【文章內(nèi)容簡介】 （ 36） i? ? ???? （ 37） `i? ????? （ 38） 式中： 0i? —— 轉(zhuǎn)向系的角傳動比； i? —— 轉(zhuǎn)向器的角傳動比； `i? —— 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的角傳動比； 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 18 ?? —— 轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量； ?? —— 轉(zhuǎn)向搖臂軸的轉(zhuǎn)角增量； ?? —— 同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量。 初選擇，轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0i? =20，轉(zhuǎn)向傳動機 構(gòu)的角傳動比 `i? 約為 1，固轉(zhuǎn)向器的角傳動比為 i? =20。 轉(zhuǎn)向系力傳動比 pi 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的力傳動比 `pi 等于轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力矩 rM 與轉(zhuǎn)向搖臂的力矩 T 的比值。與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的布置形式及其桿件所處的轉(zhuǎn)向位置有關(guān)。 ` rp Mi T? （ 39） 轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 等于地面作用在輪胎上的阻力 wF 與作用在方向盤上的阻力 hF 之比。 2 wphFi F? （ 310） 作用在方向 盤上的切向力 hF 可以用下式表示： 2 hhswMF D? （ 311） 式中： hM —— 作用在方向盤上的力矩； swD —— 方向盤的直徑。 輪胎給地面的阻力 wF 可以用下式表示： rw MF r? （ 312） 綜合上述三式可得： r swp hMDi Mr? （ 313） r 為主銷偏移距，常取為 倍的輪胎斷面寬度。參考國內(nèi)外同類車型，輪胎選用普通斷面子午線輪胎，規(guī)格為 ， 。 R 值取的太大，造成回正力矩大，操縱時轉(zhuǎn)向沉重； r 值取得小，回正力 矩會降低，不能保證汽車穩(wěn)定的回正轉(zhuǎn)向性能。綜合考慮， r 取為 倍輪胎斷面寬度。 輪胎斷面寬度為 293mm， 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 r= ? = 方向盤直徑 swD 根據(jù)車型不同 JB450586轉(zhuǎn)向盤尺寸標準中選?。? swD =500mm； 如果忽略摩擦損失，則： 022rrhMMiMT ??? （ 314） 在前面已經(jīng)初選了： 0i? =20 所以可得轉(zhuǎn)向系力傳動比： 02 swp iDi r?? = 50020?? = 轉(zhuǎn)向系傳動間隙 轉(zhuǎn)向系的傳動間隙主要取決于轉(zhuǎn)向器的間隙特性，轉(zhuǎn)向器的傳動間隙隨轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角的改變而改變。它因經(jīng)常工作而很容易磨損，產(chǎn)生的間隙會 使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，破壞汽車行駛穩(wěn)定性，并使轉(zhuǎn)向盤的自由行程增大。要求轉(zhuǎn)向盤的最大自由行程從中間位置向左右兩端各不得超過 15176。因此要求上述出現(xiàn)的間隙能夠自動消除，對于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，由于其齒條背部有壓緊彈簧，所以出現(xiàn)間隙后，可以實現(xiàn)自動消除。 方向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù) 轉(zhuǎn)向盤從一個極端位置轉(zhuǎn)到另一個極端位置時所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向輕便性和靈敏性。轎車和微型車的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)較少，一般約為 圈以內(nèi)，貨車在 圈。 粗略校驗轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)動圈數(shù)： ? ? ??? in 360 ma xma x ?? = 203604034 ??????? ? = 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角在所要求的范圍內(nèi)。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 20 轉(zhuǎn)向系的校核設(shè)計 載荷計算 為了行駛安全，轉(zhuǎn)向系的各分總承和零部件必須有足夠的強度。校核轉(zhuǎn)向系零件的強度，首先要確定作用在各零部件上的力和力矩。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負荷、路面阻力和輪胎氣壓等。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動的原地轉(zhuǎn)向阻力矩、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn) 向系中各零部件的摩擦阻力等。 精確的計算出這些力是很困難的。為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青或混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr（ N/mm）。 PGfMr313? (315) 式中： f—— 輪胎和地面間的滑動摩擦因數(shù)，一般取 ； G1—— 轉(zhuǎn)向軸負荷（ N）； P—— 輪胎氣壓（ MPa）。 由總體設(shè)計給定輪胎參數(shù)為： G1==4820?=47236N； P= 代入數(shù)據(jù)可得： 63 ??rM= mN? ； 作用在方向盤上的切向力為： 1L 為轉(zhuǎn)向搖臂長，取 為 150mm； 2L 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長，取為 157mm. ?? ?wSWrh iDL MLF212 (316) = 給定的汽車，用上述公式計算出來的是最大值，該力是在靜止狀態(tài)下計算出來的，對于裝動力轉(zhuǎn)向器的汽車，要求原地轉(zhuǎn)向時此力超過 250N。所以本次設(shè)計加裝動力裝置。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管等組成。如 310 所示。 圖 39 轉(zhuǎn)向盤 圖 310 轉(zhuǎn)向盤 轉(zhuǎn)向盤由輪緣 輪輻 2 和輪轂 3 組成。輪輻一般為三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的。轉(zhuǎn)向盤輪轂孔具有細牙內(nèi)花鍵，借此與轉(zhuǎn)向軸相連。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部是由成形的金屬骨架構(gòu)成。骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感，而且還可以防止手心出汗 時握轉(zhuǎn)向盤打滑。在汽車發(fā)生碰撞時，從安全性考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤應具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時，其骨架能產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕駕駛員受傷程度?，F(xiàn)在的大多數(shù)轎車上都裝有車速控制開關(guān)和撞車時保護駕駛員的安全氣囊裝置。 轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向柱管安裝在車身上，支撐著轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過，支撐在柱管內(nèi)的軸承和襯套上。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 22 圖 311 轉(zhuǎn)向柱管緩沖裝置 在汽車發(fā)生嚴重的交通事故中，方向盤往往成為直接“殺手”。一旦汽車前端被碰撞，發(fā)動機艙 等后移，方向盤也隨之后移，方向盤與駕駛座椅之間的空間突然縮小，駕駛員夾在中間而受到傷害。為了盡量減少這種傷害發(fā)生，汽車設(shè)計者從方向盤的后移距離和角度變化入手，使得汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了能保證轉(zhuǎn)向性能外，還能使駕駛員在汽車發(fā)生碰撞時受到的傷害減低到最小。與此相關(guān)的就是汽車吸能方向管柱技術(shù)的出現(xiàn)。 圖 312 轉(zhuǎn)向傳動軸的吸能裝置示意圖 圖 312 所示為桑塔納轎車轉(zhuǎn)向軸的吸能裝置示意圖。轉(zhuǎn)向軸分為上、下兩段，中間用柔性聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器的上、下凸緣盤靠兩個銷子與銷孔扣合在一起。銷子通過襯套與銷孔配合。當發(fā)生猛烈撞 車時，將引起車身、車架嚴重變形，導致轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向盤等部件后移。與此同時，在慣性作用下駕駛員人體向前沖，致使轉(zhuǎn)向軸上的上，下凸緣盤的銷子與銷孔脫開，從而緩和了沖擊，吸收了沖擊能量，有效地減輕了駕駛員受傷的程度。 吸能轉(zhuǎn)向管柱的變形支架是通過金屬的變形來吸收碰撞能量的。變形支車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 架與下轉(zhuǎn)向管柱相連。它使用拉脫安全鎖，里面的塑性材料受到大夫在沖擊被剪切斷開會使下轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸從支架中脫出沿軸向移動，另上轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸下移。變形條與變形支架相似，它也是靠金屬的變形來吸收碰撞能量的。與變形支架不同，它占用的空間較小。 一般變形條一端與車身相連，另一端固定在轉(zhuǎn)向管柱上。碰撞時沖擊力達到一定值的時候。轉(zhuǎn)向管柱產(chǎn)生位移。變形條發(fā)生變形，從而達到吸能效果。 圖 313 所示為網(wǎng)絡(luò)狀轉(zhuǎn)向柱管系能裝置示意圖，網(wǎng)絡(luò)狀轉(zhuǎn)向柱管的網(wǎng)格部分被壓縮而產(chǎn)生塑性變形，吸收沖擊能量，以減輕對人體的傷害。 圖 313 轉(zhuǎn)向柱管吸能裝置示意圖 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) （ 1）、 非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（圖 314）主要包括轉(zhuǎn)向搖臂 轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 4 和轉(zhuǎn)向梯形。在前橋僅為轉(zhuǎn)向橋的情況下，由轉(zhuǎn)向橫拉桿 6 和左、右梯形臂 5 組成的轉(zhuǎn)向梯形一般布置在前橋之后，如圖 314a所示。 圖 314 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 24 當轉(zhuǎn)向輪處于與汽車直線行駛相應的中立位置時，梯形臂 5 與橫拉桿 6在與道路與平行的平面（水平面）內(nèi)的夾角 90176。在發(fā)動機位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動橋的情況下，為避免運動干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時上述交角 90176。，如圖 315（ b）所示。若轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車總線平面內(nèi)前后擺動， 而是在與道路平行的平面內(nèi)左右搖動，則可以將轉(zhuǎn)向直拉桿 3 橫置，并借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿 6，從而推使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動。 （ 2)、 獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 圖 315 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)布置示意圖 1. 轉(zhuǎn)向搖臂 當轉(zhuǎn)向輪獨立懸掛時，每個轉(zhuǎn)向輪都需要相對于車架作獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開式的，分成兩段或三段（圖 315） ，并且由于在平行于路面的平面中擺動的轉(zhuǎn)向搖臂直接帶動或通過轉(zhuǎn)向直拉桿帶動。轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運動傳給轉(zhuǎn)向梯形臂（或轉(zhuǎn)向節(jié)臂）。它所受的力既有拉力、也有壓力，因此直拉桿都是采用優(yōu)質(zhì)特種鋼材制造的，以保證工作可靠。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或因懸架彈性變形而相對于車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動，為了不發(fā)生運動干涉，上述三者間的連接都采用球銷。 綜上所訴具體優(yōu)缺點及應用，本設(shè)計選用整體式車橋只能配用整體式轉(zhuǎn)向梯形。由于前橋僅做為轉(zhuǎn)向橋，固選用后置梯形。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 25 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu) 的優(yōu)化設(shè)計 圖 316 車輛的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向梯形示意圖 轉(zhuǎn)向梯形實際外導向輪轉(zhuǎn)角函數(shù) 如圖 316 所示，當內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的實際轉(zhuǎn)角為 ? 時，通過轉(zhuǎn)向梯形所獲得的外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的實際轉(zhuǎn)角為 ?? 。根據(jù)前述的基本假設(shè)，則 ?? 與 ? 的關(guān)系如下： 在 ? bac1 中，由余弦定理得： ? ??? ???? 0222 c o s2 MmmMN （ 317） 在 11bdc? 中，由余弦定理得： 2222 c o s2 ?MmmNS ??? （ 318） 由 217， 218 聯(lián)立得： ? ?Nm MmSmM 2 c os22c os 022212 ??? ????? ? （ 319） 又由于 ? ? 10210212 ???????? ?????????? dbc （ 320） ? ?NmNec ??? ??? ?? 01111 s i ns i ns i n (321) 車輛與動力工程學院畢業(yè)設(shè)計說明書 26 0cos2 ?mMS ?? (322) 聯(lián)立（ 317） （ 321）可得轉(zhuǎn)向梯形實際外導向輪轉(zhuǎn)角 ?? 的函數(shù)為： )c os (21 )s i n(s i n)c os (21 )c os (c os2)c os21(c os 02 01002 00021??????? ????? ??? ?????? ?????? ?? kk kkkk （ 323） 式中： ???0 —— 轉(zhuǎn)向梯形底角， m—— 轉(zhuǎn)向梯形臂長， M—— 轉(zhuǎn)向梯形臂處主銷軸線間的距離， k=m/M—— 梯形臂 與梯形底邊之比。 轉(zhuǎn)向梯形的目標函數(shù) 轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計中 ， 應使其實際外導向輪轉(zhuǎn)角函數(shù)盡量接近理想外導向輪轉(zhuǎn)角函數(shù)。一般取內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角 i? 對應的外側(cè)轉(zhuǎn)向輪實際轉(zhuǎn)角