【正文】 圖 42 確定動(dòng)力缸長(zhǎng)度尺寸簡(jiǎn)圖 如圖 42 所示，活塞移到兩端極限位置， 還要留有一定間隙。轉(zhuǎn)閥式分配閥在國(guó)內(nèi)、外均得到廣泛應(yīng)用 。在轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)不會(huì)影響分配閥的振動(dòng)，因而不能引起轉(zhuǎn)向輪擺振。 6)動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車(chē)輪轉(zhuǎn)向。 搖臂軸用 20CrMnTi 鋼制造，表面滲碳，滲碳層深度在 ～ 。 當(dāng)接觸表面硬度為 58～ 64HRC 時(shí)，許用接觸應(yīng)力 [?]=2500 2/mmN 。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過(guò)使齒扇各齒具有不同的齒厚來(lái)達(dá)到。 一般 e=～ 。螺距 P 一般在8～ 11mm 內(nèi)選取。螺桿滾道應(yīng)倒角以避免尖角劃傷鋼球。滾道截面有四點(diǎn)接觸式、兩點(diǎn)接觸式和橢圓滾道截面等。螺母外徑 D螺母內(nèi)徑 D2及鋼球直徑對(duì)確定鋼球中心距 D 的大小有影響，而 D 又對(duì)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)尺寸和強(qiáng)度有影響。鋼球直徑 d 約為 69mm。螺桿和螺母上的相互對(duì)應(yīng)的螺旋槽構(gòu)成鋼球的螺旋滾道。即 FZ=Fj=a0tδk1k2σ1 式中， a0 為 實(shí)際斷面寬度 ； t 為墊片厚度； δ 為墊片簾布層數(shù)； k1為考慮墊片不同時(shí)損壞的系數(shù)； k2為考慮危險(xiǎn)斷面邊緣的簾線完整性被破壞的系數(shù)； σ1為拉伸應(yīng) 力。 彈性聯(lián)軸器式防傷機(jī)構(gòu)，由上、下轉(zhuǎn)向軸和有 45176。該軸在使用過(guò)程中國(guó)除傳遞轉(zhuǎn)矩外，在受到一定數(shù)值的軸向力時(shí)，上下轉(zhuǎn)向軸能自動(dòng)脫開(kāi)，如圖 24所示， 以確保駕駛員安全。為此，需要在轉(zhuǎn)向系中設(shè)計(jì)并安裝能防止或者減輕駕駛員受傷的機(jī)構(gòu) 。將調(diào)整螺釘旋入，則嚙合間隙減少； 反之，則嚙合間隙增大。 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動(dòng)?？梢?jiàn)，轉(zhuǎn)向螺母即是第一級(jí)傳動(dòng)副的從動(dòng)件，也是第二級(jí)傳動(dòng)副（齒條 齒扇傳動(dòng)副）的主動(dòng)件（齒條）。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率 高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 蝸桿曲柄銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器 它是以蝸桿為主動(dòng)件，曲柄銷(xiāo)為從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合的小齒輪 和齒條 ， 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。在此力的作用下，轉(zhuǎn)向輪迅速回正，保證了汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性。扭力桿端頭與閥芯 7 連接，因而帶動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，這是閥套 8 的進(jìn)油口一側(cè)的預(yù)開(kāi)隙被關(guān)閉，另一側(cè)的預(yù)開(kāi)隙開(kāi)度變大，壓力油壓向轉(zhuǎn)向器左缸，活塞向縮進(jìn)轉(zhuǎn)向器方向移動(dòng)，也即將齒條推進(jìn)轉(zhuǎn)向器，從而起到了轉(zhuǎn)向助力的作用，汽車(chē)向左轉(zhuǎn)彎。駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，閥芯與閥套的相對(duì)位置發(fā)生改變，使得大部分或全部來(lái)自泵的液壓油流入動(dòng)力缸某一端，而另一端與回油管路接通，動(dòng)力缸促進(jìn)汽車(chē)左傳或右轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向油罐 5 有進(jìn)、出油管接頭，通過(guò)油管分別與轉(zhuǎn)向油泵和轉(zhuǎn)向控制閥 2 聯(lián)接。為了使汽 車(chē)具有良好的機(jī)動(dòng)性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，并要達(dá)到按前外輪車(chē)輪軌跡計(jì)算，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到汽車(chē)軸距的 倍。 （ 5） 保證汽車(chē)有較高的機(jī)動(dòng)性，具有快速和小轉(zhuǎn)彎能力?！?5176。因此，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖 11所示 ： 轉(zhuǎn)向盤(pán)在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過(guò)小。 循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 iw =2π r／ P。現(xiàn)代汽車(chē)結(jié)構(gòu)中， L2與 Ll的比值大約在 0． 85～ 1． 1 之間，可近似認(rèn)為其比值為 iwo≈ iw=dφ ／ dβ 。 搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ω p與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 ω k 之比，稱(chēng)為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 iw′ ，即 iw=ω p/ω k= (dβp /dt)/ (dβk /dt)。為此，導(dǎo)程角必須大于摩擦角。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。 2） 轉(zhuǎn)向器逆效率 η － 根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。為了保證汽車(chē)轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。第一章 緒論 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的功能及重要性 汽車(chē)在行駛過(guò)程中需要改變行駛方向時(shí)，駕駛員通過(guò)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系使汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋（一般是前橋）上的車(chē)輪相對(duì)于汽車(chē)縱軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度，使汽車(chē)達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。為 了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車(chē)輪與路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上要盡可能小，防止打手又要求此逆效率盡可能低。 路面作用在車(chē)輪上的力，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)，這種 逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。同時(shí)，它既不能保證車(chē)輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺(jué) ,因此，現(xiàn)代汽車(chē)不采 用這種轉(zhuǎn)向器。通常螺線導(dǎo)程角選在 8176。 2）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 的轉(zhuǎn)向阻力 Fw 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr 之間有如下關(guān)系 Fw= Mr/α …………………………………… （ 13） 式中， α 為主銷(xiāo)偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)軸線的延長(zhǎng)線與支承平面的交點(diǎn)至車(chē)輪中心平面與支承平面交線間的距離。由此可見(jiàn)，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 iw 及其變化規(guī) 律即可。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。過(guò)小則在汽車(chē)高速直線行駛時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角過(guò)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。時(shí)，必須進(jìn)行調(diào)整。 （ 6） 操縱輕便。通常用轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)多少兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)操縱輕便性。轉(zhuǎn)向控制閥用以改變油路。 圖 13 轉(zhuǎn)閥式液壓助力轉(zhuǎn)向器工作原理 當(dāng)汽車(chē)直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)處于中間位置，如圖 27（ b） 所示?；钊腋椎挠鸵罕粔撼觯ㄟ^(guò)閥套孔、閥芯及閥芯與扭力桿間的間隙流回轉(zhuǎn)向油罐 1。 一旦液壓助力裝置失效，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向器即變成機(jī)械轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線運(yùn)動(dòng)。蝸桿具有梯形螺紋，手指狀的錐形指銷(xiāo)用軸承支承在曲柄上，曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。 本次設(shè)計(jì)主要以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主。通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母不能轉(zhuǎn)動(dòng)，只能 軸向移動(dòng)，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，在螺 桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動(dòng)，形成“球流”。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動(dòng)的鋼球，將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而其正傳動(dòng)效率很高（可達(dá) 90%～ 95%），故操縱輕便；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施，可保證有足夠的使用壽命；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行。如在轉(zhuǎn)向系中，使有關(guān)零件在撞擊時(shí)產(chǎn)生塑性變形、彈性變形或是利用摩擦等來(lái)吸收沖擊能量。 圖 21 圖 23 圖 24 位于兩萬(wàn)向節(jié)之間的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，是由套管和軸組成。斜面的凸緣、彈性墊片、連接螺栓組成。 第三章 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 循環(huán) 球式轉(zhuǎn)向器主要尺寸參數(shù)的選擇如下所述。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動(dòng)（如圖 2）。一般應(yīng)參考同類(lèi)型汽車(chē)的轉(zhuǎn)向器選取鋼球直徑 d并應(yīng)使之符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在保證足夠的強(qiáng)度條件下，盡可能將 D 值取小些。四點(diǎn)接觸式滾道截面由四段圓弧組成，螺桿和螺母的滾道截面各為兩段圓弧。 接觸角 接觸角 θ 是指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。 前者影響轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比；后者影響傳動(dòng)效率。 導(dǎo)管壁厚 取為 1mm。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。 圖 35 螺桿受力簡(jiǎn)圖 表 33 系數(shù) k 與 A／ B 的關(guān)系 齒的彎曲應(yīng)力 w? 用下式計(jì)算齒扇齒的彎曲應(yīng)力 26BsFhw ?? ……… ..………… ..………… ..………… ..… （ 38） 式中， F 為作用在齒扇上的圓周力； h 為齒扇的齒高； B 為齒扇的齒寬； s 為基圓齒厚。前軸負(fù)荷大的汽 車(chē)，滲碳層深度為 ～ 。 7)密封性能好，內(nèi)、外泄漏少。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向搖臂軸、搖臂等轉(zhuǎn)向器主要零件，都要承受由動(dòng)力缸所建立起來(lái)的載荷，因此必須加大它們的尺寸和質(zhì)量，這對(duì)布置它們帶來(lái)不利的影響。 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn) 向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 動(dòng)力缸尺寸的計(jì)算 動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸殼體壁厚?；钊频阶髠?cè)極限位置時(shí)，其端面到動(dòng)力缸之間，應(yīng)當(dāng)留有 10ram 間隙。 鑄造鋁合金多采用 ZLl05，抗拉強(qiáng)度為 160～240Mpa。s) 。轉(zhuǎn)向器的摩擦力可由試驗(yàn)確定 . 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的評(píng)價(jià)指標(biāo) (1)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能 用效能指標(biāo) 39。 (3)轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤(pán)行程與滑閥行程的比值 i 來(lái)評(píng)價(jià) ??? 2swDi ……………………………………………………… ……… (413) 式中， swD 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑； ? 為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角； δ 為滑閥行程。常將靜特性 曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角 。為了保護(hù)橫拉桿免遭路面不 平物的損傷，橫拉桿的位置應(yīng)盡可能布置得高些，至少不低于前軸高度 。當(dāng)懸架搖臂的軸線斜 置時(shí)，應(yīng)以垂直于搖臂軸的平面作為當(dāng)量平面進(jìn)行投影和運(yùn)動(dòng)分析。圖解方法同上，但 S 點(diǎn)的位置變了；當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)，可認(rèn)為 S 點(diǎn)沿 垂直于主銷(xiāo)中心線 AB 的平面上畫(huà)弧 (不計(jì)主銷(xiāo)后 傾角 )。分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車(chē) 輪轉(zhuǎn)角， L 為汽車(chē)軸距， K 為兩主銷(xiāo)中心線延長(zhǎng)線到地面交點(diǎn)之間的距離。因此，再引入加權(quán)因子 ? ?o??0 ，構(gòu)成評(píng) 價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的目標(biāo)函數(shù) ??xf 為 ? ? ? ? ? ? ? ?? ? %1 0 039。 此外，由機(jī)械原理得知，四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角 δ 不宜過(guò)小，通常取 min??? =40186。 許用接觸應(yīng)力為 [ j? ]≤25 ～ 30 2/mmN 。 轉(zhuǎn)向搖臂 在球頭銷(xiāo)上作用的力 F，對(duì)轉(zhuǎn)向搖臂構(gòu)成彎曲和扭轉(zhuǎn)力 矩的聯(lián)合作用。要求 nT??? 式中， T? 為材料的屈服點(diǎn)； n為安全系數(shù)，取 n=～ 。 表 74 球頭直徑 球頭直徑 ／ mm 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷 ／ N 球頭直徑 ／ mm 轉(zhuǎn)向輪 負(fù)荷 ／ N 20 22 25 27 30 到 6000 60009000 900012500 1250016000 1600024000 35 40 45 50 2400034000 3400049000 4900070000 70000～ 100000 球頭銷(xiāo)用合金結(jié)構(gòu)鋼 12CrNiB、 15CrMo、 20CrNi 或液體碳氮共滲鋼 35Cr、35CrNi 制 造。利用該圖所作的輔助用虛線及余弦定理 ，可推出最小傳動(dòng)角約束條件為 ? ?? ? 02c osc osc os c osc os2c osm i nm a xm i n ?????? ??????? Kmo…………………………… (511) 式中， min? 為最小傳動(dòng)角。 考慮到多數(shù)使用工況下轉(zhuǎn)角 o? 小于 20186。以圖 733 所示的后置梯形機(jī)構(gòu)為例，在圖 上作輔助用虛線，利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所給出的實(shí)際因變角39。雙橫臂互相平行的懸架能滿足此要求，見(jiàn)圖 53a 和 c。 3)連接 S 和 B點(diǎn)，延長(zhǎng)直線 SB。斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形 方案之一如圖 52 所示。 其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。除此之外，上述三個(gè)區(qū)段之間的油壓曲線過(guò)渡要求平滑， D 區(qū) 段曲線就表 明是一個(gè)較寬的平滑過(guò)渡區(qū)間。比值主越小，則動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。 式中， hF 和 39。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 vp ???? ………………………………………………… (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 deQv? ……………………………………………………