【正文】 為轉(zhuǎn)向搖臂長度； L為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動力缸活塞之間的距離。通常，當(dāng)滑閥總移動量為 e時，轉(zhuǎn)向盤允許轉(zhuǎn)動的角度約為 20176。因輸出轉(zhuǎn)矩等于油壓壓力乘以動力缸工作面積和作用力臂，對于已確定的結(jié)構(gòu)，后兩項是常量，所以可以用輸入轉(zhuǎn)矩 Mφ與輸出油壓 p之間的變化關(guān)系曲線來表示動力轉(zhuǎn)向的靜特性，如圖 71示。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的 30 或 35號鋼的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。后者在制造過程中可滲入專門的成分 (例如尼龍 —— 二硫化鉬 )，對這類襯墊則可免去潤滑。球形鉸接的殼體則用鋼 35 或 40 制造。轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向搖臂軸用三角花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有一定的錐度以得到無隙配合，裝配時花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對中以保證轉(zhuǎn)向搖臂的正確安裝位置。 ３．轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值 i 來評價 ??2Dswi? (714) 比值 i 越小，則動力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。 e1 ＝ t360? ＝ t???3605~2 (77) ＝ 式中 ? — 相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，（176。 ，內(nèi)、 外泄漏少。p為輪胎氣壓（ MPa）。 該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性（圖 52）。在車輪受到?jīng)_擊力作用時，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。 （ 1）轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點 與效率 在四種轉(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固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。 為了防止齒條旋轉(zhuǎn)，也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計導(dǎo)向槽的，槽內(nèi)嵌裝導(dǎo)向塊，并將拉桿、導(dǎo)向塊與齒條固定在一起。反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手，同時對駕駛員造成傷害。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。 動力轉(zhuǎn)向器除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。該力矩通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)、和轉(zhuǎn)向傳動軸輸入轉(zhuǎn)向器。由于轉(zhuǎn)向助力裝置的普及，轉(zhuǎn)向盤外徑變小了，而手握處卻變粗了，采用柔軟材料，使操作感得到了改善。 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。 1981 年，日本研制出能原地轉(zhuǎn)向的汽車。 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。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。 1857 年，英國的達(dá)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。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。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。 轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型。 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。 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?；谖佪喐钡臏p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。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。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。 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。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)。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)。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。 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。～ 40186。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。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。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。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%。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。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。 7? 法向壓力角 0a /186。 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＝ 。左右。 常將靜特性曲線劃分為四個區(qū)段。 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。 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。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。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。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。一般要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 ??? 5~2? 時滑閥就移動 e1 的距離。 ，仍能用機械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 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） 。 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。 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。 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。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)。 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。 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)。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。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。 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。 現(xiàn)在的轉(zhuǎn)向盤與以前的看似沒有太大變化，但實際上已經(jīng)有了改進。 相比齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于更多依靠滾動摩擦，所以具有較高的傳動 效率，操縱起來比較請便舒適，機械部件的磨損較小，使用壽命相對較長，因此如何提高傳動效率、減小部件磨損是我要考慮的重要問題 。 1967 年，美國的湯姆森制造了一輛四輪專項的印迪賽車，但未進行實際使用。從那時起，轉(zhuǎn)向機構(gòu)就一直被這樣沿用下來。這個偶然的發(fā)現(xiàn)，促成了戴妙勒 ?帕利生于 1890 年制成世界上第一輛轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向盤傾斜的汽車，從此，人類的汽車駕駛 就踏上了更舒適、安全的旅程。杰特把轉(zhuǎn)向 柱的一端與轉(zhuǎn)向臂連接，當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱 5 時，通過轉(zhuǎn)向臂和隨動臂、橫拉桿和車輪軸轉(zhuǎn)動車輪，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。它的原理相當(dāng)于利用了螺母與螺栓在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的相 對移動，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動，循環(huán)球式故而得名 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是，操縱輕便，磨損小，壽命長。而在機械式轉(zhuǎn)向器中，循環(huán)球齒條 齒扇式轉(zhuǎn)向器由于其自身的特點被廣泛應(yīng)用 于各級各類汽車上。歷史上曾出現(xiàn)過許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。該總成別安裝在樞軸上，可以繞前橋中心的一個點轉(zhuǎn)動，利用一個桿柱連接前橋的中點，通過地板往上延伸，轉(zhuǎn)向盤就緊固再桿柱上端，以此操縱汽車。 1886 年，英國的弗雷德里克 ?斯特里克蘭說服了他的朋 友、汽車制造商雷克，把一個用于輪船上的轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤裝到了一輛新的戴姆勒 ?弗頓敞蓬車上。其中一種是于1908 年投產(chǎn)的美國福特 T型車采用的轉(zhuǎn)向齒輪結(jié)構(gòu)（行星齒輪轉(zhuǎn)向器）。 1923 年，美國底特律市的亨利 ?馬爾斯為了減少蝸輪副 和滾動軸之間的接觸摩擦力，在兩者之間接觸處放置滾珠支撐，這就出現(xiàn)了滾珠蝸輪轉(zhuǎn)向器。汽車在公路上高速行使使，轉(zhuǎn)向需要的動力需要的動力較少，計算機液流控制閥降低油壓，同時把轉(zhuǎn)向器穩(wěn)住，當(dāng)停車或汽車低速行駛轉(zhuǎn)向時，計算機液流控制閥提高油流壓力，這就使得駕駛員很容易操縱轉(zhuǎn)向盤。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C構(gòu)的直線運動 (嚴(yán)格講是近似直線運動 )的機構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。由于是機械接觸，長時間使用觸點會因磨損影響導(dǎo)電性，導(dǎo)致緊急時刻喇叭不鳴甚至氣囊不工作。 目前較常用的機械式轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。 2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。（見圖 32） 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進行偏轉(zhuǎn)。為了減小 Rmin 值， ?maxi 值有時可達(dá)到 45186。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此， 兩拉桿那與齒條同時向左或右移動，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽，從而降低了它的強度。 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置：形式轉(zhuǎn)向器位于前 軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形。 要求搖臂軸有較大的轉(zhuǎn)角時，應(yīng)該采用雙銷式結(jié)構(gòu)。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。 傳動副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。 20? 接觸角 ? /186。 聯(lián)立式 (61)和式（ 62）后得到 30 dLF ppLD 2114 ?? ? （ 73） =63 mm 所以 d=22mm 活塞行程是車輪轉(zhuǎn)制最大轉(zhuǎn)角時，由直拉桿的的移動量換算到活塞桿處的移動量得到的。 te ???36020 (78) = p? 當(dāng)汽車宜行時，滑閥處于中 間位置，油液流經(jīng)滑閥后再回到油箱。在輸入轉(zhuǎn)矩不大的時候，相當(dāng)于圖中 A段；汽車原地轉(zhuǎn)向或調(diào)頭時，輸入轉(zhuǎn)矩進入最大區(qū)段（圖中 C段）； B區(qū)段屬常用快速轉(zhuǎn)向行駛區(qū)段； D區(qū)段曲線就表明是一個較寬的平滑過渡區(qū)間。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。 本次設(shè)計，所選用的轉(zhuǎn)向器為適用于各種車型的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，對于已知的汽車數(shù)據(jù)如軸距，整備質(zhì)量等參數(shù)，計算轉(zhuǎn)向系所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且對其進行了強度校核的分析。 球銷與襯墊均采用低 碳合金鋼如 12CrNi3A， 18MnTi，或 20C