826 汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

826 汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),汽車(chē),機(jī)械,轉(zhuǎn)向,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 目錄1 引言..........................................................................................................................................12 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)..............................................................................................................................33 機(jī)械轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)介..........................................................................................................................43.1 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)......................................................................................................................43.2 轉(zhuǎn)向器..................................................................................................................................44 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求..................................................................................................................45 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析..........................................................................................................55.1 齒輪齒條式..........................................................................................................................55.2 循環(huán)球式..............................................................................................................................75.3 蝸桿滾輪式、蝸桿指銷(xiāo)式..................................................................................................86 計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)......................................................................................................................96.1 轉(zhuǎn)向器的效率......................................................................................................................96.2 轉(zhuǎn)向器類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率..........................................................................................96.3 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率..................................................................................................97 傳動(dòng)比的變化特性................................................................................................................107.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比....................................................................................................................107.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系................................................................................117.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比............................................................................................................127.4 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律........................................................................................128 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器變速比工作原理........................................................................................128.1 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇....................................................................................................139 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定........................................................................................................1410 轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析......................................................................................................1410.1 整體式轉(zhuǎn)和梯形..............................................................................................................1510.2 斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形..............................................................................................................1511 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-零部件參數(shù)........................................................................................................1612 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-發(fā)展趨勢(shì)............................................................................................................1712.1 現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)趨勢(shì)......................................................................................1712.2 現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展趨勢(shì)......................................................................................1813 設(shè)計(jì)小結(jié)..............................................................................................................................2014 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告..................................................................................................................2014.1 產(chǎn)品圖樣的審查..............................................................................................................2014.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查......................................................................................................2114.3 標(biāo)準(zhǔn)件的使用情況..........................................................................................................2114.4 審查結(jié)論..........................................................................................................................2115 使用說(shuō)明書(shū)..........................................................................................................................21結(jié) 論.....................................................................................................................................23參考文獻(xiàn)...................................................................................................................................24致 謝.....................................................................................................................................25山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 1 -汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1 引言在汽車(chē)行駛中，轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是最基本的運(yùn)動(dòng)。我們通過(guò)方向盤(pán)來(lái)操縱和控制汽車(chē)的行駛方向，從而實(shí)現(xiàn)自己的形式意圖。在現(xiàn)代汽車(chē)上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，它也是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，特別是在車(chē)輛高速化，駕駛?cè)藛T非職業(yè)化，車(chē)流密集的今天，針對(duì)更多不同的駕駛?cè)巳?，汽?chē)的操縱性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。從上世紀(jì)四十年代起，為減輕駕駛員體力負(fù)擔(dān)，在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了液壓助力系統(tǒng) HPS(hydraulic power steering)，它是建立在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的，額外增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)，一般有油泵、V 形帶輪、油管、供油裝置、助力裝置和控制閥。由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實(shí)際中應(yīng)用的最多，根據(jù)控制閥形式有轉(zhuǎn)閥式和滑閥式之分。這個(gè)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最重要的新功能是液力支持轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)，因此可以減少駕駛員作用在方向盤(pán)上的力。雖然傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作最可靠，但是也存在很多固有的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向車(chē)輪之間的機(jī)械連接而產(chǎn)生一些自身無(wú)法避免的缺陷：①汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性受駕駛員駕駛技術(shù)的影響嚴(yán)重；②轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比固定，使汽車(chē)轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性隨車(chē)速、側(cè)向加速度等變化而變化，駕駛員必須提前針對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向特性幅值和相位的變化進(jìn)行一定的操作補(bǔ)償，從而控制汽車(chē)按其意愿行駛。這就變相地增加了駕駛員的操縱負(fù)擔(dān)，使汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛存在很大的不安全隱患；③液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性差，一般轎車(chē)每行駛一百公里要多消耗 0.3~0.4 升的燃料；另外，存在液壓油泄漏問(wèn)題，對(duì)環(huán)境造成污染，在環(huán)保性能被日益強(qiáng)調(diào)的今天，無(wú)疑是一個(gè)明顯的劣勢(shì)。電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中愈來(lái)愈多的采用電子器件。相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩大類(lèi)：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EHPS(electro-hydraulic power steering)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)O晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 2 -ECHPS(electronically controlled hydraulic power steering)。EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其特點(diǎn)是原來(lái)有發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液壓助力泵改由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，取代了由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式，節(jié)省了燃油消耗。ECHPS 是在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了電控裝置構(gòu)成的。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性可根據(jù)轉(zhuǎn)向速率、車(chē)速等參數(shù)設(shè)計(jì)為可變助力特性，使駕駛員能夠更輕松便捷的操縱汽車(chē)。 現(xiàn)代電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要通過(guò)車(chē)速傳感器將車(chē)速傳遞給電子元件，或微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，控制電液轉(zhuǎn)換裝置改變動(dòng)力轉(zhuǎn)向的助力特性，使駕駛員的轉(zhuǎn)向手力根據(jù)車(chē)速和行駛條件變化而改變，即在低速行駛或轉(zhuǎn)急彎時(shí)能以很小的轉(zhuǎn)向手力進(jìn)行操作，在高速行駛時(shí)能以稍重的轉(zhuǎn)向手力進(jìn)行穩(wěn)定操作，使操縱輕便性和穩(wěn)定性達(dá)EHPS 相比傳統(tǒng) HPS 降低了能源損耗。但電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，不論 ECHPS 還是 EHPS 都與傳統(tǒng)的 HPS 一樣存在液壓油泄漏問(wèn)題。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EPS(Electric Power Steering)把一個(gè)機(jī)械的系統(tǒng)和一個(gè)電控的電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在一起形成的一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)不同的是，助力改由電機(jī)提供，因此，要有一個(gè)力矩傳感器來(lái)測(cè)量作用在方向盤(pán)上的力矩，由電子控制單元來(lái)計(jì)算所需要的力矩。作用在方向盤(pán)上的力矩曲線由一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)來(lái)分配。通過(guò)電動(dòng)馬達(dá)提供轉(zhuǎn)向所必須要的力，它通過(guò)一個(gè)減速器作用在轉(zhuǎn)向柱上，在循環(huán)球式的傳動(dòng)裝置中，直接作用在齒扇上的力太大，因此大多選用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。根據(jù)助力位置不同分為三種形式：1、轉(zhuǎn)向柱助力式.2、小齒輪助力式.3、齒條助力式.由于 EPS 改由電機(jī)提供助力，助力大小由電控單元 ECU 實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，可以較好解決汽車(chē)操縱時(shí)輕與靈的矛盾。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向最早應(yīng)用在微型汽車(chē)上，1988 年 2 月日本鈴木公司首次在其 Cervo車(chē)上裝備，目前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要應(yīng)用在轎車(chē)上，并逐漸從微型轎車(chē)向更大型轎車(chē)和商務(wù)車(chē)發(fā)展]。其優(yōu)點(diǎn)有：1.EPS 能在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起的對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性，減輕汽車(chē)低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車(chē)高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性。并且可通過(guò)設(shè)置不同的轉(zhuǎn)向手力特性來(lái)滿足山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 3 -不同使用對(duì)象的需要。2． EPS 只在轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)才提供助力(不像 HPS，即使在不轉(zhuǎn)向時(shí)，油泵也一直運(yùn)轉(zhuǎn))，因而能減少燃料消耗。3.由于直接由電動(dòng)機(jī)提供助力，電動(dòng)機(jī)由蓄電池供電，因此 EPS 能否助力與發(fā)動(dòng)機(jī)是否起動(dòng)無(wú)關(guān)，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或出現(xiàn)故障時(shí)也能提供助力。4. EPS 取消了油泵、皮帶、皮帶輪、液壓軟管、液壓油及密封件等，其零件比 HPS 大大減少，因而其質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位置選擇方面也更容易，并且能降低噪聲。5 .EPS 沒(méi)有液壓回路，比 HPS 更易調(diào)整和檢測(cè)，裝配自動(dòng)化程度更高，并且可以通過(guò)設(shè)置不同的程序，快速與不同車(chē)型匹配，因而能縮短生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)周期。6 .EPS 不存在滲油問(wèn)題，消除了液壓助力中液壓油泄漏問(wèn)題，可大大降低保修成本，減小對(duì)環(huán)境的污染，改善了環(huán)保性。7.EPS 比 HPS 具有更好的低溫工作性能。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向目前已成為世界汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)之一。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類(lèi)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類(lèi)：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。完全靠駕駛員手里操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。借助動(dòng)力來(lái)操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱(chēng)為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。2 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)汽車(chē)在行駛過(guò)程中需要不斷改變方向，轉(zhuǎn)向系就是通過(guò)一系列機(jī)械傳動(dòng)使得前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向，達(dá)到改變行駛方向的目的。駕駛員操縱方向盤(pán)，通過(guò)轉(zhuǎn)向器把方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)向搖臂一定角度的擺動(dòng)，孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 4 -帶動(dòng)轉(zhuǎn)向梯形運(yùn)動(dòng)，使前輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向。這次設(shè)計(jì)主要目的是總結(jié)所學(xué)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到實(shí)際需要，只是從本專(zhuān)業(yè)出發(fā)，基于自己的實(shí)際能力對(duì)基礎(chǔ)的機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行練習(xí)。設(shè)計(jì)中對(duì)前橋的受力做簡(jiǎn)單的分析，對(duì)一些常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)稍作分析并加以選擇，并設(shè)計(jì)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。3 機(jī)械轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)介機(jī)械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的，機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。3.1 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向器操縱機(jī)構(gòu)由方向盤(pán)，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。3.2 轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器（也常稱(chēng)為轉(zhuǎn)向機(jī)）是完成有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)（或近似直線運(yùn)動(dòng)）的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動(dòng)裝置，目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷(xiāo)式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球一齒條式扇式、蝸桿滾輪式等。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的功用：汽車(chē)轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)。在汽車(chē)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。 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的形式和組成：汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向和動(dòng)力轉(zhuǎn)向兩種形式。機(jī)械轉(zhuǎn)向主要是由轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，動(dòng)力轉(zhuǎn)向還包括動(dòng)力系統(tǒng)。機(jī)械轉(zhuǎn)向是依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向是在機(jī)械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，加裝動(dòng)力系統(tǒng)，并借助此系統(tǒng)來(lái)減輕駕駛員的手力。動(dòng)力轉(zhuǎn)向包括液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向和電控式動(dòng)力轉(zhuǎn)向。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 5 -液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向已在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向已得到較快發(fā)展。 4 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求 1）汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。2）轉(zhuǎn)向輪具有自動(dòng)回正能力。3）在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤(pán)沒(méi)有擺動(dòng)。4）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，應(yīng)使車(chē)輪產(chǎn)生的擺動(dòng)最小。5）轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑小。6）操縱輕便。 7）轉(zhuǎn)向輪傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖力要盡可能小。8）轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。9）轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10）轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與汽車(chē)行駛方向的改變相一致。正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，可以保證汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正能力決定于轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)和轉(zhuǎn)向器逆效率的大小。合理確定轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)，正確選擇轉(zhuǎn)向器的形式，可以保證汽車(chē)具有良好的自動(dòng)回正能力。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時(shí)，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時(shí)又能使傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的反沖力明顯降低。 為了使汽車(chē)具有良好的機(jī)動(dòng)性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到汽車(chē)軸距的 2~2.5 倍。轉(zhuǎn)向操縱的輕便性通常用轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)多少兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。 轎車(chē) 貨車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向 50~100N 250N動(dòng)力轉(zhuǎn)向 20~50N 120N轎車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)從中間位置轉(zhuǎn)到第一端的圈數(shù)不得超過(guò) 2.0 圈，貨車(chē)則要求不超過(guò) 3.0 圈。孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 6 -5 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 5.1 齒輪齒條式 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、質(zhì)量輕；傳動(dòng)效率高達(dá) 90%；可自動(dòng)消除齒間間隙(圖 1-1 所示)；沒(méi)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。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高（60%~70%） 。因此，汽車(chē)在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間的沖擊力，大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)。 圖 1-1 自動(dòng)消除間隙裝置 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，兩端輸也（圖 1-2a） ；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖 1-2b） ；側(cè)面輸入，中間輸出（圖 1-2c） ；側(cè)面輸入，一端輸出（圖 1-2d） 。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 7 -圖 1-2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式 采用側(cè)面輸入、中間輸出方案時(shí)，由于拉桿長(zhǎng)度增加，車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)位桿擺角減小，有利于減少車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。而采用兩側(cè)輸出方案時(shí)，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。 側(cè)面輸入、一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭微型貨車(chē)上。 采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降。 齒條斷面形狀有圓形、V 形和 Y 形三種。圓形斷面齒條制作工藝比較簡(jiǎn)單。V 形和Y 形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，故質(zhì)量小。 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，在汽車(chē)上有四種布置形式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形，見(jiàn)圖 1-3。 圖 1-3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種布置形式 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于微型、普通級(jí)、中級(jí)和中高級(jí)轎車(chē)上。裝載量不大、前輪采用獨(dú)立懸架的貨車(chē)和客車(chē)也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器5.2 循環(huán)球式 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)裝有鋼球構(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 1-4 所示。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)效率可達(dá)到 75%~85%；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 8 -工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整容易；適合用來(lái)做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 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。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于貨車(chē)和客車(chē)上。 圖 1-4 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 圖 1-5 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) 5.3 蝸桿滾輪式、蝸桿指銷(xiāo)式 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；制造容易；強(qiáng)度比較高、工作可靠、壽命長(zhǎng)；逆效率低。主要缺點(diǎn)是：正效率低；調(diào)整嚙合間隙比較困難；傳動(dòng)比不能變化。 蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器有固定銷(xiāo)式和旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)式兩種形式。根據(jù)銷(xiāo)子數(shù)量不同，又有單銷(xiāo)和雙銷(xiāo)之分。蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；工作面間隙調(diào)山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 9 -整容易。固定銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。但銷(xiāo)子的工作部位磨損快、工作效率低。旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。要求搖臂軸有較大的轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)采用雙銷(xiāo)式結(jié)構(gòu)。雙銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對(duì)兩主銷(xiāo)間的位置精度、螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。此外，傳動(dòng)比的變化特性和傳動(dòng)間隙特性的變化受限制。蝸桿滾輪式和蝸桿指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。 6 計(jì)算設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6.1 轉(zhuǎn)向器的效率 功率 P1 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱(chēng)為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號(hào) η +表示， ；反之稱(chēng)為逆效率，用符號(hào) η －表示。正效率 η + 計(jì)算公式：η +=（ P1-P2）/ P1逆效率 η － 計(jì)算公式：η －=（ P3-P2）/ P3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。 正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)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 η + 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。 6.2 轉(zhuǎn)向器類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 在四種轉(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的低些。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。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，故這種軸向器孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 10 -的效率 η +僅有 54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%。 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%。 6.3 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿類(lèi)轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 （1）式中， a0 為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角； ρ 為摩擦角， ρ =arctanf； f 為磨擦因數(shù)。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。 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。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)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。但是，在不平路面上行駛時(shí)，傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上的車(chē)輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。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。不可逆式和極限可逆式轉(zhuǎn)向器不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車(chē)輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(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。同時(shí)，它既不能保證車(chē)輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺(jué)，因此，現(xiàn)代汽車(chē)不采用這種轉(zhuǎn)向器。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。在車(chē)輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)。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（2） 式（1）和式（2）表明：增加導(dǎo)程角 a0，正、逆效率均增大。受 η -增大的影響，a0不宜取得過(guò)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。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角)tan(0?????tn)(?????山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 11 -7 傳動(dòng)比的變化特性 7.1 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 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 。轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比:轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比:轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比組成， 即 轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比: 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比: 7.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向阻力 Fw 與轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr 的關(guān)系式： （3）作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力 Fh 與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩 Mh 的關(guān)系式：（4） 將式（3） 、式（4）代入 后得到 （5） 0?i pihWpFi/2?kkwdti ????/00?i?i?ii??0ppwdti????/kkkti?/aFrW?swhDF2?hWpi/2?aMihswrp??i孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 12 -如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量地恒原理，2 Mr/Mh 可用下式表示 （6） 將式（6）代入式（5）后得到 （7） 當(dāng) a 和 Dsw 不變時(shí)，力傳動(dòng)比 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。 7.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比可用 表示以外，還可以近擬地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長(zhǎng) L2 與搖臂臂長(zhǎng) L1 之比來(lái)表示， 。在汽車(chē)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)為其比值為 1，則 。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 及其變化規(guī)律即可。7.4 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律 式（7）表明，增大角傳動(dòng)比可以增加力傳動(dòng)比。當(dāng) Fw 一定時(shí)，增大力傳動(dòng)比能減小作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力 Fh，使操縱輕便。由 的定義可知：對(duì)于一定的轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角度傳動(dòng)比在反比。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)角速度的響應(yīng)變得遲鈍，汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對(duì)矛盾。為解決這對(duì)矛盾，可采用變速比轉(zhuǎn)向器。 齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸式指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。 8 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器變速比工作原理 根據(jù)相互嚙合齒輪的基圓齒距必須相等，即 pb1=pb2。其中齒輪基圓齒距pb1=πm 1cosa1，齒條基圓齒距 pb2=πm 2cosa2。由上述兩式可知：當(dāng)齒輪具有標(biāo)準(zhǔn)模02???idkhr?aDiswp20??pi 0?ikpdi??/??0//dikp???????i0?i山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 13 -數(shù) m1 和標(biāo)準(zhǔn)壓力角 a1 與一個(gè)具有變模數(shù) m2、變壓力角 a2 的齒條相嚙合，并始終保持πm 1cosa1=πm 2cosa2 時(shí)，它們就可以嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)。如果齒條中部（相當(dāng)汽車(chē)直線行駛位置）齒的壓力角最大，向兩端逐漸減?。?shù)也隨之減小）則主動(dòng)齒輪嚙合半徑也減小，致使轉(zhuǎn)向盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)某同一角度時(shí)，齒條行程也隨之減小。因此，轉(zhuǎn)同器的傳動(dòng)比是變化的。圖 1-6 是根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒條壓力角變化示例。從圖中可以看到，位于齒條中部位置處的齒有較大壓力角和齒輪有較大的節(jié)圓半徑，而齒條齒有寬的齒根和淺斜的齒側(cè)面；位于具條兩端的齒，齒根減薄，齒有陡斜的齒側(cè)面。 圖 1-6 齒條壓力角變化簡(jiǎn)圖a）齒條中部齒 b）齒條兩端齒 8.1 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。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車(chē)機(jī)動(dòng)能力的要求。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)，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(chē)的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車(chē)低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問(wèn)題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。汽車(chē)以較高車(chē)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。汽車(chē)高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過(guò)小。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。轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 14 -小兩端大些的下凹形曲線，如圖 1-7 所示。圖 1-7 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 9 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力、車(chē)輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)磨擦阻力等。 計(jì)算汽車(chē)在瀝青或者混凝土跨面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 MR（N·mm）的半徑經(jīng)驗(yàn)公式（8） 式中， f 為輪胎和路面間的滑動(dòng)磨擦因數(shù)，一般取 0.7； G1 為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（N） ； p 為輪胎氣壓（MPa） 。 作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力為（9） 式中， L1 轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)； L2 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)； Dsw 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑； iω 為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比；η +為轉(zhuǎn)向器正效率對(duì)給定的汽車(chē)，用式（9）計(jì)算出來(lái)的的作用力是最大值。 PfMR31?????iLFswRh21山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 15 -10 轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析 10.1 整體式轉(zhuǎn)和梯形整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿 1，轉(zhuǎn)向梯形臂 2 和汽車(chē)前軸 3 組成，如圖 1-8 所示。圖 1-8 整體式轉(zhuǎn)向梯形1—橫拉桿 2—梯形臂 3—前軸 這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整前束容易，制造成本低；主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動(dòng)時(shí)，會(huì)影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。 10.2 斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開(kāi)的，稱(chēng)之為斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形。斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形方案之一如圖 1-15 所示。孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 16 -圖 1-15 斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形 斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形的主要特點(diǎn)：1）能夠保證一側(cè)車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響另一側(cè)車(chē)輪；2）由于桿系、球頭增多，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，并且調(diào)整前束比較困難。橫拉桿上斷開(kāi)點(diǎn)的位置與獨(dú)立懸架形式有關(guān)。采用雙橫臂獨(dú)立懸架，常用圖解法（基于三心定理）確定斷開(kāi)點(diǎn)的位置11 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-零部件參數(shù) 轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑 380 毫米轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)總?cè)?shù) 3.5 圈駕駛員側(cè)機(jī)械式安全氣囊 SRS-40轉(zhuǎn)向柱 安全轉(zhuǎn)向柱山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 17 -轉(zhuǎn)向系總傳動(dòng)比 17.2轉(zhuǎn)向器線角傳動(dòng)比 53.143轉(zhuǎn)向器總行程 186 毫米車(chē)輪 6JX15 鋁車(chē)輪輪胎 205R15(T 級(jí))內(nèi)輪最大轉(zhuǎn)角 39.6°外輪最大轉(zhuǎn)角 33.5°最小轉(zhuǎn)彎直徑 不大于 11.6m12 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-發(fā)展趨勢(shì) 改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車(chē)關(guān)鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，基本已形成了專(zhuān)業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國(guó)外有很多國(guó)家的轉(zhuǎn)向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)廠，年產(chǎn)超過(guò)百萬(wàn)臺(tái)，壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，并且銷(xiāo)售點(diǎn)遍布了全世界。12.1 現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)趨勢(shì)適應(yīng)汽車(chē)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(chē)制造廣泛使用更先進(jìn)的工藝方法，使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器。 “變速比和高剛性”是目前世界上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。充分考慮安全性、輕便性隨著汽車(chē)車(chē)速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國(guó)內(nèi)外在許多汽車(chē)上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類(lèi)工程學(xué)的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 18 -低成本、低油耗、大批量專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的惡化，石油危機(jī)造成經(jīng)濟(jì)衰退，汽車(chē)生產(chǎn)愈來(lái)愈重視經(jīng)濟(jì)性，因此，要設(shè)計(jì)低成本、低油耗的汽車(chē)和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實(shí)現(xiàn)大批量專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)零部件生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。汽車(chē)轉(zhuǎn)向器裝置的電腦化汽車(chē)的轉(zhuǎn)向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。12.2 現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向裝置的使用動(dòng)態(tài)隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來(lái)看，主要的轉(zhuǎn)向器類(lèi)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(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車(chē)上。據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占 40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占 10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車(chē)中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來(lái)越大，日本裝備不同類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類(lèi)型汽車(chē)，采用不同類(lèi)型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車(chē)中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由 60 年代的 62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的 100％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車(chē)上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車(chē)大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車(chē)用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 65％，齒條齒輪式占 35％。綜合上述對(duì)有關(guān)轉(zhuǎn)向器品種的使用分析，得出以下結(jié)論：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車(chē)上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪#0；蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車(chē)上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異，美國(guó)和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過(guò) 90％；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過(guò) 50％，法國(guó)已高達(dá)95％。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 19 -由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車(chē)上的應(yīng)用(包括小客車(chē)、小型貨車(chē)或客貨兩用車(chē))得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車(chē)輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器特點(diǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)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(chē)輛和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號(hào)；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動(dòng)作配合得好?？梢詫?shí)現(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向力。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可實(shí)現(xiàn)變速比，應(yīng)用正日益廣泛。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。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計(jì)成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。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。高速車(chē)輛需要在高速時(shí)有較好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，必須保證轉(zhuǎn)向器具有較高的剛度。間隙可調(diào)。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。中國(guó)的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車(chē)用蝸桿#0；滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車(chē)用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車(chē)型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車(chē)上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，中國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在國(guó)外實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專(zhuān)業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占領(lǐng)日本市場(chǎng)，并向全世界銷(xiāo)售它的產(chǎn)品。德國(guó) ZF公司也作為一個(gè)大型轉(zhuǎn)向器專(zhuān)業(yè)廠著稱(chēng)于世。它從 1948 年開(kāi)始生產(chǎn) ZF 型轉(zhuǎn)向器，年孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 20 -產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器 200 多萬(wàn)臺(tái)。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國(guó)德?tīng)柛９維AGINAW 分部；英國(guó) BURM#0；AN 公司都是比較有名的專(zhuān)業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷(xiāo)售面。專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢(shì)，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力。動(dòng)力轉(zhuǎn)向是發(fā)展方向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，不僅在重型汽車(chē)上必須裝備，在高級(jí)轎車(chē)上應(yīng)用的也較多，在中型汽車(chē)上的應(yīng)用也逐漸推廣。主要是從減輕駕駛員疲勞，提高操縱輕便性和穩(wěn)定性出發(fā)。雖然帶來(lái)成本較高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，但由于優(yōu)點(diǎn)明顯，還是得到很快的發(fā)展。動(dòng)力轉(zhuǎn)向有 3 種形式：整體式、半分置式及聯(lián)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。目前 3 種形式各有特點(diǎn)，發(fā)展較快，整體式多用于前橋負(fù)荷 3～8t 汽車(chē)，聯(lián)閥式多用于前橋負(fù)荷5#0；18t 汽車(chē)，半分置式多用于前橋負(fù)荷 6t 以上到超重型汽車(chē)。從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向13 設(shè)計(jì)小結(jié)這次設(shè)計(jì)以汽車(chē)轉(zhuǎn)向系為基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)中分析計(jì)算了受力情況，并對(duì)其中的連接件進(jìn)行強(qiáng)度校核。同時(shí)確定轉(zhuǎn)向器的類(lèi)型，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。達(dá)到了總結(jié)知識(shí)，練習(xí)簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)計(jì)的目的在這次設(shè)計(jì)中，由于對(duì)汽車(chē)不是很了解，加之專(zhuān)業(yè)知識(shí)缺乏，轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)各部件的受力不清楚，很多零件無(wú)法校核。在以后的設(shè)計(jì)中，爭(zhēng)取解決上述問(wèn)題，加強(qiáng)該設(shè)計(jì)的實(shí)用性。14 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告14.1 產(chǎn)品圖樣的審查該轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)已基本完成，現(xiàn)具備全套圖紙和統(tǒng)一基本數(shù)據(jù)，根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對(duì)其進(jìn)行山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 21 -標(biāo)準(zhǔn)化審查，結(jié)果如下：（1）產(chǎn)品圖樣完整、統(tǒng)一、表達(dá)準(zhǔn)確清楚、圖樣清楚。符合 GB/T1800、3-1998 的規(guī)定。（2）產(chǎn)品圖樣公差與配合的選擇與標(biāo)準(zhǔn)符合 GB/T1800、3-1998 的規(guī)定。（3）產(chǎn)品圖樣的標(biāo)號(hào)符合 JB/T5054.5-2000《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)的完整性。（4）圖紙標(biāo)題欄與明細(xì)欄符合 GB/T10609.1-1989GB/T10690.2-1989d 的規(guī)定（5）產(chǎn)品圖樣粗糙度的標(biāo)注符合 GB131-83《表面特征代號(hào)及注法》的規(guī)定。14.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查（1）產(chǎn)品技術(shù)文件名詞、術(shù)語(yǔ)符合 ZB/TJ01 和 0351-90《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件 術(shù)語(yǔ)》及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。（2）量和單位符合 GB3100——GB3102-93 的規(guī)定。（3）技術(shù)文件所用的編碼符合 JB/T8823-1998《機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理信息分類(lèi)編碼導(dǎo)則》的規(guī)定。（4）技術(shù)文件的完整性符合 JB/T5054.5-2000《產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件完整性》的規(guī)定及相關(guān)部門(mén)有關(guān)具體要求。14.3 標(biāo)準(zhǔn)件的使用情況本設(shè)計(jì)所用的緊固件均采用標(biāo)準(zhǔn)的螺栓、螺釘，材料及材料代號(hào)也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。14.4 審查結(jié)論通過(guò)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的標(biāo)準(zhǔn)化審查，認(rèn)為該設(shè)計(jì)基本貫穿了國(guó)家最新頒發(fā)的各種標(biāo)準(zhǔn)，圖紙和設(shè)計(jì)文件完整齊全，符合標(biāo)準(zhǔn)化的要求。孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 22 -15 使用說(shuō)明書(shū)本設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向，其過(guò)程如下：駕駛員操縱方向盤(pán)，通過(guò)轉(zhuǎn)向柱傳遞給轉(zhuǎn)向器，是的轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向螺桿旋轉(zhuǎn)，這樣轉(zhuǎn)向螺母就會(huì)沿著轉(zhuǎn)向螺桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而使與之配對(duì)的齒扇軸發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，并通過(guò)轉(zhuǎn)向搖臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，是前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 23 -結(jié) 論通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了許多以前我沒(méi)有接觸過(guò)的東西和學(xué)到了許多書(shū)本中沒(méi)有的知識(shí)，從中提高了我運(yùn)用各種知識(shí)的能力,并懂了怎樣運(yùn)用手中的知識(shí)去設(shè)計(jì)有價(jià)值的東西，來(lái)提高效率。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)了從機(jī)器功能的要求出發(fā)，合理選擇緊固機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)，制定設(shè)計(jì)方案，正確計(jì)算零件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全等問(wèn)題，進(jìn)一步培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我機(jī)械設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我具備了綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程、機(jī)械制造課程和其他選修課程的理論和實(shí)際知識(shí)的能力，使我現(xiàn)在初步具備了解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。通過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)間，掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想，進(jìn)一步培養(yǎng)了我分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程（機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)）的知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立的分析和解決工藝問(wèn)題，具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。以后的學(xué)習(xí)和生活中我會(huì)盡我所能將其完善，爭(zhēng)取能設(shè)計(jì)出比現(xiàn)在更好的夾具來(lái)。在這次設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的一些不合理的機(jī)構(gòu)將不再出現(xiàn)，我會(huì)在以后的工作中多積累一些這方面的知識(shí)，因?yàn)檫@不光能提高我自身的設(shè)計(jì)加工能力，同時(shí)也能為我創(chuàng)造財(cái)富。對(duì)于班級(jí)的同學(xué)我也要向他們說(shuō)一聲謝謝，是他們?cè)谖矣龅嚼щy時(shí)給我無(wú)償?shù)奶峁椭夷苓@么順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)多虧了他們的幫助。孫晉卿：汽車(chē)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 24 -參考文獻(xiàn)1 黃靖雄編著. 《現(xiàn)代汽車(chē)新配置實(shí)務(wù)》.北京：人民交通出版社，2005 年2 射忠明編著.《汽車(chē)構(gòu)造雙色圖解》.北京：人民交通出版社，2004 年3 夏懷成主編.《汽車(chē)概論》.北京：電子工業(yè)出版社，2007 年 7 月 4 韓宗奇編著.《現(xiàn)代汽車(chē)概論》， 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2002年5 周云山 鐘勇 主編. 《汽車(chē)電子控制技術(shù)》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年6 劉雅琴主編.《上海桑塔納轎車(chē)結(jié)構(gòu)圖冊(cè)》 ，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1997 年7 一汽集團(tuán)公司編.《CA1040 系列載貨汽車(chē)構(gòu)造圖冊(cè)》 ，長(zhǎng)春：中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司8 高延齡.汽車(chē)運(yùn)用工程.北京：人民交通出版社，1990.9 余志生.汽車(chē)?yán)碚?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.10 五味 努等.自動(dòng)車(chē)工會(huì)全書(shū) 11，自動(dòng)車(chē) と 環(huán)境，山海堂，1980.11 童澄教.內(nèi)燃機(jī)排放與凈化.上海：上海交通大學(xué)出版社，1994.12 何渝生.汽車(chē)噪聲控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.13 袁雄.汽車(chē)低溫起動(dòng).北京：金盾出版社，1992.14 蔡香華.機(jī)動(dòng)車(chē)安全檢測(cè)技術(shù).合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1992.15 陳鳳仁譯.汽車(chē)檢驗(yàn)設(shè)備.北京：人民交通出版社，1985.16 陳鳳仁，周維新.微機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)自診系統(tǒng).西安：汽車(chē)運(yùn)輸，1995.17 陳煥江.汽車(chē)檢測(cè)與診斷（上、下）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.18 趙英勛、劉明.汽車(chē)檢測(cè)與診斷技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.19 李岳林、王生昌.交通運(yùn)輸環(huán)境污染與控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.20 劉玉梅.汽車(chē)節(jié)能技術(shù)與原理. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)- 25 -致 謝我能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我要感謝我的指導(dǎo)老師，他在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中給了我很多幫助，原本他的事情就多，每次我遇到問(wèn)題向他請(qǐng)教時(shí)他都會(huì)很耐心的指導(dǎo)我，并給我提了很多寶貴的意見(jiàn)，正是由于他的寶貴意見(jiàn)才使我的課題得到完善，設(shè)計(jì)得比較合理，但他不管刮風(fēng)下雨，在百忙中抽出空余時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我。正是由于他的悉心指導(dǎo)和耐心的教導(dǎo)才使我這么順利地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，因此我要對(duì)他說(shuō)一聲“感謝” 。