【文章內(nèi)容簡介】 。 轉(zhuǎn)向軸分為兩段，上轉(zhuǎn)向軸的下端經(jīng)彎曲成形后，其軸線與主軸線之間偏移一段距離，其端面與焊 有兩個圓頭圓柱銷的緊固板焊接，兩圓柱銷的中心線對稱于上轉(zhuǎn)向軸的主軸線。下轉(zhuǎn)向軸呈 T 字形，其上端與一個壓鑄件上鑄有兩孔，孔內(nèi)壓人橡膠套與塑料襯套后再與上轉(zhuǎn)向軸 呈倒鉤狀連接，構(gòu)成安全轉(zhuǎn)向軸。該軸在使用過程中國除傳遞轉(zhuǎn)矩外，在受到一定數(shù)值的軸向力時，上下轉(zhuǎn)向軸能自動脫開，如圖 24所示， 以確保駕駛員安全。 圖 21 圖 23 圖 24 位于兩萬向節(jié)之間的轉(zhuǎn)向傳動軸，是由套管和軸組成。套管經(jīng)過擠壓處理后形成與兩側(cè)經(jīng)銑削 加工后所形成的軸斷面形狀與尺寸完全一致。裝配后從兩側(cè)的孔中注入塑料，形成塑料銷釘將套管與軸連接為一體。汽車與其他物體正面碰撞時，作用在套管與軸之間的軸向力使塑料銷釘受到剪切作用，達到一定值以后剪斷銷釘，然后套管與軸相對移動 ，存在其間的塑料能增大摩擦阻力吸收沖擊能量。此外，套管與軸相互壓縮，長度縮短，可以減少轉(zhuǎn)向盤向駕駛員一側(cè)的移動量，起到保護駕駛員的作用。這種防傷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，只要合理地選取鉚釘數(shù)量與直徑，便能保證它可靠地工作和吸收沖擊能量。撞擊后因套管與軸仍處于連接狀態(tài)，所以汽車仍有可能轉(zhuǎn)向行 駛到不妨礙交通的路邊。 彈性聯(lián)軸器式防傷機構(gòu)，由上、下轉(zhuǎn)向軸和有 45176。斜面的凸緣、彈性墊片、連接螺栓組成。汽車一旦出現(xiàn)嚴重的、破壞性碰撞事故，彈性墊片不僅有軸向變形， 而且能撕裂直至斷開。同時吸收了沖擊能量，并允許上、下轉(zhuǎn)向軸相對移動。這種防傷結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低。但彈性墊片的存在會降低扭轉(zhuǎn)剛度，對此必須采取結(jié)構(gòu)予以消除。這種結(jié)構(gòu)工作的可靠性由彈性墊片的強度來決定。汽車發(fā)生碰撞事故時，凸緣斜面上產(chǎn)生的軸向力 FZ和徑向力 Fj相等，其最大值由彈性墊片的強度來決定。即 FZ=Fj=a0tδk1k2σ1 式中， a0 為 實際斷面寬度 ； t 為墊片厚度； δ 為墊片簾布層數(shù)； k1為考慮墊片不同時損壞的系數(shù)； k2為考慮危險斷面邊緣的簾線完整性被破壞的系數(shù)； σ1為拉伸應(yīng) 力。 第三章 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與計算 循環(huán) 球式轉(zhuǎn)向器主要尺寸參數(shù)的選擇如下所述。 表 31 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的主要參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 齒扇模數(shù) /mm 搖臂軸直徑 /mm 22 26 30 32 32 38 42 鋼球中心距 /mm 20 23 25 28 30 35 40 螺桿外徑 /mm 20 23 25 28 29 34 38 鋼球直徑 /mm 螺距 /mm 工作圈數(shù) 環(huán)流行數(shù) 2 齒扇齒數(shù) 5 5 齒扇整圓齒數(shù) 12 13 13 14 15 齒扇壓力角 22176。 30′ 27176。 30′ 切削角 6176。 30′ 6176。 30′ 7176。 30′ 齒扇寬 /mm 22 25 25 27 25 28 30 2832 34 38 35 38 表 32 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的部分參數(shù) 模數(shù) m 螺桿外 徑 螺紋升程 螺母長 度 鋼球直徑 齒扇壓 力角 齒扇切 削角 搖臂軸外徑 20 ( ?165 ) 40 ( ?327 ) 22? 30′ 6? 30′7? 30′ 22 23 ( ?3211 ) 45 ( ?327 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 26 25 ( ?83 ) 48 ( ?41 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 29 29 ( ?3213 ) 62 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 35 34 ( ?3213 ) 72 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 38 38 ( ?3213 ) 82 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 42 螺桿、鋼球和 螺母傳動副 螺桿、鋼球、螺母傳動副與通常的螺桿、螺母、傳動副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動摩擦為滾動摩擦。螺桿和螺母上的相互對應(yīng)的螺旋槽構(gòu)成鋼球的螺旋滾道。轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向盤經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動（如圖 2）。為了形成螺母上的循環(huán)軌道，在螺母上與其齒條相反的一側(cè)表面（通常為上表面）需鉆孔與螺母的螺旋滾道打通以形成一個環(huán)路滾道的兩個導(dǎo)孔，并分別插入鋼球?qū)Ч艿膬啥藢?dǎo)管。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對接成導(dǎo)管，并 經(jīng)氰化處理使之耐磨。插入螺母螺旋滾道兩個導(dǎo)孔的鋼球的兩個導(dǎo)管的中心線應(yīng)與螺母螺旋滾道的中心線相切。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭（單螺旋線）的，且具有不變的螺距，通常螺距 t 約在 813mm 范圍內(nèi) ,螺旋線導(dǎo)程角 0? 約為 6176。 11176。轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器左置時轉(zhuǎn)向螺桿為左旋，右置時為右旋。鋼球直徑 d 約為 69mm。一般應(yīng)參考同類型汽車的轉(zhuǎn)向器選取鋼球直徑 d并應(yīng)使之符合國家標準。鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過128 105d。顯然，大直徑的鋼球其承載能力亦大，但也使轉(zhuǎn)向器的尺寸增 大。鋼球的數(shù)量也影響承載能力，增多鋼球使承載能力增大，但也使鋼球的流動性變差，從而要降低傳動效率。經(jīng)驗表明在每個環(huán)路中 n以不大于 60為好。 圖 31螺桿 鋼球 螺母傳動副 鋼球中心距 D、螺桿外徑 D1和螺母內(nèi)徑 D2 尺寸 D、 D D2如圖 31所示。鋼球中心距是基本尺寸。螺母外徑 D螺母內(nèi)徑 D2及鋼球直徑對確定鋼球中心距 D 的大小有影響，而 D 又對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)尺寸和強度有影響。在保證足夠的強度條件下，盡可能將 D 值取小些。選取 D值的規(guī)律是隨 扇齒模數(shù)的增大，鋼球中心距 D也相應(yīng)增加。螺桿外徑 D2通常在20～ 38mm 范圍內(nèi)變化。螺母內(nèi)徑 D2應(yīng)大于的的 D1，一般要求 D2D1=(5%10%)D 鋼球直徑 d及數(shù)量 n 鋼球直徑尺寸 d取得越大，能提高承載能力，同時螺桿和螺母 傳動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸也隨之增大。鋼球直徑應(yīng)符合國家標準，一般常在 7～ 9mm 范圍內(nèi)選用。 增加 鋼球數(shù)量 n（ n 不超過 60） ，能提高承載能力； 但使鋼球流動性變壞，從而使傳動效率降低。 鋼球數(shù)目可有下式確定： )13. . . . . . . (. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .21c o s 0 ???? dDWd DWn ???式中 D鋼球中心距； W—— 個環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)，為了使載荷在各鋼球間分布均勻，一般W=， 當(dāng)轉(zhuǎn)向器的鋼球工作圈數(shù)需大于 時，則應(yīng)采用兩個獨立的環(huán)路； d鋼球直徑； 0? —— 螺線導(dǎo)程角； 滾道截面 四段圓弧滾道截面。滾道截面有四點接觸式、兩點接觸式和橢圓滾道截面等。四點接觸式滾道截面由四段圓弧組成，螺桿和螺母的滾道截面各為兩段圓弧。四點接觸式滾道截面可獲得最小的軸向間隙，以避免軸向定位的不穩(wěn)定，受載后基本上可消除軸向位移，但滾道與鋼球間仍應(yīng)有間隙以貯存磨屑、減小磨損。雖然其制造工藝較復(fù)雜，但仍得到廣泛應(yīng)用。兩點接觸式滾道截面由兩段 圓弧組成，其螺桿和螺母滾道均為單圓弧，形狀簡單。當(dāng)螺桿受有軸向載荷時，螺桿與螺母間產(chǎn)生軸向相對位移使軸向定位不穩(wěn)定，增加了轉(zhuǎn)向盤的自由行程，這對裝動力轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系特別不利，因為它降低了分配閥的靈敏度，從而影響轉(zhuǎn)向性能。橢圓滾道的螺桿部分為橢圓截面、螺母部分為圓弧截面。鋼球以三點（與滾道接觸，被精確地定位于滾道中心，軸向定位精確，但加工較復(fù)雜。螺桿滾道應(yīng)倒角以避免尖角劃傷鋼球。 接觸角 接觸角 θ 是指鋼球與螺桿滾道接觸點的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角。增大 θ 將使徑向力增大而軸向力減??；反之則 相反。通常 θ 多取 45? ，以使徑向力與軸向力的分配均勻。 圖 32四段圓弧滾道截面 螺距 P和螺旋線 導(dǎo)程角 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動 λ角，對應(yīng)螺母移動的距離 s為 s=λP/2π………………………… ...（ 32） . 式中 ,P 為螺紋螺距。 與此同時，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過弧長等于 s，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過 βp 角，其間關(guān)系為 s=βpr ………………………… ...（ 33） 式中 ， r 為齒扇節(jié)圓半徑。 聯(lián)合以上兩式 得 λ=2πrβp/P,將λ對 βp 求導(dǎo) ，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動比 iw為 iw=2πr/P………………………… ...(34) 由式上式可知，螺距 P 影響轉(zhuǎn)向器角傳動比的值。在螺距不變的條件下，鋼球直徑 d 越大，圖 31 中的尺寸 b 越小，要求 b=(Pd)。螺距 P 一般在8～ 11mm 內(nèi)選取。 前者影響轉(zhuǎn)向器的角傳動比；后者影響傳動效率。選擇時應(yīng)滿足角傳動比的要求和保證有較高的正效率，而反行程時不發(fā) 生自鎖現(xiàn)象。 工作鋼球圈數(shù) W 多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向器用兩個環(huán)路，而每個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W又與接觸強度有關(guān)。增加工作鋼球圈數(shù)，參加工作的鋼球增多，能降低接觸壓力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻，螺桿增長使剛度降低。工作鋼球圈數(shù)有 圈和 圈 兩種 。 導(dǎo)管內(nèi)徑 d1 容納鋼球而且鋼球在其內(nèi)部流動的導(dǎo)管內(nèi)徑 d1=d+e ，式中， e 為鋼球直徑 d與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙。 e不易過大，否則鋼球流經(jīng)導(dǎo)管時球心偏離導(dǎo)管中心線的距離增大，并使流動阻力增大。 一般 e=～ 。 導(dǎo)管壁厚 取為 1mm。 材料的選取 螺桿和螺母一般采用 .20CrMnTi、 22CrMnMo、 20CrNi3A 鋼制造，表面滲碳，滲碳層深度為 ，重型汽車和前軸負荷大的汽車的轉(zhuǎn)向器，滲碳層深度可達 。淬火后表面硬度為 HRC5864. 螺桿 鋼球 螺母傳動副的高可靠性、長壽命、小的摩擦損失以及達到實際上的無隙配合（螺桿的軸向間隙不應(yīng)大于 ），是通過對滾道的高精度加工，使?jié)L道表面具有高光潔度，采用標準的高精度的鋼球（可用二、三級精度的），并對螺桿、鋼球及螺母的 尺寸進行選配來達到的。 齒條、齒扇傳動副 的設(shè)計 齒扇通常有 5個齒，它與搖臂軸為一體。齒扇的齒厚沿齒長方向是變化的，這樣即可通過軸向移動搖臂軸來調(diào)節(jié)齒扇與齒條的嚙合間隙。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。為了消除中間齒磨損后產(chǎn)生的間隙而又不致在轉(zhuǎn)彎時使兩端齒卡住，則應(yīng)增大兩端齒嚙合時的齒側(cè)間隙。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過使齒扇各齒具有不同的齒厚來達到。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。為此可在齒扇的切齒過程中使毛坯繞工藝中心轉(zhuǎn)動 ,其相對于搖臂軸的中心有距 離為 n的偏心。這樣加工的齒扇在與齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達為 2 2 2 22 t a n 2 t a n [ c o s c o s ]wws r r n n r n? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?……… ..… (35) 式中 r? —— 徑向間隙； ? —— 嚙合角； wr —— 齒扇的分度圓半徑； ? —— 搖臂軸的轉(zhuǎn)角。 圖 33為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計算簡圖 圖 34 用于選擇偏心 n的線圖 當(dāng) ? ， wr 確定后，根據(jù)上式可繪制圖，用于選擇適當(dāng)?shù)?n值，以便使齒條、齒扇傳動副兩端齒嚙合時，齒側(cè)間隙 s? 能夠適應(yīng)消除中間齒最大磨損量所形成的間隙的需要。 齒條、齒扇傳動副各對嚙合齒齒側(cè)間隙 s? 的改變也可以用改變齒條各齒槽寬而不改變齒扇各輪齒 齒厚的辦法來實現(xiàn)。一般是將齒條（一般有 4個齒）兩側(cè)的齒槽寬制成比中間齒槽大 即可。