輕型載貨汽車轉向橋設計

畢業(yè)設計論文 輕型載貨汽車轉向橋設計學生姓名 專 業(yè)汽車設計與制造 班 級 學 號 指導教師 車輛工程系 32載重汽車轉向橋設計摘 要本設計為載重汽車的轉向橋，此轉向橋需要適應不同路況，不同速度下的穩(wěn)定行駛，因此對前橋的要求也越來越高。在汽車設計、制造、因此應該本著既能有足夠的承載能力，又能實現(xiàn)耐用經(jīng)濟的思想進行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結構上滿足要求的情況下應盡量簡單。通過設計：（1）保證有足夠的強度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。（3）保證轉向輪有正確的定位角度：以使轉向輪運動穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。（4）轉向橋的質(zhì)量應盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。通過分析工作原理設計轉向節(jié)、前軸、主銷等零件的尺寸，使各個零部件的強度滿足校核，并運用caxa等繪圖軟件繪制裝配圖和零件圖。關鍵詞: 轉向橋；定位參數(shù)；轉向節(jié)；前軸；主銷The design of the truck steering axleAbstractThis design is Steering Axle for heavy trucks. The design is need to adapt to different road and under different speeds, so the stability of front axle higher requirements. In car design, manufacture, and should be based on both have enough carrying capacity, and can achieve durable economic thoughts options, in order to reduce the production cost, and meets the requirements in the structure of situations should as far as possible simple.By design: (1) To ensure adequate strength: in order to ensure affordable and reliable force between wheel and frame. By design: (1) To ensure adequate strength: in order to ensure affordable and reliable force between wheel and frame. (2) Ensure adequate rigidity: in order to change the wheel alignment parameters. (3)To ensure the correct positioning of steering wheel angle: to make the steering wheel movement and stability, manipulating light and reduce tire wear. (4) The steering axle of quality should be as small as possible: to reduce the non-sprung mass, improve vehicle ride comfort.Works by analyzing the design of steering knuckle, front axle, kingpin and other parts of the size, so that the strength of the various components to meet the check, and use other mapping software caxa assembly drawing and parts are drawing. Key words: steering axle; positional parameters; knuckle; front axle；kingpin目 錄摘 要11.汽車轉向橋的概況31.1汽車轉向橋目前狀況31.1.1汽車前橋的分類31.1.2前橋各參數(shù)對汽車穩(wěn)定性的作用與影響31.2從動橋的結構形式71.2.1 從動橋總體結構71.2.2 載重汽車從動橋81.2.3 載重汽車從動橋91.2.4設計意義92.轉向橋的設計結構參數(shù)102.1結構參數(shù)選擇102.2從動橋總體結構選擇102.3確定前橋具體結構型式103.前軸設計113.1前軸強度計算113.1.1前軸受力分析簡圖113.1.2前軸載荷的計算（分三種工況分析）123.2前軸彎矩及扭矩計算133.2.1前軸斷面分析圖143.2.2各個斷面彎扭矩計算（分三種工況分析）153.3斷面系數(shù)計算213.4應力計算233.5前軸材料的許用應力234.轉向節(jié)設計234.1截面系數(shù)計算244.2彎矩計算244.3應力計算244.4轉向節(jié)的材料、許用應力及強度校核255.主銷設計255.1在汽車工況下計算265.2在汽車側滑下計算276.轉向傳動機構設計286.1推力軸承和止推墊片計算286.2桿件設計結果307.經(jīng)濟技術分析317.1我國汽車車橋行業(yè)發(fā)展歷程317.2國內(nèi)汽車車橋產(chǎn)量和市場容量分析317.3汽車車橋業(yè)發(fā)展特征及問題透視317.4車橋產(chǎn)品結構解析轉向橋經(jīng)濟性分析317.5提高轉向橋經(jīng)濟性328.結 論33致 謝34參 考 文 獻35附 錄36第1章汽車轉向橋的概況1.1汽車轉向橋目前狀況1.1.1汽車前橋的分類從動橋即非驅(qū)動橋，又稱從動車橋。它通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián)，兩側安裝著從動車輪，用以在車架(或承載式車身)與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動橋還要承受和傳遞制動力矩。 根據(jù)從動車輪能否轉向，從動橋分為轉向橋與非轉向橋。一般汽車多以前橋為轉向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機動性，有些轎車采用全四輪轉向。多軸汽車除前輪轉向外，根據(jù)對機動性的要求，有時采用兩根以上的轉向橋直至全輪轉向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動機后橋驅(qū)動的布置形式，故其前橋為轉向從動橋。轎車多采用前置發(fā)動機前橋驅(qū)動，越野汽車均為全輪驅(qū)動，故它們的前橋既是轉向橋又是驅(qū)動橋，稱為轉向驅(qū)動橋。 從動橋按與其匹配的懸架結構的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。與非獨立懸架相匹配的非斷開式從動橋是一根支承于左、右從動車輪上的剛性整體橫梁，當又是轉向橋時，則其兩端經(jīng)轉向主銷與轉向節(jié)相聯(lián)。斷開式從動橋與獨立懸架相匹配。非斷開式轉向從動橋主要由前梁、轉向節(jié)及轉向主銷組成。轉向節(jié)利用主銷與前梁鉸接并經(jīng)一對輪轂軸承支承著車輪的輪轂，以達到車輪轉向的目的。在左轉向節(jié)的上耳處安裝著轉向節(jié)臂，后者與轉向直拉桿相連；而在轉向節(jié)的下耳處則裝著與轉向橫拉桿相連接的轉向梯形臂。有的將轉向節(jié)臂與梯形臂連成一體并安裝在轉向節(jié)的下耳處以簡化結構。轉向節(jié)的銷孔內(nèi)壓入帶有潤滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉向輕便，在轉向節(jié)上耳與前梁拳部之間裝有調(diào)整墊片以調(diào)整其間隙。帶有螺紋的楔形鎖銷將主銷固定在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉動。1.1.2前橋各參數(shù)對汽車穩(wěn)定性的作用與影響為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉向輕便性及汽車轉向后使前輪具有自動回正的性能，轉向橋的主銷在汽車的縱向和橫向平而內(nèi)都有一定傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個角，稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個角，稱為主銷內(nèi)傾角。圖1-1 主銷內(nèi)傾角Figure 1-1 Kingpin Inclination主銷內(nèi)傾也是為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性并使轉向輕便。主銷內(nèi)傾使主銷軸線與路面的交點至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉向時需加在方向盤上的力，使轉向輕便，同時也可減小轉向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉向時不僅有繞主銷的轉動，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動，而當松開方向盤時，所儲存的上升位能使轉向輪自動回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為；主銷偏移距一股為3040mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動力轉向的汽車可選擇較大的主銷內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉向車輪的自動回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉向過程中車輪繞主銷偏轉時，隨著滾動將伴隨著沿路面的滑動，從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉向變得很沉重。為了克服因左、右前輪制動力不等而導致汽車制動時跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負值的汽車。主銷后傾使主銷軸線與路面的交點位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當直線行駛的汽車的轉向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉時，汽車就偏離直線行駛而有所轉向，這時引起的離心力使路面對車輪作用著一阻礙其側滑的側向反力，使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉的回正力矩，從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過大，否則在汽車轉向時為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導致方向盤沉重。后傾角通常在以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力矩，故主銷后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負值。但在采用子午線輪胎時，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。舉一個生活中的例子： 我們在騎自行車拐彎的時候，會自然地將車子向所轉的方向傾斜，讓車輪與地面有一個夾角，學過物理的人知道，這樣做是為了產(chǎn)生足夠的向心力。汽車也是一樣，右側車輪在右轉彎的時候在主銷內(nèi)傾角和后傾角的共同作用下會向右側傾倒，而左側車輪雖也有主銷內(nèi)傾角，卻不會向左側傾倒，因為還有主銷后傾角，把它又拉了回來，甚至也能向右微微傾斜。不僅如此，兩側車輪的轉動還使右側車身降低，左側車身抬高，整個車身也向右傾斜，于是產(chǎn)生了足夠的向心力。圖1-2 車輪外傾角和主銷后傾角Figure 1-2 camber and caster angle前輪定位除上述主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角外，還有車輪外傾角及前束，共4項參數(shù)。車輪外傾指轉向輪在安裝時，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個角度 ，稱為車輪外傾角。此角約為，一般為左右。它可以避免汽車重載時車輪產(chǎn)生負外傾即內(nèi)傾，同時也與拱形路而相適應。由于車輪外傾使輪胎接地點向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，從而使轉向輕便并改善了制動時的方向穩(wěn)定性。圖1-3 前束Figure 1-3 toe前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導致的車輪前端向外張開的不利影響(具有外傾角的車輪在滾動時猶如滾錐，因此當汽車向前行駛時，左右兩前輪的前端會向外張開)，為此在車輪安裝時，可使汽車兩前輪的中心平面不平行，且左右輪前面輪緣間的距離A小于后面輪緣間的距離B，以使車輪在每一瞬時的滾動方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車約為35mm，可通過改變轉向橫拉桿的長度來調(diào)整。設定前束的名義值時，應考慮轉向梯形中的彈性和間隙等因素。在汽車的設計、制造、裝配調(diào)整和使用中必須注意防止可能引起的轉向車輪的擺振，它是指汽車行駛時轉向輪繞主銷不斷擺動的現(xiàn)象，它將破壞汽車的正常行駛。轉向車輪的擺振有自激振動與受迫振動兩種類型。前者是由于輪胎側向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個振動周期中路面作用于輪胎的力對系統(tǒng)作正功，即外界對系統(tǒng)輸入能量。如果后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動直至能量達到動平衡狀態(tài)。這時系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動，形成擺振。其振動頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車輪轉速并不一致，且會在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動型。當轉向車輪及轉向系統(tǒng)受到周期性擾動的激勵，例如車輪失衡、端面跳動、輪胎的幾何和機械特性不均勻以及運動學上的干涉等，在車輪轉動下都會構成周期性的擾動。在擾動力周期性的持續(xù)作用下，便會發(fā)生受迫振動。當擾動的激勵頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時便發(fā)生共振。其特點是轉向輪擺振頻率與車輪轉速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄(35km/h)。通常在高速行駛時發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動型。轉向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復雜，既有結構設計的原因和制造方面的因素如車輪失衡、輪胎的機械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉向輪的定位角以及陀螺效應的強弱等；又有裝配調(diào)整方面的影響，如前橋轉向系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)間的間隙(影響系統(tǒng)的剛度)和摩擦系數(shù)(影響阻尼)等。合理地選擇這些有關參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹配，精心地制造和裝配調(diào)整，就能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設計中提高轉向器總成與轉向拉桿系統(tǒng)的剛度及懸架的縱向剛度，提高輪胎的側向剛度，在轉向拉桿系中設置橫向減震器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。1.2從動橋的結構形式1.2.1 從動橋總體結構各種車型的非斷開式轉向從動橋的結構型式基本相同。作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的，其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷的前梁拳部；為提高其抗彎強度，其較長的中間部分采用工字形斷面并相對兩端向下偏移一定距離，以降低發(fā)動機從而降低傳動系的安裝位置以及傳動軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強度，兩端與拳部相接的部分采用方形斷面，而靠近兩端使拳部與中間部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。有的汽車的轉向從動橋的前梁采用組合式結構，即由其采用無縫鋼管的中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設備。轉向節(jié)多用中碳合金鋼模級成整體式結構。有些大型汽車的轉向節(jié)，由于其尺寸過大，也有采用組焊式結構的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去的。主銷的幾種結構型式如下圖所示，其中比較常用的是(a)，(b)兩種。 （a） (b) (c) (d)圖1-4主銷結構形式FIG. 1-1 the kingpin structure(a)圓柱實心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上，下端為直徑不等的圓柱，中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細的主銷 (a)Cylindrical solid model (b) cylindrical hollow (c) Ranging in diameter from top to bottom-side columns, the middle of the cone of the main sales (d) lower than the upper part of thin cylindrical kingpin轉向節(jié)推力軸承承受作用于汽車前梁上的重力，為減小摩擦使轉向輕便可采用滾動軸承，例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。主銷上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動軸承，也有采用滾針軸承的結構。后者的效率高，轉向阻力小，且可延長使用壽命。1.2.2 載重汽車從動橋本設計為載重汽車的轉向前橋，因此應該本著既能有足夠的承載能力，又能實現(xiàn)耐用經(jīng)濟的思想進行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結構上滿足要求的情況下應盡量簡單。轉向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨立懸架相配合，結構比較復雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為主的高級車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨立懸架配合。與斷開式前橋相比它的結構簡單，經(jīng)濟性高，強度大、安裝維修方便的優(yōu)點，這種形式在現(xiàn)在汽車上得到廣泛應用。因此本次設計就采用了非斷開式從動橋。轉向從動橋的主要零件有前梁，轉向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉向節(jié)襯套，轉向節(jié)推力軸承。前梁采用中間部分為整體鍛件與兩端拳部組焊的形式。主銷采用結構簡單的實心的圓柱形如上圖a所示。另外為了保證汽車轉彎行駛時所有車輪能繞一個轉向瞬時轉向中心，在不同的圓周上作無滑動的純滾動，本次設計有進行了轉向梯形的優(yōu)化設計。本方案轉向梯形布置在前軸之后，進行梯形的最佳參數(shù)和強度計算。目前國內(nèi)載重汽車前橋一般可以承受10噸左右的載重量，并且大部分都是采用非斷開式轉向橋。像早期東風汽車公司生產(chǎn)的EQ1090E型載重貨車，它采用的是鋼材鍛造的并且斷面為工字型的前梁，采用非斷開式結構。前梁的拳形部分通過主銷相連轉向節(jié)，轉向節(jié)通過軸承與輪轂相連。這種方式連接穩(wěn)定、可靠，可以完成車輪的靈活轉向。1.2.3 載重汽車從動橋本文首先確定主要部件的結構型式和主要設計參數(shù)，然后參考類似轉向橋的結構，確定出總體設計方案，最后對前梁、主銷、主銷上下軸承、轉向橋、調(diào)整墊片，轉向節(jié)推力軸承等及輪轂等零件的尺寸進行設計，對強度進行校核以及對主要軸承進行了壽命校核。對前橋進行力學模型的建立，將物理力學模型轉化成數(shù)學模型（數(shù)學公式）。2.主要解決的問題：對以往同類的轉向橋的資料進行總結分析，得到一些新的觀點及思路，針對載重車轉向橋的主要功用即對車身的支持作用、靈活轉向的作用。通過設計使前橋更可靠、更靈活1.2.4設計意義：采用傳統(tǒng)方法對載重汽車轉向橋進行結構尺寸設計，使轉向橋滿足如下的設計要求：（1）保證有足夠的強度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。（3）保證轉向輪正確的定位角度：使轉向輪運動穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎磨損。（4）從動橋的質(zhì)量應盡可能小：以減少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。合理優(yōu)化前梁、轉向節(jié)、等零部件的結構，使各個部分零件能夠合理的配合，以適應復雜路況。盡可能降低整個橋身的質(zhì)量，從而減輕車的重量。并且對車輪輪轂進行配合設計，使其與轉向橋合理配合達到靈活轉向的目的2.轉向橋的設計結構參數(shù)2.1結構參數(shù)選擇轉向橋設計參數(shù)參照CA1021型號汽車前橋數(shù)據(jù)獲得，如表2-1所示表2-1汽車總質(zhì)量Ga（N）前軸軸載質(zhì)量G1（N）汽車質(zhì)心至前軸中心線距離L1（mm）汽車質(zhì)心至后軸中心線距離L2(mm)軸距 L（mm）汽車質(zhì)心高度hg(mm)前鋼板彈簧座中心距B(mm)2425011100180011203025540720主銷中心距B(mm)前輪距B1(mm)車輪滾動半徑rr(mm)主銷內(nèi)傾角 主銷后傾角 前輪外傾角a前輪前束133014603146°2°1°242.2從動橋總體結構選擇本前橋采用非斷開式轉向從動橋2.3確定前橋具體結構型式（1）前軸結構形式：工字形斷面加叉形轉向節(jié)主銷固定在前軸兩端的拳部里。（2）轉向節(jié)結構型式：整體鍛造式。（3）主銷結構型式：圓柱實心主銷。（4）轉向節(jié)止推軸承結構形式：止推滾柱軸承。（5）主銷軸承結構形式：滾針軸承（6）輪轂軸承結構形式：單列向心球軸承（7）前輪定位角選擇見表13.前軸設計3.1前軸強度計算3.1.1前軸受力分析簡圖如圖3-1所示： 圖3-1 轉向從動橋在制動和側滑工況下的受力分析簡圖Figure 3-1 Bridge in the braking and steering yaw driven condition of the force analysis diagram1制動工況下的彎矩圖和轉矩圖； 2側滑工況下的彎矩圖1 - braking and torque diagram of bending moment diagram2 - yaw moment map condition3.1.2前軸載荷的計算（分三種工況分析）一、緊急制動汽車緊急制動時，縱向力制動力達到最大值，因質(zhì)量重新分配，而使前軸上的垂直載荷增大，對后輪接地點取矩得取路面附著系數(shù)=0.7制動時前軸軸載質(zhì)量重新分配分配系數(shù)m1=1.34（3-1）垂直反作用力：Z1l= Z1r=7437N橫向反作用力：X1l=X1r= =5205.9N（3-2）二、側滑 汽車側滑時，因橫向力的作用，汽車前橋左右車輪上的垂直載荷發(fā)生轉移。（1）確定側向滑移附著糸數(shù)： 在側滑的臨界狀態(tài)，橫向反作用力等于離心力F離，并達到最大值F離=,Ymax=G1，為保證不橫向翻車，須使V滑<V翻，則有：，所以<，得到<=0.822，取=0.7（2）對車輪接地點取矩垂直反作用力：Z=8436NZ=2664N（3-3）橫向反作用力Y1l=5905.2N Y1r=1864.8N（3-4）三、越過不平路面汽國越過不平路面時，因路面不平引起垂直動載荷，至使垂直反作用力達到最大值取動載荷系數(shù)因為是載貨汽車所以=2.5N （3-5）載荷計算結果列表，如下表3-2： 表3-2 單位 N緊急制動Z17437X15205.9側滑Z1l8436Z1r2664Y1l5905.2Y1r1864.8越過不平路面Z1138753.2前軸彎矩及扭矩計算3.2.1前軸斷面分析圖由于前軸為不規(guī)則工字型鋼鍛鑄形成，因此前軸的受力點是變化的，必須取點分段進行設計與力的校核。選擇下述三個部位計算分析其斷面的彎矩、扭矩如下圖3-2所示圖3-2 三個不同的斷面部位計算分析其斷面的彎矩、扭矩Figure 3-2 Calculation of three different sections of the cross section area moment, torqueA斷面位于鋼板彈簧座內(nèi)側，屬于前軸中部最弱部位。此斷面內(nèi)彎矩最大（鋼板彈簧座可視為梁的固定端），故兩鋼板彈簧之間這段梁可不考慮受扭）B斷面處的彎矩，扭矩均較大C斷面位于梁端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最小各斷面的計算參數(shù)如下表3-3表3-3參數(shù)ABC斷面長度L334250166斷面高度h13612803.2.2各個斷面彎扭矩計算（分三種工況分析）一、緊急制動垂直面內(nèi)彎矩 水平面內(nèi)彎矩 （3-6）上式中Li對應與A、B、C斷面分別帶入La、Lb、Lc、鋼板彈簧外側扭矩 （3-7）上式中hi對應與A、B、C斷面分別帶入ha、hb、hc。二、側滑左側各斷面垂直面內(nèi)彎矩 （3-8）上式中Li,hi帶入值與緊急制動時一致面內(nèi)并在轉向節(jié)上、下襯套中點處垂直地作用于主銷的力QMZ所形成的力偶QMZ（c+d）所平衡，故有QMZ=7590 N (3-30)制動力矩Prrr由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷的力Qmr所形成的力偶Qmr（c+d）所平衡，故有Qmr=Prrr/（c+d）=Z1rrr/ (c+d) =7437×1.0×314/（48.5+48.5）=24074N (3-31)而作用于主銷的制動力Pr則由在轉向節(jié)上、下襯套中點出作用的主銷的力Qru、Qrl所平衡，且有Qru=3718.5 N (3-32)Qrl=3718.5 N (3-33)由轉向橋的俯視圖可知，制動時轉向橫拉桿的作用力N為N=6402 N (3-34)力N位于側向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離為l4，如將N的著力點移至主銷中心線與輪軸中心線交點處，則需對主銷作用一側向力矩Nl。力矩Nl4，由位于側向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶QMN（c+d）所平衡，故有QMN=6534 N (3-35)而力N則在轉向節(jié)上、下襯套中點處作用于主銷的力QNu,QNl所平衡，且有QNu=3201 N (3-36)QNl=3201 N (3-37) 由圖3-3可知，在轉向節(jié)上襯套的中點作用于主銷的合力Qu和在下襯套的中點作用于主銷的合力Ql分別為Qu= =23097.52 N (3-38)Ql= =32750.25N (3-39)由上兩式可見，在汽車制動工況下，主銷的最大載荷發(fā)生在轉向節(jié)下襯套的中點處，其值計算所得到的Ql。5.2 在汽車側滑工況下的計算僅有在側向平面內(nèi)起作用的力和力矩，且作用于左、右轉向節(jié)主銷的力QMZ是不相等的，他們分別按下式求得：QMZL=21281.54N (3-40)QMZR= =6721 N (3-41)式中：Z1L，Z1R汽車左、右前輪承受的地面垂向反作用力，N；l1輪胎中心線至主銷軸線的距離 mm;rr輪胎的滾動半徑 mm;Y1L，Y1R左、右前輪承受地面的側向反力，N；G1汽車靜止于水平路面時的前橋的軸荷，N；hg汽車質(zhì)心高度，mm;B1汽車前輪輪距，mm;輪胎與路面的側向附著系數(shù)，計算時可取=1.0.取Ql, QMZL, QMZR中最大的作為主銷的計算載荷Qj,計算主銷在前梁拳部下端處的彎曲力w和剪應切力sw=497.5 MPa (3-42)s=72.5 MPa (3-43)式中:d0主銷直徑 mm;h轉向節(jié)下襯套中點至前梁拳部下端面的距離,mm。主銷的許用應力彎曲力w=413MPa;許用剪切應力s=66MPa。主銷采用20Cr,20CrNi,20CrMnTi等低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深1.01.5mm,5662HRC。6.1 推力軸承和止推墊片的計算計算時首先要確定推力軸承和止推墊片的當量靜載荷推力軸承計算對轉向節(jié)推力軸承，文獻推薦取汽車以等速va=40km/h、沿半徑R=50m或以va=20km/h,沿半徑R=12m的圓周行使的工況作為計算工況。如果汽車向右轉彎則其前外輪即前左輪的地面垂向反力Z1L增大。汽車前橋的側滑條件為P1=m1Y1L+Y1R=G11=m1g1=820×10×1.0=8200N (3-46)式中：P1前橋所受的側向力，N；m1汽車滿載時的整車質(zhì)量分配給前橋的部分；R汽車轉彎半徑，mm;va汽車行使速度，mm/s;g重力加速度，mm/s2；Y1L、Y1R地面給左、右前輪的側向反作用力，N；1輪胎與地面的側向附著系數(shù)；G1汽車滿載靜止于水平路面時前橋給地面的載荷，N。由上式可得1= (3-47)Z1L= (3-48)將上述計算工況的va、R等的有關數(shù)據(jù)代入(3-44), (3-45)式，并hg/B=0.5, 則有Z1L=1.25G1/2=0.625G1可近似地認為推力軸承的軸向載荷F，等于上述前輪的地面垂向反力，即有Fa=0.6256G1=0.625×6150=3844 N (3-49)鑒于轉向節(jié)推力軸承在工作中的相對轉角不大的及軸承滾道圈破壞帶來的危險性，軸承的選擇按其靜承載容量C0進行，且取當量靜載荷P0為：P0=（0.50.33）C0轉向節(jié)止推墊片的計算當采用青銅止推墊片代替轉向節(jié)推力軸承時，在汽車滿載情況下，止推墊片的靜載荷可取為Fa=3075 N (3-50)這時止推墊片的擠壓力為c=1 MPa (3-51)式中：d；D止推墊片的內(nèi)、外徑。通常取c30MPa6.2桿件設計結果設計計算結果如表6-2所示表6-2設計零件長度右轉向節(jié)臂/mm128左轉向節(jié)臂/mm128轉向橫拉桿/mm9227.經(jīng)濟技術分析7.1我國汽車車橋行業(yè)發(fā)展歷程我國汽車車橋行業(yè)發(fā)展迅速，經(jīng)過幾十年的時間，已經(jīng)形成了一定的市場規(guī)模，雖然目前我國汽車力橋行業(yè)與國外先進技術相比還有所差別，但是相信隨著社會的不斷發(fā)展，我國汽車車橋行業(yè)將會有更大的進步。7.2國內(nèi)汽車車橋產(chǎn)量和市場容量分析2003 年我國車橋產(chǎn)量達到800 萬只，2004 年我國車橋產(chǎn)量超過1000 萬只，達到1080 萬只，2005 年我國車橋產(chǎn)量達到1800 萬只，市場容量達到2000 萬只左右。7.3汽車車橋業(yè)發(fā)展特征及問題透視我國汽車車橋業(yè)發(fā)展迅速，市場規(guī)模也在逐漸增長，在發(fā)展的同時也存在一定的問題，如技術、質(zhì)量、外觀、功能等眾多問題，與國際產(chǎn)品相比，都有一定的差距，市場競爭激烈，要想在競爭的市場當中占有一席之地，我國車橋生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品還需要進一步改善。7.4車橋產(chǎn)品結構解析轉向橋經(jīng)濟性分析行駛系分為四大主要部分：車橋、車輪、車架和懸架。車橋(也稱車軸)通過懸架和車架(或承載式車身)相連，兩端安裝汽車車輪。其功能是傳遞車架(或承載式車身)與車輪之間各方向作用力。車橋可以是整體式的，有如一個巨大的杠鈴，兩端通過懸架系統(tǒng)支撐著車身，因此整體式車橋通常與非獨立懸架配合；車橋也可以是斷開式的，象兩把雨傘插在車身兩側，再各自通過懸架系統(tǒng)支撐車身，所以斷開式車橋與獨立懸架配用。根據(jù)驅(qū)動方式的不同，車橋也分成轉向橋、驅(qū)動橋、轉向驅(qū)動橋和支持橋四種。其中轉向橋和支持橋都屬于從動橋。大多數(shù)汽車采用前置后驅(qū)動(FR)，因此前橋作為轉向橋，后橋作為驅(qū)動橋；而前置前驅(qū)動(FF)汽車則前橋成為轉向驅(qū)動橋，后橋充當支持橋。轉向橋的結構基本相同，由兩個轉向節(jié)和一根橫梁組成。如果把橫梁比做身體，轉向節(jié)就是他左右搖晃的腦袋，脖子就是我們常說的主銷，車輪就裝在轉向節(jié)上，仿佛腦袋上帶了個草帽。不過，行駛的時候草帽轉，腦袋卻不轉，中間用軸承分隔開，腦袋只管左右晃動。汽車轉向橋是汽車主要的部件之一，它包括承載車身負荷及完成靈活轉向的目的。本次設計主要完成以下任務：（1）保證有足夠的強度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。（3）保證轉向輪正確的定位角度：使轉向輪運動穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎磨損。（4）從動橋的質(zhì)量應盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。合理優(yōu)化前梁、轉向節(jié)、等零部件的結構，使各個部分零件能夠合理的配合，以適應復雜路況。盡可能降低整個橋身的質(zhì)量，從而減輕車的重量。并且對車輪輪轂進行配合設計，使其與轉向橋合理配合達到靈活轉向的目的7.5提高轉向橋經(jīng)濟性1.優(yōu)化零件設計。對轉向節(jié)、主銷、前軸的設計要合理，進行充分的受力分析，在保證滿足載荷需求的前提下，盡量減小各個零件的尺寸。2.使用合適的材料。材料的選擇要根據(jù)受力、零件的接觸方式、及各個零件的配合運動關系進行選擇，本著低成本，高性能的要求進行選擇。建議選擇高強度合金鋼，如20CrNi等材料。本次設計根據(jù)以上兩個方法，對轉向橋的各個零件進行了合理的設計，并且選擇了較為合適的材料，這樣就大大的提高了轉向橋的經(jīng)濟性。8 結論近年來隨著生產(chǎn)水平汽車水平和路面的改善，汽車行使速度的不斷提高，同時人們對客車的性能要求也越來越高，如何保證既要具有高的行使速度又要具有良好的轉向性能以滿足用戶的要求，是亟待解決的問題。針對此現(xiàn)象，本論文選擇汽車的主要組成部分轉向橋來進行設計并以CA1021輕型貨車轉向橋作為研究對象。本設計以汽車設計為理論基礎，在設計中確定了轉向橋設計方案，設計了轉向橋及其零件組成，通過計算設計出了主要零件的尺寸、強度和合理的整體布局。設計后的轉向橋具有結構簡單、緊湊、重量輕、轉向靈敏的特點，制造容易，成本低。廣泛用于微、輕型載貨汽車。本文所設計的轉向橋?qū)ν愋偷霓D向橋的設計有一定的參考價值。致謝此次畢業(yè)設計經(jīng)過十幾周的努力已經(jīng)結束了，在這十幾周的時間里我已經(jīng)按照預期的目的設計好了前期老師所給定的題目，已經(jīng)基本完成了老師所布置的任務。由于水平有限，缺乏實際經(jīng)驗，本設計還有很多不足之處。本設計是在指導老師的積極鼓勵和精心指導下完成的。指導老師豐富的理論知識、實踐經(jīng)驗和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我在專業(yè)知識方面受益。在此要非常感謝指導老師長時間的幫助與指導。我要感謝幫助所有汽車工程系的老師，你們豐富的理論知識、實踐經(jīng)驗和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我在專業(yè)知識方面受益匪淺，你們無微不至的關懷對我論文的完成起到了極大的幫助作用。在這里，我要特別感謝在設計中給予我大力支持的所有老師，他們淵博的專業(yè)知識，精益求精的工作作風，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，將一直是我工作、學習中的榜樣。本設計過程中遇到了很多困難，老師們的辛勤指導對本論文的完成起到了至關重要的作用。在我做畢業(yè)設計的每個階段，從開始的查閱資料，到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是指導教師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。在本畢業(yè)設計的過程中，我向老師學習到的不僅僅是專業(yè)知識，面對困難時的堅韌性格，更學到了如何做人。“欲做事，先做人”將在我今后的學習和工作中成為我做人的準則，成為我人生路上的寶貴財富。能夠順利的完成畢業(yè)設計，在此對各位老師和同學以及在設計期間，曾經(jīng)對我的畢業(yè)設計給予幫助的領導、老師、同學表示最誠摯的謝意！最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師再次表示感謝！參考文獻1 王洪欣.機械設計工程學() M.徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2001.2 王洪欣.機械設計工程學() M.徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2001.3 竺延年.最新車橋設計、制造、質(zhì)量檢測及國內(nèi)外實用手冊M.中國知識出版社,2005.4 陳家瑞.汽車結構M.吉林工業(yè)大學,2000.5 徐清富.國外汽車最近結構手冊M.北京:機械工業(yè)出版社,1996.6 D.J.Segal.Highway Vehic Object Simulation ModelM .Programmers Manual,1976.7 程振彪.世界載貨汽車工業(yè)最新發(fā)展動態(tài)M.汽車科技,2001.8 謝衛(wèi)國,汪紅心.貨車平順性預測與優(yōu)化J.汽車工程,1991,(3):6979.9 神龍汽車有限公司著編.中國轎車叢書-富康M.北京:北京理工大學出版社,1998.10 中國第一汽車集團公司著編.中國轎車叢書-紅旗M.北京:北京理工大學出版社,1998.11 李卓森等編.中外汽車圖冊車身分冊(一) M.長春:吉林科學技術出版社,1995.附錄汽車轉向系統(tǒng)的發(fā)展歷史及未來技術趨勢屈裕豐（合肥工業(yè)大學，機械汽車工程學院）摘要：轉向系統(tǒng)是整車系統(tǒng)中必不可少的最基本的組成系統(tǒng)，駕駛者通過方向盤來操縱和控制汽車的行進方向，從而實現(xiàn)自己的駕駛意圖。一百多年來，汽車工業(yè)隨著機械和電子技術的發(fā)展而不斷前進。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機械意義上的汽車了，它是機械、電子、材料等學科的綜合產(chǎn)物。汽車轉向系統(tǒng)也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了長時間的演變。本文介紹了汽車轉向系統(tǒng)的歷史及未來的技術發(fā)展趨勢。 關鍵詞：轉向系統(tǒng)；轉向器；液壓助力 傳統(tǒng)的汽車轉向系統(tǒng)是機械式的轉向系統(tǒng)，汽車的轉向由駕駛員控制方向盤，通過轉向器等一系列機械轉向部件實現(xiàn)車輪的偏轉，從而實現(xiàn)轉向。隨著上世紀五十年代起，液壓動力轉向系統(tǒng)在汽車上的應用，標志著轉向系統(tǒng)革命的開始。汽車轉向動力的來源由以前的人力轉變?yōu)槿肆右簤褐ΑＲ簤褐ο到y(tǒng)HPS（Hydraulic Power Steering）是在機械式轉向系統(tǒng)的基礎上增加了一個液壓系統(tǒng)而成。該液壓系統(tǒng)一般與發(fā)動機相連，當發(fā)動機啟動的時候，一部分發(fā)動機能量提供汽車前進的動能，另外一部分則為液壓系統(tǒng)提供動力。由于其工作可靠、技術成熟至今仍被廣泛應用。這種助力轉向系統(tǒng)主要的特點是液壓力支持轉向運動，減小駕駛者作用在方向盤上的力，改善了汽車轉向的輕便性和汽車運行的穩(wěn)定性行的穩(wěn)定性。 但同時液壓助力系統(tǒng)也存在一些缺點： 在車輛設計制造完成后，車輛轉向的助力特性不能改變。直接后果是，當助力特性偏向于低速助力時，汽車在低速段可以得到很好的助力，但是在高速段需要有較好路感的時候，由于助力特性不能調(diào)節(jié)，使得駕駛者沒有較好的路感；當助力特性偏向于高速助力時，在低速段得不到很好的助力效果；即使車輛不轉向，液壓系統(tǒng)也必須在發(fā)動機的帶動下工作。其結果是，消耗發(fā)動機能量，增加油耗 ； 存在液壓油泄漏問題，不僅對環(huán)境造成污染，而且容易使其他部件損壞；在低溫下，液壓系統(tǒng)的工作性能比較差。 近年來，隨著電子技術在汽車中的廣泛應用，轉向系統(tǒng)中也愈來愈多地采用電子器件。轉向系統(tǒng)因此進入了電子控制時代，相應的就出現(xiàn)了電液助力轉向系統(tǒng)。電液助力轉向可以分為兩類 ：電動液壓助力轉向系統(tǒng)EHPS（Electro-Hydraulic Power Steering）和電控液壓助力轉向ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。電動液壓助力轉向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的，與液壓助力系統(tǒng)不同的是，電動液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動力來源不是發(fā)動機而是電機，由電機驅(qū)動液壓系統(tǒng)，節(jié)省了發(fā)動機能量，減少了燃油消耗。電控液壓助力轉向也是在傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)基礎上發(fā)展而來，它們的區(qū)別是，電控液壓助力轉向系統(tǒng)增加了電子控制裝置。電子控制裝置可根據(jù)方向盤轉向速率、車速等汽車運行參數(shù)，改變液壓系統(tǒng)助力油壓的大小，從而實現(xiàn)在不同車速下，助力特性的改變。而且電機驅(qū)動下的液壓系統(tǒng)，在沒有轉向操作時，電機可以停止轉動，從而降低能耗。雖然電液助力轉向系統(tǒng)克服了液壓助力轉向的一些缺點。但是由于液壓系統(tǒng)的存在，它一樣存在液壓油泄漏的問題，而且電液助力轉向系統(tǒng)引入了驅(qū)動電機，使得系統(tǒng)更加復雜，成本增加，可靠性下降。為了規(guī)避電液助力轉向系統(tǒng)的缺點，電動助力轉向系統(tǒng)EPS（Electric Power Steering）便應時而生。它與前述各種助力轉向系統(tǒng)最大的區(qū)別在于，電動助力轉向系統(tǒng)中已經(jīng)沒有液壓系統(tǒng)了。原來由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉向助力由電動機來完成。電動助力式轉向系統(tǒng)一般由轉矩傳感器、微處理器、電動機等組成?；竟ぷ髟硎?：當駕駛者轉動方向盤帶動轉向軸轉動時，安裝在轉動軸上的轉矩傳感器便將轉矩信號轉化為電信號并傳送至微處理器，微處理器根據(jù)轉矩信號并結合車速等其他車輛運行參數(shù)，按照事先在程序中設定的處理方法得出助力電動機助力的方向和助力的大小。自1988年日本鈴木公司首次在其Cervo車上裝備該助力轉向系統(tǒng)至今，電動助力轉向系統(tǒng)己經(jīng)得到人們的廣泛認可。 助力轉向系統(tǒng)優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 電動助力轉向系統(tǒng)能在不同車速下提供不同的助力特性。在低速行駛時，增加轉向助力，使得轉向更加輕便 ；在高速行駛時減少轉向助力，甚至為了提高路感增加轉向阻尼。電動助力轉向系統(tǒng)只在轉向時電動機才工作，為轉向提供助力，因而能減少能耗。電動機由蓄電池供電，因此電動助力轉向系統(tǒng)可以在發(fā)動機不工作的情況下工作。電動助力轉向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)，與液壓助力系統(tǒng)相比，裝配自動化程度更高。而且電動助力轉向系統(tǒng)可以通過改變微處理器中的助力程序算法，很容易實現(xiàn)助力特性的改變。 科學技術的發(fā)展總是日新月異的，傳統(tǒng)的轉向系均由轉向操縱機構（方向盤）、轉向器、轉向傳動機構三大部分組成。但是思想的火花總是能給人帶來驚喜！電子轉向系統(tǒng)SBW（Steering-By-Wire）的誕生顛覆了轉向系三大部分的舊有觀念，它用微控制器取代了轉向傳動機構，由三大部分變?yōu)榱藘刹糠?。電子轉向系統(tǒng)是汽車轉向系統(tǒng)最為先進和前沿的技術之一。它主要由方向盤控制模塊、轉向執(zhí)行模塊以及微控制器三大模塊組成。方向盤控制模塊的主要功能是通過轉向力矩傳感器檢測駕駛員的轉向意圖，并將檢測到的信號（包括旋轉方向以及旋轉速度等）通過總線傳遞給微控制器，然后微控制器根據(jù)此信號，并結合車速信號反饋給方向盤控制模塊一個回正力矩，使得駕駛員能夠感受到路感。但是這種路感是虛擬的，是開發(fā)人員根據(jù)千萬次的試驗數(shù)據(jù)綜合起來，形成的“經(jīng)驗路感”，并以程序的形式固化在微控制器內(nèi)的。因此它與車速、轉向速率以及轉向力矩的大小存在著某種對應關系。 轉向執(zhí)行機構包括轉角傳感器、轉向電機、轉向電機控制器等組成。它的功能是根據(jù)微控制器的控制命令，驅(qū)動轉向執(zhí)行電機旋轉一定角度，完成轉向動作。同時轉角傳感器監(jiān)測轉角的大小，反饋給微控制器，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成精確的轉向動作。微控制器是電子轉向系統(tǒng)的核心。它接收檢測信號，經(jīng)過處理發(fā)送相應的控制信號。由于微控制器取代了轉向傳動機構，因此各部件之間的機械連接減少了，使轉向系統(tǒng)的響應速度和響應的準確性得以提高。而且可以對轉向策略進行軟件編程控制，實現(xiàn)傳動比的任意設置 ；可與其他設備，如ABS、自動導航設備進行整合。傳動機構的減少還帶來了更大的汽車內(nèi)部空間，給駕乘帶來更大的樂趣。而且轉向行為可以被軟件記錄下來，保存在EEPROM中，有助于以后進一步完善轉向控制策略，甚至還可以為交通肇事提供證據(jù)。 汽車的安全問題一直是大眾關注的焦點。轉向系統(tǒng)與燈光系統(tǒng)的結合能給在夜間行駛的車輛帶來更好的安全性。如上頁左圖所示，傳統(tǒng)的車輛燈光系統(tǒng)是向車輛正前方直線照射的，如果行人在彎角處，駕駛者將很難發(fā)現(xiàn)彎角中的行人，極易造成交通事故。如果燈光系統(tǒng)與轉向系統(tǒng)結合起來，如上圖所示，當駕駛者在向右打方向盤的時候，燈光隨著方向盤角度的變化而向右照射，彎道內(nèi)側照明更寬，照明范圍更大，那么在道路彎角中的行人將很容易被發(fā)現(xiàn)。目前該項燈光照明技術已經(jīng)在中檔的雪鐵龍凱旋、豐田凱美瑞上得到應用。 目前電子轉向系統(tǒng)的可靠性和成本是阻撓其發(fā)展的主要因素。主要表現(xiàn)在如果微控制器出現(xiàn)問題，轉向系統(tǒng)將完全失靈，其不像電動助力轉向系統(tǒng)、電液助力轉向系統(tǒng)，在電機或者液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，還可以以人力來控制汽車。電子轉向系統(tǒng)的微控制器出現(xiàn)故障的話，因為沒有機械系統(tǒng)能連接方向盤和轉向器，因此根本不可能控制汽車的轉向。但是盡管如此電子轉向系統(tǒng)依然是未來轉向系統(tǒng)的發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代汽車轉向裝置的設計趨勢：    1.1 適應汽車高速行駛的需要    從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉向器、高剛性轉向器?！白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉向器結構的方向。1.2 充分考慮安全性、輕便性    隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設能量吸收裝置，如防碰撞安全轉向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉向管柱和動力轉向系統(tǒng)。    1.3 低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)    隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此，要設計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對零部件生產(chǎn)，特別是轉向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。    1.4 汽車轉向器裝置的電腦化    汽車的轉向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。    2 現(xiàn)代汽車轉向裝置的發(fā)展趨勢     2.1 現(xiàn)代汽車轉向裝置的使用動態(tài)    隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉向裝置的結構也有很大變化。汽車轉向器的結構很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉向器類型有4種：有蝸桿肖式(WP型)、蝸桿滾輪式(WR型)、循環(huán)球式(BS型)、齒條齒輪式(RP型)。這四種轉向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。    據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉向器占45左右，齒條齒輪式轉向器占40左右，蝸桿滾輪式轉向器占10左右，其它型式的轉向器占5。循環(huán)球式轉向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉向器，已由60年代的625，發(fā)展到現(xiàn)今的100了(蝸桿滾輪式轉向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉向器，但齒條齒輪式轉向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉向器占65，齒條齒輪式占 35。2.2 循環(huán)球式轉向器特點    循環(huán)球式轉向器的特點是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線。布置方便。特別適合大、中型車輛和動力轉向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好。    可以實現(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉向力小、且經(jīng)常使用，要求轉向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉向位置轉向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉向力。由于循環(huán)球式轉向器可實現(xiàn)變速比，應用正日益廣泛。    通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。并且該轉向器可以被設計成具有等強度結構，這也是它應用廣泛的原因之一。變速比結構具有較高的剛度，特別適宜高速車輛車速的提高。高速車輛需要在高速時有較好的