【正文】 為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；對(duì)于轎車亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng)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(duì)小型汽車可取 100～ 150mm，我的設(shè)計(jì)尺寸為 140mm。 ４．動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性是指輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化關(guān)系曲 線，是用來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。）； t — 轉(zhuǎn)向螺桿的螺距， mm. 滑閥總移動(dòng)量 e 過大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長(zhǎng)，致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度 降低；如 e 值過小，則使密封長(zhǎng)度 ee e 12 ?? 過小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)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)力缸體壁厚。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 ?? ?? iDL MLF SW rh 2 12 （ 62） ＝ N 式中， L1 為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)； L2 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)； DSW 為轉(zhuǎn)向盤直徑； i? 為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； ?? 為轉(zhuǎn)向器正效率。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan )tan( aa ?? ??? （ 54） 式（ 53）和式（ 54）表明：增加導(dǎo)程角 a0 ，正、逆效率均增大。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之 間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易進(jìn)行。齒條移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動(dòng)，齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式：中間輸入，兩端輸出；側(cè)面輸入，兩端輸出；側(cè)面輸入，中間輸出；側(cè)面輸入，一端輸出。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎 時(shí)前外輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡構(gòu)成圓周的半徑。但對(duì)于中級(jí)以下的轎車和前軸負(fù)荷不超過 3t 的載貨汽車，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。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(chǔ)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(jī)和地線的作用。經(jīng)轉(zhuǎn)向器 放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。 現(xiàn)在有越來(lái)越多的汽車在轉(zhuǎn)向盤里安裝了安全氣囊，也使汽車的安全性大大提高了。汽車轉(zhuǎn)向器是用來(lái)保持或改變汽車形式方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行使時(shí)，還要保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。他們?cè)谲嚿砦膊肯逻呇b設(shè)了一直橫向小車輪，只需按一下電鈕就可使小車輪落地并把后輪抬起，在轉(zhuǎn)動(dòng)橫向小車輪，汽車變以前輪為中心原地轉(zhuǎn)向。助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，有一些采用真空助力，還有一些是采用壓縮空氣助力。 最早采用的傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)蝸輪副，被安裝在轉(zhuǎn)向柱的末端。 1872 年蘇格蘭的查理士第一個(gè)把轉(zhuǎn)向盤安裝到煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)車輛上。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史 100 多年前，汽車剛剛誕生后不久，其轉(zhuǎn)向操作是模仿馬車和自行車的轉(zhuǎn)向方式，用一個(gè)操縱桿或手柄來(lái)使前輪偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。因此逐漸被齒輪齒條式取代。 I 目 錄 摘要 ............................................................ 1 Abstract ........................................................ 2 第 一章 緒論 . .................................................... 3 簡(jiǎn)介 .................................................... 3 課題目的與意義 .......................................... 4 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史 .................................. 4 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場(chǎng) .............................. 7 本課題研究的難點(diǎn) ........................................ 7 第 二章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類 . .................................. 9 汽車轉(zhuǎn)向器的類型與組成 .................................. 9 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系 ..................................... 10 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系 .................................. 11 第 三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述 . ......................................... 12 對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 ......................................... 12 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ........................................... 13 轉(zhuǎn)向器 ................................................. 14 轉(zhuǎn)角及最 小轉(zhuǎn)彎半徑 ..................................... 14 第 四章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類 . ................................. 17 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 ....................................... 17 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 ......................................... 18 蝸桿滾輪式 轉(zhuǎn)向器 ....................................... 19 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 ....................................... 19 第 五章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) . ................................... 21 轉(zhuǎn)向系的效率 ........................................... 21 轉(zhuǎn)向系的正效率 ................................... 21 轉(zhuǎn)向系的逆效率 ................................... 21 傳動(dòng)比變化特性 ......................................... 22 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 ..................................... 22 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 .................. 23 II 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇 ............................. 24 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 ................................. 24 轉(zhuǎn)向 盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) ..................................... 25 第 六章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算 . ....................................... 26 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 ................................... 26 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) ............................................. 26 參數(shù)的選取 ........................................ 26 計(jì)算參數(shù) .......................................... 27 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 ............................. 27 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 ......................... 27 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定 ............................... 28 第 七章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類 . ................................. 29 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 ................................... 29 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 ............................... 29 動(dòng)力缸尺寸計(jì)算 ................................... 29 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................... 30 動(dòng)力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo) ..................................... 32 第 八章 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . ..................................... 35 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷 ............................. 35 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 ........................................... 35 結(jié)論 ......................................................... 37 致謝 ......................................................... 38 參考文獻(xiàn) ..................................................... 39 英文翻譯 ..................................................... 40 1 摘 要 汽車轉(zhuǎn)向器是汽車的重要組成部分，也是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，它的質(zhì)量嚴(yán)重影響汽車的操縱穩(wěn)定性。但隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來(lái)又得到廣泛使用。由于 操縱費(fèi)力且不可靠，以致時(shí)常發(fā)生車毀人亡的事故。此前，想把轉(zhuǎn)向盤安裝到車輛上的多次嘗試均未得到認(rèn)可。蝸桿驅(qū)動(dòng)一個(gè)蝸輪，再有蝸輪副被裝配在鑄鐵殼里，這個(gè)殼被固定在汽車的大橋梁上。 1905 年出版的《汽車時(shí)代》雜志談到了哥倫比亞汽車的助力轉(zhuǎn)向器。 1985 年，日本豐田公司的克雷西達(dá)汽車成了第一個(gè)采用計(jì)算機(jī)控制輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車產(chǎn)品，豐田公司稱此系統(tǒng)為先進(jìn)的動(dòng)力齒輪齒條轉(zhuǎn)向系。駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車保持直線或轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者上述兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)向盤的集電環(huán)：轉(zhuǎn)向盤上有喇叭開關(guān)，必須時(shí)刻與車身電器線路相連，而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向盤與組合開關(guān)之間顯然不能用導(dǎo)線直接相連，因此就必須采用集電環(huán)裝置。 從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一系列零件和部件，均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向助力裝置有以下幾種： (1)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 (2)電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 (3)電動(dòng)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 12 第三章 . 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 概述 對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 [3] 1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。 13 圖 31 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 1方向盤 ； 2轉(zhuǎn)向軸； 3橡膠墊 ； 4轉(zhuǎn)向 柱管支架 ； 5轉(zhuǎn)向 柱管支座； 6轉(zhuǎn)向 操縱機(jī)構(gòu)支架； 7轉(zhuǎn)向 軸限位彈簧； 8上萬(wàn)向節(jié)； 9轉(zhuǎn)向 傳動(dòng)軸； 10花鍵防護(hù)套； 11下萬(wàn)向節(jié)； 12轉(zhuǎn)向 柱管； 5轉(zhuǎn)向 節(jié)襯套?？砂聪率接?jì)算： aLoR?? ?m a xm in s in (32) 通常 ?maxi 為 35186。 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。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)。 20 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。受 ??增大的影響， a0 不宜取得過大。 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時(shí)要極小，最好無(wú)間隙。 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 參數(shù)的選取 [9] 搖臂軸直徑 /mm 26 鋼球中心距 D/mm 25 螺桿外徑 D1 /mm 23 鋼球直徑 d /mm 27 螺距 P /mm 工作圈數(shù) W 螺母長(zhǎng)度 L /mm 45 導(dǎo)管壁厚 /mm 鋼球直徑與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙 e/mm 螺線導(dǎo)程角 0a /186。 動(dòng)力缸產(chǎn)生的推力 F 為 LF LF 11? 式中， L1