【文章內(nèi)容簡介】 為解決這些矛盾，必須使傳動系具有減速增距作用（簡稱減速作用），亦即使驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速降低為發(fā)動機轉(zhuǎn)速的若干分之一，相應地驅(qū)動輪所得到的扭距則增大到發(fā)動機扭距的若干倍。 汽車的使用條件，諸如汽車的實際裝載量、道路坡度、路面狀況，以及道路寬度和曲率、交通情況所允許的車速等等，都在很大范圍內(nèi)不斷變化。這就要求汽車牽引力和速度也有相當大的變化范圍。對活塞式內(nèi)燃機來說，在其整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，扭距的變化范圍不大，而功率的及燃油消耗率的變化卻很大，因而保證發(fā)動機功率較大而燃油消耗率較低的曲軸轉(zhuǎn)速范圍，即有利轉(zhuǎn)速范圍很窄。為了使發(fā)動機能保持在有利轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，而汽車牽引力和速度有能在足夠大的范圍內(nèi)變化，應當使傳動系傳動比（所謂傳動比就是驅(qū)動輪扭距與發(fā)動機扭距之比以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速與驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速之比）能在最大值與最小值之間變化，即傳動系應起變速作用。 2．實現(xiàn)汽車倒駛  汽車在某些情況下，需要倒向行駛。然而，內(nèi)燃機是不能反向旋轉(zhuǎn)的，故與內(nèi)燃機共同工作的傳動系必須保證在發(fā)動機選擇方向不變的情況下，能夠使驅(qū)動輪反向旋轉(zhuǎn)。一般結(jié)構(gòu)措施是在變速器內(nèi)加設(shè)倒檔（具有中間齒輪的減速齒輪副）。3．必要時中斷傳動內(nèi)燃機只能在無負荷情況下起動，而且啟動后的轉(zhuǎn)速必須保持在最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上，否則即可能熄火，所以在汽車起步之前，必須將發(fā)動機與驅(qū)動輪之間的傳動路線切斷，以便起動發(fā)動機。發(fā)動機進入正常怠速運轉(zhuǎn)后，再逐漸地恢復傳動系的傳動能力，即從零開始逐漸對發(fā)動機曲軸加載，同時加大節(jié)氣門開度，以保證發(fā)動機不致熄滅，且汽車能平穩(wěn)起步。剛學駕駛車的朋友應該有比較深的認識吧，起動時忘踩離合或者離合放得太快就會“死火”。此外，在變換傳動系傳動比檔位（換檔）以及對汽車進行制動之前，都有必要暫時中斷動力傳遞。為此，在發(fā)動機與變速器之間，可裝設(shè)一個依靠摩擦來傳動，且其主動和從動部分可在駕駛員操縱下徹底分離，隨后再柔和接合的機構(gòu)——離合器。 同時，再汽車長時間停駐時，以及在發(fā)動機不停止運轉(zhuǎn)情況下，使汽車暫時停駐，傳動系應能較長時間中斷傳動狀態(tài)。為此，變速器應設(shè)有空擋，即所有各檔齒輪都能自動保持在脫離傳動位置的檔位。4．差速作用當汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，左右車輪在同一時間內(nèi)滾過的距離不同，如果兩側(cè)驅(qū)動輪僅用以根剛性軸驅(qū)動，則二者角速度必然相同，因而在汽車轉(zhuǎn)彎時必然產(chǎn)生車輪相對于地面滑動的現(xiàn)象。這將使轉(zhuǎn)向困難，汽車的動力消耗增加，傳動系內(nèi)某些零件和輪胎加速磨損。所以，我們需要在驅(qū)動橋內(nèi)裝置具有差速作用的部件——差速器，使左右兩驅(qū)動輪可以以不同的角速度旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計要求1．汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。2．轉(zhuǎn)向輪具有自動回正能力。3．在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。4．轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和懸架導向裝置產(chǎn)生的運動不協(xié)調(diào)，應使車輪產(chǎn)生的擺動最小。5．轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑小。6．操縱輕便。7．轉(zhuǎn)向輪傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。8．轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中應有間隙調(diào)整機構(gòu)。9．轉(zhuǎn)向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10．轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向與汽車行駛方向的改變相一致。正確設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)，可以保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。，正確選擇轉(zhuǎn)向器的形式，可以保證汽車具有良好的自動回正能力。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。為了使汽車具有良好的機動性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達到汽車軸距的2~。轉(zhuǎn)向操縱的輕便性通常用轉(zhuǎn)向時駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)多少兩項指標來評價。改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關(guān)鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉(zhuǎn)向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過百萬臺，壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，并且銷售點遍布了全世界。1．現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計趨勢適應汽車高速行駛的需要從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器?！白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。充分考慮安全性、輕便性隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此，要設(shè)計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對零部件生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。汽車轉(zhuǎn)向器裝置的電腦化汽車的轉(zhuǎn)向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。2．現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展趨勢現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的使用動態(tài)隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿肖式(WP型)、蝸桿滾輪式(WR型)、循環(huán)球式(BS型)、齒條齒輪式(RP型)。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45%左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40%左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10%左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5%。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，%，發(fā)展到現(xiàn)今的100%了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65%，齒條齒輪式占35%。綜合上述對有關(guān)轉(zhuǎn)向器品種的使用分析，得出以下結(jié)論：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器。而蝸輪0。蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達到或超過90%。西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過50%，法國已高達95%。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展。而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器特點：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線。布置方便。特別適合大、中型車輛和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用。易于傳遞駕駛員操縱信號。逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好。可以實現(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉(zhuǎn)向力。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可實現(xiàn)變速比，應用正日益廣泛。通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計成具有等強度結(jié)構(gòu)，這也是它應用廣泛的原因之一。變速比結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，特別適宜高速車輛車速的提高。高速車輛需要在高速時有較好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，必須保證轉(zhuǎn)向器具有較高的剛度?？烧{(diào)。齒條齒扇副磨損后可以重新調(diào)整間隙，使之具有合適的轉(zhuǎn)向器傳動間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，也是這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點之一。我國的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿0。滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風汽車用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗。目前解放、東風也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，我國的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)專業(yè)化循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在國外實現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時以專業(yè)廠為主、大力進行試驗和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占領(lǐng)日本市場，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國ZF公司也作為一個大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世。它從1948年開始生產(chǎn)ZF型轉(zhuǎn)向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器200多萬臺。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國德爾福公司SAGINAW分部。英國BURM0。AN公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場上有競爭力。動力轉(zhuǎn)向是發(fā)展方向動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應用日益廣泛，不僅在重型汽車上必須裝備，在高級轎車上應用的也較多，在中型汽車上的應用也逐漸推廣。主要是從減輕駕駛員疲勞，提高操縱輕便性和穩(wěn)定性出發(fā)。次要是從減小因在高速行駛中前輪突然爆胎而造成的事故出發(fā)。雖然帶來成本較高和結(jié)構(gòu)復雜等問題，但由于優(yōu)點明顯，還是得到很快的發(fā)展。動力轉(zhuǎn)向有3種形式：整體式、半分置式及聯(lián)閥式動力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。目前3種形式各有特點，發(fā)展較快，整體式多用于前橋負荷3～8t汽車，聯(lián)閥式多用于前橋負荷50。18t汽車，半分置式多用于前橋負荷6t以上到超重型汽車。從發(fā)展趨勢上看，國外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。第2章 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 概述機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機械的。機械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。 概述機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能 上圖是一種機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員對轉(zhuǎn)向盤1施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸2輸入轉(zhuǎn)向器8。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零件即屬于轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)。作為減速傳動裝置的轉(zhuǎn)向器中有2級減速傳動副（右圖所示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器為單級減速傳動副）。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿6，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)3上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂5，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變了汽車的行駛方向。這里，轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂屬于轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器(也常稱為轉(zhuǎn)向機)是完成由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動(或近似直線運動)的一組齒輪機構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。 目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。我們主要介紹前幾種。 1．齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 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。 兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，作為傳動副主動件的轉(zhuǎn)向齒輪軸通過軸承和安裝在轉(zhuǎn)向器殼體中，其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條水平布置，兩端通過球頭座與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。彈簧通過壓塊將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。彈簧的預緊力可用調(diào)整螺塞調(diào)整。當轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)動，使與之嚙合的齒條沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖所示，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與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。 2．循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 (1)組成循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要由螺桿、螺母、轉(zhuǎn)向器殼體以及許多小鋼球等部件組成，所謂的循環(huán)球指的就是這些小鋼球，它們被放置于螺母與螺桿之間的密閉管路內(nèi)，起到將螺母螺桿之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樽枇^小的滾動摩擦的作用，當與方向盤轉(zhuǎn)向管柱固定到一起的螺桿轉(zhuǎn)動起來后，螺桿推動螺母上下運動，螺母在通過齒輪來驅(qū)動轉(zhuǎn)向搖臂往復搖動從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在這個過程當中，那些小鋼球就在密閉的管路內(nèi)循環(huán)往復的滾動，所以這種轉(zhuǎn)向器就被稱為循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。(2)工作原理循環(huán)器式轉(zhuǎn)向器由螺桿、螺母、鋼球和導管、齒條、齒扇構(gòu)成。由方向盤傳動帶動螺桿傳動，通過鋼球?qū)⒘鹘o螺母，螺母將沿軸向移動。同時由于摩擦力的作用，所有鋼球在螺桿和螺母內(nèi)的滾道流動，形成“球流”。鋼球在螺母內(nèi)繞行兩周后，流出螺母而進入導管，再由導管流回螺母通道內(nèi)，故在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉通道內(nèi)循環(huán)，而不會脫出。螺母的軸向移動，通過齒條和齒扇，帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。(3)傳動副嚙合間隙的調(diào)整裝置傳動副的嚙合間隙是通過改變轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸向位置來實現(xiàn)的，即改變齒扇與螺母之間的相對位置。調(diào)整螺釘?shù)膱A頭嵌在搖臂軸的端部的T形槽內(nèi)，其螺紋部分擰在側(cè)蓋上，并用螺母鎖緊。螺釘旋入，則嚙合間隙減小，反之嚙合間隙變大。(4)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的特點正向傳動效率很高（最高可達90～95%），故操縱輕便，使用壽命長。同時其逆向傳動效率也很高，隨著道路行駛條件的改善，“打手”的現(xiàn)象明顯減少，因此得到廣泛應用?！? 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