【畢業(yè)論文】微型汽車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)【2014年汽車(chē)機(jī)械專(zhuān)業(yè)答辯資料】

I 目 錄 摘要 . 1 Abstract . 2 第一章 緒論 . . 3 1.1簡(jiǎn)介 . 3 1.2課題目的與意義 . 4 1.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史 . 4 1.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場(chǎng) . 7 1.5本課題研究的難點(diǎn) . 7 第二章 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的組成與分類(lèi) . . 9 2.1汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的類(lèi)型與組成 . 9 2.1.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系 . 10 2.1.2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系 . 11 第三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述 . . 12 3.1對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 . 12 3.2轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) . 13 3.3轉(zhuǎn)向器 . 14 3.4轉(zhuǎn)角及最 小轉(zhuǎn)彎半徑 . 14 第四章 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的組成與分類(lèi) . . 17 4.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 . 17 4.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 . 18 4.3蝸桿滾輪式 轉(zhuǎn)向器 . 19 4.4蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器 . 19 第五章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) . . 21 5.1轉(zhuǎn)向系的效率 . 21 5.1.1 轉(zhuǎn)向系的正效率 . 21 5.1.2 轉(zhuǎn)向系的逆效率 . 21 5.2傳動(dòng)比變化特性 . 22 5.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 . 22 5.2.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 . 23 II 5.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇 . 24 5.3轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 . 24 5.4轉(zhuǎn)向 盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) . 25 第六章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算 . . 26 6.1轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 . 26 6.2轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) . 26 6.2.1 參數(shù)的選取 . 26 6.2.2 計(jì)算參數(shù) . 27 6.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 . 27 6.3.1 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 . 27 6.3.2 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定 . 28 第七章 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的組成與分類(lèi) . . 29 7.1對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 . 29 7.2液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 . 29 7.2.1 動(dòng)力缸尺寸計(jì)算 . 29 7.2.2 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 . 30 7.3動(dòng)力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo) . 32 第八章 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . . 35 8.1轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷(xiāo) . 35 8.2 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 . 35 結(jié)論 . 37 致謝 . 38 參考文獻(xiàn) . 39 英文翻譯 . 40 1 全套 資料 ， 扣扣 414951605 摘 要 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器是汽車(chē)的重要組成部分，也是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，它的質(zhì)量嚴(yán)重影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到改進(jìn)，雖然電子轉(zhuǎn)向器已開(kāi)始應(yīng)用，但機(jī)械式轉(zhuǎn)向器仍然廣泛地被世界各國(guó)汽車(chē)及汽車(chē)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(jí)各類(lèi)汽車(chē)上。 本文的主要內(nèi)容：汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的組成分類(lèi)；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(jì)過(guò)程。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長(zhǎng)。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(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來(lái)又得到廣泛使用。 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 2 Abstract 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 stability. 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 motor vehicles and parts manufacturers adopted. And the mechanical steering gear, Rack cycle ball-type steering gear tooth fans as its own characteristics has been widely used in various types vehicles. The graduation design options main contents are : automotive steering gear components classification； assembly was to program analysis and data to identify and steering gear design process. The advantage of such steering gear, and manipulating light, wear and tear, long life. 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 ball-type steering gear cycle and are widely used in recent years. Keywords； Diverter Ball handling and stability Cycle rack-type steering gear diverter 3 第一章 緒 論 1.1.簡(jiǎn)介 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的英文名稱(chēng)是 Recirculating Ball Steering Gear。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由兩對(duì)傳動(dòng)副組成，一對(duì)是螺桿、螺母，另一對(duì)是齒 條、齒扇或曲柄銷(xiāo)。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動(dòng)的鋼球，使滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而提高了傳動(dòng)效率。 循環(huán)球式：這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動(dòng)，改變車(chē)輪的方向 ， 這是一種古典的機(jī)構(gòu)，現(xiàn)代轎車(chē)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(guò)程中產(chǎn) 生的相對(duì)移動(dòng)，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(gè)首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)，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(zhǎng)。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(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來(lái)又得到廣泛使用。 轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類(lèi)型。歷史上曾出現(xiàn)過(guò)許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球 -齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷(xiāo)式、蝸桿滾輪式等。 在當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和 技術(shù)目錄中，汽車(chē)關(guān)鍵零部件開(kāi)發(fā)和制造被列為重點(diǎn)扶持的項(xiàng)目，國(guó)家計(jì)委和科技部也將汽車(chē)關(guān)鍵零部件劃入當(dāng)前國(guó)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(chē)轉(zhuǎn)向器的研發(fā)、生產(chǎn)將會(huì)得到有力的政策支持。 隨著全球汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車(chē)的需求量大幅攀升，汽車(chē)制造已向發(fā)展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。隨著國(guó)際上汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始實(shí)行零部件 “ 全球化采購(gòu) ”策略及國(guó)際跨國(guó)汽車(chē)企業(yè)推行本土化策略，國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)將出現(xiàn)巨大的零部件配件缺口。到 2010 年，中國(guó)汽車(chē)零部件國(guó)內(nèi)產(chǎn)值將突破 1 萬(wàn)億元，市場(chǎng)前景廣闊。 按照汽車(chē)零部件工業(yè) “ 十五 ” 發(fā)展目標(biāo)，到 2005年中國(guó)汽車(chē)保有量為 2198 2315萬(wàn)輛，其中轎車(chē) 843 860 萬(wàn)輛。當(dāng)年汽車(chē)需求量為： 271 310 萬(wàn)輛，其中轎車(chē) 110 121 4 萬(wàn)輛，汽車(chē)工業(yè)增加值占 GDP 的 1%左右，汽車(chē)零部件工業(yè)產(chǎn)值將占汽車(chē)工業(yè)總產(chǎn)值的 25%左右。因此作為關(guān)鍵零部件的汽車(chē)轉(zhuǎn)向器在中國(guó)銷(xiāo)售市場(chǎng)上前景廣闊。 “十五”期間，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)行業(yè)包括汽車(chē)、農(nóng)用車(chē)、工程機(jī)械等將發(fā)展成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向器是符合國(guó)家重點(diǎn)扶持和優(yōu)惠政策的汽車(chē)關(guān)鍵零部件，是汽車(chē)重要的保安件之一。 1.2.課題的目的與意義 用來(lái)改變或保持汽車(chē)行駛或倒退方向 的一系列裝置稱(chēng)為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車(chē)的行駛方向。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)的零件都稱(chēng)為保安件。 隨著汽車(chē)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(chē)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來(lái)看，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已成為當(dāng)今世界汽車(chē)上主要應(yīng)用的轉(zhuǎn)向器之一，本文針對(duì)微型汽車(chē)進(jìn)行循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與研究。 1.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史 100多年前，汽車(chē)剛剛誕生后不久，其轉(zhuǎn)向操作是模仿馬車(chē)和自行車(chē)的轉(zhuǎn)向方式，用一個(gè)操縱桿或手柄來(lái)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(shí)常發(fā)生車(chē)毀人亡的事故。 第一輛不用馬拉的四輪汽車(chē)問(wèn)世時(shí)，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(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用一個(gè)桿柱連接前橋的中點(diǎn)，通過(guò)地板往上延伸，轉(zhuǎn)向盤(pán)就緊固再桿柱上端，以此操縱汽車(chē)。 這種裝置在汽車(chē)車(chē)速不超過(guò)馬車(chē)的速度時(shí)，還是很好用的，但當(dāng)車(chē)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(zhǎng)輪胎的使用壽命。后來(lái)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(guó)人林肯斯潘杰提出了類(lèi)似于現(xiàn) 代汽車(chē)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(chē)前輪在主軸上獨(dú)立回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu) 把車(chē)輪與轉(zhuǎn)向節(jié)連接起來(lái)，轉(zhuǎn)向節(jié)又用可轉(zhuǎn)動(dòng)的銷(xiāo)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(guó)政府申請(qǐng)專(zhuān)利的權(quán)力轉(zhuǎn)讓給了出版商、英籍德國(guó)人阿克曼。不久，阿曼克向英國(guó)專(zhuān)利局申請(qǐng)了 “ 平行連桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ” 專(zhuān)利。 1879 年，法國(guó)四輪馬車(chē)制造商杰特發(fā)明了第一個(gè)平行四邊形轉(zhuǎn)向聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。杰特的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以把轉(zhuǎn)向中心點(diǎn)移向兩側(cè)。他把一根桿子與帶有兩個(gè)連接臂的轉(zhuǎn)向節(jié)相連。當(dāng)時(shí)稱(chēng)為轉(zhuǎn)向臂和隨動(dòng)臂。杰特 把轉(zhuǎn)向柱的一端與轉(zhuǎn)向臂連接，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向柱 5 時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向臂和隨動(dòng)臂、橫拉桿和車(chē)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向。 1857 年，英國(guó)的達(dá)吉恩蒸汽汽車(chē)是第一輛采用轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)車(chē)輛。 1872 年蘇格蘭的查理士第一個(gè)把轉(zhuǎn)向盤(pán)安裝到煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛上。此前，想把轉(zhuǎn)向盤(pán)安裝到車(chē)輛上的多次嘗試均未得到認(rèn)可。 1878年， “ 現(xiàn)代汽車(chē)之父 ” 、德國(guó)的卡爾 本茨在他的三輪乘坐車(chē)上首次采用了所謂的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，但卻考一根操縱桿來(lái)控制汽車(chē)行使方向。 1886年，英國(guó)的弗雷德里克 斯特里克蘭說(shuō)服了 他的朋友、汽車(chē)制造商雷克，把一個(gè)用于輪船上的轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤(pán)裝到了一輛新的戴姆勒 弗頓敞蓬車(chē)上。斯特里克是以建造蒸汽機(jī)船為職業(yè)的，德雷克則是戴姆勒英國(guó)公司的領(lǐng)導(dǎo)人。后來(lái)，向大西洋兩岸銷(xiāo)售的每一輛戴姆勒 弗頓汽車(chē)都裝上了舵柄（轉(zhuǎn)向盤(pán)）。早期的那些試驗(yàn)，包括戴姆勒 弗頓敞篷汽車(chē)上的轉(zhuǎn)向器都已消亡，因?yàn)楦呔嵩诖怪鞭D(zhuǎn)向柱上短的轉(zhuǎn)向盤(pán)的高度幾乎已達(dá)到駕駛員眼睛的位置，因此，對(duì)任何一個(gè)人來(lái)說(shuō)，駕駛這種車(chē)輛都會(huì)感到困難。 汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)是關(guān)系著駕駛員與乘客生命安危的重要部件，它控制著車(chē)輛的行使方向。早期的蒸汽汽車(chē)上安裝 的轉(zhuǎn)向盤(pán)都心愛(ài)用垂直安裝方式，專(zhuān)項(xiàng)通過(guò)向上或下旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。這種安裝方式不利于駕駛員操縱，也常常妨礙駕駛視線。這一切在 1887 年秋因一次意外事故而發(fā)生了改變。 1887年，一輛戴姆勒 弗頓汽車(chē)唄送往英國(guó)考文垂的戴姆勒工廠作一次大修，當(dāng)時(shí)汽車(chē)上的轉(zhuǎn)向器仍能使用。大修需要把 車(chē)身與底盤(pán)分離，當(dāng)車(chē)身落到轉(zhuǎn)向柱上，把轉(zhuǎn)向柱崖城傾斜狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)工人上車(chē)做到駕駛員座位上時(shí)，立即發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤(pán)的傾斜角使駕駛條件大為改善。這個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，促成了戴妙勒 帕利生于 1890年制成世界上第一輛轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向盤(pán)傾斜的汽車(chē)，從此，人類(lèi)的汽 車(chē)駕駛就踏上了更舒適、安全的旅程。此后，各國(guó)汽車(chē)公司紛紛效仿，使轉(zhuǎn)向盤(pán)日臻完善并最終定性，于是轉(zhuǎn)向盤(pán)就以現(xiàn)在的樣子出現(xiàn)在我們的面前。 最早采用的傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)蝸輪副，被安裝在轉(zhuǎn)向柱的末端。蝸桿驅(qū)動(dòng)一個(gè)蝸輪，再有蝸輪副被裝配在鑄鐵殼里，這個(gè)殼被固定在汽車(chē)的大橋梁上?；谖佪喐钡臏p速機(jī)構(gòu)在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用已有很多年了，但還有兩種結(jié)構(gòu)是值得注意的。其中一種是于1908年投產(chǎn)的美國(guó)福特 T型車(chē)采用的轉(zhuǎn)向齒輪結(jié)構(gòu)（行星齒輪轉(zhuǎn)向器）。福特 T型車(chē)裝置了一套周轉(zhuǎn)（或行星）輪系，把齒輪安裝在減速器殼體內(nèi)直接固定到轉(zhuǎn)向盤(pán)的下方，行星齒輪盤(pán)直接驅(qū)動(dòng)緊固在轉(zhuǎn)軸上的主齒輪。這就把轉(zhuǎn)向裝置置于駕駛員的手下方，即轉(zhuǎn)向柱的上端，而不是在轉(zhuǎn)向柱的下端。 所謂 “ 現(xiàn)在 ” 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，是奔馳汽車(chē)于 1885 年首先采用的。這種形式的轉(zhuǎn)向器同樣也使用在 1905年生產(chǎn)的凱迪拉克汽車(chē)和 1911 1920年制造的許多其他型式的汽車(chē)上。 6 在 20 世紀(jì)初，汽車(chē)已經(jīng)是一個(gè)沉重而又高速疾馳的車(chē)輛，充氣輪胎代替了實(shí)心車(chē)輪。由于轉(zhuǎn)向柱直接于轉(zhuǎn)向節(jié)連接，所以轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪式很費(fèi)勁的。即使是一個(gè)健壯的駕駛員，要控制轉(zhuǎn)向仍然是很勞累的事情。因此，汽車(chē)常常沖出路外。 于是，降低轉(zhuǎn)向操縱力的問(wèn)題就變得賜教迫切了。 為了使轉(zhuǎn)向操縱輕便，工程師設(shè)計(jì)了在轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向節(jié)之間安裝齒輪減速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器。從那時(shí)起，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)就一直被這樣沿用下來(lái)。 從 1903 年開(kāi)始，助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不斷出現(xiàn)，多數(shù)是用在可車(chē)上。助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，有一些采用真空助力，還有一些是采用壓縮空氣助力。 1905 年出版的汽車(chē)時(shí)代雜志談到了哥倫比亞汽車(chē)的助力轉(zhuǎn)向器。據(jù)說(shuō)這總簡(jiǎn)單的裝置在車(chē)速為 29公里 /小時(shí)時(shí)，仍能使汽車(chē)保持不偏離路線。 1923年，美國(guó)底特律市的亨利 馬爾斯為了減少 蝸輪副和滾動(dòng)軸之間的接觸摩擦力，在兩者之間接觸處放置滾珠支撐，這就出現(xiàn)了滾珠蝸輪轉(zhuǎn)向器。這種型式的轉(zhuǎn)向器就成為現(xiàn)在大家所熟知的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，目前仍被廣泛地應(yīng)用在美國(guó)和日本制造的汽車(chē)上。 1928年，弗朗西斯 戴維斯所研制成功并首次應(yīng)用了液壓助力輔助轉(zhuǎn)向器。這種轉(zhuǎn)向器由維克斯公司制造，該公司并制定了此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)， 26 后為汽車(chē)工業(yè)所采納。第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，汽車(chē)轉(zhuǎn)向雖然采用了轉(zhuǎn)向器，但對(duì)其實(shí)施操縱仍然不是一鍵輕松的事。當(dāng)汽車(chē)質(zhì)量增大、轉(zhuǎn)向費(fèi)勁時(shí)，駕駛員要求能有更好的辦法來(lái)解決，這才重新推廣了一種已經(jīng)大約有 3/4個(gè)世紀(jì)歷史的助力輔助轉(zhuǎn)向器。 1954 年，凱迪拉克汽車(chē)公司首先把液壓助力轉(zhuǎn)向器應(yīng)用于汽車(chē)上，助力專(zhuān)項(xiàng)的歷史又回到了以前的道路。 早在第二次世界大戰(zhàn)期間，較高級(jí)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就開(kāi)始應(yīng)用于各種軍用車(chē)輛。20世紀(jì) 50年代初期，由于出現(xiàn)了重型的汽車(chē)以及速度很高的高級(jí)小客車(chē)，指靠轉(zhuǎn)向器本身的結(jié)構(gòu)，既要是汽車(chē)轉(zhuǎn)向操縱省力，又要靈活，顯然已難以兼顧，于是把戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期使用的助力轉(zhuǎn)向器經(jīng)過(guò)改進(jìn)，使用在了中型汽車(chē)和高級(jí)小客車(chē)上。后來(lái)，因?yàn)榈玫狡毡槭褂?，?20 世紀(jì) 50年代末就研制出了質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、自行潤(rùn)滑 的助力轉(zhuǎn)向器。這種助力轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向操縱十分省力，只要適當(dāng)選擇轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比，就可以同時(shí)滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向靈敏的要求。 1967年，美國(guó)的湯姆森制造了一輛四輪專(zhuān)項(xiàng)的印迪賽車(chē)，但未進(jìn)行實(shí)際使用。 1981 年，日本研制出能原地轉(zhuǎn)向的汽車(chē)。他們?cè)谲?chē)身尾部下邊裝設(shè)了一直橫向小車(chē)輪，只需按一下電鈕就可使小車(chē)輪落地并把后輪抬起，在轉(zhuǎn)動(dòng)橫向小車(chē)輪，汽車(chē)變以前輪為中心原地轉(zhuǎn)向。 1985 年，日本豐田公司的克雷西達(dá)汽車(chē)成了第一個(gè)采用計(jì)算機(jī)控制輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車(chē)產(chǎn)品，豐田公司稱(chēng)此系統(tǒng)為先進(jìn)的動(dòng)力齒輪齒條轉(zhuǎn)向系。該機(jī)構(gòu) 在變速器力 7 有個(gè)傳感器，它可以監(jiān)視車(chē)輛車(chē)速度，把信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)此信號(hào)控制電磁液流控制閥，通過(guò)液壓系統(tǒng)供給轉(zhuǎn)向齒條高壓動(dòng)力油流。汽車(chē)在公路上高速行使使，轉(zhuǎn)向需要的動(dòng)力需要的動(dòng)力較少，計(jì)算機(jī)液流控制閥降低油壓，同時(shí)把轉(zhuǎn)向器穩(wěn)住，當(dāng)停車(chē)或汽車(chē)低速行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，計(jì)算機(jī)液流控制閥提高油流壓力，這就使得駕駛員很容易操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)。 1986年 10月 8 日，日本本田汽車(chē)公司宣布，已研制出一種被稱(chēng)為 4WS的四輪轉(zhuǎn)向汽車(chē)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度首先使前輪轉(zhuǎn)向，同時(shí)經(jīng)輸出軸帶動(dòng)后轉(zhuǎn)向機(jī)，使后輪與前輪同向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 現(xiàn)在，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，全世界約有一半的轎車(chē)采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。隨著汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展，目前一些轎車(chē)已經(jīng)使用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，使汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和機(jī)動(dòng)性都有所提高。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)叫 “EPS” （ Electrical Power Steering），它利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力協(xié)助駕車(chē)者進(jìn)行轉(zhuǎn)向。此類(lèi)系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器 (3)、電控單元（微處理器） (5)、電動(dòng)機(jī) (4)、減速器 (2)、機(jī)械轉(zhuǎn)向器 (1)和蓄電池電源 (6)所組成。 1.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場(chǎng) 不過(guò)，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(lái)居上，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)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，反饋也更靈敏，這在強(qiáng)調(diào)路感的運(yùn)動(dòng)風(fēng)格乘用車(chē)上更受歡迎，但對(duì)于經(jīng)常在復(fù)雜路況上駕駛的越野車(chē)來(lái)說(shuō)，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(jí)、吉普牧馬人，以及過(guò)去的大小切諾基、豐田巡洋艦、三菱帕杰羅等等。 在中、大型商用汽車(chē)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(chē)當(dāng)中，采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的已經(jīng)越來(lái)越少了，就連一直堅(jiān)持用循環(huán)球轉(zhuǎn)向的奔馳也逐步轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪齒條。 1.5 本 課題研究的 難點(diǎn) 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(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樽枇^小的滾動(dòng)摩擦的作用，當(dāng)與方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱固定到一起的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，螺桿推動(dòng)螺母上下運(yùn)動(dòng)，螺母在通過(guò)齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂往復(fù)搖動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，那些小鋼球就在密閉的管路內(nèi)循環(huán)往 8 復(fù)的滾動(dòng)，所以這種轉(zhuǎn)向器就被稱(chēng)為循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 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(dòng)摩擦，所以具有較高 的傳動(dòng)效率，操縱起來(lái)比較請(qǐng)便舒適，機(jī)械部件的磨損較小，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，因此如何提高傳動(dòng)效率、減小部件磨損是我要考慮的重要問(wèn)題 。 9 第二章 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的組成及分類(lèi) 2.1汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的類(lèi)型和組成 汽車(chē)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類(lèi)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向器是用來(lái)保持或改變汽車(chē)形式方向的機(jī)構(gòu)，在汽車(chē)轉(zhuǎn)向行使時(shí)，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(guò)操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車(chē)保持直線或轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者上述兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。 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。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向盤(pán)即通常所說(shuō)的方向盤(pán)。轉(zhuǎn)向盤(pán)內(nèi)部有金屬制成的骨架，是用鋼、鋁合金或鎂合金等材料制成。由圓環(huán)狀的盤(pán)圈、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向盤(pán)轂， 以及連接盤(pán)圈和盤(pán)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(shù)脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的轉(zhuǎn)向盤(pán)。轉(zhuǎn)向盤(pán)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(pán)的功能：轉(zhuǎn)向盤(pán)位于司機(jī)的正前方，是碰撞時(shí)最可能傷害到司機(jī)的部件，因此需要轉(zhuǎn)向盤(pán)具有很高的安全性，在司機(jī)撞在轉(zhuǎn)向盤(pán)上時(shí)，骨架能夠產(chǎn)生變形，吸收沖擊能，減輕對(duì)司機(jī)的傷害。轉(zhuǎn)向盤(pán)的慣性力矩也是很重要的，慣性力矩小，我們就會(huì)感到“輪輕”，操做感良好，但 同時(shí)也容易受到轉(zhuǎn)向盤(pán)的反彈 (即“打手” )的影響，為了設(shè)定適當(dāng)?shù)膽T性力矩，就要調(diào)整骨架的材料或形狀等。 現(xiàn)在的轉(zhuǎn)向盤(pán)與以前的看似沒(méi)有太大變化，但實(shí)際上已經(jīng)有了改進(jìn)。由于轉(zhuǎn)向助力裝置的普及，轉(zhuǎn)向盤(pán)外徑變小了，而手握處卻變粗了，采用柔軟材料，使操作感得到了改善。 現(xiàn)在有越來(lái)越多的汽車(chē)在轉(zhuǎn)向盤(pán)里安裝了安全氣囊，也使汽車(chē)的安全性大大提高了。轉(zhuǎn)向盤(pán)的集電環(huán)：轉(zhuǎn)向盤(pán)上有喇叭開(kāi)關(guān)，必須時(shí)刻與車(chē)身電器線路相連，而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向盤(pán)與組合開(kāi)關(guān)之間顯然不能用導(dǎo)線直接相連，因此就必須采用集電環(huán)裝置。集電環(huán)好比環(huán)形的地鐵軌道，喇叭開(kāi)關(guān) 的觸點(diǎn)就象奔跑在軌道上的電車(chē)，時(shí)刻保持接通的狀態(tài)。由于是機(jī)械接觸，長(zhǎng)時(shí)間使用觸點(diǎn)會(huì)因磨損影響導(dǎo)電性，導(dǎo)致緊急時(shí)刻喇叭不鳴甚至氣囊不工作。因此，最近裝備氣囊的汽車(chē)開(kāi)始裝用電纜盤(pán)， 10 代替集電環(huán)。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的端子與組合開(kāi)關(guān)的端子用電纜線連接，電纜盤(pán)將電線卷入盤(pán)內(nèi)，類(lèi)似于吸塵器的電線卷取機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)向盤(pán)旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，電線 *卷筒自由伸縮。 2.1.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的能量來(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)?傳動(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)向系的核心部件。這種轉(zhuǎn)向器有兩對(duì)傳動(dòng)副組成，一對(duì)是螺桿、螺母，另一對(duì)是齒條、齒扇或曲柄銷(xiāo)。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動(dòng)的鋼球，使滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而提高了傳動(dòng)效率。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長(zhǎng)。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(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來(lái)又得到廣泛使用。 當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)、和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過(guò)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)。 從轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)。 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(xiāo)式、循環(huán)球 -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(jiàn)。 方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)使方向機(jī)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)、渦桿與蝸輪咬合（也有循環(huán)球咬合的）渦輪軸帶動(dòng)方向機(jī)搖臂前后擺 動(dòng)，方向機(jī)搖臂通過(guò)球頭銷(xiāo)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(guò)立銷(xiāo)（主銷(xiāo)）與前橋相連，搖臂前后擺動(dòng)就可使車(chē)輪軸頭（沿主銷(xiāo)）左右轉(zhuǎn)向了，左前輪通過(guò)橫拉桿與右車(chē)輪相連，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)就可以讓左右前輪同時(shí)轉(zhuǎn)向了 2 汽車(chē)行駛中經(jīng)常需要改變行駛方向，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(chē)轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)檐?chē)輪 (通常是前輪 )的偏轉(zhuǎn)動(dòng)作。 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。 11 2.1.2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車(chē)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(dòng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車(chē)轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)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。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器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。轉(zhuǎn)向助力裝置有以下幾種： (1)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 (2)電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 (3)電動(dòng)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 12 第三章 . 轉(zhuǎn)向 系設(shè)計(jì)概述 3.1對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 3 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(mǎn)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)向輪碰撞到占該物以后 ，傳給轉(zhuǎn)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上海的防傷裝置。 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。 3.2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，減小由于裝置位置誤差及部件相對(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(wàn)向節(jié)，如圖 2-1。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)向動(dòng)力系統(tǒng)。但對(duì)于中級(jí)以下的轎車(chē)和前軸負(fù)荷不超過(guò) 3t 的載貨汽車(chē)，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。 13 圖 3-1轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 1-方向盤(pán)； 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(wàn)向節(jié)； 9-轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸； 10-花鍵防護(hù)套； 11-下萬(wàn)向節(jié)； 12-轉(zhuǎn)向柱管； 5-轉(zhuǎn)向節(jié)襯套。 3.2 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4 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)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見(jiàn)圖 3-2） 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)。 14 圖 3-2 轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 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 3.3 轉(zhuǎn)向器 5 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)兩軸及三軸汽車(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 。 3.4 轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)衡量，但汽車(chē)的高機(jī)動(dòng)性則應(yīng)由兩個(gè)條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車(chē)軸距的 22.5倍范圍內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比，即 由轉(zhuǎn)向盤(pán)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(shū)，對(duì)轎車(chē)應(yīng)不超過(guò) 1.8圈，對(duì)貨車(chē)不應(yīng)超過(guò) 3.0圈。 兩軸汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿(mǎn)足上述對(duì)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： 15 LKBD CODOio c o tc o t (3-1) 式中： o 外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； i 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K 兩轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)中心線與地面交點(diǎn)間的距離； L 軸距 內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來(lái)保證。 圖 3-3 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑 Rmin 與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角 maxi 與 maxo 、軸距 L、主銷(xiāo)距 K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂 a等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過(guò)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(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： aLoR m a xm in s in (3-2) 通常 maxi 為 35 40，為了減小 Rmin 值， maxi 值有時(shí)可達(dá)到 45 操縱輕便型的要求是通過(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)后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙以及選用可逆式轉(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)以及結(jié)構(gòu)布置來(lái)解決。 16 轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱(chēng)重，約為中級(jí)以及上轎車(chē)、載貨汽車(chē)底盤(pán)干重的1.0% 1.4%；小排量以及下轎車(chē)干重的 1.5% 2.0%。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式隊(duì)汽車(chē)的自身質(zhì)量影響較小。 17 第四章 . 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 4.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 6 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(jiǎn)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(dòng)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(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧。能自動(dòng)消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積?。粵](méi)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。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高，汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)，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(pán)，稱(chēng)之為反沖。反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車(chē)行駛方向，轉(zhuǎn)向盤(pán)突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成打手，同時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害。 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。 采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條連的左，右拉桿延伸到接近汽車(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接， 因此，兩拉桿那與齒條同時(shí)向左或右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低了它的強(qiáng)度。 采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)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(dòng)干涉。 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(chē)上。 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(mǎn)足總體設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)樾饼X工作時(shí)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)。 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工藝比較簡(jiǎn)單。 V 18 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?。晃挥邶X下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； 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(dòng)摩擦。當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在 齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用 V形和 Y形斷面齒條，用來(lái)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)。 為了防止齒條旋轉(zhuǎn)，也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計(jì)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(dòng)時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動(dòng)，齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)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(guò)緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來(lái)困難，配合過(guò)松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車(chē)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。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車(chē)上。載質(zhì)量不大，前輪采用獨(dú)立懸架的貨車(chē)和客車(chē)有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 4.2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有螺桿和螺母共同形成的落選槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成，如圖 3-1所示。 圖 4-1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖 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(dòng)的鋼球，將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而傳動(dòng)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)淬火和磨削加工，使之有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠； 19 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(lái)做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 圖 4-2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 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(chē)上。 4.3 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 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(jiǎn)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(zhǎng)；逆效率低。 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(dòng)比不能變化。 這種轉(zhuǎn)向器曾在汽車(chē)上廣泛使用過(guò)。 4.4蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器 蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的銷(xiāo)子如不能自轉(zhuǎn)，稱(chēng)為固定銷(xiāo)式蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器；銷(xiāo)子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)外，還能繞自身州縣轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器。根據(jù)銷(xiāo)子數(shù)量不同，又有單銷(xiāo)和雙銷(xiāo)之分。 蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；指銷(xiāo)和 蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易進(jìn)行。 20 固定銷(xiāo)蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易；但是因銷(xiāo)子不能自轉(zhuǎn)，銷(xiāo)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(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 要求搖臂軸有較大的轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)該采用雙銷(xiāo)式結(jié)構(gòu)。雙銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個(gè)銷(xiāo)子同時(shí)工作，可降低銷(xiāo)子上的負(fù)荷，減少磨損。當(dāng)一個(gè)銷(xiāo)子脫離嚙合狀態(tài)是，另一個(gè)銷(xiāo)子要承受全部作用力，而恰恰在此位置，作用力達(dá)到最大值，所以設(shè)計(jì)師要注意核算其強(qiáng)度。雙銷(xiāo)與單銷(xiāo)蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且 對(duì)兩主銷(xiāo)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(dòng)比的變化特性和傳動(dòng)間隙特性的變化受限制。 蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。 21 第五章 .轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) 7 5.1轉(zhuǎn)向系的效率 功率 p1 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱(chēng)為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號(hào) 表示，；反之稱(chēng)為逆效率，用符號(hào) 表示。 正效率 計(jì)算公式： ppp121 （ 5-1） 逆效率 計(jì)算公式： ppp323 （ 5-2） 式中， p1 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； p2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率； p3為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 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(pán)的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上的路面沖擊力，防止打手，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(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 5.1.1 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(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 （ 1）轉(zhuǎn)向器類(lèi)型、結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)與效率 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(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(lèi)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(shí)，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，故這種軸向器的效率 +僅有 54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(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)與效率 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(duì)于蝸桿類(lèi)轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 22 )tan (tan 0 0 a a （ 5-3） 式中， a0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；為摩擦角， =arctanf； f為磨擦因數(shù)。 5.1.2 轉(zhuǎn)向器的逆效率 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。 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)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)自動(dòng)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(shí)，傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上的車(chē)輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。 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。 不可逆式和極限可逆式轉(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)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn) 向器兩者之間。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)。 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，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan )tan( aa （ 5-4） 式（ 5-3）和式（ 5-4）表明：增加導(dǎo)程角 a0，正、逆效率均增大。受 增大的影響， a0不宜取得過(guò)大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于 磨擦角時(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。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。 5.2傳動(dòng)比變化特性 5.2.1 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0i和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比pi。 轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 : FFi Wp /2 （ 5-5） 81.22 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 : 23 kkkw dddtd dtdi /0 （ 5-6） 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比0i由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比i和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 i組成， 即 iii 0 （ 5-7） 轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 : pppw dddtd dtdi / （ 5-8） 22 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 : kpkpkp dddtd dtdi / （ 5-9） 1 5.2.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向阻力 FW與轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr的關(guān)系式： aMFw r （ 5-10） 作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力 Fh與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩 Mh的關(guān)系式： swhh DMF 2 （ 5-11） =41.54 N 將式（ 5-10）、式（ 5-11）代入 hWp FFi /2 后得到 aMDMi h swrp （ 5-12） =81.22 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 02 iddMMkhr （ 5-13） 24 將式（ 5-10）代入式（ 5-11）后得到 aDii swp 20 （ 5-14） 當(dāng) a和 Dsw不變時(shí)，力傳動(dòng)比pi越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但0i也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。 5.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車(chē)機(jī)動(dòng)能力的要求。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)，不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，應(yīng) 取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，以提高汽車(chē)的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車(chē)低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問(wèn)題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。 汽車(chē)以較高車(chē)速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。汽車(chē)高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過(guò)小。否則轉(zhuǎn)向過(guò)分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)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。 圖 5-1轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 5.3 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 t 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，并把這種變化關(guān)系稱(chēng)為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性（圖 5-2）。 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)。 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間及其附近位置時(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 25 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)間隙特性應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖 5-2所示的逐漸加大的形狀。 圖 5-2 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 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。 5.4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(chēng)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)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(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)閣數(shù)較少，一般約在 3.6圈以?xún)?nèi)；貨車(chē)一般不宜超過(guò)6圈。 26 第六章 .轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 8 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(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力、車(chē)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。 精確地計(jì)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(lái)計(jì)算汽車(chē)在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力距 Mr（ Nmm),即 Pf GMr133 (6-1) 147623.29 Nmm 式中， f為輪胎和路面見(jiàn)的摩擦因素，一般取 0.7； G1為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（ N） ；p為輪胎氣壓（ MPa）。 作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力為 iDL MLF SW rh 2 12 （ 6-2） 41.54 N 式中， L1 為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)； L2 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)； DSW 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑； i為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； 為轉(zhuǎn)向器正效率。 6.2轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 6.2.1 參數(shù)的選取 9 搖臂軸直徑 /mm 26 鋼球中心距 D/mm 25 螺桿外徑 D1/mm 23 鋼球直徑 d /mm 5.556 27 螺距 P /mm 8.731 工作圈數(shù) W 1.5 螺母長(zhǎng)度 L /mm 45 導(dǎo)管壁厚 /mm 1.5 鋼球直徑與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙 e/mm 0.5 螺線導(dǎo)程角 0a / 7 法向壓力角 0a / 20 接觸角 / 45 環(huán)流行數(shù) 2 6.2.2 計(jì)算參數(shù) 1.螺母內(nèi)徑 D2 應(yīng)大于 D1 ，一般要求 DDD %)10%5(12 （ 6-3） D2 =D1 +（ 5%10%） D=25+8%*25 =27 2. 鋼球數(shù)量 n n= 19.215 .5 5 6 5.125d D Wco sd D W 0 a個(gè) （ 6-4） 22個(gè) 3. 滾道截面半徑 R2 R2=（ 0.510.53） d=0.52 5.556=2.889 mm （ 6-5） 6.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 10 6.3.1 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 =k 3222223)()(rRrREF （ 6-6） =2253.34 式中， k為系數(shù)，根據(jù) A/B值查表， A=（ 1/r） -(1/ 2R )/2, B=(1/r)+(1/ 1R )/2； 2R 為滾道截面半徑， k取 2.271； r為 鋼球半徑； 1R 為螺桿外徑； E為材料彈性模量，等于 2.1 105 MPa ； 3F 為鋼球與螺桿之間的正壓力，即 3F=oanF coscos02 （ 6-7） 28 342.43 式中， 0a 為螺桿螺線的導(dǎo)程角； o 為接觸角； n為參與工作的鋼球數(shù)； F2為作用在螺桿上的軸向力當(dāng)接觸表面硬度為 5864HRC；拍時(shí)，許用接觸應(yīng)力 =2500 MPa 由于 ,因此滿(mǎn)足強(qiáng)度。 6.3.2 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定 轉(zhuǎn)向搖臂直徑 d 為 02.0 RKMd 式中， K為安全系數(shù)，根據(jù)汽車(chē)使用條件不同可取 2.53.5； MR為轉(zhuǎn)向阻力矩；0 為扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限。 搖臂軸用 20CrMnTi 鋼制造，表面滲碳，滲碳層深度在 0.81.2mm。對(duì)于前軸負(fù)荷大的汽車(chē)，滲碳層深度為 1.051.45mm。表面硬度為 5863HRC 29 第七章 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 的要求 11 1.運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。 2.隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增大（或減?。饔迷谵D(zhuǎn)向盤(pán)上的手力必須增大（或減?。?，稱(chēng)之為“路感”。 3.當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力 Fh 0.025 0.190kN時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就應(yīng)開(kāi)始工作。 4.轉(zhuǎn)向后 ,轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車(chē)保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 5.工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長(zhǎng)到最大值。 6.動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車(chē)輪轉(zhuǎn)向。 7.密封性能好 ，內(nèi)、外泄漏少。 7.2液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 7.2.1 動(dòng)力缸尺寸計(jì)算 動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸體壁厚。 動(dòng)力缸產(chǎn)生的推力 F為 LF LF 11 式中， L1 為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)度； L為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動(dòng)力缸活塞之間的距離。 推力 F與工作油液壓力 p和動(dòng)力缸截面面積 S之間有如下關(guān)系 pLS LF 11 (7-1) 因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來(lái)計(jì)算，即 )(4 22 dD pS （ 7-2） 式中， D為動(dòng)力缸內(nèi)徑； dp為活塞桿直徑，初選 dp 0.35D，壓力 p 6.3Mpa。 聯(lián)立式 (6-1)和式（ 6-2）后得到 30 dLF ppLD 2114 （ 7-3） =63 mm 所以 d=22mm 活塞行程是車(chē)輪轉(zhuǎn)制最大轉(zhuǎn)角時(shí)，由直拉桿的的移動(dòng)量換算到活塞桿處的移動(dòng)量得到的。 活塞厚度可取為 B=0.3D。動(dòng)力缸的最大長(zhǎng)度 s為 sDDs 13.0)6.05.0(10 (7-4) =130mm 動(dòng)力缸殼體壁厚 t,根據(jù)計(jì)算軸向平面拉應(yīng)力 z來(lái)確定，即 nDtpsz tD )(4 22 （ 7-5） 式中， p 為油液壓力； D 為動(dòng)力缸內(nèi)徑； t 為動(dòng)力缸殼體壁厚； n 為安全系數(shù)，n=3.55.0；s 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 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。 7.2.2 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 分配閥的要參數(shù)有 :滑閥直徑 d、預(yù)開(kāi)隙 e1 密封長(zhǎng)度 e2 、滑閥總移動(dòng)量 e、滑閥在中間位置時(shí)的液流速度 v、局部壓力降和泄漏量等。 1.油泵排量與油罐容積的確定 轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸能比無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)以更高的轉(zhuǎn)向時(shí)汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動(dòng)力轉(zhuǎn)向反而會(huì)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(mǎn)足如下不等式： ddD tscVQ 24)1( 式中 Q 油泵的計(jì)算排量； V 油泵的容積，計(jì)算時(shí)一 般取 V 0.75 0.85； 泄漏系數(shù)， 0.05 0.10； Dc 動(dòng)力缸缸徑； ddts/ 動(dòng)力缸活塞移動(dòng)速度； dd ts/ 0tannd hs 31 式中 nh 轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大可能頻率，計(jì)算時(shí)對(duì)轎車(chē)取 nh 1.51.7s1 ；則動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的油泵排量 Q可表達(dá)為 Vhsc ndDQ )1(4ta n 022 (7-6) =47L/s 2.預(yù)開(kāi)隙 e1 預(yù)開(kāi)隙 e1 ，為滑閥處于中間位置時(shí)分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開(kāi)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(dòng)量。 e1 值過(guò)小會(huì)使油液常流時(shí)局部阻力過(guò)大； e1 值過(guò)大則轉(zhuǎn)向盤(pán)需轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)大的角度才能使動(dòng)力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。一般要求轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角 52 時(shí)滑閥就移動(dòng) e1 的距離。 e1 t360 t36052 (7-7) 0.2mm 式中 相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，（）； t 轉(zhuǎn)向螺桿的螺距， mm. 3.滑閥總移動(dòng)量 滑閥總移動(dòng)量 e 過(guò)大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長(zhǎng)，致使轉(zhuǎn)向車(chē)輪停止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使 靈敏度降低；如 e 值過(guò)小，則使密封長(zhǎng)度 ee e 12 過(guò)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(dòng)量為 e時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)允許轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為 20左右。 te 36020 (7-8) =0.49mm 4.局部壓力降 p 當(dāng)汽車(chē)宜行時(shí)，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(shí)產(chǎn)生的局部壓力降 p (MPa)為 vvp 242 108.132 （ 7-9） 式中 油液密度， kg/m3 ； 局部阻力系數(shù)，通常取 3.0； v 油液的流速， m/s。 32 p 的允許值為 0.03 0.04MPa。 5.油液流速的允許值 v 由于 p 的允許值 p =0.030.04MPa,代入上式，則可得到油液流速的允許值 v smp /38.566.48.1310 4 (7-10) 6.滑閥直徑 d vvd eQeQ1m a x1m a x7.37612 (7-11) =110mm 式中 Qmax 溢流閥限制下的油液最大排量， L/min, 般約為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的 1.5倍； e1 預(yù)開(kāi)隙， mm； v 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速， m/s 7. 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速 v eQeQddv 1m a x1m a x7.37612 (7-12) =5m/s 8.分配閥的泄漏量 Q eppQ2312 （ 7-13） =2.26 1010 cm/s 式中 滑閥也閥體建的徑向間隙，一般 0.0005 0.00125cm； p 滑閥進(jìn)、出口油液的壓力差； d 滑閥直徑； e2 密封長(zhǎng)度； 油液的動(dòng)力粘度。 7.3動(dòng)力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能 用效能指標(biāo) FFhhs來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能?，F(xiàn)有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的效能指標(biāo) s=115。 33 路感 駕駛員的路感來(lái)自于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，所要克服的液壓阻力。液壓阻力等于 反作用閥面積與工作液壓壓強(qiáng)的乘積。在最大工作壓力時(shí)，轎車(chē)：換算以轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力增加約 3050N。 轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤(pán)行程與滑閥行程的比值 i 來(lái)評(píng)價(jià) 2Dswi (7-14) 比值 i 越小，則動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性是指輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化 關(guān)系曲線，是用來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。因輸出轉(zhuǎn)矩等于油壓壓力乘以動(dòng)力缸工作面積和作用力臂，對(duì)于已確定的結(jié)構(gòu)，后兩項(xiàng)是常量，所以可以用輸入轉(zhuǎn)矩 M與輸出油壓 p之間的變化關(guān)系曲線來(lái)表示動(dòng)力轉(zhuǎn)向的靜特性，如圖 7-1示。 常將靜特性曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。在輸入轉(zhuǎn)矩不大的時(shí)候，相當(dāng)于圖中 A段；汽車(chē)原地轉(zhuǎn)向或調(diào)頭時(shí)，輸入轉(zhuǎn)矩進(jìn)入最大區(qū)段（圖中 C段）； B區(qū)段屬常用快速轉(zhuǎn)向行駛區(qū)段； D區(qū)段曲線就表明是一個(gè)較寬的平滑過(guò)渡區(qū)間。 要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向器向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的靜特性曲線應(yīng)對(duì)稱(chēng)。對(duì)稱(chēng)性可以評(píng)價(jià)滑閥的加工和裝配質(zhì)量。要求對(duì)稱(chēng) 性大于 0.85。 圖 7-1靜特性曲線分段示意圖 34 第八章 .轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)向搖臂至左、右轉(zhuǎn)向車(chē)輪之間用來(lái)傳遞力及運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向桿、臂系統(tǒng)。其任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的轉(zhuǎn)向搖臀的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽蟆⒂肄D(zhuǎn)向車(chē)輪繞其轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車(chē)輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車(chē)輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿(mǎn)足這一汽車(chē)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來(lái)保證。 非獨(dú)立懸架汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、兩個(gè) 相同的轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。后者與左、右轉(zhuǎn)向梯形臂又組成轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器在汽車(chē)上應(yīng)這樣安置：首先應(yīng)使轉(zhuǎn)向搖臂下端與縱拉桿鉸接的球頭中心在轉(zhuǎn)向過(guò)程中是在平行于汽車(chē)縱向平面的平面內(nèi)移動(dòng) (在圖 8-1 (a)中為了清楚地表明桿、臂間的連接關(guān)系，已將該球心所在乎面移至該圖平面上 )；其次，為了使轉(zhuǎn)向縱拉桿與縱置鋼板彈簧協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)以避免轉(zhuǎn)向車(chē)輪的擺振，如圖 8-2所示，轉(zhuǎn)向搖臂下端的球頭中心 B應(yīng)盡量與轉(zhuǎn)向節(jié)臂與縱拉桿鉸接球頭中心 A2 的擺動(dòng)中心 O2 重合。 圖 8-1與非獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向輪匹配是轉(zhuǎn)向系簡(jiǎn)圖 35 圖 8-1 轉(zhuǎn)向縱拉桿與縱置鋼板彈簧的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)分析 8.1轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷(xiāo) 轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如 35Cr， 40， 40Cr和 40CrNi用模鍛加工制成。多采用沿其長(zhǎng)度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向搖臂軸用三角花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有一定的錐度以得到無(wú)隙配合，裝配時(shí)花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對(duì)中以保證轉(zhuǎn)向搖臂的正確安裝位置。轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置及 傳動(dòng)比等因素有關(guān)，一般在初選時(shí)對(duì)小型汽車(chē)可取 100 150mm，我的設(shè)計(jì)尺寸為 140mm。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的 20、 30或 35號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管制造，其沿長(zhǎng)度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿(mǎn)足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。彈簧沿拉桿軸線壓緊的結(jié)構(gòu)制造容易，常為中、重型載貨汽車(chē)所采用。但這種結(jié)構(gòu)有明顯的缺點(diǎn)，即彈簧的壓緊力必須顯著地大于汽車(chē) 在最壞的行駛條件下作用于拉桿上的軸向力，這對(duì)于球頭和襯墊的壽命也有不利的影響。彈簧沿球銷(xiāo)軸線壓緊的結(jié)構(gòu)無(wú)上述缺點(diǎn)。在這種結(jié)構(gòu)中彈簧的彈性壓緊力必須顯著地大于由于車(chē)輪通過(guò)不平路面而產(chǎn)生的作用于拉桿的最大垂向慣性力。以免在球形鉸接處出現(xiàn)間隙。整體式轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端和分段式橫拉桿左右邊桿外端的球形鉸接應(yīng)作為單獨(dú)組件，組裝好后以其殼體上的螺紋旋到桿的端部。以使桿長(zhǎng)可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。其他桿端的球形鉸接，其外殼應(yīng)與桿件制成一個(gè)整體。球頭與襯墊需潤(rùn)滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。 球銷(xiāo)與襯墊均 采用低碳合金鋼如 12CrNi3A， 18MnTi，或 20CrN 制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深 1.5 3.0mm，表面硬度 HRC 56 63。允許采用中碳鋼 40 36 或 45 制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷(xiāo)的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼 35或 40制造。 為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬?lài)婂児に?；?duì)于轎車(chē)亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過(guò)程中可滲入專(zhuān)門(mén)的成分 (例如尼龍 二硫化鉬 )，對(duì)這類(lèi)襯墊則可免去潤(rùn)滑。 8.2桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 轉(zhuǎn)向搖臂 /mm 140 轉(zhuǎn)向縱拉桿 /mm 240 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 /mm 140 轉(zhuǎn)向梯形臂 /mm 200 轉(zhuǎn)向橫拉桿 /mm 600 37 結(jié) 論 轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。 本次設(shè)計(jì)，所選用的轉(zhuǎn)向器為適用于各種車(chē)型的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，對(duì)于已知的汽車(chē)數(shù)據(jù)如軸距，整備質(zhì)量等參數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)向系所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度校核的分析。同時(shí)還進(jìn)行了，轉(zhuǎn)向器的正，逆效率計(jì)算，轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比，力傳動(dòng)比，角傳動(dòng)比等計(jì)算。動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及常流式滑閥的設(shè)計(jì)計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果 符合設(shè)計(jì)要求，并且滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。 但由于經(jīng)驗(yàn)較少，所選用的桿件長(zhǎng)度，均按同類(lèi)車(chē)型尺寸選取，難免有不當(dāng)之處，需要今后在實(shí)踐自中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。 38 致 謝 短短的 半個(gè)學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將畫(huà)上了圓滿(mǎn)的句號(hào)。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了許多老師的熱心指導(dǎo)，尤其是 劉克銘 老師在百忙之中多次給與指導(dǎo)，在此表示衷心的謝意！ 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己更加清醒地認(rèn)識(shí)到知識(shí)的無(wú)窮無(wú)盡以及自己所學(xué)的微小。在實(shí)習(xí)中 學(xué)到了許多書(shū)上所沒(méi)有的東西，知識(shí)面得到了極大的擴(kuò)展和豐富，特別是一些與實(shí)際 聯(lián)系密切的問(wèn)題，如怎樣設(shè)計(jì)更能滿(mǎn)足操作人員的需要和具體工作環(huán)境的要求，還有設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否有一定的社會(huì)需求，通過(guò)這些，使我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)更加堅(jiān)實(shí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次 總結(jié) ，同時(shí)也是對(duì)我們各種能力的一次考驗(yàn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)初步嘗試、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找解決方法、確定方案的步驟，逐漸培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)也是我們更加熟悉了一些基本的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)。本次設(shè)計(jì)幾乎運(yùn)用了我們所學(xué)的全部機(jī)械課程，內(nèi)容涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械材料、力學(xué)、液壓傳動(dòng)、機(jī)械圖學(xué)等知識(shí)，以及一些生產(chǎn)實(shí)際方面的知識(shí)。通過(guò)設(shè) 計(jì)鞏固了理論知識(shí)，接觸了實(shí)際經(jīng)驗(yàn) ，最令我印象深刻的就是，為了取得有關(guān)桿件的長(zhǎng)度，我自己來(lái)到修車(chē)場(chǎng)，向一些資深的師父尋求答案 ，提高了設(shè)計(jì)能力和查閱文獻(xiàn)的能力，為今后工作最后一次在學(xué)校充電。 在我結(jié)束畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也結(jié)束了我的大學(xué)生活。這意味著我進(jìn)入了人生新的起點(diǎn)，我會(huì)用我在學(xué)校所學(xué)到的知識(shí)在嶄新的生活中不斷進(jìn)取，發(fā)奮圖強(qiáng)。用我的事業(yè)成就來(lái)報(bào)答學(xué)校和老師對(duì)我的栽培，回報(bào)社會(huì)對(duì)我的關(guān)愛(ài)！ 39 參考文獻(xiàn) 1高連興 史巖 師帥兵主編 .汽車(chē)設(shè)計(jì)學(xué) .下冊(cè) .底盤(pán)及電氣 .北京 :中國(guó)工業(yè)出版社， 2000 2 Badawy A, Bolourchi F, Gaut S E. 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Hydraulic PowerSteering , 簡(jiǎn)稱(chēng) EHPS) , 發(fā)展到電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Elect ric Power Steering ,簡(jiǎn)稱(chēng) EPS) ,最終還將過(guò)渡到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Steer By Wire ,簡(jiǎn)稱(chēng) SBW)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源 ,其中所有傳力件都是機(jī)械的 ,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)向車(chē)輪而實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)械 3大部分組成。 通常根據(jù)機(jī)械式轉(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。應(yīng)用最廣的兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式 (用于需要較大的轉(zhuǎn)向力時(shí) ) 。在循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中 ,輸入轉(zhuǎn)向圈與輸出的轉(zhuǎn)向搖臂擺角是成正比的 ；在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中 ,輸入轉(zhuǎn)向圈數(shù)與輸出的齒條位移是成正比的。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于是滾動(dòng)摩擦形式 ,因而正傳動(dòng)效率很高 ,操作方便且使用壽命長(zhǎng) ,而且承載能力強(qiáng) ,故廣泛應(yīng)用于載貨汽車(chē)上。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與循環(huán)球式相比 ,最大特點(diǎn)是剛性大 ,結(jié)構(gòu)緊湊重量輕 ,且成本低。由于這種方式容易由車(chē)輪將反作用力傳至轉(zhuǎn)向盤(pán) ,所以具有對(duì)路面狀態(tài)反應(yīng)靈敏的優(yōu)點(diǎn) ,但同時(shí)也容易產(chǎn) 生打手和擺振等現(xiàn)象 ,且其承載效率相對(duì)較弱 ,故主要應(yīng)用于小汽車(chē)及輕型貨車(chē)上 ,目前大部分低端轎車(chē)采用的就是齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 隨著車(chē)輛載重的增加以及人們對(duì)車(chē)輛操縱性能要求的提高 ,簡(jiǎn)單的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需要 ,動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生 ,它能在駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的同時(shí)提供助力 ,動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 2 種。其中液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是目前使用最為廣泛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了液壓系統(tǒng) ,包括液壓泵、 V 形帶輪、油管、供油裝置、助力裝置和控制閥。它借助于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓 泵、空氣壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)等 ,以液力、氣力或電力增大駕駛員操縱前輪轉(zhuǎn)向的力量 ,使駕駛員可以輕便靈活地操縱汽車(chē)轉(zhuǎn)向 ,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度 ,提高了行駛安全性。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有了大約半個(gè)世紀(jì)的歷史 ,可以說(shuō)是一種較為完善的系統(tǒng) ,由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。它由液壓泵作為動(dòng)力源 ,經(jīng)油管道控制閥向動(dòng)力液壓缸供油 ,通過(guò)活塞桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動(dòng)作 ,可通過(guò)改變缸徑及油壓的大小來(lái)改變助力的大小 ,由此達(dá)到轉(zhuǎn)向助力的作用。傳統(tǒng)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般按液流的形式可以分為 :常流式和常壓式 2 種類(lèi)型 ,也可根據(jù)控制閥形 式分為轉(zhuǎn)閥式和滑閥式。 41 隨著液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)上的日益普及 ,人們對(duì)操作時(shí)的輕便性和路感的要求也日益提高 ,然而液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)卻存在許多的缺點(diǎn) : 由于其本身的結(jié)構(gòu)決定了其無(wú)法保證車(chē)輛在任何工況下轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí) ,都有較理想的操縱穩(wěn)定性 ,即無(wú)法同時(shí)保證低速時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時(shí)的操縱穩(wěn)定性 ； 汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性受駕駛員駕駛技術(shù)的影響嚴(yán)重 ； 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比固定 ,使汽車(chē)轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性隨車(chē)速、側(cè)向加速度等變化而變化 ,駕駛員必須提前針對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向特性幅值和相位的變化進(jìn)行一定的操作補(bǔ)償 ,從而控制汽車(chē)按其意愿行駛。這樣增加了駕駛 員的操縱負(fù)擔(dān) ,也使汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛中存在不安全隱患 ；而此后出現(xiàn)了電控液壓助力系統(tǒng) ,它在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加速度傳感器 ,使汽車(chē)能夠隨著車(chē)速的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)操縱力的大小 ,在一定程度上緩和了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問(wèn)題。 目前我國(guó)生產(chǎn)的商用車(chē)和轎車(chē)上采用的大多是電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,它是比較成熟和應(yīng)用廣泛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。盡管電控液壓助力裝置從一定程度上緩解了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向中輕便性和路感之間的矛盾 ,然而它還是沒(méi)有從根本上解決 HPS 系統(tǒng)存在的不足 ,隨著汽車(chē)微電子技術(shù)的發(fā)展 ,汽車(chē)燃油節(jié)能的要求以及全球性倡導(dǎo)環(huán)保 ,其在布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面的不足已越來(lái)越明顯 ,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向著電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是現(xiàn)在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向 ,其工作原理是 :EPS 系統(tǒng)的ECU 對(duì)來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器和車(chē)速傳感器的信號(hào)進(jìn)行分析處理后 ,控制電機(jī)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹D(zhuǎn)矩 ,協(xié)助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。近幾年來(lái) ,隨著電子技術(shù)的發(fā)展 ,大幅度降低 EPS的成本已成為可能 ,日本的大發(fā)汽車(chē)公司、三菱汽車(chē)公司、本田汽車(chē)公司、美國(guó)的 Delphi 汽車(chē)系統(tǒng)公司、 TRW公司及德國(guó)的 ZF 公司都相繼研制出 EPS。 Mercedes2Benz 和 Siemens Automotive 兩大公司共同投資 6500萬(wàn)英鎊用于開(kāi)發(fā) EPS ,目標(biāo)是到 2002 年裝車(chē) ,年產(chǎn) 300 萬(wàn)套 ,成為全球 EPS 制造商。到目前為止 ,EPS 系統(tǒng)在輕微型轎車(chē)、廂式車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用 ,并且每年以 300 萬(wàn)臺(tái)的速度發(fā)展。 轉(zhuǎn)向 是一個(gè) 專(zhuān)業(yè) 術(shù)語(yǔ) ,適用于采集部件 ,聯(lián)系等 ,其中允許一 艘 (艦 船 )或 汽車(chē) (轎車(chē) )按照 預(yù)期的 方向行駛 . 一個(gè)例外的情況 是 鐵路運(yùn)輸 由 路軌 組合在一起 鐵路道岔 提供 轉(zhuǎn)向功能。 許多現(xiàn)代轎車(chē)使用 齒輪 齒條式 轉(zhuǎn)向 器 ,在方向盤(pán) 末端有 轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 ；該 齒輪帶動(dòng)齒條移動(dòng) ,它是一種線性的齒輪緊密配合 ,從一邊到一邊 。這種運(yùn)動(dòng)把轉(zhuǎn)矩通過(guò)轉(zhuǎn)向橫拉桿和一種叫做轉(zhuǎn)向節(jié)臂的短形臂傳遞給轉(zhuǎn)向輪的主銷(xiāo)。 以前的 設(shè)計(jì)往往采用 循環(huán)球 式轉(zhuǎn)向器 ,而這種轉(zhuǎn)向器 仍然 應(yīng)用在 卡車(chē)和多用途車(chē)輛 。 這是一 種老式的螺母和齒扇 設(shè)計(jì) ， 該轉(zhuǎn)向 管 柱轉(zhuǎn) 動(dòng) 大螺絲 (蝸輪 ),它與一個(gè)齒扇 齒輪 嚙合 ,當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒扇也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)安裝在齒扇軸上且與轉(zhuǎn)向 聯(lián)動(dòng)有關(guān)的搖臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂 ,從而 使車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng) . 循環(huán)球 式轉(zhuǎn)向器通過(guò)安裝滾珠減少螺母 42 和螺桿之間的摩擦 ；兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球“流到”。 齒輪 齒條式轉(zhuǎn)向器 設(shè)計(jì)具有很大程度的反饋和直接轉(zhuǎn)向 路感 ；它也通常不會(huì)有任何 反彈 ,或呆滯 。 缺點(diǎn)是 ,它是不可調(diào)的 ,因此當(dāng)它磨損唯一的解決辦法更換 。 循環(huán)球 式轉(zhuǎn)向器 的 優(yōu)點(diǎn)是 機(jī)械優(yōu)勢(shì) ,因此 ,它被 使用在 較大較重的車(chē)輛 ,而 齒輪 齒條 式 原本僅限于較小和較輕 ；由于幾乎普遍采用 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,不過(guò) ,這已不再是一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì) ,導(dǎo)致越來(lái)越多地 在 新型汽車(chē) 應(yīng)用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球 式轉(zhuǎn)向器 設(shè)計(jì) 在中心 也有明顯的 沖擊 ,或 死 點(diǎn) 。 凡一分鐘交替方向盤(pán)出不來(lái)并不移動(dòng) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) ；這是很容易可調(diào)螺桿的端部 來(lái)減少 磨損 ,但它并不能完全消除或機(jī)制開(kāi)始磨損很快 。 這項(xiàng)設(shè)計(jì)目前仍在使用中 ,在卡車(chē)和其他大型車(chē)輛 ,也應(yīng)用于 迅速轉(zhuǎn)向 ,路感與 穩(wěn)健 性 ,可維護(hù)性 ,和機(jī)械的優(yōu)勢(shì) 相比不太重要的場(chǎng)合。 較小程度的反饋 ,這樣的設(shè)計(jì)也有時(shí)是一種優(yōu)點(diǎn) ；當(dāng)前輪碰撞時(shí)，使用齒輪 齒條轉(zhuǎn)向 的司機(jī)只有 自己的大 拇指受傷 ,造成方向盤(pán)揭開(kāi)一邊突然 (因?yàn)?駕駛教練告訴學(xué)生把自己的大拇指在前面的方向盤(pán) ,而非 放在 左右的內(nèi)邊緣 ). 這種效果 在像卡車(chē)一樣的 重型汽車(chē) 更為明顯 ；循環(huán)球式轉(zhuǎn)向防止這種程度的反饋 ,只是因?yàn)樗梢栽谡Ｇ闆r下防止可取反饋 。 轉(zhuǎn)向 連鎖 連接轉(zhuǎn)向器 和車(chē)輪通常符合一個(gè) 阿克曼轉(zhuǎn)向幾何 的變化 ,它 交代了一個(gè)事實(shí) :當(dāng) 轉(zhuǎn) 向是 ,內(nèi)輪 轉(zhuǎn)過(guò)的 半徑 比外輪小得多，因此 適合駕駛的直路 ,是不適合曲折 。 由于車(chē)輛已成為較重而改 用 前輪驅(qū)動(dòng) ,為了扭轉(zhuǎn)方向盤(pán) ， 通常的 ,主要的 是體力。為了解決 這一問(wèn)題 ,汽車(chē)業(yè) 發(fā)展 的動(dòng)力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng) 。 有兩種類(lèi)型的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) -液壓和電氣 /電子 。 還有一種液壓 -電動(dòng)混合系統(tǒng) 。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (hps)利用 油 壓供應(yīng)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵 ,以協(xié)助將方向盤(pán) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS)方式 ,是較有效率的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向汽車(chē)只需要提供協(xié)助時(shí) ,方向盤(pán)被 轉(zhuǎn)動(dòng) ,而液壓泵必須不斷運(yùn)行 。 在 EPS 的幫助下 是很容易 調(diào)節(jié) 車(chē)型 ,最高車(chē)速 ,甚至駕駛的喜好 。 另外一個(gè)好處是 ,通過(guò)泄漏和處置動(dòng)力轉(zhuǎn)向液 消除對(duì)環(huán)境構(gòu)成危險(xiǎn) 。 動(dòng)力 轉(zhuǎn)向 的分支 是速度可調(diào)轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)向是大量輔助以低速行駛 ,稍微 協(xié)助高速 。 汽車(chē)制造商認(rèn)為 ,當(dāng)要停車(chē)時(shí) 駕駛?cè)丝赡苄枰龀龃罅哭D(zhuǎn)向投入 ， 但當(dāng)時(shí)高速 行駛時(shí)則不然。 第一輛有這特點(diǎn)的 汽車(chē) ,是 雪鐵龍 與其 diravi， 雖然 改變了現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)資金的投入，但 它改變了定心凸輪 的壓力， 使得方向盤(pán) 盡力去回到原來(lái)的位置。 現(xiàn)代速度可調(diào)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,當(dāng)速度增長(zhǎng)時(shí)減少了活塞的壓力 ,給予更直接的感受 。這一特點(diǎn) 在 所有新車(chē) 正 逐漸成為司空見(jiàn)慣 。 四輪轉(zhuǎn)向 (或全輪轉(zhuǎn)向 )是一種 系統(tǒng) ,當(dāng)高速行駛時(shí)能增加車(chē)輛穩(wěn)定型，而在低速行駛時(shí)可以減小轉(zhuǎn)彎半徑。 大多數(shù)的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ,后輪轉(zhuǎn)向通過(guò)單片機(jī) 和驅(qū)動(dòng)器 實(shí)現(xiàn)。 后輪一般不能反過(guò) 43 來(lái) ,有幾個(gè)系統(tǒng) ,包括 Delphi 的 quadrasteer， 該系統(tǒng)在本田的 生產(chǎn)前 線 ，當(dāng)前輪低速時(shí)，允許后輪在相反方向轉(zhuǎn)向。 這使得車(chē)輛轉(zhuǎn)彎半徑較小 ,有時(shí) 應(yīng)用 于大型 卡車(chē) 車(chē)輛及掛車(chē) 。 44 附錄 B 外文文獻(xiàn) Along with automobile electronic technology swift and violent development, the people also day by day enhance to the motor turning handling quality request. The motor turning system changed, the hydraulic pressure boost from the traditional machinery changes (Hydraulic Power Steering, is called HPS), the electrically controlled hydraulic pressure boost changes (Elect ric Hydraulic Power Steering, is called EHPS), develops the electrically operated boost steering system (Elect ric Power Steering, is called EPS), finally also will transit to the line controls the steering system (Steer By Wire, will be called SBW). The machinery steering system is refers by pilots physical strength achievement changes the energy, in which all power transmission all is mechanical, the automobile changes the movement is operates the steering wheel by the pilot, transmits through the diverter and a series of members changes the wheel to realize. The mechanical steering system by changes the control mechanism, the diverter and major part changes the gearing 3 to be composed. Usually may divide into according to the mechanical diverter form: The gear rack type, follows round the world -like, the worm bearing adjuster hoop type, the worm bearing adjuster refers sells the type. Is the gear rack type and follows using the broadest two kinds round the world -like (uses in needing time big steering force).In follows round the world -like in the diverter, the input changes the circle and the output steering arm pivot angle is proportional； In the gear rack type diverter, the input changes the turn and the output rack displacement is proportional. Follows round the world -like the diverter because is the rolling friction form, thus the transmission efficiency is very high, the ease of operation also the service life are long, moreover bearing capacity, therefore widely applies on the truck. The gear rack type diverter with follows round the world -like compares, the most major characteristic is the rigidity is big, the structure compact weight is light, also the cost is low. Because this way passes on easily by the wheel the reacting force to the steering wheel, therefore has to the pavement behavior response keen merit, but simultaneously also easy to have phenomena and so on goon and oscillation, also its load bearing efficiency relative weak, therefore mainly applies on the compact car and the pickup truck, at present 45 the majority of low end passenger vehicle uses is the gear rack type machinery steering system. Along with the vehicles carrying capacity increase as well as the people to the vehicles handling quality request enhancement, the simple mechanical type steering system were already unable to meet the needs, the power steering system arise at the historic moment, it could rotate the steering wheel while the pilot to provide the boost, the power steering system divides into the hydraulic pressure steering system and the electrically operated steering system 2kinds.Hydraulic pressure steering system is at present uses the most widespread steering system. The hydraulic pressure steering system increased the hydraulic system in the mechanical system foundation, including hydraulic pump, V shape band pulley, drill tubing, feed installment, boost installment and control valve. It with the aid of in the motor car engine power actuation hydraulic pump, the air compressor and the generator and so on, by the fluid strength, the physical strength or the electric power increases the pilot to operate the strength which the front wheel changes, enables the pilot to be possible nimbly to operate motor turning facilely, reduced the labor intensity, enhanced the travel security. The hydraulic pressure boost steering system from invented already had about half century history to the present, might say was one kind of more perfect system, because its work reliable, the technology mature still widely is applied until now. It takes the power supply by the hydraulic pump, after oil pipe-line control valves to power hydraulic cylinder feed, through the connecting rod impetus rotation gear movement, may changes the boost through the change cylinder bore and the flowing tubing head pressure size the size, from this achieved changes the boost the function. The traditional hydraulic pressure type power steering system may divide into generally according to the liquid flow form: Ordinary flow type and atmospheric pressure type 2 kind of types, also may divide into according to the control valve form transfers the valve type and the slide-valve type. Along with hydraulic pressure power steering system on automobile daily popularization, the people to operates when the portability and the road feeling request also day by day enhance, however the hydraulic pressure power 46 steering system has many shortcomings actually: Because its itself structure had decided it is unable to guarantee vehicles rotates the steering wheel when any operating mode, all has the ideal operation stability, namely is unable simultaneously to guarantee time the low speed changes the portability and the high speed time operation stability； The automobile changes the characteristic to drive the pilot technical the influence to be serious； The steering ratio is fixed, causes the motor turning response characteristic along with changes and so on vehicle speed, transverse acceleration to change, the pilot must aim at the motor turning characteristic peak-to-peak value and the phase change ahead of time carries on certain operation compensation, thus controls the automobile according to its wish travel. Like this increased pilots operation burden, also causes in the motor turning travel not to have the security hidden danger； But hereafter appeared the electrically controlled hydraulic booster system, it increases the velocity generator in the traditional hydraulic pressure power steering system foundation, enables the automobile along with the vehicle speed change automatic control force size, has to a certain extent relaxed the traditional hydraulic pressure steering system existence question. At present our country produces on the commercial vehicle and the passenger vehicle uses mostly is the electrically controlled hydraulic pressure boost steering system, it is quite mature and the application widespread steering system. Although the electrically controlled hydraulic servo alleviated the traditional hydraulic pressure from certain degree to change between the portability and the road feeling contradiction, however it did not have fundamentally to solve the HPS system existence insufficiency, along with automobile microelectronic technology development, automobile fuel oil energy conservation request as well as global initiative environmental protection, it in aspect and so on arrangement, installment, leak-proof quality, control sensitivity, energy consumption, attrition and noise insufficiencies already more and more obvious, the steering system turned towards the electrically operated boost steering system development. The electrically operated boost steering system is the present motor turning system development direction, its principle of work is: EPS system ECU after comes from the steering wheel torque sensor and the vehicle speed 47 sensor signal carries on analysis processing, controls the electrical machinery to have the suitable boost torque, assists the pilot to complete changes the operation. In the last few years, along with the electronic technology development, reduces EPS the cost to become large scale possibly, Japan sends the car company, Mitsubishi Car company, this field car company, USs Delphi automobile system company, TRW Corporation and Germanys ZF Corporation greatly all one after another develops EPS.Mercedes2Benz 和Siemens Automotive Two big companies invested 65,000,000 pounds to use in developing EPS, the goal are together load a car to 2002, yearly produce 300 ten thousand sets, became the global EPS manufacturer. So far, the EPS system in the slight passenger vehicle, on the theater box type vehicle obtains the widespread application, and every year by 300 ten thousand speed development. Steering is the term applied to the collection of components, linkages, etc. which allow for a vessel (ship, boat) or vehicle (car) to follow the desired course. An exception is the case of rail transport by which rail tracks combined together with railroad switches provide the steering function. The most conventional steering arrangement is to turn the front wheels using a hand operated steering wheel which is positioned in front of the driver, via the steering column, which may contain universal joints to allow it to deviate somewhat from a straight line. Other arrangements are sometimes found on different types of vehicles, for example, a tiller or rear wheel steering. Tracked vehicles such as tanks usually employ differential steering that is, the tracks are made to move at different speeds or even in opposite directions to bring about a change of course. Many modern cars use rack and pinion steering mechanisms, where the steering wheel turns the pinion gear； the pinion moves the rack, which is a sort of linear gear which meshes with the pinion, from side to side. This motion applies steering torque to the kingpins of the steered wheels via tie rods and a short lever arm called the steering arm. Older designs often use the recirculating ball mechanism, which is still found on trucks and utility vehicles. This is a variation on the older worm and sector design； the steering column turns a large screw (the worm gear) which meshes with a sector of a gear, causing it to rotate about its axis as the worm gear is turned； an arm attached to the axis of the sector moves the 48 pitman arm, which is connected to the steering linkage and thus steers the wheels. The recirculating ball version of this apparatus reduces the considerable friction by placing large ball bearings between the teeth of the worm and those of the screw； at either end of the apparatus the balls exit from between the two pieces into a channel internal to the box which connects them with the other end of the apparatus, thus they are recirculated. The rack and pinio