【正文】 梯形的轉角的傳動角不宜過小，此角過小會使桿件作用力臂短而受力過大，使連桿接近轉動的死點，影響正常的工作。（ 222）代入式（ 223）可得： ??xf = ? ?? ? ? ?? ?? ?? ?%1001c o tc o tc o s21s i ns i nc o tc o tc o s21c o sc o s2c o s21c o s10201100000211m a x???????? ???????????? ?????????? ??????LMkkkLMkkkiiiiiii????????????????? (326) 設計變量 由前述實際外導向輪轉角的解析式可知，影響實際外導向輪轉角的參數(shù)車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 27 有：梯形底邊 M，梯形底角 0? 及梯形臂長 m。一般取內側轉向輪轉角 i? 對應的外側轉向輪實際轉角 ? ?i??? 與理想轉角 ? ?i?? 之間相對誤差的加權求和作為評價優(yōu)劣的目標函數(shù) ??xf ： ??xf = ? ? ? ? ? ?? ? %100m a x1 ????? iiiii ?????????? (324) 式中，為設計變量； max? 為車輛最小轉彎半徑時內側轉向輪最大角； ? ?i?? 為加權函數(shù)。根據(jù)前述的基本假設，則 ?? 與 ? 的關系如下： 在 ? bac1 中，由余弦定理得： ? ??? ???? 0222 c o s2 MmmMN （ 317） 在 11bdc? 中，由余弦定理得： 2222 c o s2 ?MmmNS ??? （ 318） 由 217， 218 聯(lián)立得： ? ?Nm MmSmM 2 c os22c os 022212 ??? ????? ? （ 319） 又由于 ? ? 10210212 ???????? ?????????? dbc （ 320） ? ?NmNec ??? ??? ?? 01111 s i ns i ns i n (321) 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 26 0cos2 ?mMS ?? (322) 聯(lián)立（ 317） （ 321）可得轉向梯形實際外導向輪轉角 ?? 的函數(shù)為： )c os (21 )s i n(s i n)c os (21 )c os (c os2)c os21(c os 02 01002 00021??????? ????? ??? ?????? ?????? ?? kk kkkk （ 323） 式中： ???0 —— 轉向梯形底角， m—— 轉向梯形臂長， M—— 轉向梯形臂處主銷軸線間的距離， k=m/M—— 梯形臂 與梯形底邊之比。由于前橋僅做為轉向橋，固選用后置梯形。在轉向輪偏轉或因懸架彈性變形而相對于車架跳動時，轉向直拉桿與轉向搖臂及轉向節(jié)臂的相對運動都是空間運動，為了不發(fā)生運動干涉，上述三者間的連接都采用球銷。轉向直拉桿的作用是將轉向搖臂傳來的力和運動傳給轉向梯形臂（或轉向節(jié)臂）。 （ 2)、 獨立懸架配用的轉向傳動機構 圖 315 轉向傳動機構布置示意圖 1. 轉向搖臂 當轉向輪獨立懸掛時，每個轉向輪都需要相對于車架作獨立運動，因而轉向橋必須是斷開式的。如圖 315（ b）所示。 圖 314 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 24 當轉向輪處于與汽車直線行駛相應的中立位置時，梯形臂 5 與橫拉桿 6在與道路與平行的平面（水平面）內的夾角 90176。 圖 313 轉向柱管吸能裝置示意圖 轉向傳動機構 （ 1）、 非獨立懸架配用的轉向傳動機構 與非獨立懸架配用的轉向傳動機構（圖 314）主要包括轉向搖臂 轉向直拉桿 轉向節(jié)臂 4 和轉向梯形。變形條發(fā)生變形，從而達到吸能效果。碰撞時沖擊力達到一定值的時候。與變形支架不同，它占用的空間較小。它使用拉脫安全鎖，里面的塑性材料受到大夫在沖擊被剪切斷開會使下轉向管柱和轉向軸從支架中脫出沿軸向移動，另上轉向管柱和轉向軸下移。 吸能轉向管柱的變形支架是通過金屬的變形來吸收碰撞能量的。當發(fā)生猛烈撞 車時，將引起車身、車架嚴重變形，導致轉向軸，轉向盤等部件后移。聯(lián)軸器的上、下凸緣盤靠兩個銷子與銷孔扣合在一起。 圖 312 轉向傳動軸的吸能裝置示意圖 圖 312 所示為桑塔納轎車轉向軸的吸能裝置示意圖。為了盡量減少這種傷害發(fā)生，汽車設計者從方向盤的后移距離和角度變化入手，使得汽車轉向系統(tǒng)除了能保證轉向性能外，還能使駕駛員在汽車發(fā)生碰撞時受到的傷害減低到最小。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 22 圖 311 轉向柱管緩沖裝置 在汽車發(fā)生嚴重的交通事故中，方向盤往往成為直接“殺手”。轉向柱管安裝在車身上，支撐著轉向盤?，F(xiàn)在的大多數(shù)轎車上都裝有車速控制開關和撞車時保護駕駛員的安全氣囊裝置。骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感，而且還可以防止手心出汗 時握轉向盤打滑。轉向盤輪轂孔具有細牙內花鍵，借此與轉向軸相連。 圖 39 轉向盤 圖 310 轉向盤 轉向盤由輪緣 輪輻 2 和輪轂 3 組成。 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 21 轉向傳動機構及優(yōu)化設計 轉向操縱機構 轉向操縱機構由轉向盤、轉向軸、轉向柱管等組成。 由總體設計給定輪胎參數(shù)為： G1==4820?=47236N； P= 代入數(shù)據(jù)可得： 63 ??rM= mN? ； 作用在方向盤上的切向力為： 1L 為轉向搖臂長，取 為 150mm； 2L 為轉向節(jié)臂長，取為 157mm. ?? ?wSWrh iDL MLF212 (316) = 給定的汽車，用上述公式計算出來的是最大值，該力是在靜止狀態(tài)下計算出來的，對于裝動力轉向器的汽車，要求原地轉向時此力超過 250N。為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青或混凝土路面上的原地轉向阻力矩 Mr（ N/mm）。轉動轉向輪要克服的阻力包括轉向輪繞主銷轉動的原地轉向阻力矩、輪胎變形阻力和轉 向系中各零部件的摩擦阻力等。校核轉向系零件的強度，首先要確定作用在各零部件上的力和力矩。 粗略校驗轉向盤總轉動圈數(shù)： ? ? ??? in 360 ma xma x ?? = 203604034 ??????? ? = 轉向盤轉角在所要求的范圍內。它與轉向輪最大轉角和轉向系的角傳動比有關，并影響轉向輕便性和靈敏性。因此要求上述出現(xiàn)的間隙能夠自動消除，對于齒輪齒條式轉向器，由于其齒條背部有壓緊彈簧，所以出現(xiàn)間隙后，可以實現(xiàn)自動消除。它因經(jīng)常工作而很容易磨損，產(chǎn)生的間隙會 使轉向輪偏轉，破壞汽車行駛穩(wěn)定性，并使轉向盤的自由行程增大。綜合考慮， r 取為 倍輪胎斷面寬度。參考國內外同類車型，輪胎選用普通斷面子午線輪胎，規(guī)格為 ， 。 2 wphFi F? （ 310） 作用在方向 盤上的切向力 hF 可以用下式表示： 2 hhswMF D? （ 311） 式中： hM —— 作用在方向盤上的力矩； swD —— 方向盤的直徑。與轉向傳動機構的布置形式及其桿件所處的轉向位置有關。 初選擇，轉向系的角傳動比 0i? =20，轉向傳動機 構的角傳動比 `i? 約為 1，固轉向器的角傳動比為 i? =20。轉向搖臂軸的轉角增量 ?? 與同側轉向節(jié)的轉角相應增量 ?? 之比，稱為轉向傳動機構的角傳動比 `i? ，它們之間的關系為： 0 39。 0? 的取值范圍為??? 108 ，本設計中取為 ?? ?8 。 由《汽車設計》知由于 ?? 會隨轉向器螺桿導程增大而增大，固導程角不能選得太大。但是，在不平路面上行駛時，傳至轉向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。路面作用在車輪上的側向力，經(jīng)過轉向系可大部分傳遞到轉向盤，這種逆效率較高的轉向器屬于可逆式。 （（ 2）） 循循 環(huán)環(huán) 球球 式式 轉轉 向向 器器 的的 結結 構構 參參 數(shù)數(shù) 及及 效效 率率 如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿類轉向器，其效率可用下式計算： ? ??? ?? ??? 0 0tantan ? ?00tantan ? ??? ??? （ 35） 式中： a0 為蝸桿（或螺桿）的螺線導程角； ρ 為摩擦角， ρ =arctanf； f為磨擦因數(shù)。 因設計轉向系為實現(xiàn)滿載質量為 202120Kg 的自卸車轉向， 應當選用一種正效率高的轉向器，以實現(xiàn)轉向系操縱輕便。 另外兩種結構的轉向器正效率 分別為 70%和 75%。如蝸桿滾輪式轉向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。 （ 1）轉向器類型、結構特點與效率 在齒輪齒條、循環(huán)球、蝸桿指銷、蝸桿滾輪式四種轉向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉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向器的正效率要明顯的低些。但為了減小經(jīng)轉向系傳至轉向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡量低。 正效率 η +計算公式： η +=（ 1P 2P ） / 1P （ 34） 逆效率 η 計算公式： ?? =（ 3P 2P ） /3P 式中： P1 為作用在轉向軸上的功率； P2為轉向器中的摩擦損失功率； P3為作用在轉向搖臂軸上的功率。 轉向系主要性能參數(shù)的確定 轉向系主要性能參數(shù)有轉向系效率、轉向系角傳動比與力傳動比、轉向系傳動副的傳動間隙特 性，轉向系的剛度以及轉向盤的總轉動圈數(shù)。 綜合考慮，根據(jù)本次設計要求及轉向器的性能參數(shù)等原因。雙銷式轉向器的結構復雜、尺寸和質量大，并且對兩主銷間的位置精度、螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。旋轉銷式轉向器的效率高、磨損慢，但結構復雜。 固定銷式轉向器的結構簡單、制造容易。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。主要缺點是：正效率低；調整嚙合間隙比較困難；傳動比不能變化。 （ 3）蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式 蝸桿滾輪式轉向器由蝸桿和滾輪嚙合而構成。 圖 38 循環(huán)球式轉向器 車輛與動力工程學院畢業(yè)設計說明書 15 循環(huán)球式轉向器的主要缺點是：逆效率高，結構復雜，制造困難，制造精度要求高。裝載量不大、前輪采用獨立懸架的貨車和客車也用齒輪齒條式轉向器。 根據(jù)齒輪齒條式轉向器和轉向梯形相對前軸位置的不同， 在汽車上有四種布置形式：轉向器位于前軸后方，后置梯形；轉向器位于前軸后方，前置梯形；轉向器位于前軸前方，后置梯形；轉向器位于前軸前方，前置梯形。圓形斷面齒條制作工藝比較簡單。 采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉向器，重合度增加，運轉平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降。而采用兩側輸出方案時，容易與懸架系統(tǒng)導向機構產(chǎn)生運動干涉。 圖 36 齒輪齒條式轉向器的四種形式 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點不同，齒輪齒條式轉向器有四種形式：中間輸入，兩端輸也（圖 36a）；側面輸入，兩端輸出（圖 36b）；側面輸入，中間輸出（圖 36c）；側面輸入，一端輸出（圖 36d） 采用側面輸入、中間輸出方