【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。 通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。 變速比結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，特別適宜高速車輛車速的提高。 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)向器傳動間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，也是這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點之一。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)動轉(zhuǎn)向搖臂的齒 輪相結(jié)合（參見圖 ）。轉(zhuǎn)動方向盤時，它便會轉(zhuǎn)動螺栓。 螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結(jié)合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當齒輪轉(zhuǎn)動時，這些滾珠將循環(huán)轉(zhuǎn)動。如果齒輪溢出，則會在轉(zhuǎn)動方向盤時感覺到。循環(huán)球式系統(tǒng)中的動力轉(zhuǎn)向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類似。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。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，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。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?，每根導管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。這樣，兩根導管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球 “ 流道 ” 。同時，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，形成 “ 球流 ”。 本設(shè)計采 用的是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 . 轉(zhuǎn)向梯形 汽車轉(zhuǎn)向時 ,左右車輪的轉(zhuǎn)角要符合一定的規(guī)律 ,以保證所有車輪在轉(zhuǎn)向的過程中都繞一個圓心以相同的瞬時角速度運動 .轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)可以使汽車在轉(zhuǎn)向 過程中所有車輪都是純滾動或有極小的滑移 ,從而提高輪胎的使用壽命 ,保證汽車操縱的輕便性和穩(wěn)定性 。 根據(jù)梯形機構(gòu)相對前軸的位置可分為前置式和后置式兩種 。 前置轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)是在發(fā)動機位置很低或前軸為驅(qū)動軸時 ,轉(zhuǎn)向梯形實在不能布置在轉(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)向梯形機構(gòu)用于非獨立懸架的汽車 。 分段式轉(zhuǎn)向梯形比較復雜 ,鉸接點多 。 轉(zhuǎn)向設(shè)計的前提條件 : 整車形式及布置形式 :平頭 ,發(fā)動機前置 ,非獨立懸架 ,輪胎規(guī)格 14PR,發(fā)動機采用型號 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駕駛員的疲勞，車輪于路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，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)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等 . 廣東技術(shù)師范學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 (1)轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點與效率 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 ,而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯低一些 . 同一類型轉(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效率也有影響，用滾針軸承比用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10%。取 0? 為 8176。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，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)向傳動機構(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，駕駛員并不十分緊張，同時轉(zhuǎn)向傳動機構(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? 不宜取得過大。 傳動比的變化特性 轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比 ?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)向盤上的力矩 ； SWD 為轉(zhuǎn)向盤直徑。通常輕型越野車的 a 值在 ～ 倍輪胎的胎面寬 度尺寸范圍內(nèi)選取。本次設(shè)計用原有車型的數(shù)據(jù)。 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比，除用 kP ddi ??? /?? 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長 2L 與搖臂長 1L 之比來表示，即 12 // LLddi kP ??? ??? 。由此可見，研究轉(zhuǎn)向系的傳動比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動比 ?i 及其變化規(guī)律即可。從 hwp FFi /2? 可知，當 WF 一定時，增大 pi 能減少作用在方向盤上的手力 hF ，使操縱輕便。角傳動比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對轉(zhuǎn)向盤角速度的影響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時間增長，汽車轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對矛盾。 齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。對商用車 , wi 在 2332 內(nèi)選取 . 轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 傳動間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動副之間的間隙 .該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 的大小不同而改變 ,這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動副 傳動間隙特性 .(圖 ) 廣東技術(shù)師范學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 研究該特性的意義在于 ,它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命相關(guān) . 傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時要極小 ,最好無間隙 .若轉(zhuǎn)向器傳動副存在傳動間隙 ,一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用 ,車輪將偏離原行駛位置 ,使汽車失去穩(wěn)定 . 傳動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大時 ,必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙 . 為此 ,傳動副傳動間隙我應(yīng)當設(shè)計成圖 . 圖 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 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 ,并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙 ,曲線 3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動間隙變化特性 . 如何獲得傳動間隙特性 齒扇通常有 5個齒，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)間隙的改變可通過使齒扇各齒具有不同 的齒厚來達到。為此可在齒扇的切齒過程中使毛坯繞工藝中心 1O 轉(zhuǎn)動，如圖 所示， 1O 相對于搖臂軸的中心 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算簡圖 圖 用于選擇偏心 n的線圖 當 ? ， wr 確定后，根據(jù)上式可繪制如圖 ，用于選擇適當?shù)?n 值，以便使齒條、齒扇傳動副兩端齒嚙合時，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個齒 )兩側(cè)的齒槽寬制成比廣東技術(shù)師范學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 中間齒槽大 ～ 即可。 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù) 轉(zhuǎn)向盤從一個極端位置轉(zhuǎn)到另一個極端位置時所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù) .它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向第的角傳動比有關(guān) ,并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性 .轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)較少 ,一般約在 圈以內(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)師范學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 25 27 28 38 38 表 各類汽車循環(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 發(fā)動機排量／ ml 500 1000 ～ 1800 1600 ～ 2020 2020 2020 — — 前軸負荷/N 3500 ～ 3800 4700 ～ 7350 7000 ～ 9000 8300 ～ 11000 10000 ～ 11000 — — 貨車和大客車 前軸負荷／ 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 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 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 25 螺桿、鋼球、螺母傳動副設(shè)計 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 螺母傳動副 在保證足夠的強度條件下，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)計時應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向軸負荷的不同來選定，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= ,滿足要求 . 鋼球直徑 d 及數(shù)量 n 鋼球直徑應(yīng)符合國家標準，一般常 在 6～ 9mm范圍內(nèi)，根據(jù)（表 ）。 每個環(huán)路中的鋼球數(shù)可用下式計算： dDWd DWn ??? ?? 0c o s （ ） 式中， D為鋼球中心距； W 為一個環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)； n 為不包括環(huán)流導管中的鋼球數(shù)； 0? 為螺線導程角， 0? =8176。 廣東技術(shù)師范學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 滾道截面 當螺桿 和螺母各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時，見圖 ，鋼球和滾道又四點接觸，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的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角稱為接觸角 ? 。 ,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，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過的弧長等于 s ，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過 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)向器用兩個環(huán)路，而每個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W又與接觸強度有關(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、螺桿增長而使剛度降低。一個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見（表 ）。 螺桿－鋼球－螺母傳動副與通常的螺桿－螺母傳動副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動摩擦為滾動摩擦。轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向盤經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對接成導管，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 )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 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，但也使鋼球的流動性變差，從而需要降低傳動效率。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件的強度計算 廣東技術(shù)師范學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 為了進行強度計算，首先要確定其計算載荷。但對前軸負荷大的重型載貨汽車，用關(guān)系式計算出來的力，往往會超過司機在體力上的所能施展的力量。確定計算載荷后，即可計算轉(zhuǎn)向系零件的強度。由 表 可知道前軸負荷 2805Kg,因此 NG 2 7 4 8 8 0 51 ??? ；Mpap ? )27489(3 3 ??RM 確定計算載荷后，即可計算轉(zhuǎn)向系零件的強度。 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)向盤圓周力； NFh ? ； R —— 轉(zhuǎn)向盤輪緣半徑； mmDR SW 1 224 2 52 ??? ； 0? —— 螺桿螺線導程角； ??80? ； ? —— 鋼球與滾道間的接觸角； ??45