【正文】 式（ ）表明：增加導(dǎo)程角，逆效率也增大。為此，導(dǎo)程角的最小值必須大于摩擦角?！?10176。 傳動(dòng)比的變化特性 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0wi 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 。 轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度 Ww 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(dòng)比 0wi ，即 0 /Ww k k kw d dt di w d dt d????? ? ? （ ） 式中， d? 為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角增量； kd? 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； dt 為時(shí)間增量。wi 所組成，即 39。 此定義適用于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。wi ，即 39。 作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力 hF 可用下式表示： 2 hhsMF D?? （ ） 式中， hM 為作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩； sD? 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑。通常乘用車(chē)的 a 值在 ～ 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取，而貨車(chē)的 a 值在 40～60mm 范圍內(nèi)選取。根據(jù)齒形不同，轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑 sD? 在 380 ~ 550mm的標(biāo)準(zhǔn)系列內(nèi)選取。 0i? 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長(zhǎng) 2l 與搖臂臂長(zhǎng) 1l 之比來(lái)表示 ，即： 2139。i? 近似為 1，則： 0 pdiid?? ???? （ ） 由此可見(jiàn)，研究 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律即可。當(dāng)轉(zhuǎn)向阻力 F? 一定時(shí)，增大力傳動(dòng)比能減少作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力 hF ，使操縱輕便。角傳動(dòng)比增加后，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角對(duì)同一轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的響應(yīng)變的遲鈍，操縱時(shí)間增長(zhǎng)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成了一隊(duì)矛盾。 齒輪齒條式、循環(huán)球齒條齒扇式、蝸桿滾輪式及蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。因結(jié)構(gòu)原因，螺距 P 不能變化，但可以用改變齒扇嚙合半徑 r 的方法，達(dá)到使循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)變速比的目的。 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副（如循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇和齒條）之間的間隙。 如何獲得傳動(dòng)間隙特性將在后面轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中介 紹。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。 轉(zhuǎn)向系的選擇 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。 11 機(jī)械轉(zhuǎn)向系 機(jī)械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。 圖 所示為紅旗 CA7220 型轎車(chē)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸和柔性聯(lián)軸節(jié)輸入轉(zhuǎn)向器，再經(jīng)左，右橫拉桿 ,傳給固定于兩側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)上的左、右轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的轉(zhuǎn)向輪繞主銷軸線偏移一定角度，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。如圖 ，這有助于轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化。即使在轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向器同軸線的情況下，其間也可以采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，以補(bǔ)償由于部件在車(chē)上的安裝誤差和安裝基體（駕駛室、車(chē)架）的變形所造成的二者軸線實(shí)際上的不重合。包括我國(guó)在內(nèi)的大多數(shù)國(guó)家規(guī)定車(chē)輛右側(cè)通行，相應(yīng)地應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤(pán)安置在駕駛室左側(cè)。相反，在一些規(guī)定車(chē)輛靠左側(cè)通行的國(guó)家和地區(qū)使用的汽車(chē)上，轉(zhuǎn)向盤(pán)則應(yīng)安置在駕駛室右側(cè)。 發(fā)動(dòng)機(jī)排量在 以上的乘用車(chē)，由與對(duì)其操縱輕便性的要求越來(lái)越高，采用或者可供選裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的逐漸增多。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)（或電動(dòng)機(jī)）的動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 在正常情況下，汽車(chē)轉(zhuǎn)向所需能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置提供的。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置而形成的。故這種汽車(chē)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)當(dāng)特別穩(wěn)定可靠。 圖 為一汽轎車(chē)公司生產(chǎn)的 Mazda6 型轎車(chē)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當(dāng)駕駛員逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向直拉桿前移，直拉桿的力作用于轉(zhuǎn)向節(jié)臂，并依次傳到梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿，使之右移。油泵的高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的左腔，于是轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的活塞上受到向右的液壓作用力便經(jīng)推桿施加在橫拉桿上，也使之右移。 隨著轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷的增加，為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力增加得也越多。為了滿足在任何行駛工況下轉(zhuǎn)向行駛都能保證良好的操縱輕便性和操縱穩(wěn)定性，就必須采用車(chē)速傳感型動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第 3 章 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器方案的設(shè)計(jì) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的選擇 根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)副的不同，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式有多種。 對(duì)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)型式的選擇，主要是根據(jù)汽車(chē)的類型，前軸負(fù)荷，使用條件等來(lái)決定，并要考慮其效率特性，角傳動(dòng)比變化特性等對(duì)使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能，壽命，制造工藝等。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器（圖 ）由與轉(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。 15 齒輪齒條式式轉(zhuǎn)向器最主要的缺點(diǎn)是：因逆效率高（ 60%~ 70%），汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)向盤(pán)，稱之為反沖。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以及螺母上齒條 與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成，如圖 。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(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行；適合用來(lái)做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車(chē)上。其主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；制造容易；因?yàn)闈L輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有較高的強(qiáng)度，工作可靠，磨損小，壽命長(zhǎng)；逆效率低。 這 種轉(zhuǎn)向器曾在汽車(chē)上廣泛使用過(guò)。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)有較少。 第 4 章 汽車(chē)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動(dòng)桿件總稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1． 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成 18 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和轉(zhuǎn)向梯形等零部件共同組成，其中轉(zhuǎn)向梯形由梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前梁共同構(gòu)成 ，如圖 。轉(zhuǎn)向搖臂的大端用錐形三角細(xì)花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸的外端連接，小端通 過(guò)球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿作空間鉸鏈連接 ，如圖 。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)且因懸架彈性變形而相對(duì)于車(chē)架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)，為了不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈 ，如圖 。其特點(diǎn)是長(zhǎng)度可調(diào)，通過(guò)調(diào)整橫拉桿的長(zhǎng)度，可以調(diào)整前輪前束 ，如圖 。與獨(dú)立懸架配用的多數(shù)是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器布置在車(chē)身上，轉(zhuǎn)向橫拉桿通過(guò)球頭銷與齒條及轉(zhuǎn)向節(jié)臂相連。無(wú)論采用哪一種方案，都必須正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)，做到汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證全部車(chē)輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動(dòng)的車(chē)輪，作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中由于采用的是非獨(dú)立式懸架，應(yīng)當(dāng)選用與 之配用的整體式轉(zhuǎn)向梯形。 21 圖 整體式轉(zhuǎn)向梯形 其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。 當(dāng)汽車(chē)前懸架采用非獨(dú)立式懸架時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)位置低或前輪驅(qū)動(dòng) 汽車(chē)，常采用前置梯形。為了保護(hù)橫拉桿免遭路面不平物的損傷，橫拉桿的位置應(yīng)盡可能布置得高些，至少不低于前軸高度。斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點(diǎn)是它與前輪采用獨(dú)立懸架相配合，能夠保證一側(cè)車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響另一側(cè)車(chē)輪。 橫拉桿上斷開(kāi)點(diǎn)的位置 與獨(dú)立懸架形式有關(guān)。其求法如下 ： 1)延長(zhǎng) BKB 與 AKA ，交于立柱 AB 的瞬心 P 點(diǎn)， 由 P 點(diǎn)作直線 PS。當(dāng)懸架搖臂的軸線斜 置時(shí)，應(yīng)以垂直于搖臂軸的平面作為當(dāng)量平面進(jìn)行投影和運(yùn)動(dòng)分析。 22 3)連接 S 和 B 點(diǎn)，延長(zhǎng)直線 SB。當(dāng)S 點(diǎn) 低于 A 點(diǎn)時(shí)， BSPQ 線應(yīng)低于 ABPQ 線。 圖 斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形 以上是在前輪沒(méi)有轉(zhuǎn)向的情況下，確定斷開(kāi)點(diǎn) D 位置的方法。圖解方法同上，但 S 點(diǎn)的位置變了；當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)，可認(rèn)為 S 點(diǎn)沿 垂直于主銷中心線 AB 的平面上畫(huà)弧 (不計(jì)主銷后 傾角 )。雙橫臂互相平行的懸架能滿足此要求，見(jiàn)圖 和 c。 第 5 章 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)主要參照東風(fēng) EQ1061T502 輕型貨車(chē)，其基本參數(shù)為：兩軸式 4? 2 驅(qū)動(dòng)平 24 頭貨車(chē)，最高車(chē)速 115km/h,裝載質(zhì)量 3t，最小轉(zhuǎn)彎直徑不大于 14m，最大爬坡度不小于 。它們各有兩個(gè)傳動(dòng)副，前者為：螺桿、鋼球和螺母?jìng)鲃?dòng)副以及螺母上的齒條和搖臂軸上的齒扇傳動(dòng)副；后者為螺桿、鋼球和螺母?jìng)鲃?dòng)副以及螺母上的銷座與搖臂軸的錐銷或球銷傳動(dòng)副。 本設(shè)計(jì)選用的循環(huán)球 齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器。 （ 1） 鋼球中心距 D、螺桿外徑 D1和螺母內(nèi)徑 D2 鋼球 中心距是基本尺寸。 30′ /27176。 30′ 6176。 30′ 齒扇寬 /mm 22/25 25/27 25/28 30 28~32 30/34/38 35/38 心距 D 的大小有影響，而 D 又對(duì)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)尺寸和強(qiáng)度有影響。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（表 ）。螺桿外 26 徑 D1 通常在 20~38 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。 根據(jù)表 ，本設(shè)計(jì)初選鋼球中心距為 32mm，螺桿外徑 29mm， D2D1=8%D，所以螺母內(nèi)徑 D2 為 32mm。鋼球直徑應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一般常在 7~ 9mm 范圍內(nèi)選用（表）。因?yàn)殇撉蛑睆奖旧碛姓`差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部的鋼球數(shù)。為保證盡可能多的 鋼球都承載，應(yīng)分組裝配。 ~8176。 本設(shè)計(jì)中鋼球直徑 d=，工作圈數(shù) W=，由公式（ ）可得鋼球數(shù) n 為36。圖 中滾道與鋼球之間的間隙，除用來(lái)儲(chǔ)存潤(rùn)滑油之外，還能儲(chǔ)存磨損雜質(zhì)。螺桿滾道應(yīng)倒角，用來(lái)避免該處被嚙出毛刺而劃傷鋼球后降低傳動(dòng)效率。 27 圖 滾道截面示意圖 （ 4） 接觸角 ? 鋼球與螺桿滾道接觸點(diǎn)的正壓力方向與螺桿滾道法向截面軸線間的夾角稱為接觸角 ? ， ? 角多取為 45176。 本設(shè)計(jì) ? 取為 45176。 與此同時(shí)，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)等于 s，相應(yīng)搖臂轉(zhuǎn) 過(guò) P? 角，期間關(guān)系為 Psr?? （ ） 式中， r 為齒扇節(jié)圓半徑。螺距 P 一般在 8~ 11mm內(nèi)選取。 在已知螺旋線導(dǎo)程角 0? 和螺距 t 的情況下，鋼球中心距 D 也可由下式求得： 0tanPD ??? （ ） 式中 P — 螺桿與螺母滾道的螺距； 0? — 螺線導(dǎo)程角。 根據(jù)式（ ）得節(jié)圓半徑 mmpir w ?? ? （ 6） 工作鋼球圈數(shù) W 多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向器用兩個(gè)環(huán)路，而每個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W 又與接觸強(qiáng)度有關(guān)：增加工作鋼球圈數(shù)，參加工作的鋼球數(shù)增多，能降低接觸應(yīng)力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻。工作鋼球圈數(shù)有 和 圈兩種。 （ 7） 導(dǎo)管內(nèi)徑 1d 容納鋼球而且鋼球在其內(nèi)部流動(dòng)的導(dǎo)管內(nèi)徑 1d d e??,式中， e 為鋼球直徑 d 與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙。推薦 ~ mm? 。 本設(shè)計(jì)選取 e 為 ，所以導(dǎo)管內(nèi)徑為 。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角 ?的大小不同而改變，這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性。 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。調(diào)整后，要求轉(zhuǎn)向盤(pán)能圓滑地從中間位置轉(zhuǎn)到兩端，而無(wú)卡住現(xiàn)象。圖 中，曲線 1 表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線 2 表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且中間位置已出現(xiàn)較大間隙；曲線 3 表明調(diào)整后并消除中間位置間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性。為此可在齒扇的切齒過(guò)程中使毛坯繞工藝中心 1O 轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 所示， 1O 相對(duì)于搖臂軸的中心 O 有距離為 n 的偏心。 當(dāng) ? ， wr 確定后，根據(jù)上式可繪制如圖 所示的線圖，用于選擇適當(dāng)?shù)?n 值，以便使齒條、齒扇傳動(dòng)副兩端齒嚙合時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 能夠適應(yīng)消除中間齒最大磨損量所形成的間隙的需要。一般是將齒條 (一般有 4 個(gè)齒 )兩側(cè)的齒槽寬制成比中間齒槽大 ～ 。其齒形外觀與普通的直齒圓錐齒輪相似。這樣即可得到變厚齒扇。 圖 變厚齒扇的截面 變厚齒扇齒形的計(jì)算，如