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文档简介
1、1 kd1060 型货车设计(转向及前桥设计)摘要汽车在行驶过程中,需要经常改变行驶方向,这就需要有一套能够按照司机意志来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构,它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作,这就是所谓的转向系统。转向性能是保证车辆安全,减轻驾驶员劳动强度和提高作业效率的重要因素。由于转向系统是汽车的重要组成部分,它直接与汽车的行驶稳定性有重要的关系,与前悬架和车轮关系亦十分密切,故转向系统的设计也是整车设计中的关键一环。本设计为 kd1060 型载货汽车的转向系统设计,转向系统设计内容主要包括转向系统形式的选择、转向器的选择、转向梯形的选择及其布置。在本次设计中采用了机械式转向系统
2、,机械式转向系统的特点是重量轻,结构紧凑 , 布置方便 , 维修容易 , 操纵轻便 , 稳定性好 , 成本低廉,不易出现直线行驶时的蛇形现象。机械式转向系统还具有维修方便,容易安装调整的优点。转向系统的转向器选用的是整体式循环球转向器, 整体式循环球转向器的特点是可以将传递力矩机构之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦, 这就使得转向传动效率提高 , 使用寿命增长, 传动比可以改变, 转向工作平稳可靠。 转向传动机构选用整体式梯形, 这样有利于保证kd1060型汽车在车轮转动时作无滑动的纯滚动运动 , 并且机构简单, 容易调整前轮前束。在说明书的计算部分,对转向器和转向梯形主要参数选择进行了计算。此外,
3、还校核了主要零件的强度。关键词 : 转向系统 , 机械转向 , 前桥 , 转向器2 kd1060 goods vehicle design (steering system and the front axle) abstract the automobiles often need to change the direction in driving, then a particular set of device which can change or recover the automobile s running route according to the drivers will
4、is needed. the device changing the action that the driver turns to move the steering wheel to the action of deflection of carriage wheels is called as steering system. the function of changing direction is to guarantee the vehicles safety, relieve the intension of labor and raise working efficiency.
5、 the steering system is important component of an automobile. it plays an important role on the driving stability of the automobile. and it also has close relationship with the front suspension and wheel tire components, so the design of the steering system is a key link in designing automobile. the
6、 aim of this project is to design the steering system for kd1060 goods vehicle. the main job of designing steering system includes determining the kind of steering system, steering gear and the steering trapezoid and figure out how to fix them. manual steering system is adopted in this project. manu
7、al steering system s features are: weight light, tightly packed structure, convenient arrangements, easy manipulation, stabile quality, low cost. and the s form phenomenon seldom emerges in straightaway traveling. it has other advantages: convenient maintenance. integral circulating ball steering ge
8、ars is working as steering gear in this design of medium freight steering system. integral circulating ball steering gears can change slide friction between devices of carry-over momentums into rolling friction. this feature is propitious to better transfer motion efficiency; prolong application lif
9、e, change transmission ratio and better degree of reliability of steering. integrality 3 trapezoid is adopted as steering drive linkage, to guarantee automobile s front wheel exercise of pure rolling without sliding. the structure is simple. and it is easy to adjust the toe-in. the calculation secti
10、on of this paper is mainly concerning about steering trapezoid and steering gear .in addition, the life of the main components are also calculated in this section. key words: the steering system, manual steering, front axle, steering device 4 目录前言.1 第一章概述 .2 第二章从动桥的方案确定.4 第三章转向系的方案确定.6 3.1 转向系整体方案确定
11、.6 3.2 转向系结构形式及选择.6 3.3 循环球式转向器结构及选择.7 第四章从动桥的设计计算.8 4.1从动桥主要零件尺寸的确定.8 4.2 从动桥主要零件工作应力的计算.8 4.3 在最大侧向力( 侧滑 ) 工况下的前梁应力计算.10 4.4 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算.11 4.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算.13 4.6转向节推力轴承的计算.15 第五章转向系统的设计计算.17 5.1 转向系主要性能参数.17 5.2 主要参数的确定.18 5.3 转向梯形的选择设计.20 5.4 循环球式转向器的设计.21 5.5 转向系主要性能参数确定.24 5.6
12、 转向系其他元件的选择及材料的确定.25 第六章转向系主要零件的强度计算.26 6.1 计算载荷的确定.26 6.2 主要零件的强度计算.26 第七章结论 .28参考文献 .29致谢 .30外文资料及翻译.315 前言在目前金融危机的大环境下,伴随着汽车行业的发展,轻型货运汽车在国民生产中扮演着更重要的角色。轻型载货汽车各个领域得到了广泛应用,对于它的设计是依据以往理论知识及实践经验,在满足其功用的前提下来进行的。转向系统是用来保持或改变汽车行驶方向的机构,它在整体设计中亦有其重要地位,对转向时车轮正确运动和汽车的安全行驶有重大影响,这就要求其工作可靠、操纵轻便。在目前的设计和使用方面,转向系
13、统由机械式和动力式两类,由于动力式转向系统能减轻驾驶员的负担,而且操作方便,所以到广泛使用。机械式转向系统由于造价低廉,而且能够满足轻型货车等一大部分汽车的转向需要,固也得到了广泛的使用。机械式转向系由操纵机构、转向器和转向传动机构组成,其重点是转向器和传动机构的设计。现今国内轻型汽车多才用整体式循环球式转向器,整体式后置梯形。本毕业设计说明书, 主要讲述了前桥和转向系统的选择设计和方案分析。对前桥和转向系统的分类和工作原理进行了深入的对比和分析,选出最优方案来进行设计;对于转向系统的重要组成部分转向器和转向传动机构进行分析设计,选择合适的机构和零件。6 第一章概述从动桥通过悬架与车架相联,两
14、侧安装着从动车轮,用以在车架与车轮之间传递铅垂力、纵向力和横向力。从动桥还要承受和传递制动力矩。根据从动车轮能否转向,从动桥分为转向桥与非转向桥。一般汽车多以前桥为转向桥。为提高操纵稳定性和机动性,有些轿车采用全四轮转向。多轴汽车除前轮转向外,根据对机动性的要求,有时采用两根以上的转向桥直至全轮转向。一般载货汽车采用前置发动机后桥驱动的布置形式,故其前桥为转向从动桥。轿车多采用前置发动机前桥驱动,越野汽车均为全轮驱动,故它们的前桥既是转向桥又是驱动桥,称为转向驱动桥。从动桥按与其匹配的悬架结构的不同,也可分为非断开式与断开式两种。与非独立悬架相匹配的非断开式从动桥是一根支承于左、右从动车轮上的
15、刚性整体横梁,当又是转向桥时,则其两端经转向主销与转向节相联。断开式从动桥与独立悬架相匹配。为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便性及汽车转向后使前轮具有自动回正的性能,转向桥的主销在汽车的纵向和横向平而内都有一定倾角。在纵向平面内,主销上部向后倾斜一个角,称为主销后倾角。在横向平面内,主销上部向内倾斜一个角,称为主销内倾角。还有车轮外倾角及前束。在汽车的设计、制造、装配调整和使用中必须注意防止可能引起的转向车轮的摆振,它是指汽车行驶时转向轮绕主销不断摆动的现象,它将破坏汽车的正常行驶。转向车轮的摆振有自激振动与受迫振动两种类型。前者是由于轮胎侧向变形中的迟滞特性的影响,使系统在一个振动周期中
16、路面作用于轮胎的力对系统作正功,即外界对系统输入能量。如果后者的值大于系统内阻尼消耗的能量,则系统将作增幅振动直至能量达到动平衡状态。这时系统将在某一振幅下持续振动,形成摆振。其振动频率大致接近系统的固有频率而与车轮转速并不一致,且会在较宽的车速范围内发生。通常在低速行驶时发生的摆振往往属于自摄振动型。当转向车轮及转向系统受到周期性扰动的激励,例如车轮失衡、端面跳动、轮胎的几何和机械特性不均匀以及运动学7 上的干涉等,在车轮转动下都会构成周期性的扰动。在扰动力周期性的持续作用下,便会发生受迫振动。当扰动的激励频率与系统的固有频率一致时便发生共振。其特点是转向轮摆振频率与车轮转速一致,而且一般都
17、有明显的共振车速,共振范围较窄(3 5km/h) 。通常在高速行驶时发生的摆振往往属于受迫振动型。转向轮摆振的发生原因及影响因素复杂,既有结构设计的原因和制造方面的因素如车轮失衡、轮胎的机械特性、系统的刚度与阻尼、转向轮的定位角以及陀螺效应的强弱等;又有装配调整方面的影响,如前桥转向系统各个环节间的间隙( 影响系统的刚度)和摩擦系数 ( 影响阻尼 ) 等。合理地选择这些有关参数、优化它们之间的匹配,精心地制造和装配调整,就能有效地控制前轮摆振的发生。在设计中提高转向器总成与转向拉杆系统的刚度及悬架的纵向刚度,提高轮胎的侧向刚度,在转向拉杆系中设置横向减震器以增加阻尼等,都是控制前轮摆振发生的一
18、些有效措施。8 第二章从动桥的方案确定2.1 从动桥总体方案确定转向从动桥的主要零件有前梁,转向节,主销,注销上下轴承及转向节衬套,转向节推力轴承,轮毂等。转向前桥有断开式和非断开式两种。断开式前桥与独立悬架相配合,结构比较复杂但性能比较好,多用于轿车等以载人为主的高级车辆。非断开式又称整体式,它与非独立悬架配合。它的结构简单,承载能力大,这种形式再现在汽车上得到广泛应用。因此本次设计就采用了非断开式从动桥。作为主要零件的前梁是用中碳钢或中碳合金钢的,其两端各有一呈拳形的加粗部分为安装主销的前梁拳部;为提高其抗弯强度,其较长的中间部分采用工字形断面并相对两端向下偏移一定距离,以降低发动机从而降
19、低传动系的安装位置以及传动轴万向节的夹角。为提高其抗扭强度,两端与拳部相接的部分采用方形断面,而靠近两端使拳部与中间部分相联接的向下弯曲部分则采用两种断面逐渐过渡的形状。中间部分的两侧还要锻造出钢板弹簧支座的加宽文承面。转向节用中碳合金钢模级成整体式结构。转向节通过主销与前梁的拳部相连,使前轮可以绕主销偏转一定的角度使汽车转向。为减小磨损,转向节销孔内设计时压入青铜衬套,衬套上的润滑油槽在上面端部是切通的,用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑,为使转向轻便,在转向节和前梁拳部设有圆锥推力滚子轴承。主销的几种结构型式如下图所示,本次设计用(a) 。9 (a) (b) (c) (d) 图 2-1 主
20、销结构形式( a)圆柱实心型 (b) 圆柱空心型 (c) 上,下端为直径不等的圆柱,中间为锥体的主销 (d)下部圆柱比上部细的主销车轮轮毂通过两个圆锥滚子轴承支撑在转向节外端的轴颈上,轴承的松紧度可通过调整螺母进行调整。轮毂外端用冲压的金属外罩罩住。轮毂内侧有油封,以防润滑油进入制动器内。10 第三章转向系的方案确定3.1 转向系整体方案确定用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构即称作汽车的转向系。转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。在现代汽车结构中,常用机械式转向系。机械式转向系依靠驾驶员的手力转动方向盘,经过转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车装有防伤机构和转向减
21、振装置。还有一些汽车的专门装有动力转向机构,并借助此机构来减轻驾驶员的手力,以降低驾驶员的劳累程度。本次设计采用机械式转向器。对转向系的主要要求有:一、操纵轻便。转向时加在方向盘上的力对轿车不超过200n,对轻型货车不超过 360n, 对中型货车不超过450n, 方向盘的回转圈数要少。二、工作安全可靠。三、在转向后,方向盘有自动回正能力,能保持汽车有稳定的直线行驶能力。四、在前轮受到冲击时,转向系传递反向冲击到方向盘上要小。五、应尽量减小转向系统连接处的间隙,间隙应能自动补偿即调整,除了设计应正确的选择导向轮的定位角外,转向盘在中间式的自由行程应当保证直线行驶的稳定性和转向盘相对导向轮偏转角的
22、灵敏度。3. 2转向器结构形式及选择根据转向器所用传动副的不同,转向器有多种。常见的有循环球式球面蜗杆蜗轮式、蜗杆曲柄销式和齿轮齿条式等。转向器的结构形式,决定了其效率特性以及对角传动比变化特性的要求。选用那种效率特性的转向器应有汽车用途来决定,并和转向系方案有关。经常行驶在好路面上的轿车和市内用客车,可以采用正效率较高的、可逆程度大的转向器。11 效率高、工作可靠、平稳,蜗杆和螺母上的螺旋槽在淬火后经过磨削加工,所以耐磨且寿命较长。齿扇和齿条啮合间隙的调整工作容易进行。和其它形式转向器比较,其结构复杂,对主要零件加工精度要求较高。蜗杆曲柄销式转向器角传动比的变化特性和啮合间隙特性变化受限制,
23、不能完全满足设计者的意图。齿轮齿条式转向器的结构简单,因此制造容易,成本低,正、逆效率都高。为了防止和缓和反向冲击传给方向盘,必须选择较大的传动比,或装有吸振装置的减振器。本设计采用循环球式转向器。3.3 循环球式转向器结构及工作原理循环球式转向器中一般有两级传动副。第一级是螺杆螺母传动副,第二级是齿条齿扇传动副。转向螺杆的轴颈支撑在两个圆锥滚子轴承上。轴承紧度可用调整垫片调整。转向螺母的下平面上加工成齿条,与齿扇轴内的齿扇部分相啮合。通过转向盘转动转向螺杆时,转向螺母不转动,只能轴向移动,并驱使齿扇轴转动。为了减小转向螺杆和转向螺母之间的摩擦,其间装有小钢球以实现滚动摩擦。二者的螺旋槽能配合
24、形成近似圆形断面轮廓的螺旋管状通道。转向螺母外有两根导管,两端分别插入螺母的一对通孔。导管内装满了钢球。两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球流道。转向器工作是两列钢球只是在各自封闭的流道内循环,而不脱出。转向螺母上的齿条式倾斜的,因此与之啮合的齿应当是分度圆上的齿厚沿齿扇轴线按线性关系变化的变厚齿扇。因为循环球转向器的正传动效率很高,操作轻便,使用寿命长。经常用于各种汽车。综上最后本次设计选定循环球式转向器。12 第四章从动桥的设计计算4.1 从动桥主要零件尺寸的确定转向从动桥采用工字形断面的前梁,可保证其质量最小而在垂向平面内的刚度大,强度高。工字形断面尺寸的推荐值,
25、见图4-1 ,图中虚线绘出的是其当量断面。该断面的垂向弯曲截面系数vw和水平弯曲截面系数hw(单位为3mm)可近似取为33205.5vhwawa (4-1) 式中a-工字形断面的中部尺寸。由经验公式:2200mlwv式中m-作用于前梁上的簧上质量;l- 车轮中线至板簧中线的距离。wv333105.67220010304490mm求得mma154.2 从动桥主要零件工作应力的计算主要是计算前梁、转向节、主销、主销上下轴承(即转向节衬套)、转向节推力轴承或止推垫片等在制动和侧滑两种工况下的工作应力。绘制计算用简图时可忽略车轮的定位角,即认为主销内倾角、主销后倾角,车轮外倾角均为零,而左右转向节轴线
26、重合且与主销轴线位于同一侧向垂直平面内。如下所示:13 图 4 2 转向从动桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图1- 制动工况下的弯矩图 2-侧滑工况下的弯矩图制动工况下的前梁应力计算:制动时前轮承受的制动力zp和垂直力1z传给前梁,使前梁承受弯矩和转矩。考虑到制动时汽车质量向前,转向桥转移, 则前轮所承受的地面垂直反力为:2111mgz式中:1g汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷,n;1m 汽车制动时对前桥的质量转移系数,对轿车和载货汽车的前桥可取 1.5 ;质量分配给前桥35% ;2111mgz=5.18.9604535.02115550.76n 前轮所承受的制动力1zpz式中:轮胎与
27、路面的附着系数取为0.6 ;zp=15550.760.6=9330.45 n 由于1z和zp对前梁引起的垂向弯矩vm和水平方向的弯矩hm在两钢板弹簧座之间达最大值,分别为:mmnsbgmglgzmwwv2)2()(112114 2211212sbmglzlpmzh n mm 式中:2l见图 31,取2l=397 mm wg车轮 ( 包括轮毅、制动器等) 所受的重力,n;取wg=980n;b 前轮轮距取b=1567 mm ;s前梁上两钢板弹簧座中心间的距离取为767 mm 则mmnmv578429027671567)98015550(37040164006 .015550hmnmm 制动力zp还
28、使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承受转矩t:t=rzrp n mm 式中:rr轮胎的滚动半径取410 mm 则有 t=9330410=3825300 n mm 前梁在钢板弹簧座附近危险断面处的弯曲应力w(单位为mpa )为:vhwvhmmww式中 :vw,hw,t见式( 4-1)前梁应力的许用值为w=300 500 mpa, 当 a=15mm时,w= 236.48n mm 得:ww故 a=15mm满足使用条件。4.3 在最大侧向力( 侧滑 ) 工况下的前梁应力计算当汽车承受最大侧向力时无纵向力作用,左、右前轮承受的地面垂向反力lz1和rz1与侧向反力ly1,ry1各不相等,前轮的地面反力( 单位
29、都为n)分别为:)21(21111bhgzgl)21(21111bhgzgr15 11111)21 (2bhgygl1)21 (21111bhgygr式中:gh 汽车质心高度取为1100 mm ;1车轮与地面附着系数取为0.42 ;此时ly1,ry1向右作用。则有:nzl3018.16480)156742.0110021(235.207341nzr4254)156742.0110021 (235.207341nyl72.692142.0)156742.0110021 (235.207341nyr7 .178642.0)156742.0110021(235.207341侧滑时左、右钢板弹簧对前梁
30、的垂直作用力为:srhggtrgl)(5 .01111srhggtrgr)(5.01112式中 : 1g 满载时车厢分配给前桥的垂向总载荷1g =1232.989.8=12069.2n ;则有ntl56.10008767)5001100(3.035.207342 .120695.01ntr73.1169767)5001100(3.035.207342.120695 .024.4 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算如图 42 所示,转向节的危险断面在轴径为1d的轮轴根部即iii-iii剖面处。16 图 4 2 转向节,主销及转向节衬套的计算用图一 、在制动工况下iii iii剖面处的轴径仅受垂向
31、弯矩vm和水平方向的弯矩hm而不受转矩,因制动力矩不经转向节的轮轴传递而直接由制动底板传给在转向节上的安装平面。 这时的vm,hm及 iiiiii剖面处的合成弯矩应力w( mpa )为:31)(lgzmwv3lpmzhwmmhvw22=3122131 .0 dpgzlzw式中:1d转向节的轮轴根部轴径取为50mm ,3l=30 mm,w=550 mpa,则wmmhvw22 =322501 .093309801555030=81.099mpa 得:ww故 50mm 的轴颈满足要求。转向节采用30cr,40cr 等中碳合金钢制造,心部硬度hrc241 285,高频淬火后表面硬度hrc57 65,硬
32、化层深1.5 2.0mm。轮轴根部的圆角液压处理。二 、在侧滑工况下17 在侧滑时左、 右转向节在危险断面iiiiii处的弯矩是不等的,可分别下式求得:146.234319641072.6921303018.16480131rlllrylzm998.8601684107.1786304254131rrrrrylzm许用弯矩mmnm6105因此左右转向节都符合要求。4.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算在制动和侧滑工况下,在转向节上、下衬套的中心,即与轮轴中心线相距分别为c,d 的两点处,在侧向平面( 图 42(c)和纵向平面 ( 图 42(d)内,对主销作用有垂直其轴线方向的力。
33、一、在制动工况下地面对前轮的垂向支承反力1z所引起的力矩11lz,由位于通过主销轴线的侧向平面内并在转向节上下衬套中点处垂直地作用于主销的力mzq所形成的力偶矩mzq( c+d)所平衡 ( 见图 42(b),故有27.1234198911501555011dclzqmz n 式中1l取 150,c 取 91,d 取 98 mm ;制动力矩rzrp由位于纵向平面内并作用于主销的力mzq所形成的力偶mzq(c+d)所平衡 ( 见图 42(c) 。故有而作用于主销的制动力zp,则由在转向节上下衬套中点处作用于主销的力zuq,zlq平衡 ( 见图 4 2(c) ,且有:ndcdpqzzu78.4837
34、9891989330ndccpqzzl22.44929891919330由转向桥的俯视图( 图 4 2(d) 的下图 ) 可知,制动时转向横拉杆的作用力n为:ndcrpqrzmz7.202399891410933018 n=nllpz76.74049891150933051力 n 位于侧向平面内且与轮轴中心线的垂直距离为4l(取为100 mm)如将 n的着力点移至主销中心线与轮铀中心线的交点处则需对主销作用一侧向力矩 n 4l( 见图 42(b) 。 力矩 n4l由位于侧向平面内并作用于主销的力偶矩所平mnq(c+d)衡,故有ndcnlqmn9 .3917989110076.74044而力 n
35、则内存整向节上下衬套中点处作用于主销的力nuq,nlq所平衡, 且有:dcndqnu=n5.38391899876.7404dcnlqnl=n25.25651899176.7404由图 42(b) 可知,在转向节上衬套的中点作用于主销的合力uq和下衬套的中心作用于主销的合力1q分别为:22tumznumnmzuqqqqqq =20440.3n 221tlmznlmnmzqqqqqq=31708.2n 由上两式可见,在汽车制动时,主销的最大载荷发生在转向节下衬套的中点处,其值为1q =31708.2n 。二、在侧滑工况下仅有在侧向平面内起作用的力和力矩,且作用于左右转向节主销的力mzq是不相等的
36、,它们可分别按下式求得:ndcrylzqrllmzl766.1935989141072.6921150301.16480111ndcrylzqrrrmzr1 .725298914107 .1786150150.4254111取mzrmzlqqq,1中最大的作为主销的计算载荷nqqj2.317081,计算主销在前梁拳部下端面应力w和剪切应力s:19 hdqjw301. 0 mpa ;204dqjs mpa;式中:0d主销直径取为32 mm; h 转向节下衬套中点至前梁拳部下端面的距离,见图 42(a), 取 h=36mm ;wwmpa35.34836321.02.317083 ; mpas4 .
37、393214.32.317084290.in the engine position is low or in the steering axle concurrently sufficient driving axles situation, to avoid the movement interference, often steering trapezium arrangement before the front axle, this time above angle of intersection 90, if the steering arm is not around swing
38、s in the automobile fore-and-aft plane, but is shaking right toward left with the path parallel plane, then may change the drag link horizontal, and sells taking advantage of ball leads directly changes the steering knuckle tie rod, thus pushes somebody into doing something the both sides trapezoida
39、l arm rotation.2) uses for parts with the independent suspension fork changes the transmission systemwhen wheering wheel independent suspension, each wheering wheel needs to be opposite in the frame makes the independence movement, thusthe steering axle must be the separation type. with this corresp
40、onding, changes in the transmission system the steering trapezium also to be the separation type.3) steering drag link.changes drag links function is the strength which and the movement transm its the steering arm passes to the steering trapezium arm (or steering). it receives the strength already h
41、as the pulling force, also to have the pressure, therefore the drag link is uses the high quality special steel products manufacture, guarantees the operation reliable. in wheering wheel deflection or because of suspension fork elastic deformation when is opposite beats in the frame, changes the dra
42、g link and the steering arm and the steering relative motion is the space motion, 40 for does not have the movement interference, the above three connection uses the pin ball. 转 向 系 统汽 车 转 向 系 统 : 汽 车 上 用 来 改 变 或 恢 复 其 行 驶 方 向 的 专 设 机 构称 为 汽 车 转 向 系 统 。 汽 车 的 转 向 系 统 是 用 来 改 变 汽 车 行 驶 方 向 和 保持 汽 车 直
43、 线 行 驶 的 机 构基 本 组 成(1) 转 向 操 纵 机 构 主 要 由 转 向 盘 、 转 向 轴 、 转 向 管 柱 等 组 成 。(2) 转 向 器 将 转 向 盘 的 转 动 变 为 转 向 摇 臂 的 摆 动 或 齿 条 轴 的 直 线 往复 运 动 , 并 对 转 向 操 纵 力 进 行 放 大 的 机 构 。 转 向 器 一 般 固 定 在 汽 车车 架 或 车 身 上 , 转 向 操 纵 力 通 过 转 向 器 后 一 般 还 会 改 变 传 动 方 向 。(3) 转 向 传 动 机 构 将 转 向 器 输 出 的 力 和 运 动 传 给 车 轮 (转 向 节 ), 并
44、 使左 右 车 轮 按 一 定 关 系 进 行 偏 转 的 机 构 。类 型按 转 向 能 源 的 不 同 , 转 向 系 统 可 分 为 机 械 转 向 系 统 和 动 力 转 向 系 统两 大 类 。机 械 转 向 系 : 由 转 向 器 和 转 向 传 动 机 构 组 成 . 转 向 器 : 由 方 向 盘 , 方 向 盘 转 向 轴 , 转 向 啮 合 付 (转 向 器 )组 成 . 转 向 传 动 机 构 : 由 转 向 臂 (转 向 垂 臂 ), 直 拉 杆 , 直 拉 杆 臂 , 左 右 梯形 臂 , 横 拉 杆 , 若 干 球 头 关 节 组 成 . 动 力 转 向 系 : 由
45、 机 械 转 向 系 加 转 向 加 力 装 置 构 成 . 1 机 械 转 向 系机 械 转 向 系 以 驾 驶 员 的 体 力 作 为 转 向 能 源 , 其 中 所 有 传 力 件 都是 机 械 的 。 机 械 转 向 系 由 转 向 操 纵 机 构 、 转 向 器 和 转 向 传 动 机 构 三大 部 分 组 成 。( 1) 转 向 操 纵 机 构41 转 向 操 纵 机 构 由 方 向 盘 、 转 向 轴 、 转 向 管 柱 等 组 成 , 它 的 作 用是 将 驾 驶 员 转 动 转 向 盘 的 操 纵 力 传 给 转 向 器 。( 2 ) 转 向 器转 向 器 (也 常 称 为
46、转 向 机 )是 完 成 由 旋 转 运 动 到 直 线 运 动 (或 近似 直 线 运 动 )的 一 组 齿 轮 机 构 , 同 时 也 是 转 向 系 中 的 减 速 传 动 装 置 。目 前 较 常 用 的 有 齿 轮 齿 条 式 、循 环 球 曲 柄 指 销 式 、蜗 杆 曲 柄 指 销 式 、循 环 球 -齿 条 齿 扇 式 、 蜗 杆 滚 轮 式 等 。 我 们 主 要 介 绍 前 几 种 。1) 齿 轮 齿 条 式 转 向 器齿 轮 齿 条 式 转 向 器 分 两 端 输 出 式 和 中 间( 或 单 端 )输 出 式 两 种 。两 端 输 出 的 齿 轮 齿 条 式 转 向 器
47、 , 作 为 传 动 副 主 动 件 的 转 向 齿 轮轴 通 过 轴 承 和 安 装 在 转 向 器 壳 体 中 , 其 上 端 通 过 花 键 与 万 向 节 叉 和转 向 轴 连 接 。 与 转 向 齿 轮 啮 合 的 转 向 齿 条 水 平 布 置 , 两 端 通 过 球 头座 与 转 向 横 拉 杆 相 连 。 弹 簧 通 过 压 块 将 齿 条 压 靠 在 齿 轮 上 , 保 证 无间 隙 啮 合 。弹 簧 的 预 紧 力 可 用 调 整 螺 塞 调 整 。 当 转 动 转 向 盘 时 , 转 向 器 齿轮 转 动 , 使 与 之 啮 合 的 齿 条 沿 轴 向 移 动 , 从 而
48、 使 左 右 横 拉 杆 带 动 转向 节 左 右 转 动 , 使 转 向 车 轮 偏 转 , 从 而 实 现 汽 车 转 向 。中 间 输 出 的 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 , 其 结 构 及 工 作 原 理 与 两 端 输 出的 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 基 本 相 同 , 不 同 之 处 在 于 它 在 转 向 齿 条 的 中 部用 螺 栓 与 左 右 转 向 横 拉 杆 相 连 。 在 单 端 输 出 的 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 上 ,齿 条 的 一 端 通 过 内 外 托 架 与 转 向 横 拉 杆 相 连 。2) 循 环 球 式 转 向 器循 环 球 式 转 向
49、 器 是 目 前 国 内 外 应 用 最 广 泛 的 结 构 型 式 之 一 , 一般 有 两 级 传 动 副 , 第 一 级 是 螺 杆 螺 母 传 动 副 , 第 二 级 是 齿 条 齿 扇 传动 副 。为 了 减 少 转 向 螺 杆 转 向 螺 母 之 间 的 摩 擦 , 二 者 的 螺 纹 并 不 直 接接 触 , 其 间 装 有 多 个 钢 球 , 以 实 现 滚 动 摩 擦 。 转 向 螺 杆 和 螺 母 上 都加 工 出 断 面 轮 廓 为 两 段 或 三 段 不 同 心 圆 弧 组 成 的 近 似 半 圆 的 螺 旋槽 。 二 者 的 螺 旋 槽 能 配 合 形 成 近 似 圆 形 断 面 的 螺 旋 管 状 通 道 。螺 母 侧 面 有 两 对 通 孔 , 可 将 钢 球 从 此 孔 塞 入 螺 旋 形 通 道 内 。 转向 螺 母 外 有 两 根 钢 球 导 管 , 每 根 导 管 的 两 端 分 别 插 入 螺 母 侧 面 的 一42 对 通 孔 中 。 导 管 内 也 装 满 了 钢
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