【文章內容簡介】 ............ 錯誤 !未定義書簽。 致謝 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 附錄 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 第 1 章 緒 論 課 題 研究的 意義 轉向器是轉向系統(tǒng)的減速傳動裝置，是轉向系的重要組成，一般有 1或 2 級減速傳動副。在汽車上，廣泛采用的有齒輪齒條式和循環(huán)球式等幾種結構形式。由于循環(huán)球式轉向器在螺桿和螺母之間有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可達到 90%95%；在結構和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工 ，使之有足夠的強度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉向器的傳動比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；因此，循環(huán)球式轉向器已廣泛應用于各類各級汽車。根據(jù)所收集的相關技術參數(shù)進行循環(huán)球式轉向器設計，設計該轉向器的總成及各主要零部件，通過該設計工作，掌握該類型轉向器的優(yōu)缺點，同時，還能夠了解汽車設計中的先進方法與手段。 國內外研究現(xiàn)狀 循環(huán)球式轉向器已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器之一。循環(huán)球式轉向器主要應用于大型車輛。改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛．作為汽車關鍵部位之一的轉向系統(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．我國的轉向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉向器，東風汽車用蝸桿肖式轉向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結構，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)球式轉向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉向器。由此看出，我國的轉向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉向器發(fā)展。循環(huán)球式轉向器在國外實現(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)量和質量。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)品質量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場上有 競爭力。在世界范圍內，汽車循環(huán)球式轉向器占 45%左右。循環(huán)球式轉向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉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，采用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉向器，已由 60 年代的 %，發(fā)展到現(xiàn)今的 100%了 (蝸桿滾輪式轉向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰 )。在日本“精工” (NSK)公司的循環(huán)球式轉向器就以成本低、質量好、產(chǎn)量大，逐步占 2 領日本市場，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向器專業(yè)廠著稱于世。它從 1948 年開始生產(chǎn) ZF 型轉 向器，年產(chǎn)各種轉向器 200 多萬臺。 轉向器的發(fā)展 早期的汽車轉向是用舵柄或橫桿 (即一種兩端帶有手柄的水平桿 )進行操縱，轉向比是 1： 1，因而汽車轉向時的操作是很吃力的。后來，帶有齒輪減速比的轉向機構很快被推廣使用，但是，這種機構的方向盤不象舵柄或橫桿要置放在汽車中線的位置，而是要置放在汽車的左邊或右邊，這樣觸發(fā)了方向盤位置的爭論。這場爭論曠日持久，導致了今天的汽車分成了兩大類方向盤裝置法： 一類以美國，中國，俄羅斯等世界上大多數(shù)國家和地區(qū)采用的左置方向盤，實行右上左下的汽車行駛規(guī)則；另一類以英國及英聯(lián) 邦，日本等少數(shù)國家和地區(qū)采用的右置方向盤，實行右下左上的汽車行駛規(guī)則。 幾十年來，各種汽車都使用蝸桿扇形齒輪轉向器，現(xiàn)在的循環(huán)球式轉向器也是這種轉向器的一種變型，轎車也經(jīng)常使用。在這種轉向器中，蝸桿與扇形齒輪之間嵌入了鋼珠，大大降低了摩擦力，使汽車的轉向操縱變得比較輕松。 從 70 年代起轎車興起了齒輪齒條轉向機構，它由方向盤、方向軸、方向節(jié)、轉動軸、轉向器、轉向傳動桿和轉向輪 (前輪 )等組成。方向盤操縱轉向器內的齒輪轉動，齒輪與齒條緊密嚙合，推動齒條左移動或右移動，帶動轉向輪擺動，從而改變轎車行駛的方向 。 這種轉向機構與蝸桿扇形齒輪等其它類型的轉向機構比較，省略了轉向搖臂和轉向主拉桿，具有構件簡單，傳動效率高的優(yōu)點。而且它的逆?zhèn)鲃有室哺撸谲囕v行駛時可以保證偏轉車輪的自動回正，駕駛者的路感性強。 其實，齒輪齒條轉向機構早在一世紀前的汽車萌芽發(fā)展階段已經(jīng)有了，只是那時還不完善，機件加工粗糙。 1905 年通用汽車卡迪拉克部的工程師將齒輪齒條轉向器的設計理論化，并加工成精度很高，操縱靈活的齒輪齒條轉向器，正式應用在轎車上。 后來，汽車轉向器的型式被蝸桿一扇形齒輪型式所壟斷，但許多人仍然繼續(xù)完善齒輪一齒條轉向機 構。由于近代材料科學的發(fā)展，大大提高了齒輪一齒條轉向機構的安全可靠系數(shù)，人們再次重視這種轉向機構的簡單實用性，由于它具有構件少質量輕，成本低的優(yōu)點，受到汽車制造商的青睞，現(xiàn)在大多數(shù)的轎車轉向器都采用齒輪一齒條型。 現(xiàn)代轎車馬力大、速度快，為了操縱的輕便和靈敏，中高檔次的轎車轉向器都加裝了轉向動力裝置，又稱為液壓動力轉向器。它具有工作無噪 3 聲，靈觸度高體積小，能夠吸收來自不平路面的沖擊力，在現(xiàn)代轎車上得到十分廣泛的應用。 液壓動力轉向器的主要部件包括油泵、液壓分配閥和助力器。液壓分配閥與油泵組合一體，助力器與轉 向器裝在一起，中間用油路連接。發(fā)動機通過皮帶帶動油泵，把油壓輸出到助力器。助力器殼體內是一個活塞，活塞連接著轉向器的齒輪，活塞兩端是腔室。 當轎車直線行駛時，活塞兩端壓力相等，靜止不動，油泵空轉；當轎車轉彎時，液壓分配閥將油液通過變化了的通道進入了助力器的一側，使活塞兩端產(chǎn)生壓力差，迫使活塞移動到另一側，帶動齒輪轉動， “助一臂之力 ”。這樣轉動方向盤的操縱力不是直接迫使車輪轉向的唯一作用力了，可由助力器輔動車輪轉向，減輕了駕駛者的勞動強度，減少了方向盤的轉數(shù)，特別是減少了停車轉向時的操縱力。 現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了電 子控制速度傳感型的轎車動力轉向器，它除了滿足減少操縱力，提高靈觸度外，還可以根據(jù)車速與行駛條件的不同而產(chǎn)生與之相適應的轉向力。在停車時能提供足夠的助力，隨著車速的逐漸增加助力又可以逐漸減少，當高速行駛時則無助力但保持良好的路感。這種電子式的動力轉向機構附有微處理機和電子轉速表，電子轉速表發(fā)出脈沖訊號，微處理機發(fā)出相應的指令控制動力轉向機構。 轎車動力轉向裝置是 50 年代在美國大型轎車上出現(xiàn)的事物，現(xiàn)在已經(jīng)普及開來了。它的好處正如德國奔馳汽車制造公司所描述的那樣： “發(fā)動機發(fā)動后，您就得到動力轉向輔助，尤其在泊車 及左右移動車輛時，動力轉向裝置會令您能非常輕松地控制方向盤。 循環(huán)球式動力轉向器的概要 汽車在行駛過程中，需按照駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉向。就輪式汽車而言，實現(xiàn)汽車轉向的方法是，駕駛員通過一套專設的機構，使汽車轉向橋（一般是前橋）上的車輪（轉向輪）相對于汽車縱軸線偏轉一定角度。在汽車直線行駛時，往往轉向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構使轉向輪向相反方向偏轉，從而使汽車恢復原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構 ，即稱為汽車轉向系統(tǒng)（俗稱汽車轉向系）。因此，汽車轉向系的功用是，保證汽車能按照駕駛員的意志而進行轉向行駛。 轉向器系統(tǒng)：轉向機學名為轉向器，它是轉向系中最重要的部件。它的作用是：增大轉向盤傳到轉向傳動機構的力和改變力的傳遞方向。 按轉向力能源的不同，可將轉向系分為機械轉向系和動力轉向系。 機械轉向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉向操縱 4 機構 (方向盤 )、轉向器、轉向傳動機構三大部分組成。其中轉向器是將操縱機構的旋轉運動轉變?yōu)閭鲃訖C構的直線運動 (嚴格講是近似直線運動 )的機構，是轉向系的核心部件。 動力轉向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動機為轉向能源的轉向系。在正常情況下，汽車轉向所需能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動機通過動力轉向裝置提供的。但在動力轉向裝置失效時，一般還應當能由駕駛員獨立承擔汽車轉向任務。因此，動力轉向系是在機械轉向系的基礎上加設一套動力轉向裝置而形成的 ， 用以將發(fā)動機 (或電機 )輸出的部分機械能轉化為壓力能，并在駕駛員控制下，對轉向傳動裝置或轉向器中某一傳動件施加不同方向的液壓或氣壓作用力，以助駕駛員施力不足的一系列零部件，總稱為動力轉向器。按傳能介質的不同，動力轉向器有氣壓式 和液壓式兩種。裝載質量特大的貨車不宜采用氣壓動力轉向器，因為氣壓系統(tǒng)的工作壓力較低 (一般不高于 )，用于重型汽車上時，其部件尺寸將過于龐大。液壓動力轉向器的工作壓力可高達 10MPa 以上，故其部件尺寸很小。液壓系統(tǒng)工作時無噪聲，工作滯后時間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊。因此，液壓動力轉向器已在各類各級汽車上獲得廣泛應用。動力轉向系統(tǒng)的工作原理 ： 動力轉向系統(tǒng)是在機械式轉向系統(tǒng)的基礎上加一套動力輔助裝置組成的。轉向油泵安裝在發(fā)動機上，由曲軸通過皮帶驅動并向外輸出