【文章內(nèi)容簡介】 分突出的問題[9]。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的的主要結(jié)構(gòu)如圖23所示。圖23 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)圖齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要作用是：，并增大來自方向盤的轉(zhuǎn)矩使之可以克服車輪與地面間的轉(zhuǎn)向阻力矩；。 齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器動(dòng)力傳遞路線齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的扭矩傳遞路線如圖24所示。齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器液壓油流動(dòng)路線如圖25所示.圖24 扭矩傳遞路線圖25 電動(dòng)助力傳動(dòng)路線 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每只前輪大約從其正前方開始轉(zhuǎn)動(dòng)30176。，因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)大約60176。[15]。若傳動(dòng)比是1:1，轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)1176。，前輪將轉(zhuǎn)向1176。，轉(zhuǎn)向盤向任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)30176。將使其前輪從鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)向鎖點(diǎn)。這種傳動(dòng)比過于小，因而轉(zhuǎn)向盤最輕微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使車輛突然改變方向。轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比必須使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)同樣角度時(shí)需要更大的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。對乘用車，推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比在17～25范圍內(nèi)選??；對商用車，在23～32范圍內(nèi)選取，這里選傳動(dòng)比為18:1。即在這樣的傳動(dòng)比下，轉(zhuǎn)向盤每轉(zhuǎn)動(dòng)18176。，前輪轉(zhuǎn)向1176。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)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(dòng)小齒輪齒數(shù)多數(shù)在5～7個(gè)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(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)，相應(yīng)的齒條移動(dòng)行程應(yīng)達(dá)到的值來確定。變速比的齒條壓力角，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在12176?！?5176。范圍內(nèi)變化。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度[12]。橡膠隔振套包在轉(zhuǎn)向器外，并固定在橫梁上或前圍板上。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的正確安裝高度，使轉(zhuǎn)向橫拉桿和懸架下擺臂可平行安置。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中磨擦點(diǎn)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(qū)動(dòng)汽車用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。由于齒條直接連著梯形臂，這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可提供好的路感[13]。，而齒條常采用45鋼制造。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄[14]。（或減?。?，作用在轉(zhuǎn)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(dòng)力轉(zhuǎn)向器就開始工作。，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向[11]。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、質(zhì)量輕、剛性好、使用可靠；傳動(dòng)效率高達(dá)90%[20]；根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式[10]。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種類型如圖26所示：中間輸入，兩端輸出（圖26a）；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖26b）；側(cè)面輸入，中間輸出（圖26c）；側(cè)面輸入，一端輸出圖（圖26d）。圖26齒輪齒條式轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)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(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。精確地計(jì)算出這些力是困難的。為此用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩。 （21）N?mm式中 f ——輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)； ——轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷； p——輪胎氣壓。作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為： （22）=式中——轉(zhuǎn)向搖臂長，單位為mm； ——原地轉(zhuǎn)向阻力矩； ——轉(zhuǎn)向節(jié)臂長； ——為轉(zhuǎn)向盤直徑； ——轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； ——轉(zhuǎn)向器正效率。因齒輪齒條式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無轉(zhuǎn)向搖臂，故 、不代入數(shù)值。對給定的汽車，用上式計(jì)算出來的作用力是最大值。因此，可以用此值作為計(jì)算載荷。梯形臂長度的計(jì)算：輪輞直徑 =16in=梯形臂長度 =取 =150mm 輪胎直徑 = 取=540mm轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑 （23）；=216MPa；= Nm 取=16mm初步估算主動(dòng)齒輪軸的直徑： （24）取=30mm上述的計(jì)算只是初步對所研究的轉(zhuǎn)向系載荷的確定。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)初選參數(shù)如表28所示。表28 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比18齒輪軸是一只切有齒形的軸。它安裝在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連。因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以操縱前輪。齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器所用的齒輪傳動(dòng)方式為閉式硬齒傳動(dòng)，選擇根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，采用簡化公式初算： （25）式中Am——查《機(jī)械設(shè)計(jì)》，取Am =；T1 ——轉(zhuǎn)向齒輪分度圓轉(zhuǎn)向力矩，由T1 =FhDsw/2=23642Nmmψd——齒寬系數(shù)，查《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)使用手冊》，Z1——轉(zhuǎn)向齒輪齒數(shù)；[σF]——齒面彎曲許用應(yīng)力，初步計(jì)算時(shí)，對于輪齒雙向受力，有 [σF]=σFlim，則[σF1]= σFlim1=425MPa，[σF2]=σFlim2=375MPa； Ysa——應(yīng)力修正系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 =，Ysa2 =；YFa——齒形系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 =，YFa2=，這里應(yīng)對齒輪和齒條進(jìn)行比較，取代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得mn=，取mn=.則轉(zhuǎn)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(xiàng)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(cuò)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?yàn)槎嗣纨X距 ，齒條行程與齒輪轉(zhuǎn)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