汽車設(shè)計(jì) 第6版 課件第8章-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車設(shè)計(jì)第八章轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析第三節(jié)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要參數(shù)的選擇第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與計(jì)算第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)第六節(jié)轉(zhuǎn)向梯形第一節(jié)概述一、功用保持或改變汽車行駛方向機(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)系二、組成轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求1．轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑2．轉(zhuǎn)向后駕駛員在松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)能自動回正3．在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動（各型汽車要求不同）4．轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)共同工作時(shí)，由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小5．保證有較高的機(jī)動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求6．操縱輕便7．轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物時(shí)，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小8．轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)9．有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置10．保證轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動方向一致第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系，需要滿足以下性能指標(biāo)：要求M1類汽車以50km/h，M2、M3、N1、N2、N3類汽車以40km/h沿半徑為50m的彎道的切線方向駛離時(shí)，轉(zhuǎn)向盤不得有異常振動最小轉(zhuǎn)彎半徑大小能達(dá)到汽車軸距的2~2.5倍當(dāng)汽車以10km/h從直線進(jìn)入轉(zhuǎn)彎半徑為12m的彎道上行駛時(shí)，作用到轉(zhuǎn)向盤上的最大手力對M1、M2類汽車為150N，對M3、N1類汽車為200N，對N2、N3類汽車為245N乘用車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到每一端的圈數(shù)不得超過2.0圈，貨車則要求不超過3.0圈第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析主要分類第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿成一體的齒條組成。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；質(zhì)量比較??；傳動效率高；磨損后間隙調(diào)整容易；體積較??；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器缺點(diǎn)：逆效率高（60~70%），反沖大，易使駕駛員精神緊張，并難以精確控制方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手，同時(shí)造成傷害。反沖：汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面間沖擊力的大部分能傳到轉(zhuǎn)向盤，稱之為反沖。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器輸入齒輪位置與輸出特點(diǎn)第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器輸入齒輪位置與輸出特點(diǎn)第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊和噪聲下降，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求；但因斜齒工作時(shí)有軸向力作用，影響軸承壽命，同時(shí)斜齒輪滑磨也比較大第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析1.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析2.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)成的傳動副，以及螺母上齒條構(gòu)成的傳動副組成。優(yōu)點(diǎn)：傳動效率較高；使用壽命較長；工作平穩(wěn)可靠；間隙調(diào)整容易；適合用作整體式動力轉(zhuǎn)向器。缺點(diǎn)：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析3.蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而成。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單；制造容易；強(qiáng)度較高；工作可靠，磨損小，壽命長；逆效率低。缺點(diǎn)：正效率低；調(diào)整嚙合間隙比較困難；傳動比不能變化。蝸桿齒扇式蝸桿滾輪式第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析4.蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器根據(jù)銷是否能夠自轉(zhuǎn)，分為固定銷（死銷）和旋轉(zhuǎn)銷兩種；根據(jù)銷子數(shù)量，分為單銷和雙銷。優(yōu)點(diǎn)：傳動比可以變化；指銷和蝸桿磨損后，調(diào)整間隙比較容易。固定銷：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；但銷子不能自轉(zhuǎn)，磨損快，效率低。旋轉(zhuǎn)銷：效率高，磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析4.蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器要求搖臂軸有較大轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)采用雙銷式結(jié)構(gòu)。此時(shí)雙銷同時(shí)工作，磨損較低；當(dāng)一個(gè)銷子脫離嚙合狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)銷子承受全部作用力，要注意校核強(qiáng)度。雙銷與單銷相比：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸和質(zhì)量大；對兩銷位置精度、螺紋槽形狀及尺寸精度等要求高；傳動比變化特性和傳動間隙特性的變化受到限制。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析一、機(jī)械轉(zhuǎn)向器方案分析第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析1.轉(zhuǎn)向盤圓形轉(zhuǎn)向盤結(jié)構(gòu)簡單，工藝性能好，適宜于需要用大幅度轉(zhuǎn)向角的轉(zhuǎn)向系，有很好的控制感和路感，符合人們的使用習(xí)慣，因此得到廣泛使用。圓形轉(zhuǎn)向盤一般由輪緣、輪輻和輪轂等組成，有兩輻條、三輻條或四輻條等結(jié)構(gòu)形式第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析1.轉(zhuǎn)向盤圓形轉(zhuǎn)向盤基本尺寸有380、400、425、450、475、500、550等多種規(guī)格其輪轂孔可采用45°壓力角的圓柱直齒漸開線花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接，模數(shù)一般取0.5mm左右第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析1.轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部由成形的金屬骨架構(gòu)成骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，從安全性考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤應(yīng)具有柔軟的外表皮，起到緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時(shí)，其骨架能產(chǎn)生一定變形，以吸收沖擊能量，減輕駕駛員受傷的程度第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)向柱管安裝在車身上，支承著轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過，支承在柱管內(nèi)的軸承和襯套上第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)萬向節(jié)式防傷安全機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單正面撞車轉(zhuǎn)向盤不會后移但不能吸收碰撞能量第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)可分離式防傷安全機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為簡單，制造容易。在受到一定軸向力時(shí)，上、下轉(zhuǎn)向軸能自動脫開,以確保駕駛員安全第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)聯(lián)軸套管緩沖吸能式防傷安全機(jī)構(gòu)正面沖撞時(shí)會剪斷塑料銷釘，導(dǎo)致套管與軸相對移動，存在其間的塑料能增大摩擦阻力吸收沖擊能量。此外，套管與軸相互壓縮，長度縮短，可以減少轉(zhuǎn)向盤向駕駛員一側(cè)的移動量，起到保護(hù)駕駛員的作用。撞車后因套管與軸仍處于連接狀態(tài)，所以汽車仍有可能轉(zhuǎn)向行駛到不妨礙交通的路邊。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)網(wǎng)格狀/波紋管緩沖吸能式防傷安全機(jī)構(gòu)第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)彈性聯(lián)軸器式防傷安全機(jī)構(gòu)一旦出現(xiàn)嚴(yán)重碰撞事故時(shí)，彈性墊片不僅有軸向變形，而且能撕裂直至斷開，同時(shí)吸收了沖擊能量，并允許上、下轉(zhuǎn)向軸相對移動。結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、成本低：但彈性墊片的存在會降低扭轉(zhuǎn)剛度，對此必須采取結(jié)構(gòu)措施予以消除。第二節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析二、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)方案分析2.轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向管柱及防傷安全機(jī)構(gòu)吸能轉(zhuǎn)向管柱式防傷安全機(jī)構(gòu)上、下兩段轉(zhuǎn)向管柱1和2壓入兩端各有兩排凹坑的套管3里。轉(zhuǎn)向軸分為上、下兩段，用花鍵連接。工作可靠，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且制造精度也相對要求高些

第三節(jié)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)一、轉(zhuǎn)向器的效率定義η+=（P1-P2）/P1：從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率；η-=（P3-P2）/P3P1—作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率，P2—轉(zhuǎn)向器中的磨檫功率，P3—作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高；為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動返回到直線行駛位置，又需要一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳到轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手，這又要求逆效率盡可能低。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率1.正效率η+主要影響因素：轉(zhuǎn)向器類型；轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；螺線導(dǎo)程角、磨擦角等結(jié)構(gòu)參數(shù)；制造與裝配質(zhì)量。不同類型效率不同；同類型不同結(jié)構(gòu)效率也不一樣第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率1.正效率η+如果忽略軸承和其它處的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率η+與轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系為：式中：α0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角，ρ=arctan(f)；f為摩擦因數(shù)。

①η+與α0、ρ有關(guān)②α0↑，則η+↑③α0>70以后，η+↑緩慢第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率2.逆效率η-η-

的種類（根據(jù)其大?。赡媸铰访孀饔迷谲囕喩系牧?，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤。它能保證在轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，有提高了行駛安全性但是在不平道路上行駛時(shí)易打手，使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率2.逆效率η-η-

的種類（根據(jù)其大小）——不可逆式指車輪受到的沖擊力不能傳遞到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞同時(shí)，它既不能保證車輪自動回正，駕駛員又缺乏路面感覺因此已不采用第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率2.逆效率η-η-

的種類（根據(jù)其大?。獦O限可逆式性能介于可逆式和不可逆式之間在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，只有較小一部分力傳遞到轉(zhuǎn)向盤它的逆效率較低，在不平路面上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張同時(shí)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器小第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率2.逆效率η-忽略軸承和其他處的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率η-與轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系為：分析上式可知：①η-

與α0、ρ有關(guān)②α0↑，則η-↑，且在α0=80～100以后增加速度大于η+增加速度。

∴α0不宜大于80～100③α0<ρ時(shí)，則η-為負(fù)值，說明不可逆。

∴導(dǎo)程角必須大于摩擦角。

第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇一、轉(zhuǎn)向器的效率通常轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向輪的效率即正效率的平均值為0.67-0.82當(dāng)向上述相反方向傳遞力時(shí)其逆效率平均值0.58-0.63轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)及傳動機(jī)構(gòu)的效率則用來評價(jià)這些機(jī)構(gòu)中的摩擦損失，其中轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向主銷等摩擦損失約為轉(zhuǎn)向系總損失40-50%，而拉桿球銷的摩擦損失約為轉(zhuǎn)向系總損失的10-15%第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性1.轉(zhuǎn)向系傳動比轉(zhuǎn)向系力傳動比：從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力2Fw與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh之比轉(zhuǎn)向系角傳動比：轉(zhuǎn)向盤角速度ωw與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度ωk之比轉(zhuǎn)向器角傳動比：轉(zhuǎn)向盤角速度ωw與搖臂角速度ωp之比轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比：搖臂軸角速度ωp與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度ωk之比第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性1.轉(zhuǎn)向系傳動比轉(zhuǎn)向系傳動比轉(zhuǎn)向系力傳動比

轉(zhuǎn)向系角傳動比

轉(zhuǎn)向器角傳動比轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性2.力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系輪胎與地面轉(zhuǎn)向阻力Fw和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩之間有如下的關(guān)系：Fw=Mr/a式中：a為主銷偏移距（指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線延長線與支承平面的交點(diǎn)至車輪中心面與支承面交線間的距離）作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh為：Fh=2Mh/Dsw式中：Mh為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩；Dsw為轉(zhuǎn)向盤直徑第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性2.力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系由Fw=Mr/a、Fh=2Mh/Dsw和ip=2Fw/Fh可得：主銷偏移距的影響：當(dāng)a小時(shí)，力傳動比ip應(yīng)取大些，才能保持轉(zhuǎn)向輕便。通常乘用車a=（0.4～0.6）B[B為胎面寬度]，而商用車的a多在40～60㎜范圍內(nèi)

第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性2.力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系轉(zhuǎn)向盤直徑的影響轉(zhuǎn)向盤直徑Dsw對輕便性有一定的影響：選用尺寸小些的轉(zhuǎn)向盤，雖然占用的空間少，但轉(zhuǎn)向時(shí)需要對轉(zhuǎn)向盤施加較大的力；但選用較大尺寸的轉(zhuǎn)向盤又會使駕駛員進(jìn)出駕駛室時(shí)入座困難。Dsw一般在380-550mm的標(biāo)準(zhǔn)系列選取。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性2.力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒定律，有當(dāng)Dsw與a不變?yōu)槎ㄖ禃r(shí)，ip僅與iw0

呈正比變化即力傳動比ip越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但角傳動比也越大，表明轉(zhuǎn)向越不靈敏輕與靈的矛盾

第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性3.轉(zhuǎn)向系角傳動比轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)傳動比iω‘除按定義表示外，還可以近似用轉(zhuǎn)向節(jié)臂長l2與搖臂臂長l1之比類表示：iω‘=l2/l1而在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，l2與l1的比值大約在0.85-1.1之間，可近似認(rèn)為1，則：由此可見，研究轉(zhuǎn)向系的傳動比特性，只需要研究轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律即可

第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律（1）分析ip=iw0Dsw/2a式可知：增大角傳動比iw0，可增加力傳動比

ip

；由ip=2Fw/Fh可知Fh=2Fw/ip即增加力傳動比，可減小作用轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh，使轉(zhuǎn)向操縱“輕便”。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律（2）考慮到iω0≈iω，由iω0

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。即角傳動比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對轉(zhuǎn)向盤角速度的響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長，汽車靈敏性降低。解決“輕”與“靈”的矛盾，可以采用變速比轉(zhuǎn)向器。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器變速比工作原理：一對相互嚙合齒輪的基本條件是基圓齒距相等，即：其中齒輪基圓齒距齒條基圓齒距當(dāng)齒輪用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m1

和壓力角α1

，而齒條用非標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)和壓力角m2

和α2，并始終保持兩者便可以嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)Pb1=Pb2第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器變速比工作原理：當(dāng)齒條中部壓力角為最大，向兩端逐漸減小時(shí)，齒條的模數(shù)也隨之減?。X條中部的模數(shù)也應(yīng)當(dāng)大于兩端處齒的模數(shù)），則主動齒輪嚙合半徑也隨之減?。恢率罐D(zhuǎn)向盤每轉(zhuǎn)動某同一角度時(shí)，齒條行程也隨之減小因此轉(zhuǎn)向器的傳動比是變化的。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器變速比工作原理：齒條中部齒有較大的壓力角，與齒輪嚙合時(shí)有較大的節(jié)圓半徑，其上齒有寬的齒根和淺斜的齒側(cè)面；位于齒條兩端的齒有陡斜的齒側(cè)面，齒根減薄。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器變速比的實(shí)現(xiàn)：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的角傳動比為iω=2πr/P，式中P為螺紋螺距，r為齒扇節(jié)圓半徑因結(jié)構(gòu)原因，螺距P不能變化可用改變齒扇嚙合半徑r的方法，達(dá)到使循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)變速器的目的第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律變化規(guī)律：隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的變化，轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變?nèi)N形式影響選取變化規(guī)律的因素：轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷的大小、對汽車機(jī)動能力的要求（1）前軸負(fù)荷小，則在轉(zhuǎn)向盤全轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)不存在轉(zhuǎn)向沉重問題；（2）裝用動力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩由動力裝置克服，轉(zhuǎn)向輕便性好；上述兩種汽車應(yīng)以解決汽車有良好的機(jī)動性為主，即應(yīng)取用較小的iw

以減少轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大（20～40KN）、未裝動力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩大致與車輪偏轉(zhuǎn)角度的大小成正比變化：當(dāng)汽車低速急轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱輕便性成為主要矛盾，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動比當(dāng)汽車較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角較小，轉(zhuǎn)向阻力矩也小，此時(shí)要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當(dāng)小些第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律轉(zhuǎn)向盤角傳動比變化曲線中間小、兩端大的下凹形曲線第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性5.iωmin的確定∵iω增大以后，轉(zhuǎn)向器輸出的力F↑，相對降低了轉(zhuǎn)向傳動裝置剛度，∴希望iω取小些。當(dāng)iωmin過小時(shí)，帶來如下問題：1）對轉(zhuǎn)角的變化特敏感，駕駛員難于準(zhǔn)確控制汽車方向高速轉(zhuǎn)彎行駛?cè)菀装l(fā)生交通事故。2）壞路上行駛反沖效應(yīng)增大經(jīng)驗(yàn)與建議：iωmin不低于15～16第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇二、傳動比的變化特性6.iωmax的確定iωmax過大帶來下述問題：1）轉(zhuǎn)向傳動裝置剛度、強(qiáng)度不足；2）轉(zhuǎn)向器尺寸大、質(zhì)量↑，在汽車上難于布置；3）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)n↑。建議iωmax<33對乘用車：iω在17-25范圍內(nèi)選取對商用車：iω在23-32范圍內(nèi)選取第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇三、轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△t轉(zhuǎn)向器傳動間隙特性各式轉(zhuǎn)向器的傳動副（如：齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪與齒條傳動副；循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇與齒條傳動副；曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的指銷與蝸桿傳動副等）之間的間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的變化而變化，并稱之為轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性。傳動間隙特性與直線行駛時(shí)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇三、轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△t轉(zhuǎn)向器傳動間隙特性直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向器傳動副若存在傳動間隙△t

，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，就能在間隙△t

的范圍內(nèi)，允許車輪偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。為防止出現(xiàn)這種情況，要求傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置（10~15°）要極小，最好無間隙第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇三、轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△t轉(zhuǎn)向器傳動間隙特性轉(zhuǎn)向器傳動副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要兩端快在中間附近位置因磨損造成的間隙達(dá)到無法確保直線行駛穩(wěn)定性時(shí)，必須調(diào)整消除該處間隙。調(diào)整后，要求轉(zhuǎn)向盤能圓滑地從中間位置轉(zhuǎn)到兩端，而無卡住現(xiàn)象。第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇三、轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△t轉(zhuǎn)向器傳動間隙特性當(dāng)各處均無間隙時(shí)，磨損較為嚴(yán)重，對轉(zhuǎn)向器使用壽命有不利影響理想的傳動間隙應(yīng)當(dāng)滿足下述條件：于直線行駛位置處△t=0離開直線行駛位置處△t≠0，且逐漸增大第三節(jié)主要性能參數(shù)的選擇三、轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙△t轉(zhuǎn)向器傳動間隙特性曲線1—轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性曲線2—使用并磨損后的間隙變化特性曲線3—調(diào)整并消除中間位置間隙后的間隙變化特性第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算一、轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定安全→強(qiáng)度→載荷影響計(jì)算載荷的因素：轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷路面阻力輪胎氣壓為轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，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)向系內(nèi)摩擦阻力等。第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算一、轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定原地轉(zhuǎn)向阻力矩TR的計(jì)算在瀝青或混凝土路面上的半經(jīng)驗(yàn)公式f—滑動摩擦因數(shù)0.7；G1—轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（N）；p—輪胎氣壓（MPa）。注意：此時(shí)計(jì)算為汽車靜止時(shí)原地轉(zhuǎn)向阻力矩，行駛過程中轉(zhuǎn)向阻力矩要小于該力矩(1/2~1/3)

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算一、轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力L1—轉(zhuǎn)向搖臂長；L2—轉(zhuǎn)向節(jié)臂長；Dsw—轉(zhuǎn)向盤直徑；iw—角傳動比；η+—正效率；當(dāng)用上式計(jì)算Fh>700N時(shí)，已超出人體生理極限，此時(shí)對轉(zhuǎn)向器及動力缸以前的零件的計(jì)算載荷，取Fh=700N

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)1．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪多數(shù)采用斜齒圓柱齒輪。通常，齒輪模數(shù)取值范圍多在2～3mm之間，壓力角取20°，主動小齒輪齒數(shù)多數(shù)在5～7個(gè)齒范圍變化，齒輪螺旋角取值范圍多為9°~15°。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)，相應(yīng)的齒條移動行程應(yīng)達(dá)到的值來確定。變速比的齒條壓力角一般在12°～35°范圍內(nèi)變化。第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)1．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)小齒輪螺旋角和齒條傾斜角的大小和方向的不同，可以構(gòu)成不同的傳動方案第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)1．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)齒條斷面形狀：圓形、V形、Y形第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)1．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)為了防止齒條旋轉(zhuǎn)，也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計(jì)導(dǎo)向槽的，槽內(nèi)嵌裝導(dǎo)向塊，并將拉桿、導(dǎo)向塊與齒條固定在—起齒條移動時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動，齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。要求這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向塊與導(dǎo)向槽之間的配合要適當(dāng)配合過緊會為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難，配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)1．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)主動小齒輪可采用低碳合金鋼如20MnCr5、20MnCr4、16MnCr5、15CrNi6等材料經(jīng)滲碳淬火制成齒條可采用中碳鋼或中碳合金鋼如45鋼或41Cr4等材料并經(jīng)高頻淬火制成，表面硬度均應(yīng)在HRC56以上第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)1．結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器殼體一般有整體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)類型，如圖8-26所示。殼體常用AlSi9Cu3、AlSi12Cu等鋁合金材料壓鑄制成第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)2．齒輪強(qiáng)度計(jì)算（1）齒輪彎曲應(yīng)力（2）齒輪接觸應(yīng)力

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（1）鋼球中心距D、螺桿外、內(nèi)徑D1、D2第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（1）鋼球中心距D、螺桿外、內(nèi)徑D1、D2①

D：要求：在保證有足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，為減小尺寸、質(zhì)量，應(yīng)盡可能選取小一些的D，D的變化范圍為20～40㎜。D應(yīng)隨m的變化而變化，當(dāng)m↑時(shí)，D也應(yīng)↑。②

D1、D2：（D2－D1）=（5～10）%DD1=20、23、25、28、29、34、38第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）鋼球直徑d及數(shù)量n影響選取d的因素：d取大能提高承載能力，同時(shí)螺桿螺母傳動機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸也隨之增大d要符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，一般常在7～9㎜選用第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）鋼球直徑d及數(shù)量n選取d的原則：在保證有足夠的承載能力條件下，盡可能取尺寸小些的d。如果是系列產(chǎn)品，要求d的選取規(guī)格盡可能少第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）鋼球直徑d及數(shù)量n影響選取n的因素第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）鋼球直徑d及數(shù)量n在保證有足夠的承載能力的條件下，n應(yīng)取少些為宜。n的選取范圍：n≤60粒/環(huán)路為保證每個(gè)鋼球都承載，要求對鋼球分組（至少分四組）裝配。（同時(shí)螺桿、螺母也應(yīng)當(dāng)分組）。不包含環(huán)流導(dǎo)管中鋼球數(shù)時(shí)，每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)n用下式計(jì)算：W—一個(gè)環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)；α0—螺線導(dǎo)程角，∵α0=5°~8°，∴cosα0≈1.0

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副(3)滾道截面：單圓弧滾道截面四段圓弧滾道截面橢圓滾道截面第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副(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面軸線間的夾角稱為接觸角θ。接觸角θ影響：軸向力和徑向力的分配要求：軸向力和徑向力接近，以免影響扇齒齒根處強(qiáng)度。范圍：用450的多，少數(shù)用500或57.50(BenZ)，此時(shí)徑向力↑，軸向力↓。第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（6）工作鋼球圈數(shù)W

環(huán)路數(shù)：1個(gè)或者2個(gè)，且多數(shù)轉(zhuǎn)向器為兩個(gè)獨(dú)立環(huán)路。第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（6）工作鋼球圈數(shù)W選取W的原則：在保證螺桿、螺母、鋼球有足夠的σj

強(qiáng)度條件下，將W取少些；m小時(shí)W取1.5，m大時(shí)，W取得多。W的選取范圍：1.5、2.5第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1．螺桿、鋼球、螺母傳動副（7）導(dǎo)管內(nèi)徑d1容納鋼球且鋼球在其內(nèi)部流動的導(dǎo)管內(nèi)徑為：d1=d+e，式中e為鋼球d與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙e不宜過大，否則鋼球流經(jīng)導(dǎo)管時(shí)球心偏離導(dǎo)管中心線的距離增大，并使流動阻力增大推薦e=0.4-0.8mm，導(dǎo)管壁厚取1mm第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇2．齒條、齒扇傳動副設(shè)計(jì)齒扇齒的特點(diǎn)①

齒頂圓與齒根圓均有錐度②

∵分度圓d=mz，∴不變是圓柱

③

分度圓上的齒厚是變化的

④

基圓也是一個(gè)圓柱第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（一）主要尺寸參數(shù)的選擇2．齒條、齒扇傳動副設(shè)計(jì)——齒形計(jì)算第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（二）零件強(qiáng)度的計(jì)算1．鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（二）零件強(qiáng)度的計(jì)算2．齒的彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力為[σw]=540MPa。材料：螺桿、螺母20CrMnTi滲碳前軸負(fù)荷不大0.8~1.2mm；前軸負(fù)荷大1.05-1.45mm表面硬度58~63HRC

第四節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（二）零件強(qiáng)度的計(jì)算3．轉(zhuǎn)向搖臂軸直徑式中，k為安全系數(shù)，根據(jù)使用條件不同可取2.5-3.5；MR為轉(zhuǎn)向阻力矩；τ0為扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限材料20CrMnTi滲碳前軸負(fù)荷不大0.8~1.2mm；前軸負(fù)荷大1.05-1.45mm表面硬度58~63HRC

第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)操縱輕便性第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)一、對助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求1)運(yùn)動學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角之間的比例關(guān)系（隨動作用）;2)隨著轉(zhuǎn)向輪增大或減小，作用在方向盤上的手力也相應(yīng)增大或減?。犯校?；3)Fh≥25~190N時(shí)，動力轉(zhuǎn)向器應(yīng)開始工作；4)轉(zhuǎn)向盤應(yīng)能自動回正，并保持穩(wěn)定直線行駛狀態(tài)；5)工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動后系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值；6)動力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動；7)密封性能好，內(nèi)外泄漏少。第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1.助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案轉(zhuǎn)閥第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案六槽式轉(zhuǎn)閥工作原理直線行駛時(shí)，即方向盤位置不動時(shí)，扭桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動，閥芯處于中間位置。此時(shí)來自油泵壓力油從進(jìn)油口經(jīng)閥套進(jìn)油道流入閥套和閥芯之間。由于閥芯處于中間位置，進(jìn)入的油液流進(jìn)動力缸的左、右腔室，兩腔油壓相等，轉(zhuǎn)向器將保持在平衡位置，不起轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向加力作用。與此同時(shí)，流進(jìn)閥套和閥芯之間的油液還經(jīng)閥套的徑向回油孔匯集于轉(zhuǎn)閥內(nèi)腔的回油道，并經(jīng)轉(zhuǎn)向器殼體回油口流回轉(zhuǎn)向油罐第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案六槽式轉(zhuǎn)閥工作原理左轉(zhuǎn)向時(shí)，即方向盤左轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動下閥芯相對閥套逆時(shí)針轉(zhuǎn)動來自轉(zhuǎn)向油泵的壓力油進(jìn)入活塞的右腔，使右腔油壓升高；而與左側(cè)油道相通的動力缸左腔油壓則降低。左、右兩腔的壓力差作用在轉(zhuǎn)向器上，迫使轉(zhuǎn)向輪開始向左偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向加力起作用只要轉(zhuǎn)向盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動，彈性扭桿的扭轉(zhuǎn)變形便一直保持不變，閥體與轉(zhuǎn)閥之間的相對角位置也不變，轉(zhuǎn)向加力作用就一直存在，轉(zhuǎn)向輪將繼續(xù)向左偏轉(zhuǎn)第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案六槽式轉(zhuǎn)閥工作原理右轉(zhuǎn)向時(shí)，在轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動下轉(zhuǎn)閥將瞬時(shí)針轉(zhuǎn)動其工作過程與左轉(zhuǎn)向相似，所不同的是動力缸左、右兩腔壓力差方向相反，迫使轉(zhuǎn)向輪向右偏轉(zhuǎn)。第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案六槽式轉(zhuǎn)閥工作原理一旦轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動并維持在某一轉(zhuǎn)角位置不動，轉(zhuǎn)閥便不再轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)向器會在壓差的作用下仍繼續(xù)左移，使彈性扭桿的扭轉(zhuǎn)變形減小，閥體與轉(zhuǎn)閥的相對角位移量減小，動力缸左、右兩腔油壓差減小減小了的油壓差仍作用在轉(zhuǎn)向器上，以克服轉(zhuǎn)向輪的回正力矩，轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角維持不動第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案六槽式轉(zhuǎn)閥工作原理在轉(zhuǎn)向過程中，動力缸中的油液壓力是隨轉(zhuǎn)向阻力而變化的。而動力缸中油壓的變化又受控于彈性扭桿的扭轉(zhuǎn)變形量：轉(zhuǎn)向阻力增大，彈性扭桿的扭轉(zhuǎn)變形量也增大，轉(zhuǎn)閥相對于閥體的角位移量增大，從而使動力缸中油壓升高；反之則動力缸中油壓降低。第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.分配閥結(jié)構(gòu)方案扭桿表面粗糙度要求Ra0.4~0.8扭桿材料50CrVA，62Si2Mn等，也有采用普通合金結(jié)構(gòu)鋼的如40Cr等第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3．動力缸尺寸的計(jì)算動力缸內(nèi)徑和活塞桿直徑

dp=0.35D第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3．動力缸尺寸的計(jì)算活塞行程：車輪轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，由直拉桿的移動量換算到活塞桿處的移動量得到移到左側(cè)極限時(shí)端面到動力缸壁間隙移到右側(cè)極限時(shí)端面到缸蓋的間隙活塞厚度B活塞最大位移量

第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3．動力缸尺寸的計(jì)算動力缸殼體壁厚

殼體材料有球墨鑄鐵和鑄造鋁合金兩種；球墨鑄鐵采用QT500-05，抗拉強(qiáng)度為500MPa，屈服點(diǎn)為350MPa：鑄造鋁合金多采用ZL105，抗拉強(qiáng)度為160~240MPa第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4.評價(jià)指標(biāo)（1）動力轉(zhuǎn)向器作用效能：用效能指標(biāo)來評價(jià)，效能指標(biāo)指沒有動力轉(zhuǎn)向器和有動力轉(zhuǎn)向器時(shí)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪所必須作用在轉(zhuǎn)向盤上的力之比，一般1-15（2）路感：駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，除要克服轉(zhuǎn)向器摩擦力、回位彈簧阻力外，還要克服反映路感的液壓阻力。液壓阻力等于反作用閥面積與工作壓力之積。在最大工作壓力時(shí)，換算到轉(zhuǎn)向盤上的力增加約30-50N（乘用車）80-100N（貨車）第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、液壓助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)4.評價(jià)指標(biāo)（3）轉(zhuǎn)向靈敏度：轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值i=Dswφ/2δ;當(dāng)Dsw和δ不變時(shí)，φ僅取決于i；i越小越靈敏接通動力轉(zhuǎn)向時(shí)，作用到轉(zhuǎn)向盤的手力和轉(zhuǎn)角：要求20-50N，10-15°（4）動力轉(zhuǎn)向器靜特性：輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化曲線。第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、電液助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以液壓動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，增加控制器和執(zhí)行元件，同時(shí)通過車速傳感器將車速信號傳至電控單元，控制電液轉(zhuǎn)換裝置改變助力特性，達(dá)到在低速或急轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)駕駛員能以很小的手力轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，而在高速行駛時(shí)又能以稍重的手力進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作根據(jù)控制元件的不同，電液助力式動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可分為電控液壓助力式和電動液壓助力式兩種典型形式第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、電液助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電控液壓助力式第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、電液助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)電動液壓助力式第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1.電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組成與工作原理由機(jī)械轉(zhuǎn)向器與電動助力部分相結(jié)合，構(gòu)成電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。電動助力部分包括電動機(jī)、電池、傳感器和控制器（ECU）及線束，有的還有減速機(jī)構(gòu)和電磁離合器等第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式和齒條助力式第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案（1）轉(zhuǎn)向軸助力式

良好的工作條件；電動機(jī)尺寸也小，這又有利于在車上布置和減輕質(zhì)量；結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝維修方便；可采用通用轉(zhuǎn)向器電動機(jī)的工作噪聲和振動直接影響駕駛員；轉(zhuǎn)向軸等零部件也要承受來自電動機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩的作用，為使其強(qiáng)度足夠，必須增大受載件的尺寸；因這種布置方案的電動機(jī)靠近轉(zhuǎn)向盤，在布置時(shí)仍然有一定的困難第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案（2）齒輪助力式

電動機(jī)尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，有利于整車布置和減小質(zhì)量；轉(zhuǎn)向軸等位于轉(zhuǎn)向器主動齒輪以上的零部件不承受電動機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩作用，故尺寸可以小些；電動機(jī)工作噪聲對駕駛員影響不大電動機(jī)工作條件比較差，對密封要求較高；電動機(jī)振動仍然會傳到轉(zhuǎn)向盤；拆裝有一定的困難；轉(zhuǎn)向器與典型的轉(zhuǎn)向器不能通用，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)、制造第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.電動助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案（3）齒條助力式

電動機(jī)位工作噪聲和振動對駕駛員的影響??；有利于轉(zhuǎn)向軸的布置，駕駛員腿部的動作不會受到它們的干擾；轉(zhuǎn)向軸直至轉(zhuǎn)向器主動齒輪均不承受來自電動機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩作用，故它們的尺寸能小些工作條件較差，對密封要求良好；必須增大電動機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩才能有良好的助力效果，隨之而來的是電動機(jī)尺寸增大、質(zhì)量增加；轉(zhuǎn)向器必須單獨(dú)設(shè)計(jì)制造第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3.電動助力轉(zhuǎn)向的助力特性（2）直線型助力特性無助力區(qū)段、助力變化區(qū)段、助力不變區(qū)段第五節(jié)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)四、電動助力式助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3.電動助力轉(zhuǎn)向的助力特性（3）車速感應(yīng)型助力特性將助力特性曲線設(shè)計(jì)成隨著汽車行駛速度的變化而變化第六節(jié)轉(zhuǎn)向梯形一、轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析整體式轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)向橫拉桿、梯形臂和前軸梯形臂呈收縮狀后伸結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整前束容易，制造成本低；但一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上下跳動時(shí)會影響另一側(cè)對于發(fā)動機(jī)位置低或前驅(qū)汽車，常采用前置梯形第六節(jié)轉(zhuǎn)向梯形一、轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析斷開式轉(zhuǎn)向梯形與獨(dú)立懸架配合，一側(cè)轉(zhuǎn)向輪跳動不影響另一側(cè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，調(diào)整困難第六節(jié)轉(zhuǎn)向梯形一、轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析