【正文】 帶動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車均可選用這種結(jié)構(gòu)型式。對于前軸負(fù)荷較大且未裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車來說，為了避免 “轉(zhuǎn)向沉重 ”，則應(yīng)選擇具有兩端的角傳動(dòng)比較大、中間較小的角傳動(dòng)比變化特性的轉(zhuǎn)向器。 圖 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式 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縱向?qū)ΨQ平面附近。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)。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)。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率高、工作平穩(wěn)、可靠，螺桿及螺母上的螺旋槽經(jīng)滲碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、壽命長。 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。雙銷式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個(gè)銷子同時(shí)工作，可降低銷子上的負(fù)荷，減少磨損。在選擇轉(zhuǎn)向盤直徑時(shí)，應(yīng)考慮與汽車的類型和大小相適應(yīng)。 由于齒 輪齒條式轉(zhuǎn)向器逆效率高 （ 60%～ 70%），汽車在不平路面上行駛時(shí)發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面間沖擊力的大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤，反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員緊張，并難以控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成 “打手 ”，同時(shí)對駕駛員造成傷害。m。 精確地計(jì)算出這些力是困難的。因此，可以用此值作為計(jì)算載荷。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用 力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手又要求此逆效率盡可能低。 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其它地方的桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿和螺 ）（ ???? ??? 0 0tan tan （ ） 式中 ： 0? —— 蝸桿 （ 或螺桿 ） 的螺線導(dǎo)程角； ? —— 摩擦角， farctan?? ； f —— 摩擦因數(shù) ，取 f = 。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。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。 它又由轉(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 39。 18 將式 （ ） 、式 （ ） 代入 hwF FFi /2? 后得到 aMDMi h swrp ? （ ） 分析式 （ ） 可知，當(dāng)主銷偏移距 a 小時(shí)，力傳動(dòng)比 Fi 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。由 此可見，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 ?i 及其變化規(guī)律即可。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的因素，主要是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 t? 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙特性 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副 （ 如循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇和齒條 ） 之間的間隙。在中間附近位置因磨損造成的間隙大到無法確保直線行駛的穩(wěn)定性時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。兩軸線之間的距離 n 稱為偏心距。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)閣數(shù)較少，一般約在 圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過 6圈。螺桿外徑 Dl通常在 20～ 38mm 范圍內(nèi)變化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷的不同來選定。每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)可用下式計(jì)算 24 dDWd DWn ??? ?? 0cos （ ） 式中 ： D —— 鋼球中心距； W —— 一個(gè)環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)； N —— 不包括環(huán)流導(dǎo)管中的鋼球數(shù)； 0? —— 螺線導(dǎo)程角，常取 0? =5176。以使軸向力 和徑向力分配均勻。 根據(jù) m = 取表 41。； P = 10； ? = 360； 根據(jù)公式 ??2PS? （ ） 可得 S = ； 根據(jù)公式 Prriw ?2? （ ） 可得 r = 。由? —? 剖面向右時(shí)，變位系數(shù) ξ 為正，向左則由正變?yōu)榱?（ 0—0 剖面 ） ，再變?yōu)樨?fù)。 31 表 43 最大變位系數(shù)截面 （截面 B－ B）齒頂變尖核算 參數(shù)名稱 參數(shù)的選擇與計(jì)算 參數(shù)名稱 參數(shù)的選擇與計(jì)算 該截面相對于標(biāo)準(zhǔn)截面的變位系數(shù) B? B? 截面 BB處的齒頂圓壓力角B? ????????? 0c o sa r c c o s ?? BB Dd 最大變位系數(shù)max? ?????tan2m axmFABA???? 截面 BB處的分度圓弧齒厚Bs ms b ?????? ?? 0m a x ta n22 ??? 截面 BB 處的齒頂圓直徑BD ? ?mzD B m a x1 22 ?? ??? 截面 BB處的齒頂圓弧齒厚1Bs ` ? ??????? ??? 01 ?? i nvi nvdsDs BBBB 說明：一般容許的齒頂圓弧齒厚的最小值為： （ ～ ） m 當(dāng) m ＝ 3～ 4 時(shí) （ ～ ） m 當(dāng) m ＝ 4～ 6 時(shí) （ ～ ） m 當(dāng) m ＝ 7～ 8 時(shí) 表 44 齒輪齒扇主要參數(shù) 32 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 ??????16 40 ??????32 39。307 39?！?30176。為 33 延長工作壽命，可設(shè)置潤滑件和密封件。 （ 5）同步性好 用幾套相同的滾珠絲桿副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)部 件，可得到較好的同步運(yùn)動(dòng)。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。通常采用雙螺母預(yù)緊或單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）的方法，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副的剛度 。 RM = 753542（ N 非獨(dú)立懸架汽車的轉(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。轉(zhuǎn)向搖臂的長度與轉(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)對小型汽車可取 100～ 150mm。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?、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(shí)轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。 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 ?RKMd ? （ ） 式中， K 為安全系數(shù)，根據(jù)汽車使用條件不同可取 ～ ； MR為轉(zhuǎn)向阻力矩；τ。 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力的方法 a） 端蓋循環(huán) b） 插管循環(huán) 圖 絲杠螺母結(jié)構(gòu) a）通用方式 b） UHD 方式 c）新型 “螺 母 ” 圖 滾珠的排列方式和新型絲杠螺母結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動(dòng)精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴(yán)格要 35 求，以保證其反向傳動(dòng)精度。 （ 1） 內(nèi)循環(huán) 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲桿表面保持接觸，在螺母 34 的側(cè)面孔內(nèi)裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過絲桿的螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路。 （ 4）定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲桿副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱膨脹。螺母上設(shè)有返向器，與螺紋滾道構(gòu)成滾珠的循環(huán)通道。307 39。306?? 26 25 ??????8 48 ??????4 39。306? 和39。 29 圖 變厚齒扇形計(jì)算簡圖 變厚齒扇齒形的計(jì)算，如圖 所示。30’ 齒扇寬 /mm 22 25 25 27 25 28 30 28～ 32 30 34 38 35 38 27 選擇數(shù)據(jù)如下 D =21； 1D = ； 根據(jù)公式 2D － 1D = （ 5％～ 10％ ） D 可得 2D = ； d = 8； W = 2 根據(jù)公式 dDWd DWn ??? ?? 0cos （ ） n = ? 21? 因?yàn)?n 取整數(shù)所以 d = 8； 0? = 9176。 工作鋼球圈數(shù) W 多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向器用兩個(gè)環(huán)路，而每個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W 又與接觸強(qiáng)度有關(guān)：增加工作鋼球圈數(shù)，參加工作的鋼球增多，能降低接觸應(yīng)力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻、螺桿增長而使剛度降低。 圖 四段圓弧滾道截面 接觸角 ? 鋼球與螺桿滾道接觸點(diǎn)的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角稱為接觸角? ，如圖 42 所示。經(jīng)驗(yàn)證明，每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)以不超過 60 粒為好。選取 D 值的規(guī)律是隨著扇齒模數(shù)的增大，鋼球中心距 D 也相應(yīng)增加 （ 表 71） 。 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) 轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。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。 如圖 1所示， 齒扇工作時(shí)繞搖臂軸的軸線中心 轉(zhuǎn)動(dòng)。） 要極小，最好無間隙。過小則在汽車高速直線行駛時(shí)，對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角過分敏感和使反沖效應(yīng)加大，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn) 向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。 循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 Priw /2?? （ ） 因結(jié)構(gòu)原因，螺距 P 不能變化，但可以用改變齒扇嚙合半徑 r 的方法，達(dá)到使循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)變速比的目的。 ? ? 2L / 1L 。 （ ） 傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳 動(dòng)比的關(guān)系 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力 wF 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 rM 之間有如下關(guān)系 aMF rw ? （ ） 式中 ： a —— 主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。 ?? = 傳動(dòng)比的變化特性 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 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 。受??增大的影響 。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。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為70％和 75％。 為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高。 14 根據(jù)公式（ ），代入?yún)?shù)得， Fk = 357 N。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。 42176。當(dāng)轉(zhuǎn)向軸采用萬向節(jié)連接的結(jié)構(gòu)，可以通過合理布置保證在汽車正面碰撞時(shí)，防止轉(zhuǎn)向軸等向車身內(nèi)移動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)雖然不能吸收碰撞能量，但其結(jié)構(gòu)簡單，主要萬向節(jié)連接的兩軸之間存在夾角，正面撞車后轉(zhuǎn)向盤沒有后移便不會(huì)影響駕駛員安全。采用最大直徑的轉(zhuǎn)向盤，會(huì)使駕駛員進(jìn)出駕駛室感到困難；若采用較小直徑的轉(zhuǎn)向盤，則在轉(zhuǎn)向時(shí)要求駕駛?cè)藛T施加較大的力量。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 10 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 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。它們各有兩個(gè)傳動(dòng)副，前者為：螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副以及 螺母 上的齒條和搖臂軸上的齒扇傳動(dòng)副；后者為螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副以及螺母上的銷座與搖臂軸的錐銷或球銷傳動(dòng)副。 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。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。反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成打手，同時(shí)對駕駛員造成傷害。因?yàn)楦咚傩旭倳r(shí)，很小的前輪轉(zhuǎn)角也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較大的橫向加速度使輪胎發(fā)生側(cè)滑。 對轉(zhuǎn)向其結(jié)構(gòu)形式的選擇，主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負(fù)荷、使用條件等來決定，并要考慮其 效率特性、角傳動(dòng)比變化特性等對使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。另外同樣安全氣囊與駕駛員間的距離加大，使得安全氣囊可以張得更大，以增加對駕駛員的保護(hù)；提高了汽車的操縱性，由于可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的任意設(shè)置，并針對不同的車速，轉(zhuǎn)向狀況進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，從而提高汽車的操縱性；提高汽車的全面智能化，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以和其它的設(shè)備如 ABS、防碰撞、自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛等系統(tǒng)結(jié)合起來，最終實(shí)現(xiàn)汽車的全面智能化；改善駕駛員的路感，在 SBW 中路感由模擬生成，使得在回正力矩控制方面可以從信號中提出最能夠反應(yīng)汽車實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀