【正文】 由式（ ）可知，螺距 P 影響轉(zhuǎn)向器角傳動比的值。 （ 5） 螺距 P 和螺旋線導(dǎo)程角 0? 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動 ? 角，對應(yīng)螺母移動的距離 s 為 /2sP??? （ ） 式中， P 為螺紋螺距。以使軸向力和徑向力分配均勻。 本設(shè)計(jì)取 cr ==。為了減少摩擦，螺桿和螺母溝槽的半徑 cr 應(yīng)大于鋼球半徑 d/2，一般取 cr =（ ~） d。 （ 3） 滾道截面 當(dāng)螺桿和螺母的滾道截面各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時(shí)，如圖 所示，鋼球與滾道有四點(diǎn)接觸，傳動時(shí)軸向間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求。故 0cos? ? 1。每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)為 0c o sD W D Wn dd????? （ ） 式中， D 為鋼球中心距； W 為一個(gè)環(huán)路中那個(gè)的鋼球工作圈數(shù)； n 為不包括環(huán)流導(dǎo)管中的鋼球數(shù)； 0? 為螺線導(dǎo)程角，常取 0? =5176。經(jīng)驗(yàn)表明，每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)以不超過 60 為好。 增加鋼球數(shù)量 n，能提高承載能力，但是鋼球流動性變壞，從而使傳動效率降低。 （ 2） 鋼球直徑 d 及數(shù)量 n 鋼球直徑尺寸 d 取得大，能提高承載能力，同時(shí)螺桿和螺母傳動機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸也隨之增加。螺母內(nèi)徑 D2 應(yīng)大于 D1，一般要求 D2 D1=（ 5%~ 10%） D。 設(shè)計(jì)時(shí)先參考同類汽車的參數(shù)進(jìn)行初選，經(jīng)強(qiáng)度驗(yàn)算后，再進(jìn)行修正。在保證足夠的強(qiáng)度條件下，盡可能將 D 值取小些。 30′ 7176。 30′ 切削角 6176。螺桿外徑 D1，螺母內(nèi)徑 D2 及鋼球直徑 d 對確定鋼球中 表 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) 齒扇模數(shù)/mm 25 搖臂軸直徑 /mm 22 26 30 32 32/35 38/40 42/45 鋼球中心距 /mm 20 23/25 25 28 60/32 35 40 螺桿外徑/mm 20 23/25 25 28 29 34 38 鋼球直徑/mm 56 螺距 /mm 38 工作圈數(shù) 環(huán)流行數(shù) 2 螺母長度/mm 41 45/52 46/47 58 56/59/ 62 72/78 80/82 齒扇齒數(shù) 3/5 5 齒扇整圓齒數(shù) 12/13 13 13/14/15 齒扇壓力角 22176。 螺桿 — 鋼球 — 螺母傳動副的設(shè)計(jì) 表 各類汽車循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的齒扇模數(shù) 齒扇模數(shù) /mmm 乘用車 排量 /mL 550 1000 1600 2020 2020 一一 一一 前橋負(fù)荷/kN 一一 一一 商用車 前橋負(fù)荷/kN 24 最大裝載質(zhì)量 /kg 350 1000 2500 2700 4000 6000 8000 由設(shè)計(jì)要求可知最大裝載質(zhì)量為 3000kg，由前面的整體設(shè)計(jì)知滿載時(shí)：前軸負(fù)荷為 ，即 22020N，所以根據(jù)表 ，齒扇模數(shù)選 。兩種結(jié)構(gòu)的調(diào)整間隙方法均是利用調(diào)整螺栓移動搖臂軸來進(jìn)行調(diào)整。 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式選擇及其設(shè)計(jì)計(jì)算 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器又有兩種結(jié)構(gòu)型式，即常見的循環(huán)球 齒條齒扇式和另一種即循環(huán)球 曲柄銷式。 23 圖 斷開點(diǎn)的確定 本章小結(jié) 本章對轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于本設(shè)計(jì)選用的是非獨(dú)立式懸架，因此選用與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向梯形也選用與之配用的整體式轉(zhuǎn)向梯形，為下一章的整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。如果用這種方法所得到的橫拉桿長度在不 同轉(zhuǎn)角下都相同或十分接近，則不僅在汽車直線行駛時(shí)，而且在轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪的跳動都不會對轉(zhuǎn)向產(chǎn)生影響。此外，還要對車輪向左轉(zhuǎn)和向右 轉(zhuǎn)的幾種不同的工況進(jìn)行校核。 5)延長 PS 與 BBSKQ ，相交于 D 點(diǎn)，此 D 點(diǎn)便是橫拉桿鉸接點(diǎn) (斷開點(diǎn) )的理想的位 置。 4)作直線 BSPQ ，使直線 ABPQ 與 BSPQ 間夾角等于直線 APK 與 PS 間的夾角。 2)延長直線 AB 與 BAKK ，交于 ABQ 點(diǎn)，連 ABPQ 直線。 S 點(diǎn)為轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心在懸架桿 件 (雙橫臂 )所在平面上的投影。采用 雙橫臂獨(dú)立懸架，常用圖解法 (基于三心定理 )確定斷 開點(diǎn)的位置。與整體式轉(zhuǎn)向梯形比較，由于其桿系、球頭增多，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜；制造成本高；并且調(diào)整前束比較困難。 斷開式轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開的，稱之為斷開式轉(zhuǎn)向梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸，因而會與車輪或制動底版發(fā)生干涉，所以在布置上有困難。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或者前軸前（稱為前置梯形）。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整前束容易，制造成本低；主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動時(shí)，會影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。 整體式轉(zhuǎn)向梯形 整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿 轉(zhuǎn)向梯形臂 2 和汽車前軸 3 組成，如下圖所示。同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。 20 圖 解放 CA1091型汽車轉(zhuǎn)向橫拉桿 9.懸架右擺臂 圖 斷開式轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)示意圖 轉(zhuǎn)向梯形的選擇 轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有關(guān)。 與獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 當(dāng)轉(zhuǎn)向輪采用獨(dú)立懸架時(shí)，為了滿足轉(zhuǎn)向輪獨(dú)立運(yùn)動的需要，轉(zhuǎn)向橋是斷開式的，轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須斷開。 圖 轉(zhuǎn)向搖臂示意圖 19 圖 轉(zhuǎn)向直拉桿示意圖 4． 轉(zhuǎn)向橫拉桿 轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的底邊，由橫拉桿體和旋裝在兩端 的橫拉桿接頭組成。 3． 轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件，具有傳力和緩沖作用。 圖 與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)示意圖 2． 轉(zhuǎn)向搖臂 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向直拉桿相連。 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化， 以保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪與地面的相對滑動盡可能小。 本章小結(jié) 17 本章主要對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行選擇，通過對齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的對比，選擇了循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器，為下面的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高，磨 損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是 :轉(zhuǎn)向器的傳動比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子若不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動外，還能繞自身軸線轉(zhuǎn)動的，稱為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器主要缺點(diǎn)是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動比不能改變。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。 圖 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器示意圖 16 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可達(dá)到 75%~ 85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿。反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手，同時(shí)對駕駛員造成傷害。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較少；傳動效率高達(dá) 90%；轉(zhuǎn)向器占用的體積小，沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。 本設(shè)計(jì)選用的是循環(huán)球 — 齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器。常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指 銷式等。包括通過轉(zhuǎn)向器的效率公式確定導(dǎo)程角，通過傳動比的變化特性確定傳動比及轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)和機(jī)械轉(zhuǎn)向系的確定，為下面的設(shè)計(jì)過程做鋪墊。 14 圖 Mazda6型轎車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖 目前已有的車速感應(yīng)型動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，有電控液壓動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)兩種。這不僅容易造成駕駛員疲勞，而且疲勞駕駛也極易引發(fā)交通事故。這樣駕駛員施于轉(zhuǎn)向盤上很小的轉(zhuǎn)向力矩，便能克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿還帶動轉(zhuǎn)向控制閥中的滑閥，使轉(zhuǎn)向動力缸的右腔接通液面壓力為零的轉(zhuǎn)向油罐 。其中屬于動力轉(zhuǎn)向裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸。 13 液壓式動力轉(zhuǎn)向由于油壓工作壓力高，動力缸尺寸，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊 ,油液具有不可壓縮性，靈敏度高以及油液的阻尼作用可以吸收路面沖擊等優(yōu)點(diǎn)二被廣泛應(yīng)用。 對最大總質(zhì)量在 50 噸以上的重型汽車而言，一旦動力轉(zhuǎn)向裝置失效，駕 駛員通過機(jī)械傳動系加于萬向節(jié)的力遠(yuǎn)不足以使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。但在動力轉(zhuǎn)向裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī) 械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。轉(zhuǎn)向軸軸載質(zhì)量超過 的貨車，可以采用動力轉(zhuǎn)向；當(dāng)超過 4t 時(shí)，應(yīng)該采用動力轉(zhuǎn)向。 動力轉(zhuǎn)向系 為了減輕轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用到轉(zhuǎn)向盤上的手力和提高行駛安全，在有些汽車上裝設(shè)了動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。這樣，駕駛員左方的視野較廣闊，有利于兩車安全交會 。 圖 紅旗 CA7220型轎車的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 12 圖 汽車轉(zhuǎn)向系示意圖 轉(zhuǎn)向盤在駕駛室內(nèi)的安置位置與各國交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道路左側(cè)還是右側(cè)通行有關(guān)。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬向傳動裝置的幾何參數(shù)，便可以滿足 各種變型車的總布置要求。 目前，許多國內(nèi)外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬向傳動裝置（轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸）。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn) 向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。本設(shè)計(jì)采用的是機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。橋車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)較少，一般約在 圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過 6 圈。 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù) 轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大小的不同而改變，這種變化和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 對于乘用車，推 薦轉(zhuǎn)向器角傳動比 i? 在 17~25 范圍內(nèi)選??；對于商用車， i? 在23~32 范圍內(nèi)選取。 對于循環(huán)齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動比 2/i r P? ?? 。為解決這對矛盾，可采用變傳動比轉(zhuǎn)向器。 考慮到 0ii??? ，由 0i? 的定義可知：對于一定的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角 與轉(zhuǎn)向器角傳動比成反比。 10 式 （ ） 表明：增大角傳動比可以增加力傳動比。pkd li dl? ???? （ ） 在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 2l 與 1l 的比值大約在 ～ 之間，可粗略認(rèn)為其比值為1，即 39。如果忽略摩擦損失， 2/rhMM可以用下式表示： 02 rhkM d iMd ????? （ ） 將式 （ ） 代入式 （ ） 后得到 02 sp iDi a??? （ ） 當(dāng) a 和 sD? 不變時(shí)，力傳動比 pi 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 0i? 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。轉(zhuǎn)向盤直徑 sD? 對輕便性有影響，選用尺寸小寫的轉(zhuǎn)向盤，雖然占用的空間少，但轉(zhuǎn)向時(shí)需要對轉(zhuǎn)向盤施以較大的力，而選用尺寸大些的轉(zhuǎn)向盤又會使駕駛員進(jìn)出駕駛室時(shí)入座困難。 將式 （ ） ， （ ） 代入 2p hFi F??后得到 rsp hMDi Ma?? （ ） 9 分析式 （ ） 可知，主銷偏移距 a 越小，力傳動比 pi 越大，轉(zhuǎn)向越輕便。 /P P Pw K K Kw d dt di w d dt d??? ? ? （ ）