【正文】 間增量。轉(zhuǎn)向盤角速度ωw與搖臂軸轉(zhuǎn)動角速度ωp之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比iw, 即iw=ωw/ωp= (dφ/dt)/(dβp/dt),式中,dβp為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。搖臂軸轉(zhuǎn)動角速度ωp與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度ωk之比，稱為轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的角傳動比iw′，即iw=ωp/ωk= (dβp/dt)/ (dβk/dt)。作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh可用下式表示Fh=2Mh/Dsw (2—4）式中，Mh為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩；Dsw為轉(zhuǎn)向盤直徑。通常轎車的 a 值在0．4～0．6倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取，而貨車的d值在40～60mm范圍內(nèi)選取。如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2Mr／Mh可用下式表示 2Mr／Mh= dφ／dβk （2—6）將式(2—6)代人式(2—5)后得到ip=iwoDsw/2α （2—7）當(dāng) α 和 Dsw 不變時，力傳動比 ip 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 iwo 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏?，F(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，L2與Ll的比值大約在0．85～1．1之間，可近似認(rèn)為其比值為 iwo≈iw=dφ／dβ 。4）轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律式(2—7)表明：增大角傳動比可以增加力傳動比?？紤]到 iwo≈iw ，由iwo 的定義可知：對于一定的轉(zhuǎn)向盤角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角傳動比成反比。為解決這對矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動比iw =2πr／P。隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化，轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小，在轉(zhuǎn)向盤全轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，駕駛員不存在轉(zhuǎn)向沉重問題。轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大又沒有裝動力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩大致與‘車輪偏轉(zhuǎn)角度大小成正比變化，汽車低速急轉(zhuǎn)彎行駛時的操縱輕便性問題突出，故應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動比。因此，轉(zhuǎn)向器角傳動比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖21所示：圖21轉(zhuǎn)向器角傳動比特性轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜過小。直行位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜低于15～16。轉(zhuǎn)向盤自由行程對于緩和路面沖擊及避免使駕駛員過度緊張是有利的，但不宜過大，以免過分影響靈敏性?！?5176?！?5176。2）轉(zhuǎn)向盤自由行程過大的原因造成轉(zhuǎn)向盤自由行程過大的原因，主要有如下幾個方面：(1)轉(zhuǎn)向器蝸桿與滾輪(或齒扇、指銷等)間隙過大；(2)轉(zhuǎn)向傳動裝置松動；(3)轉(zhuǎn)向傳動裝置的球鉸鏈間隙過大(松動)；(4)前輪軸承或轉(zhuǎn)向節(jié)主銷與襯套配合不緊等。轉(zhuǎn)向盤的集電環(huán)：轉(zhuǎn)向盤上有喇叭開關(guān)，必須時刻與車身電器線路相連，而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向盤與組合開關(guān)之間顯然不能用導(dǎo)線直接相連，因此就必須采用集電環(huán)裝置。由于是機(jī)械接觸，長時間使用觸點(diǎn)會因磨損影響導(dǎo)電性，導(dǎo)致緊急時刻喇叭不鳴甚至氣囊不工作。轉(zhuǎn)向盤的端子與組合開關(guān)的端子用電纜線連接，電纜盤將電線卷入盤內(nèi)，在轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，電線靠卷筒自由伸縮。 為牢固支承轉(zhuǎn)向盤而設(shè)有轉(zhuǎn)向柱。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)備有吸收汽車碰撞時產(chǎn)生的沖擊能的裝置，許多國家都規(guī)定轎車必須安裝吸能式轉(zhuǎn)向柱。轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器齒輪箱之間采用聯(lián)軸節(jié)相連(即兩個萬向節(jié))，之所以用聯(lián)軸節(jié)，除了可以改變轉(zhuǎn)向軸的方向，還有就是使得轉(zhuǎn)向軸可以作縱向的伸縮運(yùn)動，以配合轉(zhuǎn)向柱的緩沖運(yùn)動。不滿足這項(xiàng)要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。（3） 汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生振動，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。（5） 保證汽車有較高的機(jī)動性，具有快速和小轉(zhuǎn)彎能力。（7） 轉(zhuǎn)向輪碰到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。（9） 在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身的變形而后移時，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，可以使第一項(xiàng)得到保證。為了使汽車具有良好的機(jī)動性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，并要達(dá)到按前外輪車輪軌跡計(jì)算。沒有動力轉(zhuǎn)向的轎車，在行駛中轉(zhuǎn)向，此力應(yīng)為50100N；有動力轉(zhuǎn)向時，此力在2050N。有動力轉(zhuǎn)向器時，不得超過120N。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級傳動副，第一級是由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝有鋼球構(gòu)成的傳動副，第二級是由螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的齒條齒扇傳動副。圖31所示為一循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向螺母外側(cè)的下平面加工成齒條，與齒扇軸（即搖臂軸）上的齒扇嚙合。通過轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向螺桿時，轉(zhuǎn)向螺母不能轉(zhuǎn)動，只能軸向移動，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成近似半圓的螺旋槽。螺母側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。這樣兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球“流道”。同時，在螺桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成“球流”。因此，在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自封閉的“流道”內(nèi)循環(huán)，而不致脫出。只要使齒扇軸相對于齒條作軸向移動，即能調(diào)整兩者的嚙合間隙。齒扇軸內(nèi)側(cè)端部有切槽，調(diào)整螺釘?shù)膱A柱形端頭即嵌入此切槽中。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，因而其正傳動效率很高（可達(dá)90%～95%），故操縱輕便；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施，可保證有足夠的使用壽命；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。不過，對于前軸軸載質(zhì)量不大而又經(jīng)常在平坦路面上行使的輕中型載貨汽車而言，這一缺點(diǎn)影響不大；而對于載重量較大的汽車，使用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器時，除可以在轉(zhuǎn)向器中增加吸振裝置以減少路面沖擊反力外，往往裝有液力轉(zhuǎn)向加力器。循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)：傳動效率高，可達(dá)90%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施，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；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行；適合用來做整體式轉(zhuǎn)向器。在保證足夠的強(qiáng)度條件下,盡可能將D值取小些。設(shè)計(jì)時先參考同類型汽車的參數(shù)進(jìn)行選取，經(jīng)強(qiáng)度驗(yàn)算后，再進(jìn)行修正。鋼球直徑應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，一般常在7～9mm范圍內(nèi)選用（表41）。因?yàn)殇撉虮旧碛姓`差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部鋼球數(shù)。為保證盡可能多的鋼球都承載，應(yīng)分組裝配。～8186。（3）滾道截面 圖42 四段圓弧滾道截面當(dāng)螺桿和螺母各有兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時,見圖42，鋼球與滾道有四點(diǎn)接觸,傳動時軸向間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求。為了減少摩擦，螺桿與螺母溝槽的半徑R2應(yīng)大于鋼球半徑，一般取R2=(～)d。角多取45176。（5）螺距P和螺線導(dǎo)程角 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角,對應(yīng)螺母移動的距離s為 （42）式42中,P為螺紋螺距。在螺距不變的條件下,鋼球直徑d越大,圖31中的尺寸b越小,要求b=Pd＞。一個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見表41。30180。30180。30180。30180。30180。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。為轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要克服阻力,包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦力等。為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土路面上行駛時轉(zhuǎn)向器的輸出力矩。6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 轉(zhuǎn)向搖臂軸（即齒形齒扇軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算搖臂軸用20CrMnTi鋼制造，由于前軸負(fù)荷不大，螺紋、三角花鍵和卡簧槽部表面不滲碳，～。軸結(jié)構(gòu)如圖61所示軸伸出殼體的部分制成錐形漸開線花鍵，并使用螺母緊固，這樣可以保證轉(zhuǎn)向搖臂能緊緊壓靠到軸上，使之聯(lián)結(jié)緊固、無間隙、工作可靠，花鍵的加工工藝與齒輪相同；由于齒扇和齒條在工作時存在摩擦力，工作一段時間后會產(chǎn)生間隙，為使此間隙的調(diào)整工作容易進(jìn)行，故將齒扇設(shè)計(jì)成變厚齒扇。圖61轉(zhuǎn)向搖臂軸結(jié)構(gòu)簡圖本軸的漸開線花鍵可選擇45176。漸開線花鍵幾何尺寸的計(jì)算 分度圓直徑D=mZ==。==。內(nèi)花鍵大徑Dei=m(Z+)=(36+)=。 外花鍵小徑Die= m() =()=；漸開線花鍵的校核計(jì)算漸開線花鍵連接強(qiáng)度可按擠壓、彎曲和剪切來計(jì)算。其計(jì)算過程如下：漸開線花鍵的平均直徑mm。（2）變厚齒形齒扇的計(jì)算變厚齒形齒扇的計(jì)算，如圖62所示，一般將中間剖面AA定義為基準(zhǔn)平面。～30176。 表61 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇齒模數(shù)齒扇齒模數(shù)m/mm轎車排量/mL5001000～18001600～200020002000前軸負(fù)荷/N3500～38004700～73507000～90008300～1100010000～11000貨車和大客車前軸負(fù)荷/N3000～50004500～75005500～185007000～195009000～2400017000～3700023000～44000最大轉(zhuǎn)載質(zhì)量/Kg350100025002700350060008000首先根據(jù)汽車的前軸負(fù)荷G1=14140N，查表,選取齒扇的模數(shù)m=5mm。圖62 變厚齒形齒扇的計(jì)算簡圖變厚齒扇的幾何尺寸，計(jì)算結(jié)果如下：變厚齒扇的模數(shù)m=5mm。；整圓齒數(shù)為13；齒扇齒數(shù)為z=5；變位系數(shù)X1=；分度圓直徑d=mz=513=65mm。齒頂高 ha= X1m==4mm。齒頂圓直徑da=d+2ha=65+24=73mm。5）齒扇齒的應(yīng)力校核齒扇齒的受力情況如圖63所示。 （6－1）齒扇的齒高h(yuǎn)=ha+hf=4+=。 上式中，[w]為許用彎曲應(yīng)力，[w]= 540 N/mm。 螺桿軸設(shè)計(jì)計(jì)算及主要零件的校核螺桿軸用20CrMnTi鋼制造，～，表面淬火HRC 58～63。軸的結(jié)構(gòu)如圖所示圖64 螺桿軸結(jié)構(gòu)簡圖考慮軸向固定，內(nèi)側(cè)采用軸肩，又考慮角接觸球軸承的標(biāo)準(zhǔn)，故左右軸徑均取d=20mm；左端軸徑長度為14mm，比軸承寬度小4mm，以便將軸承可靠地固定在轉(zhuǎn)向螺桿軸上；為使汽車轉(zhuǎn)向螺桿軸中心與轉(zhuǎn)向萬節(jié)的中心能保持高度一致，二者的連接采用漸開線花鍵連接，花鍵的加工工藝與齒輪相同；為減少螺桿和螺母之間的摩擦，提高傳動效率，在螺桿和螺母的滾道之間放置適量的鋼球；為防止鋼球沿滾道滾出，在螺母上設(shè)有鋼球返回裝置，使鋼球通過此裝置自動返回入口處，從而形成循環(huán)回路。 螺桿外徑D1=29mm。螺距P=10mm。 齒扇齒數(shù)Z=5。30180。圓整后取D2=。 （6－3）圓整后取n=32。 （6－4）圓整后取R2=4mm。；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過5角()時，齒扇節(jié)圓應(yīng)轉(zhuǎn)過的弧長等于對應(yīng)螺母在螺桿上移動的距離S,此時，與此同時，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角，則==51mm。在此條件下，應(yīng)盡量縮短滾道長度。因此，螺桿螺紋滾道的實(shí)際有效工作長度LL=L’+2()d=102+2(～)=～。 （6－6）螺桿受力 作用在螺桿上的軸向力F2（6－7）上式中d為變厚齒扇的分度圓直徑； 鋼球與螺桿之間的正壓力F3 F3= （6－8）上式中n為參與工作的鋼球數(shù)；為接觸角，=45186。 （6－9）表62 系數(shù)K與的關(guān)系KK鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力=K =[]； （6－10）上述三式中，R1為螺桿外半徑；R2為滾道截面半徑；r為鋼球半徑；E為材料彈性模量。由于我們是第一次進(jìn)行整體性地設(shè)計(jì)，不可避免地碰到了許多困難，有時甚至?xí)械綗o法下手。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個方面都有了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個方面：，找到了各種學(xué)科之間的交叉點(diǎn)，同時構(gòu)成了一個知識網(wǎng)絡(luò)，形成了一個整體的知識體系，進(jìn)一步完善了自己的知識結(jié)構(gòu)。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，同時具有了一定的創(chuàng)新思維。，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時做筆記。（AutoCAD2004，Word2002,Excel2002）的能力得到很大的提高，學(xué)會了利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。39。39。inch accuracy and smoothness, antiworm or worminch accuracy, smoothness and surface hardness and magnetic → for testing。39。 ③ circulating ball toothtype radial fan, biglaw length, journal hardness, the magnetic。 ⑤ ball rolling circle diameter, smooth, cylindrical roller Road39。degree of accuracy and bias, raceway adjacent pitch error, cumulative error section of grass lines and subrack section from Rolling Road Center, rack