【正文】 拉桿應(yīng)用《材料力學(xué)》中有關(guān)壓桿穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算。因 γ 越 大，梯形越接近 矩形， ??xf 值就越大，而優(yōu)化過程是求 ??xf 的極小值，故可不必對(duì) γ的上限加以限制。因影響輪胎側(cè)偏角的因素很多，且難 以精確確定，故下面是在忽略側(cè)偏角影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車的轉(zhuǎn)向問題。采用 雙橫臂獨(dú)立懸架，常用圖解法 (基于三心定理 )確定斷 開點(diǎn)的位置。要求對(duì)稱性大于 。 (2)路感 駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，除要克服轉(zhuǎn)向器的摩擦力和回位彈簧阻力外，還要克服 反映路感的液壓阻力。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下列關(guān) 系式來確定上述參數(shù)。 聯(lián)立式 (45)和式 (46)后得到 2114 pdpLLFD ??? ………………………………………………………… （ 47） 式中，壓力 p一般在 6～ 10MPa，最高可取 ～ 1 。 在分析比較上述幾種不同動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案時(shí)，常從結(jié)構(gòu)上是否緊湊；轉(zhuǎn)向器主要零件是否承受由動(dòng)力缸建立起來的載荷；拆裝轉(zhuǎn)向器是否容易；管路，特別是軟管的管路長(zhǎng)短；轉(zhuǎn)向輪在側(cè)向力作 用下是否容易引起轉(zhuǎn)向輪擺振；能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來做比較。 此外，應(yīng)根據(jù)材料力學(xué)提供的公式，對(duì)接觸應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算 。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。 聯(lián)合以上兩式 得 λ=2πrβp/P,將λ對(duì) βp 求導(dǎo) ，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 iw為 iw=2πr/P………………………… ...(34) 由式上式可知，螺距 P 影響轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的值。 增加 鋼球數(shù)量 n（ n 不超過 60） ，能提高承載能力； 但使鋼球流動(dòng)性變壞，從而使傳動(dòng)效率降低。 11176。這種結(jié)構(gòu)工作的可靠性由彈性墊片的強(qiáng)度來決定。 轉(zhuǎn)向軸分為兩段，上轉(zhuǎn)向軸的下端經(jīng)彎曲成形后，其軸線與主軸線之間偏移一段距離，其端面與焊 有兩個(gè)圓頭圓柱銷的緊固板焊接，兩圓柱銷的中心線對(duì)稱于上轉(zhuǎn)向軸的主軸線。調(diào)整螺釘裝在側(cè)蓋上，并用螺母鎖緊。 轉(zhuǎn)向螺桿的軸徑支撐在兩個(gè)角接觸球軸承上，軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因 逆效率高 (60％～ 70％ )，汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間的沖擊力， 大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤，稱之為 反沖。 如果駕駛員放松轉(zhuǎn)向盤，閥芯回到中間位置，失去了助力作用，此時(shí)轉(zhuǎn)向輪在回正力矩的作 用下自動(dòng)回位。 圖 12 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)示 意圖 l轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 2轉(zhuǎn)向控制閥 3機(jī)械轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸總成 4轉(zhuǎn)向傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 5轉(zhuǎn)向油罐 6轉(zhuǎn)向油泵 R轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸右腔 L轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸左腔 轉(zhuǎn)閥式液壓助力轉(zhuǎn)向器工作原理 汽車直線行駛時(shí)，閥芯與閥套的位置關(guān)系如圖中所示。 正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，可以使第一項(xiàng)得到保證?！?15176。為解決這對(duì)矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向盤角速度 ω w 與搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ω p 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 iw, 即 iw=ω w/ω p= (dφ /dt)/(dβp /dt),式中 ,dβp 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。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。式中， P2 為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； P3 為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 （ 1） 轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與正效率 在前述四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。 將式 (2— 3)、式 (2— 4)代入 ip=2 Fw／ Fh 后得到 ip= MrDsw/Mhα ……………………………… （ 15） 分析式 (2— 5)可知，當(dāng)主銷偏移距為 a時(shí)，力傳動(dòng)比 ip 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。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(duì)汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。 汽車轉(zhuǎn)向器的要求 （ 1） 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。當(dāng)貨車從直線行駛狀態(tài)，以 10Km/h 的速度在柏油路或水泥的水平路段上轉(zhuǎn)入沿半徑 12m 的圓周行駛，且路面干燥，若轉(zhuǎn)向系內(nèi)沒有裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，上述切向力不得超過 250N。另一回路 式由油泵 2 壓入閥套 8 的由經(jīng)過預(yù)開隙進(jìn)入閥套左右兩側(cè)的出油孔。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)的分類 轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型。這種轉(zhuǎn)向器通常用于轉(zhuǎn)向力較大的載貨汽車上。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成近似半圓的螺旋槽。不過，對(duì)于前軸軸載質(zhì)量不大而又經(jīng)常在平坦路面上行使的輕中型載貨汽車而言，這一缺點(diǎn)影響不大；而對(duì)于載重量較大的汽車，使用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器時(shí)，除可以在轉(zhuǎn)向器中增加吸振裝置以減少路面沖擊反力外，往往裝有液力轉(zhuǎn)向加力器。裝配后從兩側(cè)的孔中注入塑料，形成塑料銷釘將套管與軸連接為一體。 30′ 27176。顯然，大直徑的鋼球其承載能力亦大，但也使轉(zhuǎn)向器的尺寸增 大。雖然其制造工藝較復(fù)雜，但仍得到廣泛應(yīng)用。 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)。這樣加工的齒扇在與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 2 2 2 22 t a n 2 t a n [ c o s c o s ]wws r r n n r n? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?……… ..… (35) 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。 A／B k 第四章 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 1)運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。除此之外，由于對(duì)轉(zhuǎn)向器的密封性能要求高，這對(duì)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，特別是重型汽車的轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 帶來困難。 活塞厚度可取為 B=。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? …………………………………………………………… (412) 式中， Q 為溢流閥限制下的最大排量 (L／ min)，一般約等于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的 倍； d 為滑閥直徑 (cm)； 1e 為預(yù)開隙 (cm)。比值主越小，則動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。 其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。 3)連接 S 和 B點(diǎn)，延長(zhǎng)直線 SB。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。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。要求 nT??? 式中， T? 為材料的屈服點(diǎn)； n為安全系數(shù)，取 n=～ 。 許用接觸應(yīng)力為 [ j? ]≤25 ～ 30 2/mmN 。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。圖解方法同上，但 S 點(diǎn)的位置變了；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)向時(shí)，可認(rèn)為 S 點(diǎn)沿 垂直于主銷中心線 AB 的平面上畫弧 (不計(jì)主銷后 傾角 )。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 。常將靜特性 曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。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。 鑄造鋁合金多采用 ZLl05，抗拉強(qiáng)度為 160～240Mpa。 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。 7)密封性能好，內(nèi)、外泄漏少。 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。 導(dǎo)管壁厚 取為 1mm。 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。在保證足夠的強(qiáng)度條件下，盡可能將 D 值取小些。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤經(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）。斜面的凸緣、彈性墊片、連接螺栓組成。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吸收沖擊能量。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”。 本次設(shè)計(jì)主要以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主。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)?；钊腋椎挠鸵罕粔撼觯ㄟ^閥套孔、閥芯及閥芯與扭力桿間的間隙流回轉(zhuǎn)向油罐 1。轉(zhuǎn)向控制閥用以改變油路。 （ 6） 操縱輕便。過小則在汽車高速直線行駛時(shí)，對(duì)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。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 iw 及其變化規(guī) 律即可。通常螺線導(dǎo)程角選在 8176。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種 逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。第一章 緒論 汽車轉(zhuǎn)向器的功能及重要性 汽車在行駛過程中需要改變行駛方向時(shí)，駕駛員通過汽車轉(zhuǎn)向系使汽車轉(zhuǎn)向橋（一般是前橋）上的車輪相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度，使汽車達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。 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。為此，導(dǎo)程角必須大于摩擦角。現(xiàn)代汽車結(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 。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)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過小。 （ 5） 保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有快速和小轉(zhuǎn)彎能力。轉(zhuǎn)向油罐 5 有進(jìn)、出油管接頭，通過油管分別與轉(zhuǎn)向油泵和轉(zhuǎn)向控制閥 2 聯(lián)接。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)開隙被關(guān)閉，另一側(cè)的預(yù)開隙開度變大，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，汽車向左轉(zhuǎn)彎。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。 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。 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)。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) 。 彈性聯(lián)軸器式防傷機(jī)構(gòu)，由上、下轉(zhuǎn)向軸和有 45176。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。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。螺桿滾道應(yīng)倒角以避免尖角劃傷鋼球。 一般 e=～ 。 當(dāng)接觸表面硬度為 58～ 64HRC 時(shí)，許用接觸應(yīng)力 [?]=2500 2/mmN 。 6)動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)閥式分配閥在國(guó)內(nèi)、外均得到廣泛應(yīng)用 ?？?拉強(qiáng)度為 500MPa，屈服點(diǎn)為 350MP