【正文】 應(yīng)用三維制圖軟件繪制的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的模型圖，應(yīng)用 AUTO CAD 工程制圖軟件繪制了詳細(xì)和準(zhǔn)確的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器圖形；分析計(jì)算并選取了循環(huán)球轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)過(guò)程中所需要的主要參數(shù)，最終完成了自己的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)。在現(xiàn)代越野車設(shè)計(jì)中，選擇變齒用于齒條齒扇傳動(dòng)副上是其前沿發(fā)展趨勢(shì)，本論文中只是采用直齒齒輪完成了初步的設(shè)計(jì)，因而其實(shí)物在傳動(dòng)時(shí)將造成相關(guān)零件的磨損。圖 310 螺母左視圖圖 310 為根據(jù)外形及參考數(shù)據(jù)繪制螺母的零件左視圖。轉(zhuǎn)向器殼體采用球墨鑄鐵 QT400—18 或可鍛鑄鐵 KTH350—10，KTH370—12 制造 。轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比： （2aDiswp20??18）為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 ；0?i ??ii為轉(zhuǎn)向盤直徑取 435mm；SWD為主銷偏移距通常 的值在 ～ 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取。這時(shí)在計(jì)算轉(zhuǎn)向器的零件具體參數(shù)時(shí)，可取司機(jī)作用在轉(zhuǎn)向盤輪緣上的最大瞬時(shí)力。本次設(shè)計(jì)采用直齒齒輪。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時(shí)，齒側(cè)間隙 也逐漸加n s?大， 可表達(dá)為s? （2]coscs[tan2t 22nrnrr ww???????16）式中 ——徑向間隙；——嚙合角；?——齒扇的分度圓半徑；wr——搖臂軸的轉(zhuǎn)角。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。經(jīng)驗(yàn)表明在每個(gè)環(huán)路中 以不大n于 60 為好。一般應(yīng)參考同類型汽車的轉(zhuǎn)向器選取鋼球直徑 ，d d并應(yīng)使之符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。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。工作鋼球圈數(shù)有 和 2 圈兩種。取 。（5） 螺距 和螺旋線導(dǎo)程角 P0?轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng) 角，對(duì)應(yīng)螺母移動(dòng)的距離 s 為? (213)??2ps?式中，P 為螺紋螺距。在此我2R2/ddR)(2??們?nèi)L道半徑為 ,符合相應(yīng)的要求。則 ；代入數(shù)值解得 n=21。??8螺桿外徑 D1 通常在 20～38mm 范圍內(nèi)變化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷的不同來(lái)選定，螺母內(nèi)徑 應(yīng)大于 ，一般要求 根據(jù)（表 21）：得 D=28mm 21 %)105(12???D2=30mm %??（2） 鋼球直徑 d 及數(shù)量 n鋼球直徑應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般常在 6～9mm 范圍內(nèi)，根據(jù)（表 21） 。30′ 6176。在確定齒扇模數(shù)后，轉(zhuǎn)向器其他參數(shù)根據(jù)表（21）和表（24）進(jìn)行選取。為解決這對(duì)矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。i(4) 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律式（27）表明：增大角傳動(dòng)比可以增加力傳動(dòng)比。如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理， 可用下式表示hrM/2 （20???idkhr?10）將式（26）代入（25）后得到 （2aDiswP20?11）當(dāng) 和 不變時(shí)，力傳動(dòng)比 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。hMSW將式（23）和（24）帶入 后得到hwpFi/2 （2aMsrP?9）分析式（25）可知，當(dāng)主銷偏移距 小時(shí)，力傳動(dòng)比 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。?i ?i? ?i??0轉(zhuǎn)向盤角速度 與搖臂軸角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ，即wp ?i12 （2ppwdti ?????/5）式中， 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于摩擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向0?器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。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。它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。(2) 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和效率如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 （2)tan(0??????1）式中， 為螺桿（或蝸桿）的螺線導(dǎo)程角： 為摩擦角， ； 為摩擦因0? farctn??數(shù)。第一種結(jié)構(gòu)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(dòng)摩擦損失，故這種轉(zhuǎn)向器的效率 僅有 54%，另外兩種結(jié)構(gòu)在前??述四種轉(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。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要3求正效率高，為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。在轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會(huì)脫出。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。其輔助動(dòng)力也是通過(guò)向金屬塊一側(cè)注入高壓液體來(lái)提供的。滾珠軸承有兩個(gè)作用：第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。方向盤連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金屬塊的孔內(nèi)。9圖 25 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有一蝸桿。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計(jì)成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線。 圖 22 方向盤7圖 23 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器(也常稱為轉(zhuǎn)向機(jī))是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)(或近似直線運(yùn)動(dòng))的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動(dòng)裝置。作為減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向器中有 2 級(jí)減速傳動(dòng)副（圖中所示轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向器為單級(jí)減速傳動(dòng)副）。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。（12） 當(dāng)助力轉(zhuǎn)向裝置本身無(wú)獨(dú)立的輔助動(dòng)力源時(shí)，必須設(shè)有蓄能器。（9） 以 10km／h 車速、24m 轉(zhuǎn)彎直徑前行轉(zhuǎn)彎時(shí)，不帶助力時(shí)轉(zhuǎn)向力應(yīng)小于 245N，帶助力轉(zhuǎn)向但助力轉(zhuǎn)向失效時(shí)，其轉(zhuǎn)向力應(yīng)小于 588N，機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)間正常情況下不得大于4s，帶助力轉(zhuǎn)向但助力失效時(shí)不得大于 65。（5） 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須有足夠的剛度且堅(jiān)固耐用，以確保行駛安全。按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB176751999 和汽車設(shè)計(jì)可知 [4]，其轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)要求如下 [5]：（1） 方向盤必須左置。42 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來(lái)保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。 研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)方法研究?jī)?nèi)容：（1） 調(diào)研收集課題相關(guān)資料。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙可調(diào)，齒條齒扇副磨3損后可以重新調(diào)整間隙，使之具有合適的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，因此采用日益廣泛。但隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用以及道路行駛條件的改善，“打手”的現(xiàn)象明顯減少，正向傳動(dòng)效率很高（最高可達(dá) 90～95%），操縱輕便，使用壽命長(zhǎng)，各種優(yōu)勢(shì)逐漸得到體現(xiàn)，因此目前再次得到廣泛使用。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在中、小型號(hào)的車輛上都有良好的應(yīng)用，而大型車輛更以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。所以可以說(shuō)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在穩(wěn)步發(fā)展。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上 ?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)成為世界五大汽車強(qiáng)國(guó)?！　?（3） 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來(lái)自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動(dòng)，改變車輪的方向。　 （2） 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器是以蝸桿為主動(dòng)件，曲柄銷為從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向器。有時(shí)，靠齒條來(lái)直接帶動(dòng)橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)