【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的關(guān)系轉(zhuǎn)向阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩的關(guān)系式： （210）作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩的關(guān)系式： （211）將式（210）、式（211）代入 后得到： （212）如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2Mr/Mh可用下式表示 （213）將式（210）代入式（211）后得到： （214）當(dāng)a和Dsw不變時(shí)，力傳動(dòng)比越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車(chē)機(jī)動(dòng)能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)，不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，以提高汽車(chē)的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車(chē)低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問(wèn)題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。汽車(chē)以較高車(chē)速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。汽車(chē)高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過(guò)小。否則轉(zhuǎn)向過(guò)分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線。 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△t傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性（）。研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間及其附近位置時(shí)要極小，最好無(wú)間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車(chē)輪將偏離原行駛位置，使汽車(chē)失去穩(wěn)定。傳動(dòng)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(guò)大時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 圖中曲線1表明轉(zhuǎn)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(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)轉(zhuǎn)向盤(pán)從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少。第3章 轎車(chē)轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向器的方案分析轉(zhuǎn)向器是整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部分，轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)也就是整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)副的不同，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式有多種。常見(jiàn)的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條直接嚙合，可安裝助力機(jī)構(gòu)。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的正逆效率都很高，屬于可逆式轉(zhuǎn)向器。其自動(dòng)回正能力強(qiáng)。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（不需要轉(zhuǎn)向搖臂和橫拉桿等）、加工方便、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、用需要調(diào)整齒輪齒條的間隙。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的第一級(jí)傳動(dòng)副是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副。第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副或滑塊曲柄銷傳動(dòng)副。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率很高（最高可達(dá)90%～95%），操作輕便，使用壽命長(zhǎng)。但逆向效率也較高，可將地面對(duì)轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)。指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動(dòng)件，裝在搖臂軸曲柄端的指銷為從動(dòng)件。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與之嚙合的指指銷即繞轉(zhuǎn)向搖臂軸軸線沿圓弧線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)轉(zhuǎn)向其結(jié)構(gòu)形式的選擇，主要是根據(jù)汽車(chē)的類型、前軸負(fù)荷、使用條件等來(lái)決定，并要考慮其效率特性、角傳動(dòng)比變化特性等對(duì)使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。中、貨車(chē)，多采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器安裝助力機(jī)構(gòu)方便且轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于轎車(chē)。故本設(shè)計(jì)選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向控制閥按閥體的運(yùn)動(dòng)方向分為，滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種。閥體沿軸向移動(dòng)來(lái)控制油液流量的控制閥，稱為滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥?；y的特點(diǎn)是靠閥體的移動(dòng)控制油液流量，需較大運(yùn)動(dòng)空間。而閥體沿軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制油液流量的控制閥，稱為轉(zhuǎn)閥式控制閥。轉(zhuǎn)閥的特點(diǎn)是靠閥體轉(zhuǎn)動(dòng)控制油液流量。體積小，加工要求精度高。 轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)圖轎車(chē)體積小，且質(zhì)量不高，對(duì)轉(zhuǎn)向力要求也不是太高，由于轎車(chē)本身是高精度產(chǎn)品，故本設(shè)計(jì)選用轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥。 轉(zhuǎn)向系壓力流量類型選擇液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系按系統(tǒng)內(nèi)部的壓力狀態(tài)分，有常壓式和常流式兩種。常壓式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系在汽車(chē)直線行駛，轉(zhuǎn)向盤(pán)保持中立位置時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥經(jīng)常處于關(guān)閉位置。向油泵輸出的壓力油充入儲(chǔ)能器。當(dāng)儲(chǔ)能器壓力增長(zhǎng)到規(guī)定值后，油泵即自動(dòng)卸荷空轉(zhuǎn)，從而儲(chǔ)能器壓力得以限制在該規(guī)定值以下。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，機(jī)械轉(zhuǎn)向器, 即通過(guò)轉(zhuǎn)向搖臂等桿件使轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)入開(kāi)啟位置。此時(shí)儲(chǔ)能器中的壓力油即流入轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。動(dòng)力缸輸出的液壓作用力，作用在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，以助機(jī)械轉(zhuǎn)向器輸出力之不足。轉(zhuǎn)向盤(pán)一停止運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向控制閥便隨之回復(fù)到關(guān)閉位置。于是，轉(zhuǎn)向加力作用終止。由此可見(jiàn)，無(wú)論轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中立位置還是轉(zhuǎn)向位置，也無(wú)論轉(zhuǎn)向盤(pán)保持靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系在汽車(chē)不轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥, 保持開(kāi)啟。轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的活塞兩邊的工作腔，由于都與低壓回油管路相通而不起作用。轉(zhuǎn)向油泵. 輸出的油液流入轉(zhuǎn)向控制閥，又由此流回轉(zhuǎn)向油罐。因轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流阻力很小，故油泵輸出壓力也很低，油泵實(shí)際上處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向控制閥處于與某一轉(zhuǎn)彎方向相應(yīng)的工作位置時(shí)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的相應(yīng)工作腔方與回油管路隔絕，轉(zhuǎn)而與油泵輸出管路相通，而動(dòng)力缸的另一腔則仍然通回油管路。地面轉(zhuǎn)向阻力經(jīng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳到轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的推桿和活塞上，形成比轉(zhuǎn)向控制閥節(jié)流阻力高得多的油泵輸出管路阻力。于是轉(zhuǎn)向油輸出壓力急劇升高，直到足以推動(dòng)轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸活塞為止。轉(zhuǎn)向盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)向控制閥隨即回復(fù)到中立位置，使動(dòng)力缸停止工作。上述兩種液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系相比較，常壓式的優(yōu)點(diǎn)在于有儲(chǔ)能器積蓄液壓能，可以使用流量較小的轉(zhuǎn)向油泵，而且還可以在油泵不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下保持一定的轉(zhuǎn)向加力能力，使汽車(chē)有可能續(xù)駛一定距離。這一點(diǎn)對(duì)重型汽車(chē)而言尤為重要。常流式的優(yōu)點(diǎn)則是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油泵壽命長(zhǎng)，漏泄較少，消耗功率也較少。因此，目前只有少數(shù)重型汽車(chē)采用常壓式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系，而常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系則廣泛應(yīng)用于各種汽車(chē)。對(duì)于轎車(chē)而言本課題選擇使用常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。 液壓泵的選擇目前，動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓泵大多數(shù)采用雙作用式葉片泵。 齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在純機(jī)械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動(dòng)加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)分析齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。 兩端輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器1—轉(zhuǎn)向橫拉桿 2—防塵套 3—球頭座 4—轉(zhuǎn)向齒條 5—轉(zhuǎn)向器殼體 6—調(diào)整螺塞 7—壓緊彈簧 8—鎖緊螺母 9—壓塊 10—萬(wàn)向節(jié) 11—轉(zhuǎn)向齒輪軸 12—向心球軸承 13—滾針軸承兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如上圖所示，作為傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸11通過(guò)軸承12和13安裝在轉(zhuǎn)向器殼體5中，其上端通過(guò)花鍵與萬(wàn)向節(jié)叉10和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條4水平布置，兩端通過(guò)球頭座3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1相連。彈簧7通過(guò)壓塊9將齒條壓靠在齒輪上，保證無(wú)間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞6調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向器齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之嚙合的齒條4沿軸向移動(dòng)，從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向車(chē)輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向。中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如下圖所示，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓6與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過(guò)內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。 中間輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器1—萬(wàn)向節(jié)叉 2—轉(zhuǎn)向齒輪軸 3—調(diào)整螺母 4—向心球軸承 5—滾針軸承 6—固定螺栓 7—轉(zhuǎn)向橫拉桿 8—轉(zhuǎn)向器殼體 9—防塵套 10—轉(zhuǎn)向齒條 11—調(diào)整螺塞 12—鎖緊螺母 13—壓緊彈簧 14—壓塊明顯可以看出使用兩端輸出的轉(zhuǎn)向器較中間輸出的轉(zhuǎn)向器簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)液動(dòng)助力。故本課題選用兩端輸出。液動(dòng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的功能實(shí)現(xiàn)。齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在純機(jī)械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動(dòng)加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。加力裝置主要包括液壓泵，分配閥，管路還有助力缸等。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器爆炸圖 轉(zhuǎn)閥油路連接。 液動(dòng)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖直線行駛轎車(chē)直線行駛時(shí)方向盤(pán)無(wú)偏轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中只有極小克服流動(dòng)阻力的油液壓力，助力系統(tǒng)此時(shí)無(wú)助力。 直線行駛時(shí)油路工作狀況右轉(zhuǎn)向行駛轎車(chē)向右轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)扭桿扭轉(zhuǎn)變形滑閥偏轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸左腔進(jìn)入高壓油，右腔與回油管路連通轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)。 右轉(zhuǎn)向行駛時(shí)油路工作狀況左轉(zhuǎn)向行駛轎車(chē)向左轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)扭桿扭轉(zhuǎn)變形滑閥偏轉(zhuǎn)動(dòng)力油缸右腔進(jìn)入高壓油，左腔與回油管路連通轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向齒輪與