【第五章】 转向系设计.ppt

第五章第五章转向系设计转向系设计1 1、概述、概述、概述、概述2 2、机械式转向器方案分析、机械式转向器方案分析、机械式转向器方案分析、机械式转向器方案分析 ；3 3、转向系主要性能参数转向系主要性能参数转向系主要性能参数转向系主要性能参数 ；4 4、机械式转向器设计与计算；、机械式转向器设计与计算；、机械式转向器设计与计算；、机械式转向器设计与计算；5 5、动力转向机构、动力转向机构、动力转向机构、动力转向机构 ；6 6、转向梯形；、转向梯形；、转向梯形；、转向梯形；7 7、转向减震器；、转向减震器；、转向减震器；、转向减震器；8 8、转向系结构元件。、转向系结构元件。、转向系结构元件。、转向系结构元件。第一节第一节 概述概述 汽车转向系的功用：汽车转向系的功用：汽车转向系的功用：汽车转向系的功用：汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。机械转向主要是由转向盘、转向器和转向传动机构等机械转向主要是由转向盘、转向器和转向传动机构等机械转向主要是由转向盘、转向器和转向传动机构等机械转向主要是由转向盘、转向器和转向传动机构等组成，动力转向还包括动力系统。组成，动力转向还包括动力系统。组成，动力转向还包括动力系统。组成，动力转向还包括动力系统。机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器机械转向是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。和转向传动机构使转向轮偏转。和转向传动机构使转向轮偏转。和转向传动机构使转向轮偏转。动力转向动力转向动力转向动力转向动力转向是在机械转向的基础上，加装动力系动力转向是在机械转向的基础上，加装动力系动力转向是在机械转向的基础上，加装动力系动力转向是在机械转向的基础上，加装动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。汽车转向系的形式和组成：汽车转向系的形式和组成：汽车转向系的形式和组成：汽车转向系的形式和组成：机械转向机械转向机械转向机械转向液压式液压式液压式液压式电控式电控式电控式电控式已在汽车上广泛应用。已在汽车上广泛应用。已在汽车上广泛应用。已在汽车上广泛应用。近年来，电控动力转向已近年来，电控动力转向已近年来，电控动力转向已近年来，电控动力转向已得到较快发展。得到较快发展。得到较快发展。得到较快发展。转向系的设计要求：转向系的设计要求：转向系的设计要求：转向系的设计要求：1 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。车轮不应有）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。车轮不应有）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。车轮不应有）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。车轮不应有侧滑侧滑侧滑侧滑2 2）转向轮具有自动回正能力。）转向轮具有自动回正能力。）转向轮具有自动回正能力。）转向轮具有自动回正能力。3 3）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。4 4）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车 轮产生的摆动最小。轮产生的摆动最小。轮产生的摆动最小。轮产生的摆动最小。5 5）转向灵敏，最小转弯直径小。）转向灵敏，最小转弯直径小。）转向灵敏，最小转弯直径小。）转向灵敏，最小转弯直径小。6 6）操纵轻便。）操纵轻便。）操纵轻便。）操纵轻便。7 7）转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。）转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。）转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。）转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。8 8）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。9 9）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。1010）保证转向轮与转向盘转动方向一致。）保证转向轮与转向盘转动方向一致。）保证转向轮与转向盘转动方向一致。）保证转向轮与转向盘转动方向一致。正确设计正确设计转向梯形机构转向梯形机构，可以保证汽车转弯，可以保证汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。转向轮的转向轮的自动回正能力自动回正能力决定于转向轮的定位决定于转向轮的定位参数和转向器逆效率的大小。合理确定转向轮参数和转向器逆效率的大小。合理确定转向轮的定位参数，正确选择转向器的形式，可以保的定位参数，正确选择转向器的形式，可以保证汽车具有良好的自动回正能力。证汽车具有良好的自动回正能力。转向系中设置有转向系中设置有转向减振器转向减振器时，能够防止转时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，其最小转弯半径能达到汽车轴尽可能大的转角，其最小转弯半径能达到汽车轴尽可能大的转角，其最小转弯半径能达到汽车轴尽可能大的转角，其最小转弯半径能达到汽车轴距的距的距的距的22.522.5倍。倍。倍。倍。转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的盘上的盘上的盘上的切向力大小切向力大小切向力大小切向力大小和转向盘和转向盘和转向盘和转向盘转动圈数转动圈数转动圈数转动圈数多少两项指多少两项指多少两项指多少两项指标来评价。标来评价。标来评价。标来评价。轿车轿车轿车轿车 货车货车货车货车机械转向机械转向机械转向机械转向 50100N 250N50100N 250N动力转向动力转向动力转向动力转向 2050N 120N2050N 120N轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.02.0圈，货车则要求不超过圈，货车则要求不超过圈，货车则要求不超过圈，货车则要求不超过3.03.0圈。圈。圈。圈。l.l.转向盘转向盘转向盘转向盘 2.2.安全转向轴安全转向轴安全转向轴安全转向轴 3.3.转向节转向节转向节转向节 4.4.转向轮转向轮转向轮转向轮 5.5.转向转向转向转向节臂节臂节臂节臂 6.6.转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆 7.7.转转转转向减振器向减振器向减振器向减振器 8.8.机械转向器机械转向器机械转向器机械转向器第二节第二节 机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析 一、机械式转向器方案分析一、机械式转向器方案分析一、机械式转向器方案分析一、机械式转向器方案分析 1.1.齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器优点：优点：优点：优点：结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达90%90%；可自动；可自动；可自动；可自动消除齿间间隙消除齿间间隙消除齿间间隙消除齿间间隙(如图所示如图所示如图所示如图所示)；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；制造成本低。制造成本低。制造成本低。制造成本低。缺点：逆效率高缺点：逆效率高缺点：逆效率高缺点：逆效率高（60%70%60%70%）。因此，）。因此，）。因此，）。因此，汽车在不平路面上行驶时，发汽车在不平路面上行驶时，发汽车在不平路面上行驶时，发汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力大部分能传至转向盘。生在转向轮与路面之间的冲击力大部分能传至转向盘。生在转向轮与路面之间的冲击力大部分能传至转向盘。生在转向轮与路面之间的冲击力大部分能传至转向盘。自动消除间隙装置自动消除间隙装置自动消除间隙装置自动消除间隙装置 根据机械根据机械根据机械根据机械式转向器式转向器式转向器式转向器结构特点结构特点结构特点结构特点 齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器循环球式转向器循环球式转向器循环球式转向器循环球式转向器蜗杆滚轮式转向器蜗杆滚轮式转向器蜗杆滚轮式转向器蜗杆滚轮式转向器蜗杆指销式转向器等蜗杆指销式转向器等蜗杆指销式转向器等蜗杆指销式转向器等 根据输入齿轮位置和输出特点不同，根据输入齿轮位置和输出特点不同，根据输入齿轮位置和输出特点不同，根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器有四种形式：有四种形式：有四种形式：有四种形式：中间输入，两端输出中间输入，两端输出中间输入，两端输出中间输入，两端输出（图（图（图（图a a）；）；）；）；侧面输入，两端输出侧面输入，两端输出侧面输入，两端输出侧面输入，两端输出（图（图（图（图b b）；）；）；）；侧面输入，侧面输入，侧面输入，侧面输入，中间输出中间输出中间输出中间输出（图（图（图（图c c）；）；）；）；侧面输入，一端输出侧面输入，一端输出侧面输入，一端输出侧面输入，一端输出（图（图（图（图d d）。齿轮齿条式转向器的四种形式齿轮齿条式转向器的四种形式齿轮齿条式转向器的四种形式齿轮齿条式转向器的四种形式 齿条断面形状有圆形、齿条断面形状有圆形、齿条断面形状有圆形、齿条断面形状有圆形、VV形和形和形和形和Y Y形三种。形三种。形三种。形三种。1.1.转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆 2.2.防尘套防尘套防尘套防尘套 3.3.球头座球头座球头座球头座 4.4.转向齿条转向齿条转向齿条转向齿条 5.5.转向器壳体转向器壳体转向器壳体转向器壳体 6.6.调整螺塞调整螺塞调整螺塞调整螺塞 7.7.压紧弹压紧弹压紧弹压紧弹簧簧簧簧 8.8.锁紧螺母锁紧螺母锁紧螺母锁紧螺母 9.9.压块压块压块压块 10.10.万向节万向节万向节万向节 11.11.转向齿轮轴转向齿轮轴转向齿轮轴转向齿轮轴 12.12.向心球轴承向心球轴承向心球轴承向心球轴承 13.13.滚针轴承滚针轴承滚针轴承滚针轴承两两两两端端端端输输输输出出出出的的的的齿齿齿齿轮轮轮轮齿齿齿齿条条条条式式式式转转转转向向向向器器器器中中中中间间间间输输输输出出出出的的的的齿齿齿齿轮轮轮轮齿齿齿齿条条条条式式式式转转转转向向向向器器器器 1.1.万向节叉万向节叉万向节叉万向节叉 2.2.转向齿轮轴转向齿轮轴转向齿轮轴转向齿轮轴 3.3.调整螺母调整螺母调整螺母调整螺母 4.4.向心球轴承向心球轴承向心球轴承向心球轴承 5.5.滚针轴承滚针轴承滚针轴承滚针轴承 6.6.固定固定固定固定螺栓螺栓螺栓螺栓 7.7.转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆转向横拉杆 8.8.转向器壳体转向器壳体转向器壳体转向器壳体 9.9.防尘套防尘套防尘套防尘套 10.10.转向齿条转向齿条转向齿条转向齿条 11.11.调整螺塞调整螺塞调整螺塞调整螺塞 12.12.锁紧螺母锁紧螺母锁紧螺母锁紧螺母 13.13.压紧弹簧压紧弹簧压紧弹簧压紧弹簧 14.14.压块压块压块压块 侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在平头微型货车上。平头微型货车上。平头微型货车上。平头微型货车上。采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声均下降。均下降。均下降。均下降。非断开式车桥的转向梯形非断开式车桥的转向梯形1.转向器 2.转向摇臂 3.转向直拉杆 4.转向节臂 5.梯形臂 6.转向横拉杆根据转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，有四种布置形式：转根据转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，有四种布置形式：转根据转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，有四种布置形式：转根据转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，见图。器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，见图。器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，见图。器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，见图。齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。载质量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。载质量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。载质量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。载质量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。齿轮齿条式转向器的四种布置形式齿轮齿条式转向器的四种布置形式齿轮齿条式转向器的四种布置形式齿轮齿条式转向器的四种布置形式 2.2.循环球式循环球式循环球式循环球式 循环球式转向器由螺杆和螺母循环球式转向器由螺杆和螺母循环球式转向器由螺杆和螺母循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装有钢球构成共同形成的螺旋槽内装有钢球构成共同形成的螺旋槽内装有钢球构成共同形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂的传动副，以及螺母上齿条与摇臂的传动副，以及螺母上齿条与摇臂的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。轴上齿扇构成的传动副组成。轴上齿扇构成的传动副组成。轴上齿扇构成的传动副组成。循环球式转向器循环球式转向器循环球式转向器循环球式转向器 循环球式转向器的间隙调整机构循环球式转向器的间隙调整机构循环球式转向器的间隙调整机构循环球式转向器的间隙调整机构 优点：优点：优点：优点：传动效率可达到传动效率可达到传动效率可达到传动效率可达到75%85%75%85%；转；转；转；转向器的传动比可以变化；工作平稳向器的传动比可以变化；工作平稳向器的传动比可以变化；工作平稳向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整容易；适合用来做整体式动力转向容易；适合用来做整体式动力转向容易；适合用来做整体式动力转向容易；适合用来做整体式动力转向器。器。器。器。缺点：缺点：缺点：缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，逆效率高，结构复杂，制造困难，逆效率高，结构复杂，制造困难，逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。制造精度要求高。制造精度要求高。制造精度要求高。循环球式转向器主要用于货车和循环球式转向器主要用于货车和循环球式转向器主要用于货车和循环球式转向器主要用于货车和客车上。客车上。客车上。客车上。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流道。转向螺杆。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流球流。3.3.蜗杆滚轮式、蜗杆指销式蜗杆滚轮式、蜗杆指销式蜗杆滚轮式、蜗杆指销式蜗杆滚轮式、蜗杆指销式 蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。优点：优点：优点：优点：结构简单；制造容易；强结构简单；制造容易；强结构简单；制造容易；强结构简单；制造容易；强度比较高、工作可靠、寿度比较高、工作可靠、寿度比较高、工作可靠、寿度比较高、工作可靠、寿命长；逆效率低。命长；逆效率低。命长；逆效率低。命长；逆效率低。缺点：缺点：缺点：缺点：正效率低；调整啮合间隙正效率低；调整啮合间隙正效率低；调整啮合间隙正效率低；调整啮合间隙比较困难；传动比不能变比较困难；传动比不能变比较困难；传动比不能变比较困难；传动比不能变化。化。化。化。蜗杆指销蜗杆指销蜗杆指销蜗杆指销式转向器式转向器式转向器式转向器固定销式固定销式固定销式固定销式旋转销式旋转销式旋转销式旋转销式根据销子根据销子根据销子根据销子数量不同数量不同数量不同数量不同单单单单 销销销销双双双双 销销销销蜗杆指销式转向器的优点：蜗杆指销式转向器的优点：蜗杆指销式转向器的优点：蜗杆指销式转向器的优点：传动比可以做成不变的或者变化的；工作面间隙传动比可以做成不变的或者变化的；工作面间隙传动比可以做成不变的或者变化的；工作面间隙传动比可以做成不变的或者变化的；工作面间隙调整容易。调整容易。调整容易。调整容易。固定销式转向器的优点：固定销式转向器的优点：固定销式转向器的优点：固定销式转向器的优点：结构简单、制造容易。结构简单、制造容易。结构简单、制造容易。结构简单、制造容易。缺点：缺点：缺点：缺点：销子的工作部位磨损销子的工作部位磨损销子的工作部位磨损销子的工作部位磨损快、工作效率低。快、工作效率低。快、工作效率低。快、工作效率低。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。要求摇臂轴有较大的转角时，应采用双销式结构。双销式转向器的结构复杂、要求摇臂轴有较大的转角时，应采用双销式结构。双销式转向器的结构复杂、要求摇臂轴有较大的转角时，应采用双销式结构。双销式转向器的结构复杂、要求摇臂轴有较大的转角时，应采用双销式结构。双销式转向器的结构复杂、尺寸和质量大，并且对两主销间的位置精度、螺纹槽的形状及尺寸精度等要求高。尺寸和质量大，并且对两主销间的位置精度、螺纹槽的形状及尺寸精度等要求高。尺寸和质量大，并且对两主销间的位置精度、螺纹槽的形状及尺寸精度等要求高。尺寸和质量大，并且对两主销间的位置精度、螺纹槽的形状及尺寸精度等要求高。此外，传动比的变化特性和传动间隙特性的变化受限制。此外，传动比的变化特性和传动间隙特性的变化受限制。此外，传动比的变化特性和传动间隙特性的变化受限制。此外，传动比的变化特性和传动间隙特性的变化受限制。蜗杆滚轮式和蜗杆指销式转向器应用较少。蜗杆滚轮式和蜗杆指销式转向器应用较少。蜗杆滚轮式和蜗杆指销式转向器应用较少。蜗杆滚轮式和蜗杆指销式转向器应用较少。蜗杆曲柄指销式转向器的以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指蜗杆曲柄指销式转向器的以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转销。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。动。蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器二、防伤安全机构方案分析计算二、防伤安全机构方案分析计算二、防伤安全机构方案分析计算二、防伤安全机构方案分析计算 转向盘转向盘转向盘转向盘、转向管柱等有关零件在撞击是产生转向管柱等有关零件在撞击是产生转向管柱等有关零件在撞击是产生转向管柱等有关零件在撞击是产生塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形、弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形或或或或是是是是利用摩擦利用摩擦利用摩擦利用摩擦等来吸收冲击能量，能防止或者减轻驾驶员受伤。等来吸收冲击能量，能防止或者减轻驾驶员受伤。等来吸收冲击能量，能防止或者减轻驾驶员受伤。等来吸收冲击能量，能防止或者减轻驾驶员受伤。(1)(1)万向节连接万向节连接万向节连接万向节连接(2)(2)转向轴分为两段转向轴分为两段转向轴分为两段转向轴分为两段(3)(3)联轴套管联轴套管联轴套管联轴套管 防伤转向传动轴简图防伤转向传动轴简图防伤转向传动轴简图防伤转向传动轴简图 防伤转向轴简图防伤转向轴简图防伤转向轴简图防伤转向轴简图 联轴套管吸收冲击能量机构联轴套管吸收冲击能量机构联轴套管吸收冲击能量机构联轴套管吸收冲击能量机构这种防伤机构结构简单，制造容易，只要合理选取销钉数量这种防伤机构结构简单，制造容易，只要合理选取销钉数量这种防伤机构结构简单，制造容易，只要合理选取销钉数量这种防伤机构结构简单，制造容易，只要合理选取销钉数量与直径，便能保证它可靠地工作和吸收冲击能量。与直径，便能保证它可靠地工作和吸收冲击能量。与直径，便能保证它可靠地工作和吸收冲击能量。与直径，便能保证它可靠地工作和吸收冲击能量。安全联轴套管安全联轴套管安全联轴套管安全联轴套管11套管套管套管套管 22塑料销钉塑料销钉塑料销钉塑料销钉 33轴轴轴轴 第三节第三节第三节第三节 转向系主要性能参数转向系主要性能参数转向系主要性能参数转向系主要性能参数 一、转向器的效率一、转向器的效率一、转向器的效率一、转向器的效率 功率功率功率功率P P1 1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器的正效率，用符号的正效率，用符号的正效率，用符号的正效率，用符号+表示，；反之称为逆效率，用符号表示，；反之称为逆效率，用符号表示，；反之称为逆效率，用符号表示，；反之称为逆效率，用符号 表示。表示。表示。表示。正效率正效率正效率正效率+计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：+=（P P1 1-P P2 2）/P P1 1 逆效率逆效率逆效率逆效率 计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：=（P P3 3-P P2 2）/P P3 3式中，式中，式中，式中，P P1 1为作用在转向轴上的功率；为作用在转向轴上的功率；为作用在转向轴上的功率；为作用在转向轴上的功率；P P2 2为转向器中的磨擦功率；为转向器中的磨擦功率；为转向器中的磨擦功率；为转向器中的磨擦功率；P P3 3为作用在转为作用在转为作用在转为作用在转向摇臂轴上的功率。向摇臂轴上的功率。向摇臂轴上的功率。向摇臂轴上的功率。正效率高，转向轻便；转向器应具有一定逆效率，以保证转向轮和正效率高，转向轻便；转向器应具有一定逆效率，以保证转向轮和正效率高，转向轻便；转向器应具有一定逆效率，以保证转向轮和正效率高，转向轻便；转向器应具有一定逆效率，以保证转向轮和转向盘的自动返回能力。但为了减小传至转向盘上的路面冲击力，防止转向盘的自动返回能力。但为了减小传至转向盘上的路面冲击力，防止转向盘的自动返回能力。但为了减小传至转向盘上的路面冲击力，防止转向盘的自动返回能力。但为了减小传至转向盘上的路面冲击力，防止打手，又要求此逆效率尽可能低。打手，又要求此逆效率尽可能低。打手，又要求此逆效率尽可能低。打手，又要求此逆效率尽可能低。1.1.转向器的正效率转向器的正效率转向器的正效率转向器的正效率+影响转向器正效率的因素有影响转向器正效率的因素有影响转向器正效率的因素有影响转向器正效率的因素有:转向器的类型、结构特点、结构参转向器的类型、结构特点、结构参转向器的类型、结构特点、结构参转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。数和制造质量等。数和制造质量等。数和制造质量等。在四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较在四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较在四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较在四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。显的低些。显的低些。显的低些。同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承和球轴承。选用滚针轴承时，除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚和球轴承。选用滚针轴承时，除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚和球轴承。选用滚针轴承时，除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚和球轴承。选用滚针轴承时，除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种轴向器的效率轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种轴向器的效率轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种轴向器的效率轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种轴向器的效率+仅仅仅仅有有有有54%54%。另外两种结构的转向器效率分别为另外两种结构的转向器效率分别为另外两种结构的转向器效率分别为另外两种结构的转向器效率分别为70%70%和和和和75%75%。转向摇臂轴的轴承采用滚针轴承比采用滑动轴承可使正或逆效转向摇臂轴的轴承采用滚针轴承比采用滑动轴承可使正或逆效转向摇臂轴的轴承采用滚针轴承比采用滑动轴承可使正或逆效转向摇臂轴的轴承采用滚针轴承比采用滑动轴承可使正或逆效率提高约率提高约率提高约率提高约10%10%。（1 1）转向器类型、结构特点与效率）转向器类型、结构特点与效率）转向器类型、结构特点与效率）转向器类型、结构特点与效率 （2 2）转向器的结构参数与效率）转向器的结构参数与效率）转向器的结构参数与效率）转向器的结构参数与效率 如果忽略轴承和其经地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆如果忽略轴承和其经地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆如果忽略轴承和其经地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆如果忽略轴承和其经地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆类转向器，其效率可用下式计算类转向器，其效率可用下式计算类转向器，其效率可用下式计算类转向器，其效率可用下式计算 式中，式中，式中，式中，a a0 0为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；为摩擦角，为摩擦角，为摩擦角，为摩擦角，=arctan=arctanf f；f f为磨擦因数。为磨擦因数。为磨擦因数。为磨擦因数。根据逆效率不同，转向器有根据逆效率不同，转向器有根据逆效率不同，转向器有根据逆效率不同，转向器有可逆式、极限可逆式和不可逆式可逆式、极限可逆式和不可逆式可逆式、极限可逆式和不可逆式可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。之分。之分。之分。路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。1.1.转向器逆效率转向器逆效率转向器逆效率转向器逆效率 不可逆式和极限可逆式转向器不可逆式和极限可逆式转向器不可逆式和极限可逆式转向器不可逆式和极限可逆式转向器不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该冲击力转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保冲击力转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保冲击力转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保冲击力转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。极限可逆式转向器介于可逆式与不可逆式转向器两者之间。在车轮受到极限可逆式转向器介于可逆式与不可逆式转向器两者之间。在车轮受到极限可逆式转向器介于可逆式与不可逆式转向器两者之间。在车轮受到极限可逆式转向器介于可逆式与不可逆式转向器两者之间。在车轮受到冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。如果忽略轴承和其它地方的磨擦损失，只考虑啮合副的磨擦损失，则逆如果忽略轴承和其它地方的磨擦损失，只考虑啮合副的磨擦损失，则逆如果忽略轴承和其它地方的磨擦损失，只考虑啮合副的磨擦损失，则逆如果忽略轴承和其它地方的磨擦损失，只考虑啮合副的磨擦损失，则逆效率可用下式计算效率可用下式计算效率可用下式计算效率可用下式计算增加导程角增加导程角增加导程角增加导程角a a0 0，正、逆效率均增大。受，正、逆效率均增大。受，正、逆效率均增大。受，正、逆效率均增大。受-增大的影响，增大的影响，增大的影响，增大的影响，a a0 0不宜取得过大。不宜取得过大。不宜取得过大。不宜取得过大。当导程角小于或等于磨擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是当导程角小于或等于磨擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是当导程角小于或等于磨擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是当导程角小于或等于磨擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是不可逆式转向器。为此，导程角必须大于磨擦角。不可逆式转向器。为此，导程角必须大于磨擦角。不可逆式转向器。为此，导程角必须大于磨擦角。不可逆式转向器。为此，导程角必须大于磨擦角。二、传动比的变化特性二、传动比的变化特性二、传动比的变化特性二、传动比的变化特性 1.1.转向系传动比转向系传动比转向系传动比转向系传动比 转向系的传动比包括转向系的角传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比 和转向系的力传动比和转向系的力传动比和转向系的力传动比和转向系的力传动比 。转向系的力传动比转向系的力传动比转向系的力传动比转向系的力传动比:转向系的角传动比转向系的角传动比转向系的角传动比转向系的角传动比:转向系的角传动比转向系的角传动比转向系的角传动比转向系的角传动比 由转向器角传动比由转向器角传动比由转向器角传动比由转向器角传动比 和转向传动机构角传动比和转向传动机构角传动比和转向传动机构角传动比和转向传动机构角传动比 组成，即组成，即组成，即组成，即 转向器的角传动比转向器的角传动比转向器的角传动比转向器的角传动比:转向传动机构的角传动比转向传动机构的角传动比转向传动机构的角传动比转向传动机构的角传动比:2.2.力传动比与转向系角传动比的关系力传动比与转向系角传动比的关系力传动比与转向系角传动比的关系力传动比与转向系角传动比的关系 转向阻力转向阻力转向阻力转向阻力F Fww与转向阻力矩与转向阻力矩与转向阻力矩与转向阻力矩MMr r的关系式：的关系式：的关系式：的关系式：作用在转向盘上的手力作用在转向盘上的手力作用在转向盘上的手力作用在转向盘上的手力F Fh h与作用在转向盘上的力矩与作用在转向盘上的力矩与作用在转向盘上的力矩与作用在转向盘上的力矩MMh h的关系式：的关系式：的关系式：的关系式：将式将式将式将式（7-37-3）、式（）、式（）、式（）、式（7-47-4）代入代入代入代入 后得到后得到后得到后得到 如果忽略磨擦损失，根据能量地恒原理，如果忽略磨擦损失，根据能量地恒原理，如果忽略磨擦损失，根据能量地恒原理，如果忽略磨擦损失，根据能量地恒原理，2M2Mr r/M/Mh h可用下式表示可用下式表示可用下式表示可用下式表示 将式将式将式将式（7-67-6）代入式代入式代入式代入式（7-57-5）后得到后得到后得到后得到 当当当当a a和和和和DDswsw不变时，力传动比不变时，力传动比不变时，力传动比不变时，力传动比 越大，虽然转向越轻，但越大，虽然转向越轻，但越大，虽然转向越轻，但越大，虽然转向越轻，但 也越大，也越大，也越大，也越大，表明转向不灵敏。表明转向不灵敏。表明转向不灵敏。表明转向不灵敏。（7-37-3）（7-47-4）（7-57-5）（7-67-6）（7-77-7）3.3.转向系的角传动比转向系的角传动比转向系的角传动比转向系的角传动比 转向传动机构角传动比可用转向传动机构角传动比可用转向传动机构角传动比可用转向传动机构角传动比可用 表示以外，还可以近拟地用表示以外，还可以近拟地用表示以外，还可以近拟地