【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，使汽車的轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。此時(shí)路面作用于轉(zhuǎn)向輪上的向后的反力就有了垂直與車輪的分量并成為汽車作曲線運(yùn)動(dòng)的向心力。在汽車直線行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受 到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而干擾行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這一套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)即稱作汽車的轉(zhuǎn)向系。 轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，常用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，經(jīng)過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振裝置。還有一些汽車的專門裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并借助此機(jī)構(gòu)來減輕駕駛員的手力，以降低駕駛員的勞累程度。 對(duì)轉(zhuǎn)向系的主要要求有： 操縱輕便。轉(zhuǎn)向時(shí)加在方向盤上的力對(duì)轎車不超過 200N，對(duì)輕型貨車不超過360N,對(duì)中型貨車不超過 450N,方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。 工作安全可靠。 在轉(zhuǎn)向后，方向盤有自動(dòng)回正能力，能保持汽車有穩(wěn)定的直線行駛能力。 在前輪受到?jīng)_擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系傳遞反向沖擊到方向盤上要小。 應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接處的間隙，間隙應(yīng)能自動(dòng)補(bǔ)償即調(diào)整，除了設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選擇導(dǎo)向輪的定位角外，轉(zhuǎn)向盤在中間式的自由行程應(yīng)當(dāng)保證直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向盤相對(duì)導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)角的靈敏度。 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式 及選擇 對(duì)轉(zhuǎn)向系 設(shè)計(jì)的要求有： ，全部車輪應(yīng)繞順時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車行駛穩(wěn)定性。 ，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 ，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自震，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動(dòng)。 ，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。 ，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 8 。 ，傳給轉(zhuǎn)向盤的反 沖力要盡可能小。 ，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 ，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 ，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器大體可分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，蝸桿 滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器幾類。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以 及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是： 如圖 ， 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)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而傳動(dòng)效率可達(dá)到 75%— 85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；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；適合用來做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 效率高、工作可靠、平穩(wěn)，蝸桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經(jīng)過磨削加工，所以耐磨且壽命較長。齒扇和齒條嚙合間隙的調(diào)整工作容易進(jìn)行。和其它形式轉(zhuǎn)向器比較，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，對(duì)主要零件加工精度要求較高。 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此制造容易，成本低；但逆效率比較高，極易發(fā)生反沖現(xiàn)象，會(huì)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(dòng)又會(huì)造成打手，同時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害， 為了防止和緩和反向沖擊傳 9 給方向盤，必須選擇較大的傳動(dòng)比，或裝有吸振裝置的減振器 。 圖 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 蝸桿 滾輪 式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制， 不能完全滿足設(shè)計(jì)者的意圖。 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)向器的結(jié)構(gòu)形式，決定了其效率特性以及對(duì)角傳動(dòng)比變化特性的要求。 選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來決定，并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。 綜上，本次選用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級(jí)傳動(dòng)副。第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。 轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個(gè)圓錐滾子軸承上。軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母的下平面上加工成齒條，與齒扇 軸內(nèi)的齒扇部分相嚙合。通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動(dòng)，只能軸向移動(dòng)，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減小轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，其間裝有小鋼球以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。二者的螺旋 10 槽能配合形成近似圓形斷面輪廓的螺旋管狀通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根導(dǎo)管，兩端分別插入螺母的一對(duì)通孔。導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球流道。轉(zhuǎn)向器工作是兩列鋼球只是在各自封閉的流道內(nèi)循環(huán)，而不脫出。 轉(zhuǎn)向螺母上的齒條式傾斜的，因此與之嚙合的齒應(yīng)當(dāng)是分度圓上的齒厚沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的變厚齒扇。因 為循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動(dòng)效率很高，操作輕便，使用壽命長。經(jīng)常用于各種汽車。 綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 。 本章小結(jié) 本章通過對(duì)車橋類型的比較和具體分析，總結(jié)出各種不同車橋的應(yīng)用場(chǎng)合和車橋的優(yōu)缺點(diǎn)及使用方式。通過本章內(nèi)容對(duì)本次設(shè)計(jì)的車橋進(jìn)行初步選取。 11 第 3 章 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器的設(shè)計(jì) 主減速器的結(jié)構(gòu)型式 主減速器的結(jié)構(gòu)型式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。在現(xiàn)代輕型貨車車橋上，主減速器采用得最 廣泛的是“格里森” Gleason）制或“奧利康”（ Oerlikon）制的螺旋錐齒輪和雙面錐齒輪。 (a)螺旋錐齒輪傳動(dòng)； (b)雙曲面齒輪傳動(dòng) 圖 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng) 采用雙曲面齒輪。他的主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角（即將一軸線平移，使之與另一軸線相交的交角）也都是采用 90176。主動(dòng)齒輪軸相對(duì)于從動(dòng)齒輪軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個(gè)偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距。當(dāng)偏移距大到一定程度，可使一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸旁通過。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩邊布置尺寸緊湊的 支承。這對(duì)于增強(qiáng)支承剛度、保證齒輪正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。和螺旋錐齒輪由于齒輪的軸線相交而使得主、從動(dòng)齒輪的螺旋角相等的情況不同，雙曲面齒輪的偏移距使得主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)齒輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動(dòng)齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)是大于從動(dòng)齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷可提高至 175%。雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有力于大傳動(dòng)比傳動(dòng)。當(dāng)要求傳 12 動(dòng)比大而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對(duì)于主減速比 ?i 的傳動(dòng)有其優(yōu)越性。對(duì)中等傳動(dòng)比，兩種齒 輪都能很好適應(yīng)。由于雙曲面主動(dòng)齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪沖動(dòng)工作更加平穩(wěn)、無噪聲，強(qiáng)度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給輕型貨車的總布置帶來方便。 2122232425262728293031323335不涂漆34 圖 采用組合式橋殼的單級(jí)主減速器 減速型式的選擇與輕型貨車的類型及使用條件有關(guān)，但它主要取決于由動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等整車性能所要求的主減速比 0i 的大小及車橋下的離地間隙、車橋的數(shù)目及 布置型式等。 本設(shè)計(jì)采用組合式橋殼的單級(jí)主減速器（圖）。單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。其主、從動(dòng)錐齒輪軸承都直接支承在與橋殼鑄成一體的主減速器殼上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、支承剛度大、質(zhì)量小、造價(jià)低。 13 主減速器主動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 圖 主動(dòng)錐齒輪齒面受力圖 在殼體結(jié)構(gòu)及軸承型式已定的情況下，主減速器主動(dòng)齒輪的支承型式及安置方法，對(duì)其支承剛度影響很大，這是齒輪能否正確捏合并具有較高使用壽命的因素之一。 1調(diào)整墊圈； 2調(diào)整墊片 圖 騎馬式支承 本設(shè)計(jì)采用騎馬式支承（圖 ）。齒輪前、后兩端的軸頸均以軸承支承。騎馬式支承使支承剛度大為增加，使齒輪在載荷作用下的變形大為減小，約減小到懸臂式 1/30 以下。而主動(dòng)錐齒輪后軸承的徑向負(fù)荷比懸臂式的要減小至 1/5～1/7。齒輪承載能力較懸臂式可提高 10%左右。此外，由于齒輪大端一側(cè)前軸承及后軸承之間的距離很小，可以縮短主動(dòng)錐齒輪軸的長度，使布置更緊湊，這有利于減小傳動(dòng)軸夾角及整車布置。騎馬式支承的導(dǎo)向軸承（即齒輪小端一側(cè)的軸 14 承）都采用圓柱滾子式的，并且其內(nèi) 外圈可以分離，以利于拆裝。為了進(jìn)一步增強(qiáng)剛度，應(yīng)盡可能地減小齒輪大端一側(cè)兩軸承間的距離，增大支承軸徑，適當(dāng)提高軸承的配合的配合緊度。 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安裝方法 圖 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承型式及安置辦法 主減速器從動(dòng)錐齒輪的支承剛度依軸承的型式、支承間的距離和載荷在軸承之間的分布而定。兩端支承多采用圓錐錐子軸承，安裝時(shí)使它們的圓錐滾子大端相向朝內(nèi)，而小端相背朝外。 為了防止從動(dòng)齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承也應(yīng)預(yù)緊。由于從動(dòng)錐齒輪軸承是裝在差速器殼上，尺 寸較大，足以保證剛度。球面圓錐滾子軸承（圖 （ b））具有自動(dòng)調(diào)位的性能，對(duì)軸的歪斜的敏感性較小，這在主減速器從動(dòng)齒輪軸承的尺寸大時(shí)極其重要。 主減速器的基本參數(shù)的選擇及計(jì)算 主減速比 0i ,車橋的離地間隙和計(jì)算載荷，是主減速器設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)。 A. 主減速比 0i 的確定 15 主減速比對(duì)主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時(shí)輕型貨車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性都有直接影響。 0i 的選擇應(yīng)在輕型貨車總體設(shè)計(jì)時(shí)和傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比 Ti 一起由整車動(dòng)力計(jì)算來確定?？衫迷诓煌?oi下的功率平衡圖來研究 0i 對(duì)輕型貨車動(dòng)力性的影響。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系參數(shù)作最價(jià)匹配的方法來選擇 0i 值，可使輕型貨車獲得最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 為了得到足夠的功率儲(chǔ)備而使最高車速稍有下降， 0i 按下式計(jì)算 [3]： ghapr inrim a x0)( ?～? () 式中： r — 車輪滾動(dòng)半徑， m； ghi — 變速器最高檔傳動(dòng)比； maxa? — 輕型貨車最高車速； pn — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速 ??ghapr inrim a x0)4 7 7 ( ?～ 4 0 0 4 ???? 根據(jù)所選定的主減速比 oi 值，確定主減速器的減速型式為單級(jí)。查表得輕型貨車車橋的離地間隙為 200mm. B．主減速齒輪計(jì)算載荷的計(jì)算 通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ jeT 、 ?jT ）的較下者，作為載貨輕型貨車和越野輕型貨車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。既： nKiTT TTLeje /0m a x ????? 　 () 1 6 ????? mN?? 16 LBLBrj i rGT ? ??? ? ?? 2 () mN ?? ????? 4 2 6 6 3 4 5 式中： maxeT — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 216 mN? ； TLi — 由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比； 取 T? — 上述傳動(dòng)部分的效率，取 ?T? ； 0K — 超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨輕型貨車、礦用輕型貨車和越野輕型貨車以及液力傳動(dòng)的各類 輕型貨車取 10?K ； n — 該車的車橋數(shù)目； n=2 2G — 輕型貨車滿載時(shí)一個(gè)車橋給水平地面的最大負(fù)載， G2=16345N； ? — 輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用輕型貨車，取 ?? ； r — 車輪的滾動(dòng)半徑， rr=； LB? ， LBi — 分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減速比（例如輪邊減速器等） 。 ?LB? ， ?LBi 由式（ ）、