【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)，并注意控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的內(nèi)部摩擦阻力的大小和阻尼值。 轉(zhuǎn)向桿系和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)共同作用時，必須盡量減小其運(yùn)動干涉。應(yīng)從設(shè)計(jì)上保證各 桿系的運(yùn)動干涉足夠小。 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭處，應(yīng)有消除因磨損而產(chǎn)生的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)以及提高轉(zhuǎn)向系的可靠性。 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤應(yīng)有使駕駛員在車禍中避免或減輕傷害的防傷機(jī)構(gòu)。 汽車在作轉(zhuǎn)向運(yùn)動時，所以車輪應(yīng)繞同一瞬心旋轉(zhuǎn)，不得有側(cè)滑；同時，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動方向一致。 當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞到方向盤上的反沖力要盡可能小 在任何行使?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)產(chǎn)生擺振。 保證轎車有較高的機(jī)動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。機(jī)動性是通過汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑來體現(xiàn)的，而最小轉(zhuǎn)彎半徑由內(nèi)轉(zhuǎn) 向車輪的極限轉(zhuǎn)角、汽車的軸距、主銷偏移距決定的，一般的極限轉(zhuǎn)角越大，軸距和主銷偏移距越小，則最小轉(zhuǎn)彎半徑越開封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù) 畢業(yè)論文 6 小。 合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向時內(nèi)外車輪間的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)關(guān)系是通過合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形來保證的。對于采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系來說，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的協(xié)調(diào)關(guān)系是通過合理選擇小齒輪與齒條的參數(shù)、合理布置小齒輪與齒條的相對位置來實(shí)現(xiàn)的，而且前置轉(zhuǎn)向梯形和后置轉(zhuǎn)向梯形恰恰相反。轉(zhuǎn)向系的間隙主要是通過各球頭皮碗和轉(zhuǎn)向器的調(diào)隙機(jī)構(gòu)來調(diào)整的。合理的選擇轉(zhuǎn)向梯形的斷開點(diǎn)可以減小轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動干涉。 轉(zhuǎn)向系的效率 功率 P1 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率， 符號 η +表示，反之稱為逆效率，用符號 η 表示。 正效率 η +計(jì)算公式： 121 PPP ???? () 逆效率 η 計(jì)算公式： 323 P PP ???? () 式中， P1 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； P2 為轉(zhuǎn)向器中的磨擦 功率； P3 為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。 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(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等 [3]。 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(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 （ 1） 、轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。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。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%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%[3]。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10%。 開封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù) 畢業(yè)論文 7 （ 2） 、轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 )tan(tan0 0 ???? ??? () 式中， 0? 為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角； ρ 為摩擦角， ρ=arctanf ； f為磨擦 系 數(shù)。 轉(zhuǎn)向器的逆效率 根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 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。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時，傳至轉(zhuǎn)向 盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。 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。 不可逆式轉(zhuǎn)向器是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時，它既不能保證車輪自動回正，駕駛員又缺乏路面感覺，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。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。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。 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 ?? ??? （ ） 式（ ）和式（ ）表明：增加導(dǎo)程角 ? 0，正、逆效率均增大。受 ? 增大的影響， ? 0不宜取得過大。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。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。 傳動比特性 轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 。 h/2 FFi Wp ? （ ） 開封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù) 畢業(yè)論文 8 式中 WF 為從輪胎接地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力， hF 為作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力。 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 : kkkw dddtd dtdi ??????? ??? //0 （ ） 式中 w? 為轉(zhuǎn)向盤角速度； k? 為轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度； ?d 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角增量； kd? 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向增量； td 為時間增量 。 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 由轉(zhuǎn)向器角傳動比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動 比 ?i? 組成，即： ??? iii ??0 （ ） 轉(zhuǎn)向器的角傳動比 : pppw dddtd dtdi ??????? ??? // （ ） 式中 p? 為搖臂軸角速度； pd? 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量 。 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的角傳動比 : kpkpkp dddtd dtdi ??????? ???? // （ ） 力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向阻力 Fw與轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr的關(guān)系式： aMF rw? （ ） a為主銷偏距。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 Fh與作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩 Mh的關(guān)系式： swhh DMF ? （ ） 式中 swD 為方向盤直徑 將式（ 210）、式（ 211）代入 hWp FFi /2? 后得到： aMDMi h swrp ? （ ） 如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理， 2Mr/Mh可用下式表示 開封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù) 畢業(yè)論文 9 02 ??? iddMM khr ?? （ ） 將式（ ）代入式（ ）后得到： aDii swp 20?? （ ） 當(dāng) a 和 Dsw不變時，力傳動比 pi 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 0?i 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。 轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇 轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動能力的要求。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，以提高汽車的機(jī)動能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車低速急轉(zhuǎn)彎時的操縱輕便性問題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動比。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏， 轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當(dāng)小些。汽車高速直線行駛時，轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜過小。否則轉(zhuǎn)向過分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動有困難。 轉(zhuǎn)向器角傳動比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖 [3]所示。 其中橫軸為轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角 ? ，縱軸為轉(zhuǎn)向角傳動比。 圖 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 傳動間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動副之間的間隙。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 ）。 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)。 傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。若轉(zhuǎn)開封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù) 畢業(yè)論文 10 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。 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。在中間附近位置因磨損造成的間隙過大時，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。 圖 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 圖中曲線 1 表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線 2表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且 在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙；曲線 3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動間隙變化特性。 3 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器總體方案 初步 設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向器的分類 及設(shè)計(jì)選擇 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中的重要部分，其主要作用有三個方面：一是增大來自轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩，使之達(dá)到足以克服轉(zhuǎn)向輪與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力矩；二是減低轉(zhuǎn)向傳動軸的轉(zhuǎn)速，并帶動搖臂軸移動使其達(dá)到所需要的位置；三是使轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動方向協(xié)調(diào)一致。 按照轉(zhuǎn)向能源不同，可以將汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。根據(jù)機(jī)械轉(zhuǎn)向