【文章內容簡介】 向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。轉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。螺母側面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內。轉向螺母外有兩根鋼球導管，每根導管的兩端分別插入螺母側面的一對通孔中。導管內也裝滿了鋼球。這樣，兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球 “ 流道 ” 。 9 轉向螺桿轉動時，通過鋼球將 力傳給轉向螺母，螺母即沿軸向移動。同時，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滾動，形成 “ 球流 ” 。 在轉向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內循環(huán)，不會脫出。 轉向傳動機構 轉向傳動機構的功用是將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節(jié)，使兩側轉向輪偏轉，且使二轉向輪偏轉角按一定關系變化，以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小 。 轉向系主要性能參數(shù) 轉向器的效率 功率 1P 從轉向軸輸入 ， 經轉向 搖臂軸輸出所求得的效率稱 之 為正效率 ， 用符號 ?? 表示 ，121 /)( PPP ???? ；反之 則 稱為逆效率 ， 用符號 ?? 表示， 323 /)( PPP ???? 。式中 2P 為轉向器中的摩擦功率； 3P 為轉向搖臂軸上的功率。為了保證轉向時駕駛員轉動轉向盤輕便，要求正 效率高，為了保證汽車轉向后轉向輪和轉向盤能自動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駕駛員的疲勞，車輪于路面之間的作用力傳至轉向盤上要盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。 影響轉向器正效率的因素有：轉向器的類型、結構特點、結構參數(shù)和制造質量等。 (1) 轉向器類型、結構特點與效率 滾針軸 承和球軸承等三種結構之一。第一種結構除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側翼與墊片之間還存在滑動摩擦損失，故這種轉向器的效率 ?? 僅有 54%，另外兩種結構 在前述四種轉向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉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向器的正效率要明顯的低些。同一類型轉向器，因結構不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉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 的轉向器效率，根據(jù)試驗結果分別為 70%和 75%。 轉向搖臂軸軸承的形式對效率也有影響 ， 用滾針軸承比用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10%。 (2) 轉向器的結構參數(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，對于蝸桿和螺桿類轉向器，其效率可用下式計算 )tan(tan0 0 ?? ?? ??? （ 21） 式中， 0? 為螺桿（或蝸桿）的螺線導程角： ? 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，經過轉向系可大部分傳遞到轉向盤，這種逆效率較高的轉向器屬于可逆式。它能保證轉向后，轉向輪和轉向盤自動回正。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，車輪受到的沖擊力能大部分傳至轉向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神緊張；如果長時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)球式轉向器。 不可逆式轉向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉向盤的轉向器。該沖擊力由轉向傳動機構的零件承受，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向器。 極限可逆式轉向器介于上述兩者之間。在車輪受到沖擊力作用時，此力只有較小一部分傳至轉向盤。它的逆效率較低，在不平路面上行駛時，駕駛員并不十分緊張，同時轉向傳動機構的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉向器要小。 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算 00tan )tan( ? ??? ??? （ 22） % a n ) a n(t a n )t a n( 00 ?? ??????? ? ??? 式（ 21）和（ 22）表明：增加導程角 0? ，正、逆效率均增大。受 ?? 增大的影響， 0? 不宜取得過大。當導程角小于或等于摩擦角時，逆效率為負值或者為零，此時表明該轉向器是不可逆式轉向器。 傳動比的變化特性 (1) 轉向系傳動比 轉向系的傳動比包括轉向系的角傳動比 0?i 和轉向系的力傳動比 pi 。從輪胎接地面中心作用在兩個轉向輪上的合力 wF2 與作用在轉向盤上的手力 hF 之比，稱為力傳動比，即 hwp FFi /2? （ 23） 轉向盤角速度 w? 與 同側轉向節(jié)偏轉角速度 k? 之比，稱為轉向系角傳動比 0?i ，即 kkkw dddtd dtdi ??????? ??? //0 （ 24） 式中 ?d 為轉向盤轉角增量； kd? 為轉向節(jié)轉角增量； dt 為時間增量。它又由轉向器角傳動比 ?i 和轉向傳動機構角傳動比 ?i? 所組成，即 ??? iii ??0 。 11 轉向盤角速度 w? 與搖臂軸角速度 p? 之比，稱為轉向器角傳動比 ?i ，即 pppw dddtd dtdi ??????? ??? // （ 25） 式中， pd? 為搖臂軸轉角增量。此定義適應于除齒輪齒條式之外的轉向器 。 搖臂軸角速 度 p? 與同側轉向節(jié)偏轉角速度 k? 之比 ， 稱為轉向機構的角傳動比 ?i? ， 即 LpLpkp dddtd dtdi ??????? ???? // （ 26） (2) 力傳動比與轉向系角傳動比的關系 輪胎與地面之 間的阻力 WF 和作用在轉向節(jié)上的轉向阻力矩 rM 之間有如下關系 aMF rW? （ 27） 式中， a 為主銷偏移距，指從轉向節(jié)主銷軸線的延長線與支撐平面的交點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 為作用在轉向盤上的力矩； SWD 為轉向盤直徑。 將式（ 23）和（ 24）帶入 hwp FFi /2? 后得到 aMDMi h swrP ? （ 29） 分析式（ 25）可知，當主銷偏移距 a 小時，力傳動比 pi 應取大些才能保證轉向輕便。通常輕型越野車的 a 值在 ～ 。轉向盤直徑 SWD 應根據(jù)車型不同在 GB5911— 86轉向盤尺寸標準中規(guī)定的系列內選取。本次設計用原有車型的數(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 a 和 SWD 不變時，力傳動比 pi 越大，雖然轉向越輕，但 0?i 也越大，表明轉向不靈敏。 (3) 轉向系的角傳動比 0?i 轉向傳動機構角傳動比，除用 kP ddi ??? /?? 表示以外，還可以近似地用轉向節(jié)臂臂長 2L與搖臂長 1L 之比來表示，即 12 // LLddi kP ??? ??? ?，F(xiàn)代汽車結構中， 2L 與 1L 的比值大約在 ～ ，可近似認為其比值為 1，則 ???? ddii /0 ?? 。由此可見，研究轉向 系的傳動比特性，只需研究轉向器的角傳動比 ?i 及其變化規(guī)律即可。 (4) 轉向器角傳動比及其變化規(guī)律 式（ 27）表明：增大角傳動比可以增加力傳動比。從 hwp FFi /2? 可知，當 WF 一定時， 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：對于一定的轉向盤角速度，轉向輪偏轉角速度與轉向器角傳動比成反比。角傳動比增加后，轉向輪偏轉角速度對轉向盤角速度的影響應變得遲鈍，使轉向操縱時間增長，汽車轉向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”