【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個(gè)鋼球，以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。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的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母?jìng)?cè)面有兩對(duì)通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч?，每根?dǎo)管的兩端分別插入螺母?jìng)?cè)面的一對(duì)通孔中。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。這樣，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 ” 。 9 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鋼球?qū)?力傳給轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動(dòng)。同時(shí)，在螺桿及螺母與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 ” 。 在轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會(huì)脫出。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪與地面的相對(duì)滑動(dòng)盡可能小 。 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 轉(zhuǎn)向器的效率 功率 1P 從轉(zhuǎn)向軸輸入 ， 經(jīng)轉(zhuǎn)向 搖臂軸輸出所求得的效率稱 之 為正效率 ， 用符號(hào) ?? 表示 ，121 /)( PPP ???? ；反之 則 稱為逆效率 ， 用符號(hào) ?? 表示， 323 /)( PPP ???? 。式中 2P 為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； 3P 為轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正 效率高，為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一 定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪于路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手，這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。 (1) 轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 滾針軸 承和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。第一種結(jié)構(gòu)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(dòng)摩擦損失，故這種轉(zhuǎn)向器的效率 ?? 僅有 54%，另外兩種結(jié)構(gòu) 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 的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為 70%和 75%。 轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對(duì)效率也有影響 ， 用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約 10%。 (2) 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和效率 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 )tan(tan0 0 ?? ?? ??? （ 21） 式中， 0? 為螺桿（或蝸桿）的螺線導(dǎo)程角： ? 為摩擦角， farctan?? ； f 為摩擦因數(shù)。 10 取 0? 為 7176。； f 取 ， ??? 1 f? ； %) a n( 7t a n)t a n(t a n 0 0 ???? ????? ?? ?? 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。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)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，車輪受到的沖擊力能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神緊張；如果長(zhǎng)時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。屬于可逆式的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。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些 零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)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)向器介于上述兩者之間。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。它的逆效率較低，在不平路面上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan )tan( ? ??? ??? （ 22） % a n ) a n(t a n )t a n( 00 ?? ??????? ? ??? 式（ 21）和（ 22）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)程角小于或等于摩擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 傳動(dòng)比的變化特性 (1) 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 。從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 wF2 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF 之比，稱為力傳動(dòng)比，即 hwp FFi /2? （ 23） 轉(zhuǎn)向盤角速度 w? 與 同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 0?i ，即 kkkw dddtd dtdi ??????? ??? //0 （ 24） 式中 ?d 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； kd? 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； dt 為時(shí)間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 ?i? 所組成，即 ??? iii ??0 。 11 轉(zhuǎn)向盤角速度 w? 與搖臂軸角速度 p? 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i ，即 pppw dddtd dtdi ??????? ??? // （ 25） 式中， pd? 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。此定義適應(yīng)于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器 。 搖臂軸角速 度 p? 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比 ， 稱為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 ?i? ， 即 LpLpkp dddtd dtdi ??????? ???? // （ 26） (2) 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 輪胎與地面之 間的阻力 WF 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 rM 之間有如下關(guān)系 aMF rW? （ 27） 式中， a 為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長(zhǎng)線與支撐平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。 作用在方向盤上的手力 hF 可用下式表示 swhh DMF 2? （ 28） 式中， hM 為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩； SWD 為轉(zhuǎn)向盤直徑。 將式（ 23）和（ 24）帶入 hwp FFi /2? 后得到 aMDMi h swrP ? （ 29） 分析式（ 25）可知，當(dāng)主銷偏移距 a 小時(shí)，力傳動(dòng)比 pi 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。通常輕型越野車的 a 值在 ～ 。轉(zhuǎn)向盤直徑 SWD 應(yīng)根據(jù)車型不同在 GB5911— 86轉(zhuǎn)向盤尺寸標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系列內(nèi)選取。本次設(shè)計(jì)用原有車型的數(shù)據(jù)。 如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理， hr MM /2 可用下式表示 02 ??? iddMM khr ?? （ 210） 將式（ 26）代入（ 25）后得到 aDii swP 20?? （ 211） 當(dāng) a 和 SWD 不變時(shí)，力傳動(dòng)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。 (3) 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0?i 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比，除用 kP ddi ??? /?? 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長(zhǎng) 2L與搖臂長(zhǎng) 1L 之比來表示，即 12 // LLddi kP ??? ??? 。現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 2L 與 1L 的比值大約在 ～ ，可近似認(rèn)為其比值為 1，則 ???? ddii /0 ?? 。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 ?i 及其變化規(guī)律即可。 (4) 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律 式（ 27）表明：增大角傳動(dòng)比可以增加力傳動(dòng)比。從 hwp FFi /2? 可知，當(dāng) WF 一定時(shí)， 12 增大 pi 能減少作用在方向盤上的手力 hF ，使操縱輕便。 考慮到 ?? ii ?0 ，由 0?i 的定義可知：對(duì)于一定的轉(zhuǎn)向盤角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比成反比。角傳動(dòng)比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對(duì)轉(zhuǎn)向盤角速度的影響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長(zhǎng)，汽車轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”