【正文】 輪傳到轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 ，從而實現(xiàn)使各轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)。因為在整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，各傳動件之間都必然存在著裝配間隙，而且這些間隙將隨著零件的磨損而增大。 單從轉(zhuǎn)向操縱的靈敏性而言，最好是轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向節(jié)的運動能同步開始并同步終止。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和 18 靈敏性?！?15176。蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副為圓柱 蝸桿及指銷，雙銷型由于其結(jié)構復雜，尺寸及質(zhì)量也較大，且對兩指銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度要求較高，角傳動比的變化特性及傳動間隙特性的變化也受到限制，因此應用上多為齒輪齒條和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器所取代。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動副的主動件是一斜齒圓柱小齒輪，它和裝在外殼中的從動件 ——齒條相嚙合，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是依靠齒條背部靠近主動小齒輪處裝置的可調(diào)節(jié)壓力的彈簧來消除齒輪齒條傳動副的齒間間隙的。不同結(jié)構的轉(zhuǎn)向器其傳動間隙特性亦不同。為了保證轉(zhuǎn)向器傳動副磨損最大的中間部位能通過調(diào)整來消除因磨損而形成的間隙，調(diào)整后當轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時又不致于使轉(zhuǎn)向器傳動副在其他嚙合部位卡住。這一要求應在汽車使用的全部時間 17 內(nèi)得到保證。 當轉(zhuǎn)向盤處于中間位置即汽車作直線行駛時，如果轉(zhuǎn)向器有傳動間隙則將使轉(zhuǎn)向輪在該間隙范圍內(nèi)偏離直線行駛位置而失去穩(wěn)定性。通常將這種變化關系稱為轉(zhuǎn)向器的傳動間隙特性。 轉(zhuǎn)向器的傳動副的間隙特性 轉(zhuǎn)向器的傳動間隙是指轉(zhuǎn)向器傳動副之間的間隙 [11]。 0w w wi i i??? =1? 15=15 轉(zhuǎn)向傳動機構的力傳動比與轉(zhuǎn)向傳動機構的結(jié)構布置型式及其桿件所處的轉(zhuǎn)向位置有關。現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向器的角傳動比也常采用不變的數(shù)值：轎車取 wi =1422；貨車取 wi =2025。wi 所組成，即 wo w wi i i??? （ ） 式中： wi —轉(zhuǎn)向器的角傳動比； wi? —轉(zhuǎn)向傳動機構的角傳動比。 轉(zhuǎn)向盤角速度 w 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 kw 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動比 0wi ，即 0 //ww k k kw d d t di w d d t d????? ? ? （ ） 式中： d? —轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； kd? —轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； dt—時間增量。 從輪胎接地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力 2 WF 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF之比，稱為力傳動比。 通常，由轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向輪的效率即轉(zhuǎn)向系的正效率 ?? 的平均值為 67%82%；當向上述相反方向傳遞力時逆效率的平均值為 58%63%。其逆效率較低，適用于在壞路面上行駛的汽車。由于它既使司機沒有路感，又不能保證轉(zhuǎn)向輪的自動回正，現(xiàn)代汽車已不采用。本文設計齒輪齒條轉(zhuǎn)向器逆效率為 60％ 70％ 。因此，可逆式轉(zhuǎn)向器宜用于在良好路面上行駛的車輛。在汽車轉(zhuǎn)向后也能保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤的自動回正，使轉(zhuǎn)向輪行駛穩(wěn)定。根據(jù)逆效率值的大小，轉(zhuǎn)向器又可分為可逆式、極限可逆式與不可逆試三種。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構不同效率也不一樣。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鼓動銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯低一些。 轉(zhuǎn)向系的效率 15 功率 p 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率為正效率，用符號 η+表示，反之稱為逆效率，用符號 η表示，為了保證轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高 [10]；為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動返回直線行駛位 置，又需要有一定的逆效率。 并 在機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中進行轉(zhuǎn)向 器的選擇，對比分析各種轉(zhuǎn)向器的 優(yōu)缺點 ， 最終 選擇齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，本 次 為 微型 車轉(zhuǎn)向器設計，故采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器?，F(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向器已演變定型，中型和重型汽車多采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，小型車多采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中的減速增扭轉(zhuǎn)動裝置 [9]，其功用是增大轉(zhuǎn)向盤傳動轉(zhuǎn)向節(jié) 的力并改變力的傳遞方向。固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構簡單、制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又分為單銷和雙銷之分。蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點是：正效率低；工作齒面磨損后，調(diào)整嚙 合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動比不能變化。 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成。 13 1螺母 2彈簧墊圈 3轉(zhuǎn)向螺母 4轉(zhuǎn)向器殼體密封墊圈 5轉(zhuǎn)向器殼體底蓋 6轉(zhuǎn)向器殼體 7導管夾 8加油 （通氣）螺塞 9鋼球?qū)Ч? 10球軸承 1 23油封 12轉(zhuǎn)向螺桿 13鋼球 14調(diào)整墊片 15螺栓 16調(diào)整墊圈 17側(cè)蓋 18調(diào)整螺釘 19鎖緊螺母 22滾針軸承 21齒扇軸（搖臂軸） 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點：在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可達到 75％ —80％；在結(jié)構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、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加 工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條與齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進行；適合用來做整體式動力轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 由齒輪機構將來自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運動，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運動再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，使連桿臂搖動，連桿臂再使連動拉桿和橫拉桿做直線運動，改變車輪的方向。 其結(jié)構如圖 。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器由于轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。球面蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器曾廣泛用于輕型和中型汽車上，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器則是當前廣泛使用的一種結(jié)構，高級轎車和輕型及以上的客車、貨車均多采用。 對轉(zhuǎn)向器結(jié)構型式的選擇，主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負荷、使用條件等來決定，并要考慮其效率特性、角傳動比變化特性等對使用條件的適應性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。 機械式轉(zhuǎn)向器 類型的選擇 根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動副的不同，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構型式有多種。值得注意的是，轉(zhuǎn)向助力不應是不變的，因為在高速行駛時，輪胎的橫向阻力小， 轉(zhuǎn)向盤變得輕飄，很難捕捉路面的感覺，也容易造成轉(zhuǎn)向過于靈敏而使汽車不易控制。動力轉(zhuǎn)向機是利用外部動力協(xié)助司機輕便操作轉(zhuǎn)向盤的裝置。 高級轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員作用于轉(zhuǎn)向盤的力經(jīng)轉(zhuǎn)向拄傳至轉(zhuǎn)向器，將轉(zhuǎn)向力放大后，再通過轉(zhuǎn)向傳動機構的傳遞，推動 轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，使汽車改變行駛方向。采用動力轉(zhuǎn)向裝置的汽車，不僅使汽車入庫等復雜情況下的操作容易，而且在高速行駛狀態(tài)下，能對動力加以限制，使轉(zhuǎn)向不會過輕，增加了安全性。但是在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，一般還應當能由駕駛員獨立承擔汽車轉(zhuǎn)向任務。動力轉(zhuǎn)向裝置按動力能源分為液壓式和氣壓式，按動力缸、控制閥及轉(zhuǎn)向器的相對位置分為整體式、半整體式、轉(zhuǎn)向加力器，轉(zhuǎn)向加力裝置主要包括轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸 [7]。 動力轉(zhuǎn)向系組成及其功用 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零部件屬于轉(zhuǎn)向操縱機構。轉(zhuǎn)向傳動機構根據(jù)懸架的分類可分為與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構和與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構兩大類，轉(zhuǎn)向傳動機構的桿系根據(jù)布置可分為前置 式和后置式。轉(zhuǎn)向傳動機構的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力傳給轉(zhuǎn)向輪，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定的關系變化，以實現(xiàn)汽車順利轉(zhuǎn)向。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機構的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系的核心部件。汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員作用于轉(zhuǎn)向盤上的力經(jīng)轉(zhuǎn)向柱傳至轉(zhuǎn)向器，將轉(zhuǎn)向力放大后，再通過轉(zhuǎn)向傳動機構的傳遞，推動轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，使汽車改變行駛方向。 汽車的轉(zhuǎn)向系根據(jù)其轉(zhuǎn)向能源的不同，可分為機械式轉(zhuǎn)向系和動力式轉(zhuǎn)向系。 主要參數(shù)的確定 根據(jù)指導教師給出的題目及設計要求，將選用 吉利熊貓 20xx 款 型的數(shù)據(jù)作為本次設計的基礎數(shù)據(jù)，主要參數(shù)為： 整車質(zhì)量： 985kg 最小轉(zhuǎn)彎直徑： 最小轉(zhuǎn)彎半徑： 車長： 3598mm 車寬： 1630mm 車高： 1465mm 軸距： 2340mm 最小離地間隙： 121mm 最大功率： 63/6000 kw/rpm 最大扭矩： 110/5200 N （ 13）當汽車前行向左或向右轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)向盤向左向右的回轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向力不能有顯著的差別。 （ 11）方向盤左置。 （ 9）在車禍中，當轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 （ 7）轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 （ 5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 （ 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。不滿組這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系對汽車行駛的適應性、安全性都具有重要的意義。 汽車轉(zhuǎn)向系的作用是保持 或者改變汽車行駛方向的機構，在汽車轉(zhuǎn)向行駛中，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關系。因此，駕駛員需要通過一套機構隨時改變或恢復汽車行駛方向。改變行駛方向的方法是通過轉(zhuǎn)向輪（一般是前輪）相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度實現(xiàn)的 [5]。 設計的主要內(nèi)容 根據(jù)題目 確定轉(zhuǎn)向器的結(jié)構形式，并進行轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向 梯形的結(jié)構設計，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構強度校核 ，及相應的轉(zhuǎn)向傳動機構、轉(zhuǎn)向操縱機構的布置。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在著可靠性的問 題，目前歐洲汽車法規(guī)還要求駕駛員與轉(zhuǎn)向車輪之間必須有機械連接，而閑空轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一個還不成熟的技術目前還不能有足夠的證據(jù)證明其可靠性。 線控電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點：提高了駕駛員的安全性，由于減少了轉(zhuǎn)向柱等機械機構，使得駕駛員周圍空間變大，正面碰撞時對駕駛員的傷害得到了大大的降低。因此，必須對 EPS 系統(tǒng)與汽車上的其它子系統(tǒng)進行匹配，以利整車性能達到最優(yōu)化。同時，為獲得更好的 “路感 ”，必需根據(jù)汽車的行駛速度和轉(zhuǎn)向狀態(tài)確定合理的助力大小和方向。而接觸式傳感器應用較少。 （ 2）非接觸式傳感器技術： EPS 系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器要求結(jié)構簡單、工作可靠、價格便宜，精度適中。由于電機端電壓低，而功率相對較高。電子控制電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩信號和車速信號，通過電子控制裝置使電機產(chǎn)生相應大小和方向的輔助力，協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操縱，并獲得最佳轉(zhuǎn)向特性的伺服系統(tǒng)。電子控制液壓動力轉(zhuǎn)向是在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向基礎上增設了控制液體流量的電磁閥，車速傳感器和電子控制單元等。 傳統(tǒng)的液壓助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在多采用固定的放大倍率存在著一些缺點：如果所設計的固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是為了減少汽車在停車或低速行駛狀態(tài)下轉(zhuǎn)向盤的操舵力，則當汽車以高速行駛時，這一 固定放大倍率會使轉(zhuǎn)向盤的操舵力顯得太小，高速行駛時 “路感 ”差，不利于汽車的方向控制；反之，如果設計的固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是為了增加汽車在高速行駛時轉(zhuǎn)向力，則當汽車低速行駛時，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向盤的力顯得太大，破壞了低速狀況下的操縱輕便性，為了解決這個問題，目前汽車界將電子控制技術應用在汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，使汽車轉(zhuǎn)向性能達到令人滿意的程度。 液壓助力轉(zhuǎn)向器自五十年代發(fā) 展以來，已日趨成熟，得到廣泛應用，近幾年主要是提高現(xiàn)機構的輕量化，簡化結(jié)構；提升工作油壓。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有液壓助力式、氣動助力式和電動助力式等三種形式。 動力轉(zhuǎn)向系是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機產(chǎn)生的液壓力或電動機驅(qū)動力來實現(xiàn)車論轉(zhuǎn)向。 從整體上來講國內(nèi)近年來對于 EPS 的研究發(fā)展很快，尤其是在控制策略的研究上，已經(jīng)將不同的控制方法引如 ECU 中，并通過實驗和分析不斷地完善和改進，但是在對于細節(jié)的優(yōu)化上距離國外還有相當?shù)牟罹?，而且目前國?nèi)除了吉利汽車，還尚未自主知識產(chǎn)權的 EPS，距離 EPS 的批量化生產(chǎn)也還有一段路要走。這是由于 EPS 只在轉(zhuǎn)向時才工作，而液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不管需不需要助力都一直在運行，尤其在汽車高速行駛時，原本這時是最不需要轉(zhuǎn)向助力的，而這時液壓泵的功率消耗卻是最大的；減振， EPS 系統(tǒng)具有較高的慣性力矩，對于來自輪胎的外部干擾可起到緩沖振 6 動的作用。 另外電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以根據(jù)電動機和減速機構位置的不同分為：軸助力式EPS（電機和減速裝置裝在轉(zhuǎn)向傳動軸上），轉(zhuǎn)向小齒輪助力式（電機和減速裝置裝在輸入小齒輪上），另端小齒輪助力式（電機和減速裝置裝在另端小齒輪上），齒條助力式（電機和減速裝置套在齒條外側(cè)）。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可根據(jù)減速機構的不同分為蝸輪蝸桿式助力機構和差動輪系式的主力機構兩種形式。到目前為止， EPS 系統(tǒng)在輕微型。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是現(xiàn)在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，其工作原理是