【文章內(nèi)容簡介】 此旋轉(zhuǎn)時，它不會像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動金屬塊旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動轉(zhuǎn)動車輪的齒輪。螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結(jié)合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當齒輪轉(zhuǎn)動時，這些滾珠將循環(huán)轉(zhuǎn)動。滾珠軸承有兩個作用：第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。如果齒輪溢出，則會在轉(zhuǎn)動方向盤時感覺到。而如果轉(zhuǎn)向器中沒有滾珠，輪齒之間會暫時脫離，從而造成方向盤松動。循環(huán)球式系統(tǒng)中的動力轉(zhuǎn)向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類似。其輔助動力也是通過向金屬塊一側(cè)注入高壓液體來提供的。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一，一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)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(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。螺母側(cè)面有兩對通孔，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?，每根導管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。導管內(nèi)也裝滿了鋼球。這樣，兩根導管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球“流道”。轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)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(nèi)滾動，形成“球流”。在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(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)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 轉(zhuǎn)向器的效率功率 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 表示，1P ??；反之則稱為逆效率，用符號 表示， 。式中 為轉(zhuǎn)2/)(??????323/)(P??2向器中的摩擦功率； 為轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便，要3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(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、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)試驗結(jié)果分別為 70%和 75%。轉(zhuǎn)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(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，對于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計算 （2)tan(0??????1）式中， 為螺桿（或蝸桿）的螺線導程角： 為摩擦角， ； 為摩擦因0??farctn?數(shù)。取 為 7176。； 取 ， ；f ???%).7(ta)t(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(zhuǎn)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(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)向傳動機構(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)向器介于上述兩者之間。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。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(zhuǎn)向傳動機構(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算 （20tan)(??????2） %)146.(t)a(0???式（21）和（22）表明：增加導程角 ，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(zhuǎn)向0?器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 傳動比的變化特性(1) 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 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 。從輪胎接地面中心0?i pi作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 之比，稱為力傳動比，即wF2hF （2hwpi/2?3）轉(zhuǎn)向盤角速度 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動比 ，即 w?k 0?i （2kkkwdti ???/04） 式中 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； 為時間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角?dkd?dt傳動比 和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比 所組成，即 。?i ?i? ?i??0轉(zhuǎn)向盤角速度 與搖臂軸角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比 ，即wp ?i （2pwdti ???/5）式中， 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。此定義適應于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。pd?搖臂軸角速度 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向機構(gòu)的角傳動比 ，即?k??i? （2LpLpkdti????/6）(2) 力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系輪胎與地面之間的阻力 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 之間有如下關(guān)系WFrM （2aMr?7）式中， 為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)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a面與支承平面交線間的距離。作用在方向盤上的手力 可用下式表示hF （ 2swhD2?8）式中， 為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩； 為轉(zhuǎn)向盤直徑。hMSW將式（23）和（24）帶入 后得到hwpFi/2 （2aMsrP?9）分析式（25）可知，當主銷偏移距 小時，力傳動比 應取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。pi通常輕型越野車的 值在 ～ 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取。轉(zhuǎn)向盤直徑 應a SWD根據(jù)車型不同在 GB5911—86 轉(zhuǎn)向盤尺寸標準中規(guī)定的系列內(nèi)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， 可用下式表示hrM/2 （20???idkhr?10）將式（26）代入（25）后得到 （2aDiswP20?11）當 和 不變時，力傳動比 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。aSWDpi 0?i(3) 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比，除用 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長kPd?/??與搖臂長 之比來表示，即 ?，F(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 與 的比值2L1 12Li?2L1大約在 ～ 之間，可近似認為其比值為 1，則 。由此可見，研究轉(zhuǎn)???di/0?向系的傳動比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動比 及其變化規(guī)律即可。i(4) 轉(zhuǎn)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 可知，當 一定時，hwpFi/2W增大 能減少作用在方向盤上的手力 ，使操縱輕便。pi hF考慮到 ，由 的定義可知：對于一定的轉(zhuǎn)向盤角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)?i?00向器角傳動比成反比。角傳動比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對轉(zhuǎn)向盤角速度的影響應變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時間增長，汽車轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對矛盾。為解決這對矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動比 ，因結(jié)構(gòu)原因，螺距 不能變化，但可用改變齒扇嚙合半Pri/2???P徑 的方法，使循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)變速比的目的。r 主要尺寸參數(shù)的選擇 BJ2020