【正文】 。他把一根桿子與帶有兩個連接臂的轉(zhuǎn)向節(jié)相連。 1872 年蘇格蘭的查理士第一個把轉(zhuǎn)向盤安裝到煤氣發(fā)動機(jī)車輛上。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公司的領(lǐng)導(dǎo)人。早期的蒸汽汽車上安裝的轉(zhuǎn)向 盤都心愛用垂直安裝方式，專項通過向上或下旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)。大修需要把 車身與底盤分離，當(dāng)車身落到轉(zhuǎn)向柱上，把轉(zhuǎn)向柱崖城傾斜狀態(tài)。 最早采用的傳動減速機(jī)構(gòu)蝸輪副，被安裝在轉(zhuǎn)向柱的末端。福特 T 型車裝置了一套周轉(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)向盤的下方，行 星齒輪盤直接驅(qū)動緊固在轉(zhuǎn)軸上的主齒輪。 6 在 20 世紀(jì)初，汽車已經(jīng)是一個沉重而又高速疾馳的車輛，充氣輪胎代替了實心車輪。于是， 降低轉(zhuǎn)向操縱力的問題就變得賜教迫切了。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。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)用在美國和日本制造的汽車上。當(dāng)汽車質(zhì)量增大、轉(zhuǎn)向費(fèi)勁時，駕駛員要求能有更好的辦法來解決，這才重新推廣了一種已經(jīng)大約有 3/4 個世紀(jì)歷史的助力輔助轉(zhuǎn)向器。后來，因為得到普遍使用，在 20 世紀(jì) 50年代末就研制出了質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、自行潤滑的助力 轉(zhuǎn)向器。他們在車身尾部下邊裝設(shè)了一直橫向小車輪，只需按一下電鈕就可使小車輪落地并把后輪抬起，在轉(zhuǎn)動橫向小車輪，汽車變以前輪為中心原地轉(zhuǎn)向。 1986 年 10月 8日，日本本田汽車公司宣布，已研制出一種被稱為 4WS 的四輪轉(zhuǎn)向汽車。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的英文縮寫叫 “EPS” （ Electrical Power Steering），它利用電動機(jī)產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進(jìn)行轉(zhuǎn)向。 本 課題研究的 難點 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要由螺桿、螺母、轉(zhuǎn)向器殼體以及許多小鋼球等部件組成，所謂的循環(huán)球指的就是這些小鋼球，它們被放置于螺母與螺桿之間的密閉管路內(nèi)，起到將螺母螺桿之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樽枇^小的滾動摩擦的作用，當(dāng)與方向盤轉(zhuǎn)向管柱固定到一起的螺桿轉(zhuǎn)動起來后，螺桿推動螺母上下運(yùn)動，螺母在通過齒輪來驅(qū)動轉(zhuǎn)向搖臂往復(fù)搖動從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。汽車轉(zhuǎn)向器是用來保持或改變汽車形式方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行使時，還要保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。 動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由圓環(huán)狀的盤圈、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向盤轂，以及連 接盤圈和盤轂的輻條構(gòu)成。 轉(zhuǎn)向盤的功能：轉(zhuǎn)向盤位于司機(jī)的正前方，是碰撞時最可能傷害到司機(jī)的部件，因此需要轉(zhuǎn)向盤具有很高的安全性，在司機(jī)撞在轉(zhuǎn)向盤上時，骨架能夠產(chǎn)生變形，吸收沖擊能，減輕對司機(jī)的傷害。 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。因此，最近裝備氣囊的汽車開始裝用電纜盤， 10 代替集電環(huán)。這種轉(zhuǎn)向器有兩對傳動副組成，一對是螺桿、螺母，另一對是齒條、齒扇或曲柄銷。因此逐漸被齒輪齒條式取代。經(jīng)轉(zhuǎn)向器 放大后的力矩和減速后的運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。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。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動 (嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動 )的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部 分是由發(fā)動機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。 7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到占該物以后，傳給 轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。但對于中級以下的轎車和前軸負(fù)荷不超過 3t 的載貨汽車，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無動力轉(zhuǎn)向裝置。 14 圖 32 轉(zhuǎn)向傳動 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 轉(zhuǎn)向器 [5] 機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動），并按一定的角轉(zhuǎn)動比和力轉(zhuǎn)動比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。 為了避免汽車在撞車時司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可 安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的 2~倍范圍內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比，即由轉(zhuǎn)向 盤處于中間的位置向左或右旋轉(zhuǎn)至極限位置的總旋轉(zhuǎn)全書，對轎車應(yīng)不超過 圈，對貨車不應(yīng)超過 圈。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎 時前外輪與地面接觸點的軌跡構(gòu)成圓周的半徑。 操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達(dá)到。 16 轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的%～ %；小排量以及下轎車干重的 %～ %。能自動消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點不同，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。 采用兩端輸出方案時，由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動干涉。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸 線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計的要求。 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??；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動； Y 形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。齒條移動時導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動，齒條旋轉(zhuǎn)時導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上。 圖 42 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)向器的主要缺點是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動比不能變化。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是：轉(zhuǎn)向器的傳動比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之 間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易進(jìn)行。雙銷式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個銷子同時工作，可降低銷子上的負(fù)荷，減少磨損。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10%。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。 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算 00tan )tan( aa ?? ??? （ 54） 式（ 53）和式（ 54）表明：增加導(dǎo)程角 a0 ，正、逆效率均增大。 傳動比變化特性 轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小 的轉(zhuǎn)向器角傳動比，以提高汽車的機(jī)動能力。否則轉(zhuǎn)向過分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動有困難。 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)。在中間附近位置 25 因磨損造成的間隙過大時，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。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。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 ?? ?? iDL MLF SW rh 2 12 （ 62） ＝ N 式中， L1 為轉(zhuǎn)向搖臂長； L2 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長； DSW 為轉(zhuǎn)向盤直徑； i? 為轉(zhuǎn)向器角傳動比； ?? 為轉(zhuǎn)向器正效率。 45? 環(huán)流行數(shù) 2 計算參數(shù) D2 應(yīng)大于 D1 ，一般要求 DDD %)10~%5(12 ?? （ 63） D2 =D1 +（ 5%~10%） D=25+8%*25 =27 2. 鋼球數(shù)量 n n= 5 . 5 5 6 D Wc o sd π D W 0 ?????a個 （ 64） ≈ 22個 3. 滾道截面半徑 R2 R2=（ ~） d=? = mm （ 65） 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算 [10] 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 ? ? =k 3222223)( )( rR rREF ? （ 66） = 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。對于前軸負(fù)荷大的汽車，滲碳層深度為 ~。 ,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 液壓式動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算 動力缸的主要尺寸有動力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動力缸體壁厚。 活塞厚度可取為 B=。 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。則動力轉(zhuǎn)向系的油泵排量 Q 可表達(dá)為 ? ??Vhsc ndDQ )1(4 ta n 022??? (76) =47L/s e1 預(yù)開隙 e1 ，為滑閥處于中間位置時分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開啟量，也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動量。）； t — 轉(zhuǎn)向螺桿的螺距， mm. 滑閥總移動量 e 過大時，會使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動后滑閥回到中間位置的行程長，致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度 降低；如 e 值過小，則使密封長度 ee e 12 ?? 過小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。油液流經(jīng)滑閥時產(chǎn)生的局部壓力降 p? (MPa)為 vvp 242 ????? ?? （ 79） 式中 ? — 油液密度， kg/m3 。 v — 滑閥在中間位置時的油液流速， m/s 7. 滑閥在中間位置時的油液流速 v eQeQddv 1m a x1m a x ??? ? (712) =5m/s Q? e ppQ 2312 ? ?? ????? （ 713） = 1010?? cm/s 式中 ? — 滑閥也閥體建的徑向間隙，一般 ? ＝ ～ 。 33 ２．路感 駕駛員的路感來自于轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，所要克服的液壓阻力。 ４．動力轉(zhuǎn)向器的靜特性 動力轉(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，是用來評價動力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。 要求動力轉(zhuǎn)向器向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的靜特性曲線應(yīng)對稱。其任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的轉(zhuǎn)向搖臀的擺動轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上，實現(xiàn)車輪無滑動地滾動轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向器在汽車上應(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)向過程中是在平行于汽車縱向平面的平面內(nèi)移動 (在圖 81 (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)動以避免轉(zhuǎn)向車輪的擺振，如圖 82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 的擺動中心 O2 重合。轉(zhuǎn)向搖臂的長度與轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的布置及傳動比 等因素有關(guān)，一般在初選時對小型汽車可取 100～ 150mm，我的設(shè)計尺寸為 140mm。彈簧沿拉桿軸線壓緊的結(jié)構(gòu)制造容易，常為中、重型載貨汽車所采用。以免在球形鉸接處出現(xiàn)間隙。球頭與襯墊需潤滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。 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噴鍍工藝；對于轎車亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。同時還進(jìn)行了，轉(zhuǎn)向器的正，逆效率計算，轉(zhuǎn)向系傳動比，力傳動比，角傳動比等計算。 38 致 謝 短短的 半個學(xué)期畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將