【文章內(nèi)容簡介】 量 ma 是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質(zhì)量。 乘用車和商用客車的總質(zhì)量 ma 由整備質(zhì)量 m0 、乘員和駕駛員質(zhì)量以及乘員的行李質(zhì)量三部分構(gòu)成。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按 65kg 計，于是 nnmm a ???? 650 （ 21） 式中， n 為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)； ? 為行李系數(shù)。 汽車的軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對汽車的牽引性、通過性、制動性、操縱件和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。汽車的布置型式對揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 16 頁 軸荷分配影響較大，對轎車而言，前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的轎車滿載時的前軸負荷最好在55％以上，以保證爬坡時有足 夠的附著力；前置發(fā)動機后輪驅(qū)動的轎車滿載時的后軸負荷一般不大于 52％；后置發(fā)動機后輪驅(qū)動的轎車滿載時后軸負荷最好不超過 59％，否則，會導(dǎo)致汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性而使操縱性變壞。 輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號是進行汽車性能計算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一，因此，在總體設(shè)計開始階段就應(yīng)選定，而選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的靜負荷、輪胎的額定負荷以及汽車的行駛速度。當(dāng)然還應(yīng)考慮與動力 — 傳動系參數(shù)的匹配以及對整車尺寸參數(shù) (例如汽車的最小離地間隙、總高等 )的影響 輪胎所承受的最大靜負荷與輪胎額定負荷之比 ，稱為輪胎負荷系數(shù)。大多數(shù)汽車的輪胎負荷系數(shù)取為 ～ ，以免超載。轎車、輕型客車及輕型貨車的車速高、輪胎受動負荷大，故它們的輪胎負荷系數(shù)應(yīng)接近下限。 為了提高汽車的動力因數(shù)、降低汽車及其質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對公路用車在其輪胎負荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。采用高強度尼龍簾布輪胎可使輪胎的額定負荷大大提高，從而使輪胎直徑尺寸也大為縮小。例如裝載員 4t 的載貨汽車在 20 世紀(jì) 50 年代多用的 ～ 20 輪胎早己被 — 20， ~20 至～ 16 等更小尺寸的輪 胎所取代。越野汽車為了提高在松軟地面上的通過能力常采用胎面較寬、直徑較大、具有越野花紋的超低壓輪胎。山區(qū)使用的汽車制動頻繁，制動鼓與輪輞之間的間隙應(yīng)大一些，以便散熱，故應(yīng)采用輪輞尺寸較大的輪胎。轎車都采用直徑較小、面形狀扁平的寬輪輞低壓輪胎，以便降低質(zhì)心高度，改善行駛平順性、橫向穩(wěn)定性、輪胎的附著性能并保證有足夠的承載能力。 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 17 頁 3. 轉(zhuǎn)向系設(shè)計概述 對轉(zhuǎn)向系的要求 1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性 。 2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(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(dǎo)向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。 5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 6）操縱輕便。 7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，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)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機構(gòu)。 9) 在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后 移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 10) 進行運動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對運動所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖 31。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 18 頁 圖 31 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 1轉(zhuǎn)向萬向節(jié)； 2轉(zhuǎn)向傳動 軸； 3轉(zhuǎn)向管柱； 4轉(zhuǎn)向軸； 5轉(zhuǎn)向盤 1steering universal shaft。 2steering propeller 。 3steering column 。 4steering axis。 5steering wheel 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見圖 32） 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進行偏轉(zhuǎn)。 圖 32 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) Fig 32 the transmission system of steering 1轉(zhuǎn)向搖臂； 2轉(zhuǎn)向縱拉桿； 3轉(zhuǎn)向節(jié)臂； 4轉(zhuǎn)向梯形臂； 5轉(zhuǎn)向橫拉桿 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 19 頁 轉(zhuǎn)向器 機械轉(zhuǎn)向器是將司機對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動），并按一定的角轉(zhuǎn)動比和力轉(zhuǎn)動比進行傳遞的機構(gòu)。 機械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動力轉(zhuǎn)向時，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。 為了避免汽車在撞 車時司機受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的震動，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。 多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機動性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對機動性的要求，有時要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目，制止采用全輪轉(zhuǎn)向 。 轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 汽車的機動性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量，但汽車的高機動性則應(yīng)由兩個條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的 2~ 倍范圍 內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比。 兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上述對轉(zhuǎn)向系的第 (2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖 33所示，由下式?jīng)Q定： LKBD CODOio ???? ?? c otc ot (31) 式中： ?o — 外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； ?i — 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K— 兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點間的距離； L— 軸距 內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來保證。 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 20 頁 圖 33 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑 Rmin 與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角 ?maxi 與 ?maxo 、軸距 L、主銷距 K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂 a 等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的 條件下以低速轉(zhuǎn)彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構(gòu)成圓周的半徑?？砂聪率接嬎悖? aLoR?? ?m axm in sin (32) 通常 ?maxi 為 35186。～ 40186。，為了減小 Rmin 值， ?maxi 值有時可達到 45186。 操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達到。 對轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動 性的要求則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達到。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來解決。 轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的%～ %；小排量以及下轎車干重的 %～ %。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對汽車的自身質(zhì)量影響較小。 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 21 頁 轉(zhuǎn)向系的效率 功率 p1 從轉(zhuǎn)向 軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號?? 表示，；反之稱為逆效率，用符號 ?? 表示。 正效率 ??計算公式： ppp 1 21???? （ 41） 逆效率 ?? 計算公式： p pp323 ???? （ 42） 式中， p1 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； p2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率； p3為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，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。 轉(zhuǎn)向器的正效率 ?? 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 在四種轉(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、圓錐滾子軸承和球軸承。選用滾針軸承時，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，故這種軸向器的效率η +僅有 54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%。 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 22 頁 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采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)與效率 如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計算 )tan(tan0 0 ?? ??? a a （ 43） 式中， a0 為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角，ρ =arctanf； f為磨擦因數(shù)。 轉(zhuǎn)向器的逆效率 ?? 根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、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)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時，傳至轉(zhuǎn)向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。 屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 不可逆式和極限可逆式轉(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)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。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。 如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計算 00tan )tan( aa ?? ??? （ 44） 式（ 43）和式（ 44）表明 ：增加導(dǎo)程角 a0 ，正、逆效率均增大。受 ??增大的影響，a0 不宜取得過大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時，逆效率為負值或者為零，此時表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。 揚州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 23 頁 傳動比變化特性 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 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 。 轉(zhuǎn)向 系的力傳動比 : FFi Wp /2? （ 45） 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 : kkkw dddtd dtdi ??????? ??? //0 （ 46） 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 由轉(zhuǎn)向器角傳動比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比 ?i? 組成 , 即 ??? iii ??0 （ 47） 轉(zhuǎn)向器的角傳動比 : pppw dddtd dtdi ??????? ??? //