【正文】 ? ? ? ? 在 —2 之間取值 3112 / 2 1 7 5 1 0 / 2 4 . 3 1 4 4 0 3 . 3tF T d? ? ? ? ? U= 2 1 2 1//d d z z?? 1 6z? 方向盤能轉(zhuǎn)動 3 圈 21 3 18 20zz? ? ? ? 25 11 []tH H E HF uz z z z b d u??????? （ ） [ l im] 96 % 0. 96 15 00 14 40HH??? ? ? ?mpa 1 4 4 0 3 . 2 4 . 6 2 52 . 4 8 0 . 9 4 0 . 9 9 1 1 9 . 8 2 4 . 3 3 4 . 0 2 3 . 6 2 5H? ? ? ? ? ?= ? 1440mpa 接觸疲勞強度滿足需 要。 1 9. 8 12 60 55 % 67 91G ? ? ? ?N 3 31 0 . 7 6 7 9 1 1 9 4 . 73 3 4 5 0 0 0 0r GM P?? ? ?N 第 5 章 轉(zhuǎn)向 操縱 機構(gòu) 的布置形式 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的功用和組成 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的功用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向器所必需的操縱力，并具有一定的調(diào)節(jié)和安全性能。轉(zhuǎn)向管柱 9 下端壓配在下固定支架 8 中，并通過兩個螺栓將下固定支架緊固在駕駛室地板上；上端通過橡膠套 蓋板 2，由兩個螺栓固定在駕駛室儀表板上。 十字軸 19 有兩個，上裝滑脂嘴 23，潤滑 4 個滾 針軸承 21，由彈性擋圈 22 固定在萬向節(jié)叉上。為了敘述方便，將轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn) 向柱管統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)向柱。一旦發(fā)生撞車事故，駕駛員因慣性而以胸部撲向轉(zhuǎn)向盤 5 時，迫使轉(zhuǎn)向柱管 3 壓縮位于轉(zhuǎn)向柱上方的安全元件 4 而向下 移動，使兩個銷子 7 迅速從下轉(zhuǎn)向軸凸緣 6 的孔中退出，從而形成緩沖而減少對駕駛員的傷害。 汽車撞車時，首先車身被撞壞（第一次碰撞），轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)被后推，從而擠壓駕駛員，使其受到傷害；接著，隨著汽車速度的降低，駕駛員在慣性力的作用下前沖， 30 再次與轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)接觸（第二次碰撞）而受到傷害。塑料銷的傳力能力受到嚴格限制，它既能可靠地傳遞轉(zhuǎn)向力矩，又能在受到?jīng)_擊時被剪斷，因此，它起安全銷的作用。 當發(fā)生第一次碰撞時，其一，塑料銷 1 被剪斷，上轉(zhuǎn)向軸 2 將沿下轉(zhuǎn)向軸 3 的內(nèi)孔滑動伸縮。這樣，由轉(zhuǎn)向系引起的對駕駛員的沖擊和傷害被大大降低了。上、下柱管連同柱管托架通過特制橡膠墊固定在車身上，橡膠墊則利用塑料銷釘與托架連接。在上述兩次沖擊過程中，上、下轉(zhuǎn)向柱管之間均產(chǎn) 生相對滑動。而且，轉(zhuǎn)向盤的這一位置往往會與駕駛員進、出汽車的方便性發(fā)生矛盾。轉(zhuǎn)向管柱 2 的上段和下段分別通過傾斜調(diào)整支架 7 和下托架 6 與車身相連，而且轉(zhuǎn)向管柱由傾斜調(diào)整支架夾持并固定。 33 1樞軸 2轉(zhuǎn)向柱管 3長孔 4調(diào)整手柄 5鎖緊螺栓 6下托架 7傾斜調(diào)整支架 圖 轉(zhuǎn)向軸傾斜角度調(diào)整機構(gòu) 如圖 (a)所示的是一種轉(zhuǎn)向軸伸縮機構(gòu)。當需要調(diào)整轉(zhuǎn)向軸的軸向位置時，先向下推調(diào)節(jié)手柄 3，使限 位塊松開，再軸向移動轉(zhuǎn)向盤，調(diào)到合適的位置后，向上拉調(diào)節(jié)手柄，將上轉(zhuǎn)向軸鎖緊定位。 本次設計將使用十字軸式萬向節(jié) 。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成及構(gòu)造 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)如圖 所示，它一般由轉(zhuǎn)向搖臂 轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 兩個梯形臂 5 和轉(zhuǎn)向橫拉桿 6 等組成。若轉(zhuǎn)向搖臂 2 不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動而是在與路面平行的平面內(nèi)左右擺動（如北京 BJ2020N 型汽車），則可將轉(zhuǎn)向直拉桿 3 橫向布置，并借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿 6，從而推動左右梯形臂 5 轉(zhuǎn)動，如圖 (c)所示。裝配時應將標記對齊。為保證球頭與座的潤滑，可從油嘴注入潤 滑脂。端部螺塞可以調(diào)整此間隙，調(diào)整間隙的同時也調(diào)整了前彈簧的預緊度，調(diào)好后用開口銷固定螺塞的位置，以防松動。旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，可改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的總長度，從而調(diào)整轉(zhuǎn)向輪前束。裝配時上、下球頭座凹凸部分互相嵌合。球頭銷的尾部錐形柱與轉(zhuǎn)向梯形臂連接，并用螺母固定、開口銷鎖緊。臂的另一端帶有錐形 孔，與相應的拉桿球頭銷錐形柱相配合，同樣用螺母緊固后插入開口銷鎖住。其中 (a)、(b)所示的機構(gòu)與循環(huán)球 式轉(zhuǎn)向器配用，圖 (c)、 (d)所示的機構(gòu)與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器配用。與此同時，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須分成兩段或三段。轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端經(jīng)左、右梯形臂與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。彈簧的預緊力由螺塞調(diào)整。球頭銷的球頭部分被夾在上、下球頭座內(nèi)，球頭座用聚甲醛制成，有較好的耐磨性。兩端接頭結(jié)構(gòu)相同，如圖 (b)所示。 壓縮彈簧能自動消除因球頭與座磨損而產(chǎn)生的間隙，彈簧座的小端與球頭座之間留有不大的間隙，作為彈簧緩沖的余地，并可限制緩沖時彈簧的壓縮量（防止彈簧過載）。直拉桿體由兩端擴大的鋼管制成，在擴大的端部里，裝有由球頭銷、球頭座、彈簧座、壓縮彈簧和螺塞等組成的球鉸鏈。轉(zhuǎn)向搖臂安裝后從中間位置向兩邊擺動的角度應大致相等，故在把轉(zhuǎn)向搖臂安裝到搖臂軸上時，二者相應的角度位置應正確。 當前橋僅為轉(zhuǎn)向橋時，由左、右梯形臂 5 和轉(zhuǎn)向橫拉桿 6 組成的轉(zhuǎn)向梯形一般布置在前橋之后，如圖 (a)所示，稱為后置式；這種 布置簡單方便，且后置的橫拉桿 6有前面的車橋做保護，可避免直接與路面障礙物相碰撞而損壞。 35 1轉(zhuǎn)向盤總成 2蓋板 3橡膠套 24螺栓 2 40彈簧墊圈 39墊圈 1 25螺母 8下固定支架 9轉(zhuǎn)向管柱 10楔形螺母 11上轉(zhuǎn)向軸 12襯套 13球軸承 1 22孔用彈性擋圈 15軸承擋圈 16軸用鋼絲擋圈 17平墊圈 19十字軸 20轉(zhuǎn)向萬向節(jié)叉 21滾針軸承總成 2 31滑脂嘴總成 27轉(zhuǎn) 向傳動軸 28轉(zhuǎn)向萬向節(jié)滑動叉 29油封 30防塵套 32喇叭按鈕蓋 33搭鐵接觸板總成 34接觸彈簧 35接觸罩 36電刷總成 37集電環(huán)總成 38螺釘 41彈簧 圖 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 布置方案 本章小結(jié) 本章主要介紹轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱機構(gòu)的組成及 作用 ，簡單說明轉(zhuǎn)向 系操縱機構(gòu) 在汽車內(nèi)的布置位置以及布置形式， 并 對機械式轉(zhuǎn)向系操縱機構(gòu)的布置方案 進行選擇確定 。 (a)轉(zhuǎn)向軸伸縮機構(gòu) 34 (b)富康轎車的轉(zhuǎn)向盤高度調(diào)節(jié)機構(gòu) 1下轉(zhuǎn)向軸 2上轉(zhuǎn)向軸 3調(diào)節(jié)手柄 4調(diào)節(jié)螺栓 5楔狀限位塊 圖 轉(zhuǎn)向軸伸縮機構(gòu) 萬向節(jié) 萬向節(jié)是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，并傳遞它們之間的力矩。上轉(zhuǎn)向軸 2 由調(diào)節(jié)螺栓 4 通過楔狀限位塊 5 夾緊定位。當向下扳動手柄時，鎖緊螺 栓的螺紋放松，轉(zhuǎn)向管柱即可以下托架上的樞軸 1 為中心在裝有螺栓的支架長孔范圍內(nèi)上下移動。 轉(zhuǎn)向柱調(diào)節(jié)的形式分為傾斜角度調(diào)節(jié)和軸向位置調(diào)節(jié)兩種。日本豐田汽車的一些車型采用這種位置。在這一過程中，上轉(zhuǎn)向軸和上柱管的空間位置沒有因沖擊而上移，故可使駕駛員免受傷害。轉(zhuǎn)向軸分為上轉(zhuǎn)向軸和套在軸上的下轉(zhuǎn)向軸兩部分，二者用塑料銷釘連成一體。第二次碰撞時，固定轉(zhuǎn)向管柱的塑料安全銷 7 被剪斷，使轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸的上端能自由移動。另外，車身上固定管柱的托架 8 也是通過兩個塑料安全銷 7 與管柱連接 的。 1) 網(wǎng)狀管柱變形式 這種轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸分為上下兩段，如圖 (a)所示。一汽紅旗、奧迪轎車的轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)與此類似，如圖 所示，只是無可折疊的安全元件。 1．可分離式安全轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 上海桑塔納轎車采用了可分離式安全轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)，如圖 (a)所示為轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的正常工作位置。 1轉(zhuǎn)向盤總成 2蓋板 3橡膠套 24螺栓 2 40彈簧墊圈 39墊圈 1 25螺母 8下固定支架 9轉(zhuǎn)向管柱 10楔形螺母 11上轉(zhuǎn)向軸 12襯套 13球軸承 1 22孔用彈性擋圈 15軸承擋圈 16軸用鋼絲擋圈 17平墊圈 28 19十字軸 20轉(zhuǎn)向萬向節(jié)叉 21滾針軸承總成 2 31滑脂嘴總成 27轉(zhuǎn)向傳動軸 28轉(zhuǎn)向萬向節(jié)滑動叉 29油封 30防塵套 32喇叭按鈕蓋 33搭鐵接觸板總成 34接觸彈簧 35接觸罩 36電刷總成 37集電環(huán)總成 38螺釘 41彈簧 圖 CA1091 型汽車轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 安全式轉(zhuǎn)向柱 為了保證駕駛員的安全，同時也為了更加舒適、可靠地操縱轉(zhuǎn)向系，現(xiàn)代汽車（特別是轎車）通常在轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)上增設相應的安全、調(diào)節(jié)裝置。 下端的轉(zhuǎn)向萬向節(jié)叉 20 通過花鍵與轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向螺桿相連接，滑動叉 28 通過內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向傳動軸 27 的外花鍵相連，轉(zhuǎn)向傳動軸可軸向移動，以適應駕駛室與車架的相對位移。 如圖 所示，轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)一般由轉(zhuǎn)向盤 上轉(zhuǎn)向軸總成 1轉(zhuǎn)向管柱 轉(zhuǎn)向傳動軸 2轉(zhuǎn)向萬向節(jié)叉總成 滑動叉萬向節(jié)總成 28 等組成。mm 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸入力矩為：方向盤作用半徑 asR 、作用在轉(zhuǎn)向盤上的操縱 載 荷 f ，對轎車該力不用超過 150～ 200N,對于貨車不應超過 500N 2 0 0 2 0 0 4 0 0 0 0asT R f? ? ? ? N 根據(jù)汽車的軸荷分配，前軸滿載時，前軸軸荷的大小為車重的 32%40%，本次設計取前軸軸荷取車重的 55%。= 端面壓力角 : 24 t? = n? /cos? =176。 （ 2）齒輪與齒條的嚙合角永遠等于壓力角。= 端面壓力角 : t? = n? /cos? =176。15176。其結(jié)構(gòu)簡單、布置方便，制造容易，但轉(zhuǎn)向傳動比較小， 22 且齒條沿其長度方向磨損不均勻，故僅廣泛用于微型汽車和轎車上。如圖 圖 轉(zhuǎn)向系布置形式 21 本章小結(jié) 本章主要介紹轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能參數(shù)，對機械式轉(zhuǎn)向器的布置方案確定，簡單說明轉(zhuǎn)向器在汽車內(nèi)的布置位置以及布置形式 。本文設計的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)為后置式。 20 （ a） 中間輸入，兩端輸出 (b) 側(cè)面輸入，兩端輸出 （ c） 側(cè)面輸入，中間輸出 （ d） 側(cè)面輸入，一端輸出 圖 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的四種形式 轉(zhuǎn)向減振器布置位置：轉(zhuǎn)向減振器常水平的置于轉(zhuǎn)向橫拉桿附近，裝于轉(zhuǎn)向桿與車身或車架之間。 方向盤直徑有一系列尺寸。因此，最近裝備氣囊的汽車開始裝用電纜盤，代替集電環(huán)。 現(xiàn)在有越來越多的汽車在轉(zhuǎn)向盤里安裝了安全氣囊，也使汽車的安全性大大提高了。由于轉(zhuǎn)向助力裝置的普及，轉(zhuǎn)向盤外徑變小了，而手握處卻變粗了，采用柔軟材料，使操作感得到了改善。轉(zhuǎn)向盤外皮要求有某種程度的柔軟度，這樣可有良好的手感，而且能防止手心出汗時握轉(zhuǎn)向盤打滑，還需要有耐熱性，如圖 。輪輻一般為三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的?！?30176。轉(zhuǎn)向盤自由行程對于緩沖路面沖擊及避免使駕駛員過度緊張是有利的，但不宜過大，以免影響靈敏性。因為在整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，各傳動件之間都必然存在著裝配間隙，而且這些間隙將隨著零件的磨損而增大。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和 18 靈敏性。蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副為圓柱 蝸桿及指銷，雙銷型由于其結(jié)構(gòu)復雜，尺寸及質(zhì)量也較大，且對兩指銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度要求較高，角傳動比的變化特性及傳動間隙特性的變化也受到限制，因此應用上多為齒輪齒條和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器所取代。不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器其傳動間隙特性亦不同。這一要求應在汽車使用的全部時間 17 內(nèi)得到保證。通常將這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器的傳動間隙特性。 0w w wi i i??? =1? 15=15 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的力傳動比與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置型式及其桿件所處的轉(zhuǎn)向位置有關(guān)。wi 所組成，即 wo w wi i i??? （ ） 式中： wi —轉(zhuǎn)向器的角傳動比； wi? —轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的角傳動比。 從輪胎接地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力 2 WF 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF之比，稱為力傳動比。其逆效率較低，適用于在壞路面上行駛的汽車。本文設計齒輪齒條轉(zhuǎn)向器逆效率為 60％ 70％ 。在汽車轉(zhuǎn)向后也能保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤的自動回正，使轉(zhuǎn)向輪行駛穩(wěn)定。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。 轉(zhuǎn)向系的效率 15 功率 p 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率為正效率，用符號 η+表示，反之稱為逆效率，用符號 η表示，為了保證轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高 [10]；為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動返回直線行駛位 置，又需要有一定的逆效率。目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，本 次 為 微型 車轉(zhuǎn)向器設計，故采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中的減速增扭轉(zhuǎn)動裝置 [9]，其功用是增大轉(zhuǎn)向盤傳動轉(zhuǎn)向節(jié) 的力并改變力的傳遞方向。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又分為單銷和雙銷之分。