【正文】 齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的齒條齒扇傳動(dòng)副。轉(zhuǎn)向螺母外側(cè)的下平面加工成齒條，與齒扇軸（即搖臂軸）上的齒扇嚙合。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近似半圓的螺旋槽。這樣兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球“流道”。因此，在轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，兩列鋼球只是在各自封閉的“流道”內(nèi)循環(huán)，而不致脫出。齒扇軸內(nèi)側(cè)端部有切槽，調(diào)整螺釘?shù)膱A柱形端頭即嵌入此切槽中。不過，對于前軸軸載質(zhì)量不大而又經(jīng)常在平坦路面上行使的輕中型載貨汽車而言，這一缺點(diǎn)影響不大；而對于載重量較大的汽車，使用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器時(shí)，除可以在轉(zhuǎn)向器中增加吸振裝置以減少路面沖擊反力外，往往裝有液力轉(zhuǎn)向加力器。因此，要求汽車在以48km/h的速度、正面同其他物體碰撞的試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸在水平方向的后移量不得大于127mm；在臺(tái)架試驗(yàn)中，作用在轉(zhuǎn)向盤上的水平力不得超過11123N。這種結(jié)構(gòu)雖然不能吸收碰撞能量，但其結(jié)構(gòu)簡單，只要萬向節(jié)連接的兩軸之間存在夾角，正面撞車后轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸和轉(zhuǎn)向盤處在圖中雙點(diǎn)劃線的位置，轉(zhuǎn)向盤沒有后移便不會(huì)危及駕駛員安全。下轉(zhuǎn)向軸呈T字形，其上端與一個(gè)壓鑄件上鑄有兩孔，孔內(nèi)壓人橡膠套與塑料襯套后再與上轉(zhuǎn)向軸呈倒鉤狀連接，構(gòu)成安全轉(zhuǎn)向軸。裝配后從兩側(cè)的孔中注入塑料，形成塑料銷釘將套管與軸連接為一體。撞擊后因套管與軸仍處于連接狀態(tài)，所以汽車仍有可能轉(zhuǎn)向行駛到不妨礙交通的路邊。同時(shí)吸收了沖擊能量，并允許上、下轉(zhuǎn)向軸相對移動(dòng)。汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，凸緣斜面上產(chǎn)生的軸向力FZ和徑向力Fj相等，其最大值由彈性墊片的強(qiáng)度來決定。30′27176。30′齒扇寬/mm22252527252830283234383538表32 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的部分參數(shù)模數(shù)m螺桿外徑螺紋升程螺母長度鋼球直徑齒扇壓力角齒扇切削角搖臂軸外徑20()40()2230′630′730′2223()45()2230′630′730′2625()48()2230′630′730′2929()62()2230′630′730′3534()72()2230′630′730′3838()82()2230′630′730′42 螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副 螺桿、鋼球、螺母傳動(dòng)副與通常的螺桿、螺母、傳動(dòng)副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動(dòng)的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對接成導(dǎo)管，并經(jīng)氰化處理使之耐磨。轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器左置時(shí)轉(zhuǎn)向螺桿為左旋，右置時(shí)為右旋。顯然，大直徑的鋼球其承載能力亦大，但也使轉(zhuǎn)向器的尺寸增大。鋼球中心距是基本尺寸。螺桿外徑D2通常在20～38mm范圍內(nèi)變化。 增加鋼球數(shù)量n（n不超過60），能提高承載能力；但使鋼球流動(dòng)性變壞，從而使傳動(dòng)效率降低。四點(diǎn)接觸式滾道截面可獲得最小的軸向間隙，以避免軸向定位的不穩(wěn)定，受載后基本上可消除軸向位移，但滾道與鋼球間仍應(yīng)有間隙以貯存磨屑、減小磨損。橢圓滾道的螺桿部分為橢圓截面、螺母部分為圓弧截面。增大θ將使徑向力增大而軸向力減小；反之則相反。聯(lián)合以上兩式得λ=2πrβp/P,將λ對βp求導(dǎo)，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比iw為 iw=2πr/P…………………………...(34)由式上式可知，螺距P影響轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的值。選擇時(shí)應(yīng)滿足角傳動(dòng)比的要求和保證有較高的正效率，而反行程時(shí)不發(fā)生自鎖現(xiàn)象。e不易過大，否則鋼球流經(jīng)導(dǎo)管時(shí)球心偏離導(dǎo)管中心線的距離增大，并使流動(dòng)阻力增大。淬火后表面硬度為HRC5864.螺桿鋼球螺母傳動(dòng)副的高可靠性、長壽命、小的摩擦損失以及達(dá)到實(shí)際上的無隙配合（），是通過對滾道的高精度加工，使?jié)L道表面具有高光潔度，采用標(biāo)準(zhǔn)的高精度的鋼球（可用二、三級(jí)精度的），并對螺桿、鋼球及螺母的尺寸進(jìn)行選配來達(dá)到的。為了消除中間齒磨損后產(chǎn)生的間隙而又不致在轉(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。這樣加工的齒扇在與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 ………..…(35)式中——徑向間隙；——嚙合角；——齒扇的分度圓半徑；——搖臂軸的轉(zhuǎn)角。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力σ用下式計(jì)算鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力σ ………..…………..…………..…（36）式中，k為系數(shù)，根據(jù)A／B值從表33查取，；為滾道截面半徑；r為鋼球半徑；為螺桿外半徑；E為材料彈性模量，等于；為鋼球與螺桿之間的正壓力，可用下式計(jì)算 ………..……..………….……..… （37）式中，為螺桿螺線導(dǎo)程角；θ為接觸角；n為參與工作的鋼球數(shù)；為作用在螺桿上的軸向力，見圖35。螺桿和螺母用20CrMnTi鋼制造，表面滲碳。 轉(zhuǎn)向搖臂軸直徑的確定用下式計(jì)算確定搖臂軸直徑d ………………..….………..….…………..…（39）式中，K為安全系數(shù)，～；為轉(zhuǎn)向阻力矩；為扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限。第四章 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 對動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求(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)向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。 (5)工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案分析 由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。例如整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，由于分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸三者裝在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊，管路也短。除此之外，由于對轉(zhuǎn)向器的密封性能要求高，這對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，特別是重型汽車的轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)帶來困難。由于轉(zhuǎn)閥式是利用扭桿彈簧使轉(zhuǎn)閥回位，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖42 動(dòng)力缸的布置此力應(yīng)用式………………………………………………………………（41）計(jì)算出來的轉(zhuǎn)向阻力矩?fù)Q算?；钊谐淌擒囕嗈D(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角時(shí)，由直拉桿的移動(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=。球墨鑄鐵采用QT50005。為提高可靠性和壽命，要求其表面鍍鉻并磨光。(1)分配閥的泄漏量△Q 要求△Q不大于溢流閥限制下最大排量的5％～10％。液流流經(jīng)分配閥時(shí)，產(chǎn)生的局部壓力降△p用下式計(jì)算 …………………………………………………(411)式中，△p為局部壓力降(MPa)；秒為中立位置的液流流速(m／s)，用下式計(jì)算 ……………………………………………………………(412)式中，Q為溢流閥限制下的最大排量(L／min)，；d為滑閥直徑(cm)；為預(yù)開隙(cm)。為克服回位彈簧上的壓力，反映在轉(zhuǎn)向盤上的作用力，轎車應(yīng)比貨車的小些?，F(xiàn)有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的效能指標(biāo)s=l～15。(3)轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值i來評價(jià) ………………………………………………………………(413)式中，為轉(zhuǎn)向盤直徑；為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角；δ為滑閥行程?！?5186。常將靜特性曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。對稱性可以評價(jià)滑閥的加工和裝配質(zhì)量。 轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析 整體式轉(zhuǎn)向梯形整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿l，轉(zhuǎn)向梯形臂2和汽車前軸3組成，如圖51所示。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)。 斷開式轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開的，稱之為斷開式轉(zhuǎn)向梯形。采用雙橫臂獨(dú)立懸架，常用圖解法(基于三心定理)確定斷開點(diǎn)的位置。（2）延長直線AB與，交于點(diǎn)，連直線。(5)延長PS與，相交于D點(diǎn)，此D點(diǎn)便是橫拉桿鉸接點(diǎn)(斷開點(diǎn))的理想的位置。如果用這種方法所得到的橫拉桿長度在不同轉(zhuǎn)角下都相同或十分接近，則不僅在汽車直線行駛時(shí)，而且在轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪的跳動(dòng)都不會(huì)對轉(zhuǎn)向產(chǎn)生影響。因影響輪胎側(cè)偏角的因素很多，且難以精確確定，故下面是在忽略側(cè)偏角影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車的轉(zhuǎn)向問題。若要保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系………………………………………………………(51)若自變角為，則因變角的期望值為………………………………………(52)圖54 理想的內(nèi)、外車輪轉(zhuǎn)角關(guān)系簡圖現(xiàn)有轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)僅能近似滿足上式關(guān)系。因此，再引入加權(quán)因子，構(gòu)成評價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的目標(biāo)函數(shù)為 …………………………(54)將式(52)、式(53)代入式(54)得…………(55)式中，x為設(shè)計(jì)變量，；為外轉(zhuǎn)向車輪最大轉(zhuǎn)角，由圖733得 …………………………………………………（56）式中，為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑；a為主銷偏移距。因γ越大，梯形越接近矩形，值就越大，而優(yōu)化過程是求的極小值，故可不必對γ的上限加以限制。如圖733所示，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)在汽車向右轉(zhuǎn)彎至極限位置時(shí)達(dá)到最小值，故只考慮右轉(zhuǎn)彎時(shí)即可。圖55b適用于要求較大，而可小些的車型；圖55C適用于要求較大，而小些的車型；圖55a適用介于圖55b、c之間要求的車型。無論碰到什么樣的困難，我都沒有退縮，憑借著一股求知的熱情，再加上指導(dǎo)老師的幫助，然后再回到書本攻克一個(gè)又一個(gè)的難題，最終圓滿地完成了本次設(shè)計(jì)。，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1] 朱東華 樊智敏主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 第一版. 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 86142[2] 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造. 第一版. 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 263276[3] 王望予主編. 汽車設(shè)計(jì). 第三版. 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 342405[4] 蔡春源主編. 新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊. 第一版. 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 1992 206241[5] 毛志堅(jiān) 邵常貴等編. 現(xiàn)代汽車大全第一版. 湖北科學(xué)技術(shù)出版社 1986 245252[6] 張洪欣等編. 汽車技術(shù)詞典. 人民交通出版社 1985 138257[7]《齒輪手冊》編委會(huì). 齒輪手冊第一版. 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 186239[8]《現(xiàn)在機(jī)械傳動(dòng)手冊》編輯委員會(huì)編. 現(xiàn)在機(jī)械傳動(dòng)手冊第一版. 機(jī)械工業(yè)出版社1995 119164[9] 陳忠良，邊欣主編. 機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖（第一版）. 中國農(nóng)業(yè)出版社 . 2004 15138[10] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室編. 理論力學(xué)（第六版）. 高等教育出版社. 2002 88208[11] 劉鴻文主編. 材料力學(xué)（第四版）. 高等教育出版社. 2004 23155[12] 廖念釗，莫雨松，李碩根，楊興駿編. 中國計(jì)量出版社. 互換性與技術(shù)測量（第四版）. 2000 54166[13] 楊可楨，程光蘊(yùn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第四版）. 高等教育出版社. 1999 53104[14] Haffman EG. Jig and Fixture Design. America VNR Co. 1980 65102[15] Boyes WE. Jigs and fixtures America SME. 1982 103120[16] Zhu Y , Zhang S and Rong Y. Experimental Study on Fixturing Stiffness of TSlot Based Modular Fixture. Transaction of NAMRI/SME VolmnXXI. 1993 5172