【正文】 防止齒條旋轉(zhuǎn)。配合過(guò)緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來(lái)困難，配合過(guò)松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有螺桿和螺母共同形成的落選槽內(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 31 所示。 圖 42 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 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(gòu)成。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比不能變化。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子如不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)外，還能繞自身州縣轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之 間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。雙銷式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個(gè)銷子同時(shí)工作，可降低銷子上的負(fù)荷，減少磨損。雙銷與單銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對(duì)兩主 銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。 正效率 ??計(jì)算公式： ppp 1 21???? （ 51） 逆效率 ??計(jì)算公式： p pp323 ???? （ 52） 式中， p1 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； p2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率； p3為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，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(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故這種軸向器的效率η +僅有 54%。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約 10%。 轉(zhuǎn)向器的逆效率 ?? 根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。 屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(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)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩 者之間。 如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan )tan( aa ?? ??? （ 54） 式（ 53）和式（ 54）表明：增加導(dǎo)程角 a0 ，正、逆效率均增大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角 時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 傳動(dòng)比變化特性 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 。 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)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)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，應(yīng)取較小 的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。否則轉(zhuǎn)向過(guò)分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。 圖 51 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△ t 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。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，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。在中間附近位置 25 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。 圖 52 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)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(dòng)間隙變化特性。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。 26 第六章 .轉(zhuǎn)向 器設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 [8] 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷，地面阻力和輪胎氣壓等。 精確地計(jì)算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力距 Mr （ N?mm),即 Pf GM r 133? (61) ＝ N?mm 式中， f 為輪胎和路面見(jiàn)的摩擦因素，一般取 ； G1 為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（ N） 。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 ?? ?? iDL MLF SW rh 2 12 （ 62） ＝ N 式中， L1 為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)； L2 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)； DSW 為轉(zhuǎn)向盤直徑； i? 為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； ?? 為轉(zhuǎn)向器正效率。 7? 法向壓力角 0a /186。 45? 環(huán)流行數(shù) 2 計(jì)算參數(shù) D2 應(yīng)大于 D1 ，一般要求 DDD %)10~%5(12 ?? （ 63） D2 =D1 +（ 5%~10%） D=25+8%*25 =27 2. 鋼球數(shù)量 n n= 5 . 5 5 6 D Wc o sd π D W 0 ?????a個(gè) （ 64） ≈ 22個(gè) 3. 滾道截面半徑 R2 R2=（ ~） d=? = mm （ 65） 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 [10] 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 ? ? =k 3222223)( )( rR rREF ? （ 66） = 式中， k為系數(shù)，根據(jù) A/B 值查表， A=[（ 1/r） (1/ 2R )]/2, B=[(1/r)+(1/ 1R )]/2。 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定 轉(zhuǎn)向搖臂直徑 d 為 ?RKMd ? 式中， K 為安全系數(shù)，根據(jù)汽車使用條件不同可取 ~； MR 為轉(zhuǎn)向阻力矩；0? 為扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限。對(duì)于前軸負(fù)荷大的汽車，滲碳層深度為 ~。 （或減?。饔迷谵D(zhuǎn)向盤上的手力必須增大（或減?。?，稱之為“路感”。 ,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 ，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸體壁厚。 推力 F 與工作油液壓力 p和動(dòng)力缸截面面積 S 之間有如下關(guān)系 pLS LF 11? (71) 因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來(lái)計(jì)算，即 )(4 22 dDpS ?? ? （ 72） 式中， D 為動(dòng)力缸內(nèi)徑； dp為活塞桿直徑，初選 dp＝ ，壓力 p＝ 。 活塞厚度可取為 B=。?s 為殼體材料的屈服點(diǎn)。 t=5mm 活塞桿用 45 剛制造，為提高可靠性和壽命，要求表面鍍鉻并磨光。 轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸能比無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)以更高的轉(zhuǎn)向時(shí)汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動(dòng)力轉(zhuǎn)向反而會(huì)形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。則動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的油泵排量 Q 可表達(dá)為 ? ??Vhsc ndDQ )1(4 ta n 022??? (76) =47L/s e1 預(yù)開(kāi)隙 e1 ，為滑閥處于中間位置時(shí)分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開(kāi)啟量，也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動(dòng)量。一般要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 ??? 5~2? 時(shí)滑閥就移動(dòng) e1 的距離。）； t — 轉(zhuǎn)向螺桿的螺距， mm. 滑閥總移動(dòng)量 e 過(guò)大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長(zhǎng)，致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度 降低；如 e 值過(guò)小，則使密封長(zhǎng)度 ee e 12 ?? 過(guò)小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。左右。油液流經(jīng)滑閥時(shí)產(chǎn)生的局部壓力降 p? (MPa)為 vvp 242 ????? ?? （ 79） 式中 ? — 油液密度， kg/m3 。 32 p? 的允許值為 ～ 。 v — 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速， m/s 7. 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速 v eQeQddv 1m a x1m a x ??? ? (712) =5m/s Q? e ppQ 2312 ? ?? ????? （ 713） = 1010?? cm/s 式中 ? — 滑閥也閥體建的徑向間隙，一般 ? ＝ ～ 。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo) １．動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能 用效能指標(biāo) ??FF hhs來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能。 33 ２．路感 駕駛員的路感來(lái)自于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，所要克服的液壓阻力。在最大工作壓力時(shí)，轎車：換算以轉(zhuǎn)向盤上的力增加約 30~50N。 ４．動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性是指輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化關(guān)系曲 線，是用來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。 常將靜特性曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。 要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向器向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的靜特性曲線應(yīng)對(duì)稱。要求對(duì)稱性大于 。其任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的轉(zhuǎn)向搖臀的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。 非獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系中，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、兩個(gè)相同的 轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。轉(zhuǎn)向器在汽車上應(yīng)這樣安置：首先應(yīng)使轉(zhuǎn)向搖臂下端與縱拉桿鉸接的球頭中心在轉(zhuǎn)向過(guò)程中是在平行于汽車縱向平面的平面內(nèi)移動(dòng) (在圖 81 (a))中為了清楚地表明桿、臂間的連接關(guān)系，已將該球心所在乎面移至該圖平面上 )；其次，為了使轉(zhuǎn)向縱拉桿與縱置鋼板彈簧協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)以避免轉(zhuǎn)向車輪的擺振，如圖 82所示，轉(zhuǎn)向搖臂下端的球頭中心 B應(yīng)盡量與轉(zhuǎn)向節(jié)臂與縱拉桿鉸接球頭中心 A2 的擺動(dòng)中心 O2 重合。多采用沿其長(zhǎng)度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置及傳動(dòng)比 等因素有關(guān)，一般在初選時(shí)對(duì)小型汽車可取 100～ 150mm，我的設(shè)計(jì)尺寸為 140mm。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接．球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。彈簧沿拉桿軸線壓緊的結(jié)構(gòu)制造容易，常為中、重型載貨汽車所采用。彈簧沿球銷軸線壓緊的結(jié)構(gòu)無(wú)上述缺點(diǎn)。以免在球形鉸接處出現(xiàn)間隙。以使桿長(zhǎng)可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。球頭與襯墊需潤(rùn)滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。允許采用中碳鋼 40 36 或 45 制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。 為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；對(duì)于轎車亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 轉(zhuǎn)向搖臂 /mm 140 轉(zhuǎn)向 縱拉桿 /mm 240 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 /mm 140 轉(zhuǎn)向梯形臂 /mm 200 轉(zhuǎn)向橫拉桿 /mm 600 37 結(jié) 論 轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。同時(shí)還進(jìn)行了，轉(zhuǎn)向器的正，逆效率計(jì)算，轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比，力傳動(dòng)比，角傳動(dòng)比等計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，并且滿足強(qiáng)度條件。 38 致 謝 短短的 半個(gè)學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將