【正文】 大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神緊張；如果長時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan )tan( ? ??? ??? （ ） % a n )1 4 a n (t a n )t a n ( 00 ?? ??????? ? ??? 式（ ）和（ ）表明：增加導(dǎo)程角 0? ，正、逆效率均增大。 搖臂軸角速度 p? 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比，稱為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 ?i? ，即 LpLpkp dddtd dtdi ??????? ???? // （ ） 力傳動(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 為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支撐平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 2L 與 1L 的比值大約在 ～ 之間，可近似認(rèn)為其比值為 1，則 ???? ddii /0 ?? 。 對(duì)乘用車 ,推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 wi 在 1725 內(nèi)選取 。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達(dá)為 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 ]c osc os[t a n2t a n2 2222 nrnnrrs ww ???????? ???? (） 式中 r? —— 徑向間隙； ? —— 嚙合角； wr —— 齒扇的分度圓半徑； ? —— 搖臂軸的轉(zhuǎn)角。 根據(jù)所選擇的齒扇模數(shù)，根據(jù)表（ ）和表（ ）選取對(duì)應(yīng)的參數(shù)為： 鋼球直徑： 螺距： 工作圈數(shù)： 螺桿外徑： 34mm 環(huán)流行數(shù)： 2 螺母長度： 72mm 齒扇齒數(shù)： 5 齒扇壓力角： 220 30′ 切削角： 60 30′ 齒扇寬： 34mm 表 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的主要參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 齒扇模數(shù) /mm 搖臂軸直徑 /mm 22 26 30 32 32 38 42 鋼球中心距 /mm 20 23 25 28 30 35 40 螺桿外徑 /mm 20 23 25 28 29 34 38 鋼球直徑 /mm 螺距 /mm 工作圈數(shù) 環(huán)流行數(shù) 2 螺母長度 41 45 46 58 59 72 80 52 齒扇齒數(shù) 5 5 齒扇整圓齒數(shù) 12 13 13 14 15 齒扇壓力角 22176。取 d=。? 角多取為 45176。工作鋼球圈數(shù)有 和 圈兩種。插入螺母螺旋滾道兩個(gè)導(dǎo)孔的鋼球的兩個(gè)導(dǎo)管的中心線應(yīng)與螺母螺旋滾道的中心線相切。經(jīng)驗(yàn)表明在每個(gè)環(huán)路中 n 以不大于 60為好。 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比： aDii swp 20?? （ ） 0?i 為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 ?? ?? ii ； SWD 為轉(zhuǎn)向盤直徑取 425mm； a 為主銷偏移距，貨車的 a 值一般在 4060mm 范圍內(nèi)選取 ,這里取 a=50mm，所以 0 1502 4 2 ?? ??pi 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 ?? ?wswRh iDL MLF212 1/ 21 ?LL ,代入數(shù)據(jù)得 hF =. 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力 WF 和作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 有以下關(guān)系 : 2/hpW FiF ? 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 代入數(shù)據(jù)有 wF =12056N. 鋼球與滾道間的接觸應(yīng)力 j? ? ?j3222 )12( ?? ??? RdNEKj （ ） 式中 K—— 系數(shù)，根據(jù) A／ B查表 54求得，其中 A／ B 用下式計(jì)算： ? ?? ? 2/)/1(/1 2RrA ?? ； ? ? ? ?? ? 2//1/1 1RrB ?? （ ） 1R —— 螺桿外半徑 , 1R =17mm。式 ()曾給出了汽車在粗糙的硬路面上作原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向 輪的轉(zhuǎn)向阻力矩，利用它可求得轉(zhuǎn)向搖臂上的力矩和在轉(zhuǎn)向盤上的切向力，它們均可作為轉(zhuǎn)向系的最大計(jì)算載荷。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。取 W=。 螺距 P 和螺旋線導(dǎo)程角 0? 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng) ? 角，對(duì)應(yīng)螺母移動(dòng)的距離 s 為 ??2ps? () 式中， P 為螺紋螺距。 ,則 1cos 0 ?? ；代入數(shù)值解得 n=≈ 36。 30′ 切削角 6176。 齒條、齒扇傳動(dòng)副各對(duì)嚙合齒齒側(cè)間隙 s? 的改變也可以用改變齒條各齒槽寬而不改變齒扇各輪齒齒厚的辦法來實(shí)現(xiàn)。齒扇的齒厚沿齒長方向是變化的，這樣即可通過軸向移動(dòng)搖臂軸來調(diào)節(jié)齒扇與齒條的嚙合間隙。 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律 式（ 27）表明：增大角傳動(dòng)比可以增加力傳動(dòng)比。 將式（ ）和（ ）帶入 hwp 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 pi 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。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。 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。 (2)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和效率 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器 ，其效率可用下式計(jì)算 )tan(tan0 0 ???? ??? （ ） 式中， 0? 為螺桿（或蝸桿）的螺線導(dǎo)程角 ,通常螺線導(dǎo)程角 0? 選在 00 8~5 之間 ,? 為摩擦角， farctan?? ； f 為摩擦因數(shù)。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，為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。 根據(jù)前懸架形式的不同 ,轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)又可分為整體式和分段式兩種 。 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動(dòng)。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外 應(yīng)用最廣 泛的結(jié)構(gòu)型式之一，一般有兩級(jí)傳動(dòng)副，第一級(jí)廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。由于螺栓與金屬塊之間相對(duì)固定，因此旋轉(zhuǎn)時(shí)，它不會(huì)像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動(dòng)金屬塊旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)車輪的齒輪。高速車輛需要在高速時(shí)有較好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，必須保證轉(zhuǎn)向器具有較高的剛度。特別適合大、中型車輛和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號(hào)；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動(dòng)作配合得好。 萬向節(jié)有 柔性和剛性兩種。選用大直徑轉(zhuǎn)向盤會(huì)使駕駛員進(jìn)、出駕駛室感到困難；選用小直徑轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向時(shí)要求駕駛員施加較大的力，從而使汽車操縱困難。 對(duì)轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)回正的要求和對(duì)汽車直線行駛穩(wěn)動(dòng)性的要求 則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達(dá)到。采用液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖 31。 4）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。 （ 4） 改善駕駛員的 “ 路感 ” 。轉(zhuǎn)向盤模塊包括路感電機(jī)和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等，轉(zhuǎn)向盤模塊向駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向感覺（ 也稱為路感） 并為前輪轉(zhuǎn)角提供參考信號(hào)。傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向由于不能很好地對(duì)助力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，所以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向力與路感的能力較差，特別是汽車高速行駛時(shí)，仍然會(huì)提供較大助力，使駕駛員缺乏路感，甚至感覺汽車發(fā)飄，從而影響操縱穩(wěn)定性。該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了 “ 按需供能 ” ，是真正的 “ 按需供能型 ” （ ondemand）系統(tǒng)，在各種行駛條件下可節(jié)能 80 左右。這樣，助力扭矩就傳到了轉(zhuǎn)向柱并最終完成了助力轉(zhuǎn)向。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS） 1988 年日本 Suzuki 公司首先在小型轎車 Cervo 上配備了 Koyo 公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將液壓助力轉(zhuǎn)向與電子控制技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向軸（連主動(dòng)齒輪軸）帶動(dòng)閥芯相對(duì)滑套運(yùn)動(dòng)，使油液通道發(fā)生變化，液壓油從油泵排出，經(jīng) 控制閥流向動(dòng)力缸的一側(cè)，推動(dòng)活塞帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，通過橫拉桿使車輪偏轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ HPS） 裝配機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時(shí)駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負(fù)擔(dān)過于沉重，為解決這個(gè)問題，美國 GM 公司在 20 世紀(jì) 50 年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 3 傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖要盡可能的小 。隨著現(xiàn)代汽車技 術(shù)的迅速發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向 系 (HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術(shù)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)（ EPS）及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SBW） 。首先對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系 統(tǒng) 進(jìn)行概述 ,分析各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀 ,說明各種轉(zhuǎn)向器的工作原理 .并對(duì)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的概述 .二是作設(shè)計(jì)前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ,對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行選擇 ,還有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要性能參數(shù)的確定 .三是 轉(zhuǎn)向器形式的選擇以及初 定各個(gè)參數(shù) ,對(duì)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇 ,并對(duì)其 主要部件進(jìn)行受力分析與數(shù)據(jù)校核 .四 是對(duì) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ,概述對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 ,對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的布置方案進(jìn)行選擇并進(jìn)行各個(gè)數(shù)據(jù)的計(jì)算。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) （英文）： 院 別： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 汽車在行駛的過程中 ，經(jīng)常需要改變行駛的方向，稱為轉(zhuǎn)向。 課題以機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)及校核、整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算為中心。 Hydraulic power steering gear 目錄 1 緒論 ................................................................... 1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 .................................................. 1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ................................................ 1 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ HPS） ....................................... 2 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EHPS） .................................. 2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS） ....................................... 3 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SBW） ........................................... 5 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述 .................................................... 6 對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 ............................................... 6 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) ................................................. 7 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ....................