【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(gè)圓頭圓柱銷的緊固板焊接，兩圓柱銷的中心線對(duì)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(gè)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(guò)程中國(guó)除傳遞轉(zhuǎn)矩外，在受到一定數(shù)值的軸向力時(shí)，上下轉(zhuǎn)向軸能自動(dòng)脫開(kāi)，如圖 24所示， 以確保駕駛員安全。 圖 21 圖 23 圖 24 位于兩萬(wàn)向節(jié)之間的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，是由套管和軸組成。套管經(jīng)過(guò)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(shí)，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(dá)到一定值以后剪斷銷釘，然后套管與軸相對(duì)移動(dòng) ，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(zhǎng)度縮短，可以減少轉(zhuǎn)向盤向駕駛員一側(cè)的移動(dòng)量，起到保護(hù)駕駛員的作用。這種防傷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)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(yán)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(kāi)。同時(shí)吸收了沖擊能量，并允許上、下轉(zhuǎn)向軸相對(duì)移動(dòng)。這種防傷結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、成本低。但彈性墊片的存在會(huì)降低扭轉(zhuǎn)剛度，對(duì)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(qiáng)度來(lái)決定。汽車發(fā)生碰撞事故時(shí)，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(qiáng)度來(lái)決定。即 FZ=Fj=a0tδk1k2σ1 式中， a0 為 實(shí)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(shí)損壞的系數(shù)； k2為考慮危險(xiǎn)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(jì)與計(jì)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(zhǎng) 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?jìng)鲃?dòng)副 螺桿、鋼球、螺母?jìng)鲃?dòng)副與通常的螺桿、螺母、傳動(dòng)副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過(guò)滾動(dòng)的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。螺桿和螺母上的相互對(duì)應(yīng)的螺旋槽構(gòu)成鋼球的螺旋滾道。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動(dòng)（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(gè)環(huán)路滾道的兩個(gè)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(duì)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(gè)導(dǎo)孔的鋼球的兩個(gè)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(shí)轉(zhuǎn)向螺桿為左旋，右置時(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過(guò)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(dòng)性變差，從而要降低傳動(dòng)效率。經(jīng)驗(yàn)表明在每個(gè)環(huán)路中 n以不大于 60為好。 圖 31螺桿 鋼球 螺母?jìng)鲃?dòng)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(duì)確定鋼球中心距 D 的大小有影響，而 D 又對(duì)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)尺寸和強(qiáng)度有影響。在保證足夠的強(qiáng)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(shí)螺桿和螺母 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸也隨之增大。鋼球直徑應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般常在 7～ 9mm 范圍內(nèi)選用。 增加 鋼球數(shù)量 n（ n 不超過(guò) 60） ，能提高承載能力； 但使鋼球流動(dòng)性變壞，從而使傳動(dòng)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(gè)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(shí)，則應(yīng)采用兩個(gè)獨(dú)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(diǎn)接觸式、兩點(diǎn)接觸式和橢圓滾道截面等。四點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jiǎn)單。當(dāng)螺桿受有軸向載荷時(shí)，螺桿與螺母間產(chǎn)生軸向相對(duì)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(duì)裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系特別不利，因?yàn)樗档土朔峙溟y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(diǎn)（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(diǎn)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(dòng) λ角，對(duì)應(yīng)螺母移動(dòng)的距離 s為 s=λP/2π………………………… ...（ 32） . 式中 ,P 為螺紋螺距。 與此同時(shí)，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過(guò)弧長(zhǎng)等于 s，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過(guò) 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(duì) βp 求導(dǎo) ，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)比；后者影響傳動(dòng)效率。選擇時(shí)應(yīng)滿足角傳動(dòng)比的要求和保證有較高的正效率，而反行程時(shí)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(gè)環(huán)路，而每個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W又與接觸強(qiáng)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(zhǎng)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(dòng)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(guò)大，否則鋼球流經(jīng)導(dǎo)管時(shí)球心偏離導(dǎo)管中心線的距離增大，并使流動(dòng)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(fù)荷大的汽車的轉(zhuǎn)向器，滲碳層深度可達(dá) 。淬火后表面硬度為 HRC5864. 螺桿 鋼球 螺母?jìng)鲃?dòng)副的高可靠性、長(zhǎng)壽命、小的摩擦損失以及達(dá)到實(shí)際上的無(wú)隙配合（螺桿的軸向間隙不應(yīng)大于 ），是通過(guò)對(duì)滾道的高精度加工，使?jié)L道表面具有高光潔度，采用標(biāo)準(zhǔn)的高精度的鋼球（可用二、三級(jí)精度的），并對(duì)螺桿、鋼球及螺母的 尺寸進(jìn)行選配來(lái)達(dá)到的。 齒條、齒扇傳動(dòng)副 的設(shè)計(jì) 齒扇通常有 5個(gè)齒，它與搖臂軸為一體。齒扇的齒厚沿齒長(zhǎng)方向是變化的，這樣即可通過(guò)軸向移動(dòng)搖臂軸來(lái)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(shí)使兩端齒卡住，則應(yīng)增大兩端齒嚙合時(shí)的齒側(cè)間隙。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過(guò)使齒扇各齒具有不同的齒厚來(lái)達(dá)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(guò)程中使毛坯繞工藝中心轉(zhuǎn)動(dòng) ,其相對(duì)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(shí)，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達(dá)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(jì)算簡(jiǎn)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(dòng)副兩端齒嚙合時(shí)，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(dòng)副各對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)。一般是將齒條（一般有 4個(gè)齒）兩側(cè)的齒槽寬制成比中間齒槽大 即可。