【文章內容簡介】 分突出的問題[9]。 齒輪齒條轉向器結構及工作原理 齒輪齒條式動力轉向器結構齒輪齒條式動力轉向器的的主要結構如圖23所示。圖23 轉向器結構圖齒輪齒條式動力轉向器的主要作用是：，并增大來自方向盤的轉矩使之可以克服車輪與地面間的轉向阻力矩；。 齒輪齒條式動力轉向器工作原理齒輪齒條式動力轉向器動力傳遞路線齒輪齒條式動力轉向器的扭矩傳遞路線如圖24所示。齒輪齒條式動力轉向器液壓油流動路線如圖25所示.圖24 扭矩傳遞路線圖25 電動助力傳動路線 當轉向盤從鎖點向鎖點轉動，每只前輪大約從其正前方開始轉動30176。，因而前輪從左到右總共轉動大約60176。[15]。若傳動比是1:1，轉向盤旋轉1176。，前輪將轉向1176。，轉向盤向任一方向轉動30176。將使其前輪從鎖點轉向鎖點。這種傳動比過于小，因而轉向盤最輕微的運動將會使車輛突然改變方向。轉向角傳動比必須使前輪轉動同樣角度時需要更大的轉向盤轉角。對乘用車，推薦轉向器角傳動比在17～25范圍內選??；對商用車，在23～32范圍內選取，這里選傳動比為18:1。即在這樣的傳動比下，轉向盤每轉動18176。，前輪轉向1176。 齒輪齒條式轉向器的齒輪多數(shù)采用斜齒圓柱齒輪。齒輪模數(shù)取值范圍多在2～3mm之間。主動小齒輪齒數(shù)多數(shù)在5～7個齒范圍變化，壓力角取20176。，齒輪螺旋角取值范圍多為9176?！?5176。齒條齒數(shù)應根據(jù)轉向輪達到最大偏轉角時，相應的齒條移動行程應達到的值來確定。變速比的齒條壓力角，對現(xiàn)有結構在12176?！?5176。范圍內變化。此外，設計時應驗算齒輪的抗彎強度和接觸強度[12]。橡膠隔振套包在轉向器外，并固定在橫梁上或前圍板上。齒輪齒條轉向器的正確安裝高度，使轉向橫拉桿和懸架下擺臂可平行安置。齒輪齒條式轉向系統(tǒng)中磨擦點的數(shù)目減少了，因此這種系統(tǒng)輕便緊湊。大多數(shù)承載式車身的前輪驅動汽車用齒輪齒條式轉向機構。由于齒條直接連著梯形臂，這種轉向機構可提供好的路感[13]。，而齒條常采用45鋼制造。為減輕質量，殼體用鋁合金壓鑄[14]。（或減?。?，作用在轉向盤上的手力必須增大（或減?。Q之為“路感”。 ~（因汽車形式不同而異），動力轉向器就開始工作。，轉向盤應自動回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。，仍能用機械系統(tǒng)操縱車輪轉向[11]。齒輪齒條轉向器最主要的優(yōu)點是：結構簡單、價格低廉、質量輕、剛性好、使用可靠；傳動效率高達90%[20]；根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點不同，齒輪齒條式轉向器有四種形式[10]。齒輪齒條式轉向器的四種類型如圖26所示：中間輸入，兩端輸出（圖26a）；側面輸入，兩端輸出（圖26b）；側面輸入，中間輸出（圖26c）；側面輸入，一端輸出圖（圖26d）。圖26齒輪齒條式轉向器的四種形式帕薩特車型數(shù)據(jù)如表27所示。表27帕薩特車型數(shù)據(jù)整車質量1400kg前軸荷840kg輪胎自由直徑632mm輪胎氣壓200kPa軸距2803mm前輪距1498mm根據(jù)車型數(shù)據(jù)，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、路面阻力和輪胎氣壓等。為轉動轉向輪要克服的阻力，包括轉向輪繞主銷轉動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉向系中的內摩擦阻力等。精確地計算出這些力是困難的。為此用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉向阻力矩。 （21）N?mm式中 f ——輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù)； ——轉向軸負荷； p——輪胎氣壓。作用在轉向盤上的手力為： （22）=式中——轉向搖臂長，單位為mm； ——原地轉向阻力矩； ——轉向節(jié)臂長； ——為轉向盤直徑； ——轉向器角傳動比； ——轉向器正效率。因齒輪齒條式轉向傳動機構無轉向搖臂，故 、不代入數(shù)值。對給定的汽車，用上式計算出來的作用力是最大值。因此，可以用此值作為計算載荷。梯形臂長度的計算：輪輞直徑 =16in=梯形臂長度 =取 =150mm 輪胎直徑 = 取=540mm轉向橫拉桿直徑 （23）；=216MPa；= Nm 取=16mm初步估算主動齒輪軸的直徑： （24）取=30mm上述的計算只是初步對所研究的轉向系載荷的確定。轉向傳動機構初選參數(shù)如表28所示。表28 轉向傳動機構初選參數(shù)序號參數(shù)名稱數(shù)值序號參數(shù)名稱數(shù)值1阻力矩（Nmm）5輪胎直徑（mm）5402轉向盤手力（N）6橫拉桿直徑（mm）163輪輞直徑（mm）7齒輪軸直徑(mm)304梯形臂長度（mm）1508轉向器角傳動比18齒輪軸是一只切有齒形的軸。它安裝在轉向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合。齒輪齒條上的齒可以是直齒也可以是斜齒。齒輪軸上端與轉向柱內的轉向軸相連。因此，轉向盤的旋轉使齒條橫向移動以操縱前輪。齒輪軸由安裝在轉向器殼體上的球軸承支承[16]。小齒輪選用16MnCr5，滲碳淬火，齒面硬度5662HRC。齒條選用45鋼，表面淬火，齒面硬度5256HRC。齒輪軸輪齒模數(shù)：齒輪齒條式轉向器所用的齒輪傳動方式為閉式硬齒傳動，選擇根據(jù)齒根彎曲疲勞強度設計計算，采用簡化公式初算： （25）式中Am——查《機械設計》，取Am =；T1 ——轉向齒輪分度圓轉向力矩，由T1 =FhDsw/2=23642Nmmψd——齒寬系數(shù)，查《簡明機械零件設計使用手冊》，Z1——轉向齒輪齒數(shù)；[σF]——齒面彎曲許用應力，初步計算時，對于輪齒雙向受力，有 [σF]=σFlim，則[σF1]= σFlim1=425MPa，[σF2]=σFlim2=375MPa； Ysa——應力修正系數(shù)，查《機械設計》 =，Ysa2 =；YFa——齒形系數(shù)，查《機械設計》 =，YFa2=，這里應對齒輪和齒條進行比較，取代入數(shù)據(jù)，計算得mn=，取mn=.則轉向齒輪分度圓直徑d1=, 齒寬b=.齒頂圓直徑： (26)mm齒根圓直徑： (27)=齒條齒根高： (28)=齒輪齒頂高 ： (29)mm齒輪軸參數(shù)匯總見表29表29齒輪軸數(shù)據(jù)匯總序號項目尺寸參數(shù)(mm)1總長852齒寬3齒數(shù)74法向模數(shù)5螺旋角20176。6壓力角20176。7螺旋方向左旋8齒頂圓直徑9齒根圓直徑10齒條齒根高11齒輪齒頂高齒條的極限行程：齒條齒輪安裝采用交錯軸安裝，正確嚙合條件為：齒輪齒條模數(shù)mn= 齒輪齒條壓力角αn=20176。 二者法向齒距相等pn1=pn2因為端面齒距 ，齒條行程與齒輪轉過弧長之比為： 于是 ，則齒條單向極限行程為 齒條端面齒距 齒條齒數(shù)取23。則齒條最大嚙合