【正文】 式轉(zhuǎn)向系 機械式轉(zhuǎn)向器的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) (方向盤 )、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加一個轉(zhuǎn)向力矩。 按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。因此，動力轉(zhuǎn)向器是在機械轉(zhuǎn)向器的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。 5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。采用柔性萬向節(jié)可減 少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。高級轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 圖 33 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 汽車的最小轉(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、主銷距 K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂 a 等尺寸有關(guān)。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點是：因逆效率高，汽車在不平路面上行駛時，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，稱之為反沖。 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，則運轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲增加。當(dāng)車輪跳動、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時，應(yīng)選用 V 形和 Y 形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 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)成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成，如圖 31 所示。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子如不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動外，還能繞自身州縣轉(zhuǎn)動的，稱為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。雙銷與單銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對兩主 銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。 轉(zhuǎn)向器的正效率 ?? 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 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。 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。 轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇 轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計成減小、增大或保持不變的。 圖 51 轉(zhuǎn)向器角傳動比變化特性曲線 轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△ t 傳動間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動副之間的間隙。 圖 52 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 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)向器傳動間隙變化特性。 精確地計算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力距 Mr （ N?mm),即 Pf GM r 133? (61) ＝ N?mm 式中， f 為輪胎和路面見的摩擦因素，一般取 ； G1 為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（ N） 。 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定 轉(zhuǎn)向搖臂直徑 d 為 ?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；0? 為扭轉(zhuǎn)強度極限。 ，仍能用機械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。?s 為殼體材料的屈服點。一般要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 ??? 5~2? 時滑閥就移動 e1 的距離。 32 p? 的允許值為 ～ 。在最大工作壓力時，轎車：換算以轉(zhuǎn)向盤上的力增加約 30~50N。要求對稱性大于 。多采用沿其長度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強度與剛度。彈簧沿球銷軸線壓緊的結(jié)構(gòu)無上述缺點。允許采用中碳鋼 40 36 或 45 制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強。其計算結(jié)果符合設(shè)計要求，并且滿足強度條件。 桿件設(shè)計結(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)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。以使桿長可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的各元件間采用球形鉸接．球形鉸接的主要特點是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對運動。 非獨立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系中，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、兩個相同的 轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。 常將靜特性曲線劃分為四個區(qū)段。 動力轉(zhuǎn)向的評價指標(biāo) １．動力轉(zhuǎn)向器的作用效能 用效能指標(biāo) ??FF hhs來評價動力轉(zhuǎn)向器的作用效能。左右。 轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動力缸能比無動力轉(zhuǎn)向時以更高的轉(zhuǎn)向時汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動力轉(zhuǎn)向反而會形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。 推力 F 與工作油液壓力 p和動力缸截面面積 S 之間有如下關(guān)系 pLS LF 11? (71) 因為動力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來計算，即 )(4 22 dDpS ?? ? （ 72） 式中， D 為動力缸內(nèi)徑； dp為活塞桿直徑，初選 dp＝ ，壓力 p＝ 。 （或減?。饔迷谵D(zhuǎn)向盤上的手力必須增大（或減?。?，稱之為“路感”。 7? 法向壓力角 0a /186。 26 第六章 .轉(zhuǎn)向 器設(shè)計計算 轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定 [8] 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強度。若轉(zhuǎn)向器傳動副存在傳動間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當(dāng)小些。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角 時，逆效率為負(fù)值或者為零，此時表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 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。選用滾針軸承時，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摩擦損失，故這種軸向器的效率η +僅有 54%。 正效率 ??計算公式： ppp 1 21???? （ 51） 逆效率 ??計算公式： p pp323 ???? （ 52） 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。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 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。配合過緊會為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難，配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。 齒條斷面形狀有圓形、 V 形和 Y 形三種。由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動時拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動時轉(zhuǎn)向系與懸架系的運動干涉。 17 第四章 . 機械式轉(zhuǎn)向器方案分析 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?！?40186。 多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機動性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對機動性的要求，有時要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目，制止采用全輪轉(zhuǎn)向 。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) [4] 轉(zhuǎn)向傳動機構(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。 9) 在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕上海的防傷裝置。不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。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)、電機和地線的作用。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)向傳動機構(gòu)。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是，操縱輕便，磨損小，壽命長。集電環(huán)好比環(huán)形的地鐵軌道，喇叭開關(guān)的觸點 就象奔跑在軌道上的電車，時刻保持接通的狀態(tài)。骨架的外側(cè)一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的轉(zhuǎn)向盤。 機械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) (方向盤 )、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場 不過，隨著轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的廣泛應(yīng)用 ，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器很快后來居上，因為它的結(jié)構(gòu)更簡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，這在強調(diào)路感的運動風(fēng)格乘用車上更受歡迎，但對于經(jīng)常在復(fù)雜路況上駕駛的越野車來說，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器倒是更加安全也更加皮實，比如奔馳 G 級、吉普牧馬人，以及過去的大小切諾基、豐田巡洋艦、三菱帕杰羅等等。該機構(gòu)在變速 器力 7 有個傳感器，它可以監(jiān)視車輛車速度，把信號輸入計算機，計算機再根據(jù)此信號控制電磁液流控制閥，通過液壓系統(tǒng)供給轉(zhuǎn)向齒條高壓動力油流。 早在第二次世界大戰(zhàn)期間，較高級的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就開始應(yīng)用于各種軍用車輛。據(jù)說這總簡單的裝置在車速為 29 公里 /小時時，仍能使汽車保持不偏離路線。即使是一個健壯的駕駛員，要控制轉(zhuǎn)向仍然是很勞累的事情。基于蝸輪副的減速機構(gòu)在汽車工業(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。這一切在 1887 年秋因一次意外事故而發(fā)生了改變。 1878 年， “ 現(xiàn)代汽車之父 ” 、德國的卡爾 ?本茨在他的三輪乘坐車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控制汽車行使方向。 1879 年，法國四輪馬車制造商杰特發(fā)明了第一個平行四邊形轉(zhuǎn)向聯(lián)動機構(gòu)。 第一輛不用馬拉的四輪汽車問世時，它已經(jīng)吧前橋和前輪組成為了一總成。因此作為關(guān)鍵零部件的汽車轉(zhuǎn)向器在中國銷售市場上前景廣闊。 轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型。 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 plicated and costly, than steering rack and pinion sensitivity. Therefore gradually being replaced by rack and pinion. However, with the power steering applications, the balltype steering gear cycle and are widely used in recent years. Keywords； Diverter Ball handling and stability Cycle racktype steering gear diverter 3 第一章 緒 論 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的英文名稱是 Recirculating Ball Steering Gear。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到改進，雖然電子轉(zhuǎn)向器已開始應(yīng)用，但機械式轉(zhuǎn)向器仍然廣泛地被世界各國汽車及汽車零部件生產(chǎn)廠商所采用。因此逐漸被齒輪齒條式取代。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。到 20xx 年，中國汽車零部件國內(nèi)產(chǎn)值將突破 1 萬億元，市場前景廣闊。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來看，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已成為當(dāng)今世界汽車上主要應(yīng)用的轉(zhuǎn)向器之一，本文針對微型汽車進行循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與研究。（即改進轉(zhuǎn)向器的想法）。 1857 年，英國的達吉恩蒸汽汽車是第一輛采用轉(zhuǎn)向盤來實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的機動車輛。 汽車轉(zhuǎn)向盤是關(guān)系著駕駛員與乘客生命安危的重要部件，它控制著車輛的行使方向。此后，各國汽車公司紛紛效仿，使轉(zhuǎn)向盤日臻完善并最終定性，于是轉(zhuǎn)向盤就以現(xiàn)在的樣子出現(xiàn)在我們的面前。這種形式的轉(zhuǎn)向器同樣也使用在 1905年生產(chǎn)的凱迪拉克汽車和 1911～ 1920年制造的許多其他型式的汽車上。 從 1903 年開始，助力輔助轉(zhuǎn)向機構(gòu)不斷出現(xiàn)，多數(shù)是用在可車上。第二次世界大戰(zhàn)時期，汽車轉(zhuǎn)向雖然采用了轉(zhuǎn)向器，但對其實施操縱仍然不是一鍵輕松的事。 1981 年，日本研制出能原地轉(zhuǎn)向的汽車。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，目前一些轎車已經(jīng)使用電動助力轉(zhuǎn)向器，使汽車的經(jīng)濟性、動力性和機動性都有所提高。 9 第二章 汽車轉(zhuǎn)向系的組成及分類 汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成 汽車轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機械式轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。轉(zhuǎn)向盤內(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。由于轉(zhuǎn)向