【正文】 大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一 些，以減小轉(zhuǎn)向力。 通過(guò)大量鋼球的滾動(dòng)接觸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強(qiáng)度和較好的耐磨性。 變速比結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，特別適宜高速車(chē)輛車(chē)速的提高。 齒條齒扇副磨損后可以重新調(diào)整間隙，使之具有合適的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，也是這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)之一。您可以將此轉(zhuǎn)向器想象為兩部分。此金屬塊外圍有切入的輪齒，這些輪齒與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂的齒 輪相結(jié)合（參見(jiàn)圖 ）。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，它便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓。 螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結(jié)合在一起，所有螺紋中都填滿(mǎn)了滾珠軸承，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些滾珠將循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果齒輪溢出，則會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)感覺(jué)到。循環(huán)球式系統(tǒng)中的動(dòng)力轉(zhuǎn)向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類(lèi)似。 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱(chēng)為保安件。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個(gè)鋼球，以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч埽扛鶎?dǎo)管的兩端分別插入螺母?jìng)?cè)面的一對(duì)通孔中。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球 “ 流道 ” 。同時(shí)，在螺桿及螺母與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(dòng)，形成 “ 球流 ”。 本設(shè)計(jì)采 用的是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 . 轉(zhuǎn)向梯形 汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí) ,左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)角要符合一定的規(guī)律 ,以保證所有車(chē)輪在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中都繞一個(gè)圓心以相同的瞬時(shí)角速度運(yùn)動(dòng) .轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)可以使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向 過(guò)程中所有車(chē)輪都是純滾動(dòng)或有極小的滑移 ,從而提高輪胎的使用壽命 ,保證汽車(chē)操縱的輕便性和穩(wěn)定性 。 根據(jù)梯形機(jī)構(gòu)相對(duì)前軸的位置可分為前置式和后置式兩種 。 前置轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)是在發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或前軸為驅(qū)動(dòng)軸時(shí) ,轉(zhuǎn)向梯形實(shí)在不能布置在轉(zhuǎn)向軸之間 ,才不得不把轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之前 。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用于非獨(dú)立懸架的汽車(chē) 。 分段式轉(zhuǎn)向梯形比較復(fù)雜 ,鉸接點(diǎn)多 。 轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)的前提條件 : 整車(chē)形式及布置形式 :平頭 ,發(fā)動(dòng)機(jī)前置 ,非獨(dú)立懸架 ,輪胎規(guī)格 14PR,發(fā)動(dòng)機(jī)采用型號(hào) YN33CRD1。式中 2P 為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； 3P 為轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車(chē)輪于路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上要盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。 轉(zhuǎn)向器的 正效率 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有 :轉(zhuǎn)向器的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等 . 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 (1)轉(zhuǎn)向器類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 在前述轉(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(xiāo)式特別是固定銷(xiāo)和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯低一些 . 同一類(lèi)型轉(zhuǎn)向器 ,因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣 .如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)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 和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。同一類(lèi)型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對(duì)效率也有影響，用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約 10%。取 0? 為 8176。 路面作用在車(chē)輪上的力，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提 高了行駛安全性。屬于可逆式的有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。 極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。它的逆 效率較低，在不平路面上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。受 ?? 增大的影響，0? 不宜取得過(guò)大。 傳動(dòng)比的變化特性 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 ?i? 所組成，即 ??? iii ??0 。此定義適應(yīng)于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。 作用在方向盤(pán)上的手力 hF 可用下式表示 swhh DMF 2? （ ） 式中， hM 為作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩 ； SWD 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑。通常輕型越野車(chē)的 a 值在 ～ 倍輪胎的胎面寬 度尺寸范圍內(nèi)選取。本次設(shè)計(jì)用原有車(chē)型的數(shù)據(jù)。 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比，除用 kP ddi ??? /?? 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長(zhǎng) 2L 與搖臂長(zhǎng) 1L 之比來(lái)表示，即 12 // LLddi kP ??? ??? 。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 ?i 及其變化規(guī)律即可。從 hwp FFi /2? 可知，當(dāng) WF 一定時(shí)，增大 pi 能減少作用在方向盤(pán)上的手力 hF ，使操縱輕便。角傳動(dòng)比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度的影響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長(zhǎng)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對(duì)矛盾。 齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。對(duì)商用車(chē) , wi 在 2332 內(nèi)選取 . 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙 .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(chēng)為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副 傳動(dòng)間隙特性 .(圖 ) 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 研究該特性的意義在于 ,它與直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命相關(guān) . 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間及其附近位置時(shí)要極小 ,最好無(wú)間隙 .若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)間隙 ,一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用 ,車(chē)輪將偏離原行駛位置 ,使汽車(chē)失去穩(wěn)定 . 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 .在中間附近位置因磨損造成的間隙過(guò)大時(shí) ,必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙 . 為此 ,傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙我應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖 . 圖 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 圖中曲線(xiàn) 1 表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的 間隙變化特性 ,曲線(xiàn) 2 表明使用并磨損后的間隙變化特性 ,并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙 ,曲線(xiàn) 3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性 . 如何獲得傳動(dòng)間隙特性 齒扇通常有 5個(gè)齒，它與搖臂軸為一體。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過(guò)使齒扇各齒具有不同 的齒厚來(lái)達(dá)到。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。 圖 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 用于選擇偏心 n的線(xiàn)圖 當(dāng) ? ， wr 確定后，根據(jù)上式可繪制如圖 ，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)的齒槽寬制成比廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 中間齒槽大 ～ 即可。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) 轉(zhuǎn)向盤(pán)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(guò)的圈數(shù)稱(chēng)為轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) .它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向第的角傳動(dòng)比有關(guān) ,并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性 .轎車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少 ,一般約在 圈以?xún)?nèi) 。在確定齒扇模數(shù)后，轉(zhuǎn)向器其他參數(shù)根據(jù)表（ ） 和表（ ）進(jìn)行選取。 30′ 27176。 30′ 6176。 30′ 齒扇寬 /mm 22 25 25 30 2832 34 35 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 25 27 28 38 38 表 各類(lèi)汽車(chē)循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的齒扇齒模數(shù) 齒扇齒模數(shù) m／ mm 4． O 5． O 轎車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)排量／ ml 500 1000 ～ 1800 1600 ～ 2020 2020 2020 — — 前軸負(fù)荷/N 3500 ～ 3800 4700 ～ 7350 7000 ～ 9000 8300 ～ 11000 10000 ～ 11000 — — 貨車(chē)和大客車(chē) 前軸負(fù)荷／ N 3000 ～ 5000 4500 ～ 7500 5500 ～ 18500 7000 ～ 19500 9000 ～ 24000 17000 ～ 37000 23000 ～ 44000 最大裝載／ kg 350 1000 2500 2700 3500 6000 8000 表 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的部分參數(shù) 模數(shù) m 螺桿外 徑 螺紋升程 螺母長(zhǎng) 度 鋼球直徑 齒扇壓力 角 齒扇切 削角 搖臂軸 外徑 25 ( ?83 ) 48 ( ?41 ) 22? 30′ 7? 30′ 29 29 ( ?3213 ) 62 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 35 34 ( ?3213 ) 72 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 38 38 ( ?3213 ) 82 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 42 貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 螺桿、鋼球、螺母?jìng)鲃?dòng)副設(shè)計(jì) 鋼球中心距 D 螺桿外徑 1D 螺母內(nèi)徑 2D 尺寸 D 、 1D 、 2D 如圖（ ）所示 圖 螺桿 鋼球 螺母?jìng)鲃?dòng)副 在保證足夠的強(qiáng)度條件下，盡可能將 D 值取小些。 螺桿外徑 D1通常在 20～ 38mm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，螺母內(nèi)徑 2D 應(yīng)大于 1D ，一般要求 DDD %)10%5(12 ??? 根據(jù)（表 ）：得 1D =34mm, 取2D =,D= ,滿(mǎn)足要求 . 鋼球直徑 d 及數(shù)量 n 鋼球直徑應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般常 在 6～ 9mm范圍內(nèi)，根據(jù)（表 ）。 每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)可用下式計(jì)算： dDWd DWn ??? ?? 0c o s （ ） 式中， D為鋼球中心距； W 為一個(gè)環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)； n 為不包括環(huán)流導(dǎo)管中的鋼球數(shù)； 0? 為螺線(xiàn)導(dǎo)程角， 0? =8176。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 滾道截面 當(dāng)螺桿 和螺母各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時(shí)，見(jiàn)圖 ，鋼球和滾道又四點(diǎn)接觸，傳動(dòng)時(shí)軸向間隙最小，可滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向盤(pán)自由行程小的要求。為了減小摩擦，螺桿和螺母溝槽的半徑 2R 應(yīng)大于鋼球半徑 2/d ，一般取 dR )(2 ?? 。 圖 四段圓弧滾道截面 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面軸線(xiàn)間的夾角稱(chēng)為接觸角 ? 。 ,以使軸向力與徑向力分配均勻。螺距 P一般在 8～ 11mm 內(nèi)選取。與此同時(shí)，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)等于 s ，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過(guò) p? ，其間關(guān)系可表示如下： rs p?? （ ） 式中， r為齒扇節(jié)圓半徑。 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)，參加工作的鋼球增多，能降低接觸應(yīng)力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻、螺桿增長(zhǎng)而使剛度降低。一個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見(jiàn)（表 ）。 螺桿－鋼球－螺母?jìng)鲃?dòng)副與通常的螺桿－螺母?jìng)鲃?dòng)副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過(guò)滾動(dòng)的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動(dòng)。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對(duì)接成導(dǎo)管，并經(jīng)氰化處理使之耐磨。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭 (單螺旋線(xiàn) )的，且具有不變的螺距。鋼球直徑 d 約為 6～ 9mm。 鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過(guò) d510128 ?? 。鋼球的數(shù)量 n 也影響承載能力，增多鋼球使承載能力增大，但也使鋼球的流動(dòng)性變差，從而需要降低傳動(dòng)效率。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件的強(qiáng)度計(jì)算 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 為了進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，首先要確定其計(jì)算載荷。但對(duì)前軸負(fù)荷大的重型載貨汽車(chē)，用關(guān)系式計(jì)算出來(lái)的力，往往會(huì)超過(guò)司機(jī)在體力上的所能施展的力量。確定計(jì)算載荷后，即可計(jì)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度。由 表 可知道前軸負(fù)荷 2805Kg,因此 NG 2 7 4 8 8 0 51 ??? ；Mpap ? )27489(3 3 ??RM 確定計(jì)算載荷后，即可計(jì)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度。 2R —— 螺桿與螺母滾道截面的圓弧半徑 : mmdR ???? ； d —— 鋼球直徑； mmd ? ； A/B=,此， K取 E—— 材料彈性模量， ? ； N—— 每個(gè)鋼球與螺桿滾道之間的正壓力； ?? c o ss in 0?? nl RFN h ； hF —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)圓周力； NFh ? ； R —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣半徑； mmDR SW 1 224 2 52 ??? ； 0? —— 螺桿螺線(xiàn)導(dǎo)程角； ??80? ； ? —— 鋼球與滾道間的接觸角； ??45