shù)量n253.2.3 滾道截面263.2.4 接觸角263.2.5 螺距和螺旋線導(dǎo)程角263.2.6 工作鋼球圈數(shù)273.3轉(zhuǎn)向器的計(jì)算和校核273.3.1循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件的強(qiáng)度計(jì)算273.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算293.4.1 鋼球與滾道間的接觸應(yīng)力293.4.2 齒的彎曲應(yīng)力3

15、03.4.3 轉(zhuǎn)向搖臂軸直徑的確定304 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)314.1對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求314.2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案314.2.1動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案314.2.2 分配閥的結(jié)構(gòu)方案324.3動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算334.3.1動(dòng)力缸尺寸的計(jì)算334.3.2 分配滑閥參數(shù)的選擇355 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)395.1轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理395.2轉(zhuǎn)向梯形的布置405.3 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定405.4轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷(xiāo)415.5轉(zhuǎn)向橫拉桿與其端部415.6桿件設(shè)計(jì)結(jié)果42結(jié)論43參考文獻(xiàn)44致461 緒論1.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車(chē)底盤(pán)的重要組成部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到

16、汽車(chē)行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，它對(duì)于確保車(chē)輛的行駛安全、減少交通事故以與保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。隨著現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系(HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術(shù)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）與線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）。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(dòng)力轉(zhuǎn)向系。機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來(lái)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(pán)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系

17、的核心部件。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動(dòng)力來(lái)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(kāi)泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。通常，對(duì)轉(zhuǎn)向系的主要要: 1 保證汽車(chē)有較高的機(jī)動(dòng)性，在有限的場(chǎng)地面積，具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力，同時(shí)操作輕便 ;2 汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，全部車(chē)輪應(yīng)繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)有側(cè)滑 ;3 傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖要盡可能的小 ;4 轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)自動(dòng)回正，并應(yīng)使汽車(chē)保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài);5 發(fā)生車(chē)禍時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向軸由于車(chē)架和車(chē)身變形一起后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最好有保護(hù)機(jī)構(gòu)防止傷與乘

18、員。1.1.1機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是由駕駛員操縱方向盤(pán)，通過(guò)轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向輪來(lái)完成的。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過(guò)程為：駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加的轉(zhuǎn)向力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸輸入轉(zhuǎn)向器，減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向器中有1、2 級(jí)減速傳動(dòng)副，經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷(xiāo)式。 純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤(pán)，需占用較大的空間，整個(gè)機(jī)構(gòu)笨拙，特別是對(duì)轉(zhuǎn)向阻力較大的中重型汽車(chē)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大

19、，這就大大限制了其使用圍。但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉，目前該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除在一些轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的農(nóng)用車(chē)上使用外已很少被采用。1.1.2液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）裝配機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車(chē)，在泊車(chē)和低速行駛時(shí)駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負(fù)擔(dān)過(guò)于沉重，為解決這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)GM 公司在20 世紀(jì)50 年代率先在轎車(chē)上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)是建立在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，額外增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由液壓和機(jī)械等兩部分組成，它是以液壓油做動(dòng)力傳遞介質(zhì)，通過(guò)液壓泵產(chǎn)生動(dòng)力來(lái)推動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)向器，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由機(jī)械轉(zhuǎn)向器、液壓泵、油管、分配閥、動(dòng)力缸、溢流閥和限壓閥

20、、油缸等部件組成。為確保系統(tǒng)安全，在液壓泵上裝有限壓閥和溢流閥。其分配閥、轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸置于一個(gè)整體，分配閥和主動(dòng)齒輪軸裝在一起（閥芯與齒輪軸垂直布置），閥芯上有控制槽，閥芯通過(guò)轉(zhuǎn)向軸上的撥叉撥動(dòng)。轉(zhuǎn)向軸用銷(xiāo)釘與閥中的彈性扭桿相接，該扭桿起到閥的中心定位作用。在齒條的一端裝有活塞，并位于動(dòng)力缸之中，齒條左端與轉(zhuǎn)向橫拉桿相接。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向軸（連主動(dòng)齒輪軸）帶動(dòng)閥芯相對(duì)滑套運(yùn)動(dòng)，使油液通道發(fā)生變化，液壓油從油泵排出，經(jīng)控制閥流向動(dòng)力缸的一側(cè)，推動(dòng)活塞帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，通過(guò)橫拉桿使車(chē)輪偏轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在駕駛員的控制下，借助于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向。由于液壓轉(zhuǎn)向

21、可以減少駕駛員手動(dòng)轉(zhuǎn)向力矩，從而改善了汽車(chē)的轉(zhuǎn)向輕便性和操縱穩(wěn)定性。為保證汽車(chē)原地轉(zhuǎn)向或者低速轉(zhuǎn)向時(shí)的輕便性，液壓泵的排量是以發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的流量來(lái)確定。汽車(chē)起動(dòng)之后，無(wú)論車(chē)子是否轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)都要處于工作狀態(tài)，而且在大轉(zhuǎn)向車(chē)速較低時(shí)，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，所以在一定程度上浪費(fèi)了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力資源。并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在低溫工作性能差等缺點(diǎn)。1.1.3電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）由于液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)法兼顧車(chē)輛低速時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，因此，在1983年日本Koyo 公司推出了具備車(chē)速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）。EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)起來(lái)的

22、，在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了電控裝置，其特點(diǎn)是原來(lái)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液壓助力泵改由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，取代了由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，節(jié)省了燃油消耗；具有失效保護(hù)系統(tǒng)，電子元件失靈后仍可依靠原轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全工作；低速時(shí)轉(zhuǎn)向效果不變，高速時(shí)可以自動(dòng)根據(jù)車(chē)速逐步減小助力，增大路感，提高車(chē)輛行使穩(wěn)定性。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將液壓助力轉(zhuǎn)向與電子控制技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一般由電氣和機(jī)械兩部分組成，電氣部分由車(chē)速傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和電控單元ECU組成；機(jī)械部分包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、控制閥、管路和電動(dòng)泵。其中電動(dòng)泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據(jù)車(chē)輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號(hào)計(jì)算出的最理想狀態(tài)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在低速大

23、轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元驅(qū)動(dòng)液壓泵以高速運(yùn)轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車(chē)在高速行駛時(shí)，液壓控制單元驅(qū)動(dòng)液壓泵以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，在不至影響高速打轉(zhuǎn)向的需要的同時(shí)，節(jié)省一部分的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理：在汽車(chē)直線行駛時(shí)，方向盤(pán)不轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)泵以很低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，大部分工作油經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向閥流回儲(chǔ)油罐，少部分經(jīng)液控閥然后流回儲(chǔ)油罐；當(dāng)駕駛員開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，ECU根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角、車(chē)速以與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋信號(hào)等，判斷汽車(chē)的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，決定提供助力大小，向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出控制指令，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)油泵，進(jìn)而輸出相應(yīng)流量和壓力的高壓油。高壓油經(jīng)轉(zhuǎn)向控制閥進(jìn)入齒條上的動(dòng)力缸，推動(dòng)活塞以

24、產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹Γ瑓f(xié)助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作，從而獲得理想的轉(zhuǎn)向效果。 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上有了較大的改進(jìn)，但液壓裝置的存在，使得該系統(tǒng)仍有難以克服如滲油、不便于安裝維修與檢測(cè)等問(wèn)題。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動(dòng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過(guò)渡。1.1.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）1988 年日本 Suzuki 公司首先在小型轎車(chē) Cervo 上配備了 Koyo 公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1990 年日本 Honda 公司也在運(yùn)動(dòng)型轎車(chē) NSX 上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從此揭開(kāi)了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向在汽車(chē)上應(yīng)用的歷史。EPS 是在

25、EHPS 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 它取消 EHPS 的液壓油泵、油管、油缸和密封圈等部件完全依靠電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件數(shù)量大大減少、可靠性增強(qiáng) 解決了長(zhǎng)期以來(lái)一直存在的液壓管路泄漏和效率低下的問(wèn)題。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在本田飛度、思域以與豐田新皇冠、奔馳新 A-class 等車(chē)型上紛紛被采用。 1.1.4.1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般是由轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)向）傳感器、電子控制單元ECU、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器以與減速機(jī)構(gòu)組成。 1.1.4.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過(guò)程其工作過(guò)程為：扭矩傳感器檢測(cè)駕駛員打方向盤(pán)的扭矩，然后根據(jù)這個(gè)扭矩給控制單元一個(gè)

26、信號(hào)。同時(shí)控制單元也會(huì)收到來(lái)自方向盤(pán)位置傳感器的信號(hào)，這個(gè)傳感器一般是和扭矩傳感器裝在一起的（有些傳感器已經(jīng)將這2 個(gè)功能集成為一體） 扭矩和方向盤(pán)位置信息經(jīng)過(guò)控制單元處理，連同傳入控制單元的車(chē)速信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序產(chǎn)生助力指令。該指令傳到電機(jī)，由電機(jī)產(chǎn)生扭矩傳到助力機(jī)構(gòu)上去，這里的齒輪機(jī)構(gòu)則起到增大扭矩的作用。這樣，助力扭矩就傳到了轉(zhuǎn)向柱并最終完成了助力轉(zhuǎn)向。 1.1.4.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn) 1.節(jié)約了能源消耗。與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，沒(méi)有系統(tǒng)要求的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，且電動(dòng)機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時(shí)才接通電源，所以動(dòng)力消耗和燃油消耗均可降到最低。還消除了由于轉(zhuǎn)向油泵帶來(lái)的噪音污染。液

27、壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵，使液壓油不停地流動(dòng)，再加上存在管流損失等因素，浪費(fèi)了部分能量。相反EPS 僅在需要轉(zhuǎn)向操作時(shí)才需要向電機(jī)提供的能量。而且，EPS系統(tǒng)能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向與當(dāng)前的車(chē)速有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)不轉(zhuǎn)向時(shí)，電機(jī)不工作；需要轉(zhuǎn)向時(shí)，電機(jī)在控制模塊的作用下開(kāi)始工作，輸出相應(yīng)大小與方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動(dòng)轉(zhuǎn)向力矩。該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了“按需供能”，是真正的“按需供能型”（on-demand）系統(tǒng)，在各種行駛條件下可節(jié)能80左右。 2.改善了轉(zhuǎn)向回正特性。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)一角度然后松開(kāi)時(shí)，EPS 系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整使車(chē)輪回到正中。同時(shí)還可利用軟件在最大限度調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以獲得最佳的回正特

28、性。通過(guò)靈活的軟件編程，容易得到電機(jī)在不同車(chē)速與不同車(chē)況下的轉(zhuǎn)矩特性，這些轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉(zhuǎn)向能力，提供了與車(chē)輛動(dòng)態(tài)性能相匹配的轉(zhuǎn)向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性必須改造底盤(pán)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難。 3.提高了操縱穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的重要因素之一。傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向由于不能很好地對(duì)助力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，所以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向力與路感的能力較差，特別是汽車(chē)高速行駛時(shí)，仍然會(huì)提供較大助力，使駕駛員缺乏路感，甚至感覺(jué)汽車(chē)發(fā)飄，從而影響操縱穩(wěn)定性。但EPS是由電動(dòng)機(jī)提供助力，助力大小由電子控制單元（ECU）根據(jù)車(chē)速、方向盤(pán)輸入扭矩等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，

29、可以很好地解決這個(gè)矛盾。 4.安全可靠。EPS 系統(tǒng)控制單元ECU 具有故障自診斷功能，當(dāng)ECU 檢測(cè)到某一組件工作異常，如各傳感器、電磁離合器、電動(dòng)機(jī)、電源系統(tǒng)與汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)等，便會(huì)立即控制電磁離合器分離停止助力，并顯示出相應(yīng)的故障代碼，轉(zhuǎn)為手動(dòng)轉(zhuǎn)向，按普通轉(zhuǎn)向控制方式進(jìn)行工作，確保了行車(chē)的安全。1.1.5線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）在車(chē)輛高速化、駕駛?cè)藛T大眾化、車(chē)流密集化的今天，針對(duì)更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽?chē)的易操縱性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering-By-WireSysterm，簡(jiǎn)稱SBW）的發(fā)展，正是滿足這種客觀需求。它是繼EPS 后發(fā)展起來(lái)的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比EPS

30、操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，它取消轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制，提高了汽車(chē)的安全性和駕駛的方便性。1.1.5.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成 SBW 系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器ECU、自動(dòng)防故障系統(tǒng)以與電源等模塊組成。轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊包括路感電機(jī)和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器等，轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊向駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向感覺(jué)（ 也稱為路感） 并為前輪轉(zhuǎn)角提供參考信號(hào)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、齒條位移傳感器等 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能: 跟蹤參考前輪轉(zhuǎn)角、向轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊反饋輪胎所受外力的信息以反饋車(chē)輛行駛狀態(tài)。主控制器控制轉(zhuǎn)向盤(pán)模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的協(xié)調(diào)工作。1.1.5.2 線控

31、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 轉(zhuǎn)向傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器檢測(cè)到駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸入到ECU，ECU 根據(jù)車(chē)速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位移傳感器的信號(hào)來(lái)控制轉(zhuǎn)矩反饋電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬生成反饋轉(zhuǎn)矩 控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車(chē)沿著駕駛員期望的軌跡行駛。1.1.5.3線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn) （1） 取消了方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向車(chē)輪之間的機(jī)械連接，通過(guò)軟件協(xié)調(diào)它們之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，因而消除了機(jī)械約束和轉(zhuǎn)向干涉問(wèn)題，可以根據(jù)車(chē)速和駕駛員喜好由程序根據(jù)汽車(chē)的行駛工況實(shí)時(shí)設(shè)置傳動(dòng)比。 （2）去掉了原來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)模塊之間

32、的剛性機(jī)械連接，采用柔性連接，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)上的布置更加靈活，轉(zhuǎn)向盤(pán)的位置可以方便地布置在需要的位置。 （3） 提高了汽車(chē)的操縱性。由于可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的任意設(shè)置，并針對(duì)不同的車(chē)速，轉(zhuǎn)向狀況進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，從而提高了汽車(chē)的操縱性。 （4） 改善駕駛員的“路感”。由于轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間無(wú)機(jī)械連接，駕駛員“路感”通過(guò)模擬生成。使得在回正力矩控制方面可以從信號(hào)中提出最能夠反映汽車(chē)實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤(pán)回正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)向盤(pán)僅僅向駕駛員提供有用信息，從而為駕駛員提供更為真實(shí)的“路感”。 （5）減少了機(jī)構(gòu)部件數(shù)量，而減少了從執(zhí)行機(jī)構(gòu)到轉(zhuǎn)向車(chē)輪之間的傳遞過(guò)程，使系統(tǒng)慣性、系統(tǒng)摩擦和傳

33、動(dòng)部件之間的總間隙都得以降低，從而使系統(tǒng)的響應(yīng)速度和響應(yīng)的準(zhǔn)確性得以提高。 1.2 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述1.2.1 對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求1）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車(chē)輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性。 2）汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 3）汽車(chē)在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤(pán)沒(méi)有擺動(dòng)。 4）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車(chē)輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。 5）保證汽車(chē)有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 6）操縱輕便。 7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)

34、向盤(pán)的反沖力要盡可能小。 8)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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)。 9)在車(chē)禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤(pán)由于車(chē)架或車(chē)身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 10)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。1.2.2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝配位置誤差與部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，提高汽車(chē)正面碰撞的安全性以與便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)，如圖 3-1。采用柔性萬(wàn)向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng)，但柔性萬(wàn)向節(jié)如果過(guò)軟，則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向

35、動(dòng)力系統(tǒng)。1.2.3 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以與轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見(jiàn)圖1.1） 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)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)。 圖中1-轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)；2-轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸；3-轉(zhuǎn)向管柱；4-轉(zhuǎn)向軸；5-轉(zhuǎn)向盤(pán)圖 1.1 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)1.2.4 轉(zhuǎn)向器機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)（或齒條沿轉(zhuǎn)向車(chē)軸軸向的移動(dòng)），并按一定的角轉(zhuǎn)動(dòng)比和力轉(zhuǎn)動(dòng)比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級(jí)轎車(chē)和重型載貨汽車(chē)為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，由于液體的阻

36、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)。 為了避免汽車(chē)在撞車(chē)時(shí)司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤(pán)的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤(pán)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(lái)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(dòng)，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。 多數(shù)兩軸與三軸汽車(chē)僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，某些現(xiàn)代轎車(chē)采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車(chē)根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求，有時(shí)要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目，制止采用全輪轉(zhuǎn)向 。1-轉(zhuǎn)向搖臂；2-轉(zhuǎn)向縱拉桿；3-轉(zhuǎn)向節(jié)臂；4-轉(zhuǎn)向梯形臂；5-轉(zhuǎn)向橫拉桿圖 1.2 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑 Rmin 與其、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角 i max 與 o

37、max 、軸距 L、主銷(xiāo)距 K 與轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂 a 等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中除、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(chē)在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時(shí)前外輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡構(gòu)成圓周的半徑?？砂聪率接?jì)算： (1.1)中型車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑一般為8.0012.00m,這里取=12m.圖1.3 理想的、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系操縱輕便型的要通過(guò)合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比、力傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率來(lái)達(dá)到。 對(duì)轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤(pán)或轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)回正的要求和對(duì)汽車(chē)直線行駛穩(wěn)動(dòng)性的要求則主要是通過(guò)合理的選擇主銷(xiāo)后傾角和傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙以與選用可逆式轉(zhuǎn)向器來(lái)達(dá)到。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的反向沖擊

38、小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對(duì)轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過(guò)合理地選擇結(jié)構(gòu)以與結(jié)構(gòu)布置來(lái)解決。 轉(zhuǎn)向器與其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級(jí)以與上轎車(chē)、載貨汽車(chē)底盤(pán)干重的 1.01.4；小排量以與下轎車(chē)干重的 1.52.0。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對(duì)汽車(chē)的自身質(zhì)量影響較小。 2 轉(zhuǎn)型系方案的選擇與主要參數(shù)的確定2.1 轉(zhuǎn)向系方案的選擇2.1.1 轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向盤(pán)有盤(pán)轂、輪緣和輪輻組成。一般輪輻有兩根和三根的，也有四根的。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的尺寸和形狀直接影響轉(zhuǎn)向操縱的輕便性。選用大直徑轉(zhuǎn)向盤(pán)會(huì)使駕駛員進(jìn)、出駕駛室感到困難；選用小直徑轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向時(shí)要求駕駛員施加較大的力，從而使汽車(chē)操縱困難。 轉(zhuǎn)向盤(pán)必須符合 45

39、05-1986 轉(zhuǎn)向盤(pán)尺寸標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑尺寸 380mm、400mm、425mm、450mm、500mm、550mm。轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向軸采用圓柱直尺漸開(kāi)線花鍵連接形式，可參照下表選擇。 表2.1 各類車(chē)型的轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑汽車(chē)類型轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑/mm轎車(chē)、小型客車(chē)、輕型貨車(chē)汽車(chē)380、400、425中型客車(chē)、中型載貨汽車(chē)450、475、500大客車(chē)、重型載貨車(chē)5502.1.2 轉(zhuǎn)向軸早期汽車(chē)的轉(zhuǎn)向軸通常用一根無(wú)縫鋼管制造，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低，但從汽車(chē)上拆、裝轉(zhuǎn)向器較為困難。這種結(jié)構(gòu)在某些輕型汽車(chē)上還有應(yīng)用。目前大多數(shù)汽車(chē)轉(zhuǎn)向軸上裝置了萬(wàn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器再汽車(chē)上布置更為合理，拆裝

40、方便，從而提高了操縱方便性、行駛安全性和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的壽命。特別對(duì)可翻轉(zhuǎn)駕駛室的平頭車(chē)，可將萬(wàn)向節(jié)布置在駕駛室翻轉(zhuǎn)軸線上，有利于駕駛室的翻轉(zhuǎn)。 萬(wàn)向節(jié)有柔性和剛性兩種。柔性萬(wàn)向節(jié)，若剛性很大則不能滿足使用要求，剛性大小又不能適應(yīng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向要求，故一般應(yīng)用較少。剛性萬(wàn)向節(jié)多是十字軸式,可使用單萬(wàn)向節(jié),也可使用雙萬(wàn)向節(jié).雙萬(wàn)向節(jié)要求布置適當(dāng),達(dá)到等角速運(yùn)動(dòng).本課題選用裝有單十字軸萬(wàn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸.2.1.3轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器(也常稱為轉(zhuǎn)向機(jī))是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)(或近似直線運(yùn)動(dòng))的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動(dòng)裝置。目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷(xiāo)式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球-齒條齒扇式、

41、蝸桿滾輪式等。我們主要介紹前幾種。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車(chē)上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線。布置方便。特別適合大、中型車(chē)輛和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號(hào)；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動(dòng)作配合得好。可以實(shí)現(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉(zhuǎn)向力。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可

42、實(shí)現(xiàn)變速比，應(yīng)用正日益廣泛。通過(guò)大量鋼球的滾動(dòng)接觸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強(qiáng)度和較好的耐磨性。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計(jì)成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。變速比結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，特別適宜高速車(chē)輛車(chē)速的提高。高速車(chē)輛需要在高速時(shí)有較好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，必須保證轉(zhuǎn)向器具有較高的剛度。齒條齒扇副磨損后可以重新調(diào)整間隙，使之具有合適的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，也是這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)之一。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有一蝸桿。您可以將此轉(zhuǎn)向器想象為兩部分。第一部分是帶有螺紋孔的金屬塊。此金屬塊外圍有切入的輪齒，這些輪齒與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂的齒輪相結(jié)合（參見(jiàn)圖2.2）。方向盤(pán)連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金

43、屬塊的孔。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，它便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓。由于螺栓與金屬塊之間相對(duì)固定，因此旋轉(zhuǎn)時(shí)，它不會(huì)像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動(dòng)金屬塊旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪的齒輪。螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結(jié)合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些滾珠將循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠軸承有兩個(gè)作用：第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。如果齒輪溢出，則會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)感覺(jué)到。而如果轉(zhuǎn)向器中沒(méi)有滾珠，輪齒之間會(huì)暫時(shí)脫離，從而造成方向盤(pán)松動(dòng)。循環(huán)球式系統(tǒng)中的動(dòng)力轉(zhuǎn)向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類似。其輔助動(dòng)力也是通過(guò)向金屬塊一側(cè)注入高壓液體來(lái)提供的。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零

44、件都稱為保安件。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國(guó)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一，一般有兩級(jí)傳動(dòng)副，第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個(gè)鋼球，以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母?jìng)?cè)面有兩對(duì)通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч埽扛鶎?dǎo)管的兩端分別插入螺母?jìng)?cè)面的一對(duì)通孔中。導(dǎo)管也裝滿了鋼球。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球“流道”。轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)

45、向螺母，螺母即沿軸向移動(dòng)。同時(shí)，在螺桿與螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道滾動(dòng)，形成“球流”。在轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，兩列鋼球只是在各自的封閉流道循環(huán)，不會(huì)脫出。本設(shè)計(jì)采用的是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器.2.1.4 轉(zhuǎn)向梯形汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí),左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)角要符合一定的規(guī)律,以保證所有車(chē)輪在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中都繞一個(gè)圓心以一樣的瞬時(shí)角速度運(yùn)動(dòng).轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)可以使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向過(guò)程中所有車(chē)輪都是純滾動(dòng)或有極小的滑移,從而提高輪胎的使用壽命,保證汽車(chē)操縱的輕便性和穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)由梯形臂、橫拉桿和前軸組成。根據(jù)梯形機(jī)構(gòu)相對(duì)前軸的位置可分為前置式和后置式兩種。后置轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)是將轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之后,簡(jiǎn)單可靠,因

46、此應(yīng)用廣泛。前置轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)是在發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或前軸為驅(qū)動(dòng)軸時(shí),轉(zhuǎn)向梯形實(shí)在不能布置在轉(zhuǎn)向軸之間,才不得不把轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之前。根據(jù)前懸架形式的不同,轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)又可分為整體式和分段式兩種。整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用于非獨(dú)立懸架的汽車(chē)。分段式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用于獨(dú)立懸架的汽車(chē),以保證任一前輪的跳動(dòng)不致?tīng)縿?dòng)拉桿而涉與另一車(chē)輪的偏轉(zhuǎn)。分段式轉(zhuǎn)向梯形比較復(fù)雜,鉸接點(diǎn)多。因本車(chē)型采用非獨(dú)立懸架,故本文采用后置整體式轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)的前提條件:整車(chē)形式與布置形式:平頭,發(fā)動(dòng)機(jī)前置,非獨(dú)立懸架,輪胎規(guī)格7.50R16LT 14PR,發(fā)動(dòng)機(jī)采用型號(hào)YN33CRD1。圖2.1 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器圖2.2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

47、2.1.5 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算a=16.26數(shù)據(jù)的初定:表2.2 主要技術(shù)參數(shù)數(shù) 據(jù)全長(zhǎng)mm5990全寬mm2240全高整車(chē)裝備質(zhì)量時(shí)mm2320輪胎7.50R16LT 14PR輪胎壓力Mpa0.75主銷(xiāo)偏移距mm50方向盤(pán)直徑mm425最小轉(zhuǎn)彎半徑m12轉(zhuǎn)向搖臂mm200轉(zhuǎn)向節(jié)臂mm200兩主銷(xiāo)延長(zhǎng)線至地面交點(diǎn)的距離mm1300軸距mm3308輪距前輪 后輪mm16651525最小轉(zhuǎn)彎半徑沿前外輪中心mm12000質(zhì)量參數(shù)最大裝載質(zhì)量kg2000整車(chē)裝備質(zhì)量kg2495前橋軸荷整車(chē)裝備質(zhì)量時(shí)kg2805后橋軸荷整車(chē)裝備質(zhì)量時(shí)kg4685最大總質(zhì)量kg74902.2 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)2.2.1

48、 轉(zhuǎn)向器的效率功率從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱之為正效率，用符號(hào)表示，；反之則稱為逆效率，用符號(hào)表示，。式中為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率；為轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)輕便，要求正效率高，為了保證汽車(chē)轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車(chē)輪于路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上要盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。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。2.2.1.1 轉(zhuǎn)向器的正效率影響轉(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.(1)

49、轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率在前述轉(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(xiāo)式特別是固定銷(xiāo)和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯低一些.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等三種結(jié)構(gòu)之一。第一種結(jié)構(gòu)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(dòng)摩擦損失，故這種轉(zhuǎn)向器的效率僅有54%，另外兩種結(jié)構(gòu)在前述四種轉(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(xiāo)式特別是固定銷(xiāo)和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。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

50、持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為70%和75%。轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對(duì)效率也有影響，用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10%。(2)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和效率如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 （2.1）式中，為螺桿（或蝸桿）的螺線導(dǎo)程角,通常螺線導(dǎo)程角選在之間,為摩擦角，；為摩擦因數(shù)。取為8；取0.03，；2.2.1.2 轉(zhuǎn)向器的逆效率根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車(chē)輪上的力，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆

51、式。它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)自動(dòng)回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，車(chē)輪受到的沖擊力能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)，造成駕駛員“打手”，使之精神緊；如果長(zhǎng)時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。屬于可逆式的有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車(chē)輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車(chē)輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺(jué)，因此，現(xiàn)代汽車(chē)不采用這種轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。在車(chē)輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)。它的逆效率較低，在不平路面上

52、行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 （2.2）式（2.1）和（2.2）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(guò)大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于摩擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。2.2.2 傳動(dòng)比的變化特性2.2.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力之比，稱為力傳動(dòng)比，即 （2.3）轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度之比，稱為轉(zhuǎn)

53、向系角傳動(dòng)比，即 （2.4） 式中為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角增量；為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量；為時(shí)間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比所組成，即。轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度與搖臂軸角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，即 （2.5）式中，為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。此定義適應(yīng)于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。搖臂軸角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比，即 （2.6）2.2.2.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系輪胎與地面之間的阻力和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩之間有如下關(guān)系 （2.7）式中，為主銷(xiāo)偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)軸線的延長(zhǎng)線與支撐平面的交點(diǎn)至車(chē)輪中心平面與支承平面交線間的距離。作用在方向盤(pán)上的手力可用下式表示 （2

54、.8）式中，為作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩；為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑。將式（2.3）和（2.4）帶入后得到 （2.9）分析式（2.9）可知，當(dāng)主銷(xiāo)偏移距小時(shí)，力傳動(dòng)比應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。通常輕型越野車(chē)的值在0.40.6倍輪胎的胎面寬度尺寸圍選取。轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑應(yīng)根據(jù)車(chē)型不同在GB591186轉(zhuǎn)向盤(pán)尺寸標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系列選取。本次設(shè)計(jì)用原有車(chē)型的數(shù)據(jù)。如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理，可用下式表示 （2.10）將式（2.10）代入式（2.9）后得到 （2.11）當(dāng)和不變時(shí)，力傳動(dòng)比越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。2.2.2.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比，除用表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)

55、臂臂長(zhǎng)與搖臂長(zhǎng)之比來(lái)表示，即?，F(xiàn)代汽車(chē)結(jié)構(gòu)中，與的比值大約在0.851.1之間，可近似認(rèn)為其比值為1，則。由此可見(jiàn)，研究轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比與其變化規(guī)律即可。2.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比與其變化規(guī)律式（2-7）表明：增大角傳動(dòng)比可以增加力傳動(dòng)比。從可知，當(dāng)一定時(shí)，增大能減少作用在方向盤(pán)上的手力，使操縱輕便?？紤]到，由的定義可知：對(duì)于一定的轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比成反比。角傳動(dòng)比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度的影響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長(zhǎng)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對(duì)矛盾。為解決這對(duì)矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式、

56、循環(huán)球式、蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。對(duì)乘用車(chē),推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比在17-25選取;對(duì)商用車(chē),在23-32選取.2.2.4 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙2.2.4.1轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙.該間隙隨轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小不同而改變,這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性.(圖2.3)研究該特性的意義在于,它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命相關(guān). 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間與其附近位置時(shí)要極小,最好無(wú)間隙.若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)間隙,一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用,車(chē)輪將偏離原行駛位置,使汽車(chē)失去穩(wěn)定.傳動(dòng)副在中間與其附近位置因使用頻繁,磨損速度要

57、比兩端快.在中間附近位置因磨損造成的間隙過(guò)大時(shí),必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙.為此,傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙我應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖2.3所示的逐漸加大的形狀.圖2.3 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)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)向器傳動(dòng)間隙變化特性.2.2.4.2 如何獲得傳動(dòng)間隙特性齒扇通常有5個(gè)齒，它與搖臂軸為一體。齒扇的齒厚沿齒長(zhǎng)方向是變化的，這樣即可通過(guò)軸向移動(dòng)搖臂軸來(lái)調(diào)節(jié)齒扇與齒條的嚙合間隙。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。為了消除中間齒磨損后產(chǎn)生的間隙而又

58、不致在轉(zhuǎn)彎時(shí)使兩端齒卡住，則應(yīng)增大兩端齒嚙合時(shí)的齒側(cè)間隙。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過(guò)使齒扇各齒具有不同的齒厚來(lái)達(dá)到。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。為此可在齒扇的切齒過(guò)程中使毛坯繞工藝中心轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2.4所示，相對(duì)于搖臂軸的中心有距離為的偏心。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時(shí)，齒側(cè)間隙也逐漸加大，可表達(dá)為 (2.12）式中徑向間隙；嚙合角；齒扇的分度圓半徑；搖臂軸的轉(zhuǎn)角。圖2.4 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2.5 用于選擇偏心n的線圖當(dāng)，確定后，根據(jù)上式可繪制如圖2.5所示的線圖，用于選擇適當(dāng)?shù)闹?，以便使齒條、齒扇傳動(dòng)副兩端齒嚙合時(shí)，齒側(cè)間隙

59、能夠適應(yīng)消除中間齒最大磨損量所形成的間隙的需要。齒條、齒扇傳動(dòng)副各對(duì)嚙合齒齒側(cè)間隙的改變也可以用改變齒條各齒槽寬而不改變齒扇各輪齒齒厚的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般是將齒條(一般有4個(gè)齒)兩側(cè)的齒槽寬制成比中間齒槽大0.200.30mm即可。本次設(shè)計(jì)采用直齒齒輪。2.2.5 轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)轉(zhuǎn)向盤(pán)從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù).它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向第的角傳動(dòng)比有關(guān),并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性.轎車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少,一般約在3.6圈以;貨車(chē)一般不宜超過(guò)6圈.3 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1主要尺寸參數(shù)的選擇前軸載荷根據(jù)表（2.2）取得為2805Kg，再

60、根據(jù)表（3.2）選擇齒扇模數(shù)為6。在確定齒扇模數(shù)后，轉(zhuǎn)向器其他參數(shù)根據(jù)表（3.1）和表（3.4）進(jìn)行選取。根據(jù)所選擇的齒扇模數(shù)，根據(jù)表（3.1）和表（3.3）選取對(duì)應(yīng)的參數(shù)為：鋼球直徑：8.000mm 螺距：11.000mm 工作圈數(shù)：2.5螺桿外徑：34mm 環(huán)流行數(shù)：2 螺母長(zhǎng)度：72mm齒扇齒數(shù)：5 齒扇壓力角：2230 切削角：630齒扇寬：34mm表3.1 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值齒扇模數(shù)/mm3.03.54.04.55.06.06.5搖臂軸直徑/mm22263032323842鋼球中心距/mm20232528303540螺桿外徑/mm20232528293438鋼球直徑/mm

61、5.5566.3506.3507.1447.1448.000螺距/mm7.9388.7319.52510.00011.000工作圈數(shù)1.52.52.5環(huán)流行數(shù)2螺母長(zhǎng)度4145465859728052齒扇齒數(shù)55齒扇整圓齒數(shù)1213131415齒扇壓力角22302730切削角630630730齒扇寬/mm2225252725283028-3234383538表3.2 各類汽車(chē)循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的齒扇齒模數(shù)齒扇齒模數(shù)mmm3.03.54O4.55O6.06.5轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排量ml500100018001600200020002000前軸負(fù)荷/N3500380047007350700090008300110001000011000貨車(chē)和大客車(chē)前軸負(fù)荷N30005000450075005500185007000195009