【正文】 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比： aDii swp 20?? （ ） 0?i 為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 ?? ?? ii ； SWD 為轉(zhuǎn)向盤直徑取 425mm； a 為主銷偏移距，貨車的 a 值一般在 4060mm 范圍內(nèi)選取 ,這里取 a=50mm，所以 0 1502 4 2 ?? ??pi 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 ?? ?wswRh iDL MLF212 1/ 21 ?LL ,代入數(shù)據(jù)得 hF =. 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力 WF 和作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 有以下關(guān)系 : 2/hpW FiF ? 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 代入數(shù)據(jù)有 wF =12056N. 鋼球與滾道間的接觸應(yīng)力 j? ? ?j3222 )12( ?? ??? RdNEKj （ ） 式中 K—— 系數(shù)，根據(jù) A／ B查表 54求得，其中 A／ B 用下式計(jì)算： ? ?? ? 2/)/1(/1 2RrA ?? ； ? ? ? ?? ? 2//1/1 1RrB ?? （ ） 1R —— 螺桿外半徑 , 1R =17mm。 汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩（ N﹒ mm）即 pGfM R 313? （ ） 式中 ,f 為輪胎和路面 間的滑動(dòng)摩擦因數(shù) ,一般取 ； 1G 為前軸負(fù)荷（ N）； p 輪胎氣壓（ MPa）。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。式 ()曾給出了汽車在粗糙的硬路面上作原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向 輪的轉(zhuǎn)向阻力矩，利用它可求得轉(zhuǎn)向搖臂上的力矩和在轉(zhuǎn)向盤上的切向力，它們均可作為轉(zhuǎn)向系的最大計(jì)算載荷。經(jīng)驗(yàn)表明在每個(gè)環(huán)路中 n 以不大于 60為好。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。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)。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。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。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。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。取 W=。工作鋼球圈數(shù)有 和 圈兩種。聯(lián)立式（ ），式（ ）得PPr??? 2?，將 ? 對(duì) p? 求導(dǎo)貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i 為 Pri ?? 2? () 又 2/r mz? 根據(jù)表 有 15?z ； 452/1562/r ???? mz mm P 已知，可求出轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 ??? ??i 由式 ()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（ ）中的尺寸 b越小，要求 ??? dPb mm，符合要求。查表（ ）得： P 取 導(dǎo)程角 ??80? 。 螺距 P 和螺旋線導(dǎo)程角 0? 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng) ? 角，對(duì)應(yīng)螺母移動(dòng)的距離 s 為 ??2ps? () 式中， P 為螺紋螺距。? 角多取為 45176。在此我們?nèi)L道半徑為 ,符合相應(yīng)的要求。 圖中滾道與鋼球之間的間隙，除用來貯存潤(rùn)滑油之外，還能貯存磨損雜質(zhì)。 ,則 1cos 0 ?? ；代入數(shù)值解得 n=≈ 36。取 d=。選取 D 值的規(guī)律是隨著 扇齒模數(shù)的增大，鋼球中心距 D 也相應(yīng)增加，設(shè)計(jì)時(shí)先參考同類型汽車的參數(shù)進(jìn)行初選，經(jīng)強(qiáng)度驗(yàn)算后，再進(jìn)行修正。 30′ 7176。 30′ 切削角 6176。 根據(jù)所選擇的齒扇模數(shù)，根據(jù)表（ ）和表（ ）選取對(duì)應(yīng)的參數(shù)為： 鋼球直徑： 螺距： 工作圈數(shù)： 螺桿外徑： 34mm 環(huán)流行數(shù)： 2 螺母長(zhǎng)度： 72mm 齒扇齒數(shù)： 5 齒扇壓力角： 220 30′ 切削角： 60 30′ 齒扇寬： 34mm 表 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 螺母長(zhǎng)度 41 45 46 58 59 72 80 52 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。貨車一般不宜超過 6 圈 . 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 3 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算 前軸載荷根據(jù)表（ ）取得為 2805Kg，再根據(jù)表（ ）選擇齒扇模數(shù)為 6。本次設(shè)計(jì)采用直齒齒輪。 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實(shí)現(xiàn)。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 s? 也逐漸加大， s? 可表達(dá)為 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 ]c osc os[t a n2t a n2 2222 nrnnrrs ww ???????? ???? (） 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。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。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。齒扇的齒厚沿齒長(zhǎng)方向是變化的，這樣即可通過軸向移動(dòng)搖臂軸來調(diào)節(jié)齒扇與齒條的嚙合間隙。 對(duì)乘用車 ,推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 wi 在 1725 內(nèi)選取 。為解決這對(duì)矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。 考慮到 ?? ii ?0 ，由 0?i 的定義可知：對(duì)于一定的轉(zhuǎn)向盤角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比成反比。 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。現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 2L 與 1L 的比值大約在 ～ 之間，可近似認(rèn)為其比值為 1，則 ???? ddii /0 ?? 。 如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理， hr MM /2 可用下式表示 02 ??? iddMM khr ?? （ ） 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 將式（ ）代入 式 （ ）后得到 aDii swP 20?? （ ） 當(dāng) a 和 SWD 不變時(shí)，力傳動(dòng)比 pi 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 0?i 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。轉(zhuǎn)向盤直徑 SWD應(yīng)根據(jù)車型不同在 GB5911— 86 轉(zhuǎn)向盤尺寸標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系列內(nèi)選取。 將式（ ）和（ ）帶入 hwp FFi /2? 后得到 aMDMi h swrP ? （ ） 分析式（ ）可知，當(dāng)主銷偏移距 a 小時(shí)，力傳動(dòng)比 pi 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。 搖臂軸角速度 p? 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比，稱為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 ?i? ，即 LpLpkp dddtd dtdi ??????? ???? // （ ） 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 輪胎與地面之間的阻力 WF 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 rM 之間有如下關(guān)系 aMF rW? （ ） 式中， a 為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長(zhǎng)線與支撐平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。 轉(zhuǎn)向盤角速度 w? 與搖臂軸角速度 p? 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i ，即 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 pppw dddtd dtdi ??????? ??? // （ ） 式中， pd? 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 wF2 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF 之比，稱為力傳動(dòng)比，即 hwp FFi /2? （ ） 轉(zhuǎn)向盤角速度 w? 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 k? 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 0?i ，即 kkkw dddtd dtdi ??????? ??? //0 （ ） 式中 ?d 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； kd? 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； dt 為時(shí)間增量。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)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 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，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan )tan( ? ??? ??? （ ） % a n )1 4 a n (t a n )t a n ( 00 ?? ??????? ? ??? 式（ ）和（ ）表明：增加導(dǎo)程角 0? ，正、逆效率均增大。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。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 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。但是，在不平路面上行駛時(shí)，車輪受到的沖擊力能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神緊張；如果長(zhǎng)時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。； f 取 ， ??? c ta n f? ； %)1 4 a n ( 8t a n)t a n (t a n 0 0 ???? ????? ?? ?? 轉(zhuǎn)向器的逆效率 根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 (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 )tan(tan0 0 ???? ??? （ ） 式中， 0? 為螺桿（或蝸桿）的螺線導(dǎo)程角 ,通常螺線導(dǎo)程角 0? 選在 00 8~5 之間 ,? 為摩擦角， farctan?? ； f 為摩擦因數(shù)。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為 70%和 75%。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。 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高，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。 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 2 0 0 03 3 0 8s in ??? RL? a= o s12020 3308c o st a n ???????OBR L ?? ?? 數(shù)據(jù)的初定 : 表 主要技術(shù)參數(shù) 數(shù) 據(jù) 全長(zhǎng) [mm] 5990 全寬 [mm] 2240 全高 [整車裝備質(zhì)量時(shí) ][mm] 2320 輪胎 14PR 輪胎壓力 [Mp