【文章內容簡介】 LKBD CODOi ???? ?? c otc ot 0 （ 21） 式中： 0? — 外轉向輪轉角； 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 i? — 內轉向輪轉角； K— 兩轉向主銷中心線與地面交點間的距離； L— 軸距 內、外轉向輪轉角的合理匹配是由轉向梯形來保證。 圖 24 理想的內、外轉向輪轉角間的關系 Fig 24 Relations between ideal inside and outside steering wheel corner 汽車的最小轉彎半徑 minR 與其內、外轉向輪在最大轉角 maxi? 與 0max? 、軸距 L、主銷距K 及轉向輪的轉臂 a 等尺寸有關。在轉向過程中除內、外轉向輪的轉角外，其他參數(shù)是不變的。最小轉彎半徑是指汽車在轉向輪處于最大轉角的條件下以低速轉彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構成圓周的半徑。可按下式計算 ： m in 0 m axsin LR ???? (22) 通常 ?maxi 為 35186?！?40186。，為了減小 Rmin 值， ?maxi 值有時可達到 45186。 操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達到。 對轉向后轉向盤或轉向輪能自動回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動性的要求則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內傾角，消除轉向器傳動間隙以 及選用可逆式轉向器來達到。但要使傳遞到轉向盤上的反向沖擊小，則轉向器的逆效率有不宜太高。至于對轉向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結構以及結構布置來解決。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉向系統(tǒng)結構設計 16 轉向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的%～ %；小排量以及下轎車干重的 %～ %。轉向器的結構型式隊汽車的自身質量影響較小。 對轉向系的要求 1）汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側滑。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。 2）汽車轉向行駛時， 在駕駛員松開轉向盤的條件下，轉向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉向輪都不得產(chǎn)生自振，轉向盤沒有擺動。 4）轉向傳動機構和懸架導向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調使車輪產(chǎn)生的擺動應最小。 5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉彎行駛能力。 6）操縱輕便。 7) 轉向輪碰撞到占該物以后，傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。 8) 轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調整機構。 9) 在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉向系應有能使駕駛 員免遭或減輕上海的防傷裝置。 10) 進行運動校核，保證轉向輪與轉向盤轉動方向一致。 轉向系主要性能參數(shù) 轉向系的效率 功率 1p 從轉向軸輸入，經(jīng)轉向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉向器的正效率，用符號?? 表示，；反之稱為逆效率，用符號 ?? 表示。 正效率 ?? 計算公式： 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 17 121ppp?? ?? （ 2—3） 逆效率 ?? 計算公式： 323ppp?? ?? （ 2—4） 式中， 1p 為作用在轉向軸上的功率； 2p 為轉向器中的磨擦功率； 3p 為作用在轉向搖臂軸上的功率。 正效率高，轉向輕便；轉向器應具有一定逆效率，以保證轉向輪和轉向盤的自動返回能力。但為了減小傳至轉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。 轉向器的正效率 ?? 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 在四種轉向器中，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%。另外兩種結構的轉向器效率分別為 70%和 75%。 轉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%。 （ 2）轉 向器的結構參數(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，對于蝸桿類轉向器，其效率可用下式計算 )tan(tan0 0 ?? ??? a a=% （ 2—5） 式中， 0a 為螺桿的螺線導程角 =8176。 ~10176。，取 8176。； a r c t a n a r c t a n ? ? ? ?， f為磨擦因數(shù) ，取 。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉向系統(tǒng)結構設計 18 轉向器的逆效率 ?? 逆效率表示轉向器的可逆性。 根據(jù) 逆效率不同，轉向器有可逆式、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。它能保證轉向輪和轉向盤自動回正，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。屬于可逆式的轉向器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可逆式與不可逆式轉向器兩者之間。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算 00tan )tan( aa ?? ??? =% （ 2— 6） 式（ 2— 5）和式（ 2— 6）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磨擦角時，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。為此，導程角必須大于磨擦角。 通常螺線導程角選在 8176。 ~10176。之間。 角傳動比 轉向盤轉角的增量 ?? 與同側轉向節(jié)轉角的相應增量 ?? 之比，稱為轉向系的角傳動比 . 0i? 。轉向盤轉角的增量 ?? 與轉向搖臂軸轉角的相應增量 ?? 之比，稱為轉向器的角傳動比 i? 。轉向搖臂軸轉角的增量 ?? 與同側轉向節(jié)轉角的相應增量 ?? 之比，稱為轉向傳動機構的角傳動比 39。i? 。它們之間的關系為 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 19 39。0i i i? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ? （ 2— 7） i? ????? 39。i? ????? 式中 0i? —— 轉向系的角傳動比； i? —— 轉向器的角傳動比； 39。i? —— 轉向傳動機構的角傳動比； ?? —— 轉向盤轉角的增量； ?? —— 轉向搖臂軸轉角的增量； ?? —— 同側轉向節(jié)轉角的相應增量。 轉向傳動機構的布置，通常取其在中間位置時使轉向搖臂及轉向節(jié)臂均垂直于其轉向縱拉桿 (見圖 2— 3)，而在向左和向右轉到底的位置時，應使轉向搖臂與轉向節(jié)臂分別 與轉向縱拉桿的交兔相等。這時， 轉向傳動機構的角傳動比亦可取為 39。 31li l?? （ 2—8） 式中 1l —— 轉向搖臂長 3l —— 轉向節(jié)臂長 現(xiàn)代汽車轉向傳動機構的角傳動比多在 ~1. 1 之間，即近似為 1。故研究轉向系的角傳動比時，為簡化起見往往只研究轉向器的角傳動比及其變化規(guī)律即可。 力傳動比 轉向傳動機構的力傳動比 39。Pi 等于轉向車輪的轉向阻力矩 rT 與轉向搖臂的力矩 T之比值。39。Pi 與轉向傳動機構的結構布置型式及其桿件所處的轉向位置有關。對于圖 2— 3所示的非獨立懸架汽車的轉向傳動機構來說，當轉向輪由轉向傳動機構帶動而轉 向且后者處于圖示虛線位置時，其轉向搖臂上的力矩為 楊露露： 重型貨車液壓助力轉向系統(tǒng)結構設計 20 ? ? ? ? ? ?39。39。1 3 1 30 .5 0 .5r r L RT T l l T l l m m?? （ 2— 9） 轉向傳動機構的力傳動比為 ? ? ? ?39。 39。 39。 39。312rP R R LTi l l m m mT ??? ? ??? （ 2— 10） 轉向器傳動副的傳動間隙△ t 傳動間隙是指各種轉向器中傳動副之間的間隙。該間隙隨 轉向盤轉角的大小不同而改變，并把這種變化關系稱為轉向器傳動副傳動間隙特性（圖 25）。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉向器的使用壽命有關。 傳動副的傳動間隙在轉向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。若轉向器傳動副存在傳動間隙，一旦轉向輪受到側向力作用，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)調整消除該處間隙。 為此，傳動副傳動間隙特性應當設計成圖 25 所示的逐漸加大的形狀。 圖 25 轉向器傳動副傳動間隙特性 Fig 25 Drive gap characteristic property of steering 圖中曲線 1 表明轉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 表明調整后并消除中間位置處間隙的轉向器傳動間隙變化特性。 轉向盤的總轉動圈數(shù) 轉向盤從一個極端位置轉到另一個極端位置時所轉過的圈數(shù)稱為轉向盤的總轉動圈數(shù)。 它與轉向輪的最大轉角及轉向系的角傳動比有關，并影響轉向的操縱輕便性和靈敏 性。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 21 轎車轉向盤 的總轉動閣數(shù)較少，一般約在 圈以內；貨車一般不宜超過 6 圈 。 楊露露： 重型貨車液壓助力轉向系統(tǒng)結構設計 22 3 轉向器 機械部分的 設計 與 計算 轉向器的結構形式選擇 根據(jù)所采用的轉向傳動副的不同，轉向器的結構型式有多種。常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等。 對轉向器結構型式的選擇，主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負荷、使用條件等來決定 ，并 要考慮其效率特性、角傳動比變化特性等對使用條件的適應性以及轉向器的其他性能 、壽 命、制造工藝等 .中、小型轎車以及前軸軸荷小于 、貨車，多采用齒輪齒 條式 轉向器。球面蝸桿滾輪式轉向器曾廣泛用在輕型和中型汽車上，例如 :當前軸軸荷不大于 4t帶動力轉向的汽車均可選用這種結構型式。循環(huán)球式轉向器則是當前廣泛使用的一種結構，高級轎車和輕型及以上的客車、貨車均多采用。轎車、客車多行駛于好路面上 .可以選用正效率高、可逆程度大些的轉向器。礦山、工地用汽車和越野汽車，經(jīng)常在壞路或無路地帶行駛。推薦選用極限 可 逆式轉向器，但當系統(tǒng)中裝有液力式動力轉向或在轉向橫拉桿上裝有減振器時，則可采用正、逆效率均高的轉向器， 因為路面的沖擊可由液體或減振器吸收， 轉向盤不會產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象。 關于轉向器角傳動比對使用條件的適應性間題，也是選擇轉向器時應考慮的一個方面。對于前軸負荷不大的或裝有動力轉向的汽車來說，轉向的輕便性不成問題，而主要應考慮汽車高速直線行駛的穩(wěn)定性和減小轉向盤的總圈數(shù)以提高汽車的轉向靈敏性。因為高速行駛時，很小的前輪轉角也會導致產(chǎn)生較大的橫向加速度使輪胎發(fā)生側滑。這時應選用轉向盤處于中間位置時角傳動比較大而左、右兩端角傳動比較小的轉向器。對于前軸負荷較大且未裝動力轉向的汽車來說，為了避免“轉向沉重”，則應選擇具有兩端的角傳動比較大、中間較小的角傳 動比變化特性的轉向器。 針對本次設計， 采用液力式動力轉向時，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉向器結構。因為循環(huán)球式轉向器的傳動效率可達 75%~80%，并且其缺點是逆效率高，所以機械轉向部分采用循環(huán)球 —— 齒條尺扇 式轉向器。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 23 轉向系計算載荷的確定 為了保證行駛安全，組成轉向系的各零件應有足夠的強度。欲驗算轉向系零件的強度 ，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的主要因素有轉向軸的負荷，地面阻力和輪胎氣壓等