动力转向系统7.ppt

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1、第七章第七章 转向系设计转向系设计第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述第二节第二节第二节第二节 机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析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第四节第四节第四节第四节 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第五节第五节第五节第五节 动力转向机构动力转向机构动力转向机构动力转向机构第六节第六节第六节第六节 转向传动机构转向传动机构转向传动机构转向传动机构第七节第七节第七节第七节 转向减振器转向减振器转向减振器转

2、向减振器（自学）（自学）（自学）（自学）第八节第八节第八节第八节 转向系结构元件（自学）转向系结构元件（自学）转向系结构元件（自学）转向系结构元件（自学）1第一节第一节 概述概述一、设计要求：一、设计要求：一、设计要求：一、设计要求：1.1.保证汽车有较高的机动性保证汽车有较高的机动性保证汽车有较高的机动性保证汽车有较高的机动性;(;(转向轮有尽可能大的转转向轮有尽可能大的转转向轮有尽可能大的转转向轮有尽可能大的转角角角角 )2.2.转弯行驶时，全部车轮应绕一个瞬心旋转，不应有转弯行驶时，全部车轮应绕一个瞬心旋转，不应有转弯行驶时，全部车轮应绕一个瞬心旋转，不应有转弯行驶时，全部车轮应绕一个瞬

3、心旋转，不应有侧滑；侧滑；侧滑；侧滑；(正确设计转向梯形机构正确设计转向梯形机构正确设计转向梯形机构正确设计转向梯形机构 )3.3.传给转向盘的反冲，要尽可能小传给转向盘的反冲，要尽可能小传给转向盘的反冲，要尽可能小传给转向盘的反冲，要尽可能小;(;(转向系中设置有转向系中设置有转向系中设置有转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低能使传到转向盘上的反冲力明显降低能使传到转向盘上的反冲力明显降低能使传到转向盘上的反

4、冲力明显降低.).)4.4.悬架导向装置和车轮传动机构共同工作时，由于运悬架导向装置和车轮传动机构共同工作时，由于运悬架导向装置和车轮传动机构共同工作时，由于运悬架导向装置和车轮传动机构共同工作时，由于运动不协调造成的车轮摆动应小；动不协调造成的车轮摆动应小；动不协调造成的车轮摆动应小；动不协调造成的车轮摆动应小；2一、设计要求：一、设计要求：一、设计要求：一、设计要求：5.5.操纵轻便操纵轻便操纵轻便操纵轻便;(;(驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性

5、转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性 )6.6.转向后，方向盘应能够自动回正，是汽车保持在稳转向后，方向盘应能够自动回正，是汽车保持在稳转向后，方向盘应能够自动回正，是汽车保持在稳转向后，方向盘应能够自动回正，是汽车保持在稳定的直线行驶状态；定的直线行驶状态；定的直线行驶状态；定的直线行驶状态；7.7.转向器和转向机构的球头处，有消除因磨损产生间转向器和转向机构的球头处，有消除因磨损产生间转向器和转向机构的球头处，有消除因磨损产生间转向器和转向机构的球头处，有消除因磨损产生间隙的调整机构；隙的调整机构；隙

6、的调整机构；隙的调整机构；8.8.车祸中，转向系要有使驾驶员免遭或减轻伤害的防车祸中，转向系要有使驾驶员免遭或减轻伤害的防车祸中，转向系要有使驾驶员免遭或减轻伤害的防车祸中，转向系要有使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置伤装置伤装置伤装置7-1 概述概述3n n作用在转向盘上的切向力：作用在转向盘上的切向力：uu轿车原地转向轿车原地转向轿车原地转向轿车原地转向150150200N200Nuu货车原地转向货车原地转向货车原地转向货车原地转向500N500Nuu货车货车货车货车8 8字转向字转向字转向字转向60N60N（20Km/h20Km/h）n n方向盘转角方向盘转角uu轿车、轻货车：轿车、轻货车

7、：轿车、轻货车：轿车、轻货车：3 34 4圈圈圈圈uu 中、重货车：中、重货车：中、重货车：中、重货车：4 46 6圈圈圈圈7-1 概述概述4二、转向器分类：二、转向器分类：n n机械式：机械式：uu齿轮齿条式齿轮齿条式齿轮齿条式齿轮齿条式（轿车）（轿车）（轿车）（轿车）uu循环球式（货车、客车）循环球式（货车、客车）循环球式（货车、客车）循环球式（货车、客车）uu蜗杆滚轮式蜗杆滚轮式蜗杆滚轮式蜗杆滚轮式(已淘汰已淘汰已淘汰已淘汰)uu 蜗杆指销式（濒临淘汰）蜗杆指销式（濒临淘汰）蜗杆指销式（濒临淘汰）蜗杆指销式（濒临淘汰）n n动力转向动力转向液压式、电控液压式、电动式液压式、电控液压式、电

8、动式液压式、电控液压式、电动式液压式、电控液压式、电动式7-1 概述概述5一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析1、齿轮齿条式、齿轮齿条式第二节第二节 转向器方案分析转向器方案分析6一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析1、齿轮齿条式、齿轮齿条式7-2 转向器方案分析转向器方案分析7一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析1、齿轮齿条式、齿轮齿条式7-2 转向器方案分析转向器方案分析8一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析1、齿轮齿条式、齿轮齿条式7-2 转向器方案分析转向器方案分析9一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析2、循环球式、循环球式7

9、-2 转向器方案分析转向器方案分析10一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析2、循环球式、循环球式7-2 转向器方案分析转向器方案分析11一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析比较内比较内容容循环球循环球蜗杆滚轮蜗杆滚轮蜗杆指销式蜗杆指销式 齿轮齿齿轮齿条式条式死销死销活销活销+高高低低低低较高较高高高-高高低低较高较高较高较高高高I I可变可变基本不变基本不变可变可变可变可变可变可变磨损磨损慢慢慢慢快快较快较快较慢较慢调整调整易易难难易易易易易易可靠性可靠性可靠可靠可靠可靠较差较差较可靠较可靠可靠可靠7-2 转向器方案分析转向器方案分析12一、一、机械式转向器方案分析机械

10、式转向器方案分析比较内容比较内容 循环球循环球 蜗杆滚蜗杆滚轮轮蜗杆指销式蜗杆指销式 齿轮齿齿轮齿条式条式死销死销活销活销结构结构结构结构复杂复杂复杂复杂简单简单简单简单简单简单简单简单较复杂较复杂较复杂较复杂简单简单简单简单制造制造制造制造困难困难困难困难易易易易易易易易较难较难较难较难易易易易制造精度制造精度制造精度制造精度高高高高不高不高不高不高不高不高不高不高变变变变I I I I高高高高变变变变I I I I高高高高可否用动力可否用动力可否用动力可否用动力转向转向转向转向可可可可困难困难困难困难困难困难困难困难困难困难困难困难可以可以可以可以质量质量质量质量居中居中居中居中居中居中居

11、中居中双销重双销重双销重双销重单销轻单销轻单销轻单销轻轻轻轻轻7-2 转向器方案分析转向器方案分析13一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析n n用途：用途：1.1.齿轮齿条式：广泛用于微型、普通、中高级齿轮齿条式：广泛用于微型、普通、中高级齿轮齿条式：广泛用于微型、普通、中高级齿轮齿条式：广泛用于微型、普通、中高级轿车，部分前悬独立的货车、客车轿车，部分前悬独立的货车、客车轿车，部分前悬独立的货车、客车轿车，部分前悬独立的货车、客车2.2.循环球式：广泛用于货车、客车循环球式：广泛用于货车、客车循环球式：广泛用于货车、客车循环球式：广泛用于货车、客车3.3.蜗杆滚轮式：淘汰蜗杆滚轮

12、式：淘汰蜗杆滚轮式：淘汰蜗杆滚轮式：淘汰4.4.蜗轮指销式：濒临淘汰蜗轮指销式：濒临淘汰蜗轮指销式：濒临淘汰蜗轮指销式：濒临淘汰7-2 转向器方案分析转向器方案分析14二、防伤安全机构方案分析与计算二、防伤安全机构方案分析与计算（一）要求（一）要求1.48km/h1.48km/h正面碰撞时，转向管柱和转向器后正面碰撞时，转向管柱和转向器后正面碰撞时，转向管柱和转向器后正面碰撞时，转向管柱和转向器后移不大于移不大于移不大于移不大于127mm127mm2.2.台架试验中，模型以台架试验中，模型以台架试验中，模型以台架试验中，模型以6.7m/s6.7m/s碰撞转向盘，轴碰撞转向盘，轴碰撞转向盘，轴碰

13、撞转向盘，轴向力不大于向力不大于向力不大于向力不大于11123N11123N吸能方式吸能方式吸能方式吸能方式 吸能元件吸能元件吸能元件吸能元件 塑性塑性塑性塑性弹性弹性弹性弹性 摩擦摩擦摩擦摩擦 盘盘盘盘 轴轴轴轴 管柱管柱管柱管柱 7-2 转向器方案分析转向器方案分析15（二）方案措施（二）方案措施uu万向节连接转向轴万向节连接转向轴万向节连接转向轴万向节连接转向轴uu两段式防伤转向轴两段式防伤转向轴两段式防伤转向轴两段式防伤转向轴uu转向管柱转向管柱转向管柱转向管柱t t波纹管转向管柱波纹管转向管柱波纹管转向管柱波纹管转向管柱t t塑料销钉铆接管柱塑料销钉铆接管柱塑料销钉铆接管柱塑料销钉铆

14、接管柱t t轴向滑动管柱轴向滑动管柱轴向滑动管柱轴向滑动管柱t t弹性联轴器连接管柱弹性联轴器连接管柱弹性联轴器连接管柱弹性联轴器连接管柱t t网格状转向吸能管柱网格状转向吸能管柱网格状转向吸能管柱网格状转向吸能管柱7-2 转向器方案分析转向器方案分析16（二）方案措施（二）方案措施7-2 转向器方案分析转向器方案分析万向节连接转向轴万向节连接转向轴万向节连接转向轴万向节连接转向轴两段式防伤转向轴两段式防伤转向轴两段式防伤转向轴两段式防伤转向轴17（二）方案措施（二）方案措施7-2 转向器方案分析转向器方案分析塑料销钉铆接轴向滑动管柱塑料销钉铆接轴向滑动管柱塑料销钉铆接轴向滑动管柱塑料销钉铆接

15、轴向滑动管柱弹性联轴器弹性联轴器弹性联轴器弹性联轴器18（二）方案措施（二）方案措施7-2 转向器方案分析转向器方案分析吸吸吸吸能能能能管管管管柱柱柱柱波波波波纹纹纹纹管管管管转转转转向向向向管管管管柱柱柱柱19第第三节三节 转向系主要性能参数转向系主要性能参数一、转向效率一、转向效率1.1.正效率：功率由转向轴输入，经转向摇臂输正效率：功率由转向轴输入，经转向摇臂输正效率：功率由转向轴输入，经转向摇臂输正效率：功率由转向轴输入，经转向摇臂输出所得到的效率出所得到的效率出所得到的效率出所得到的效率影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：t t转向器类型和结构特点转向器类型和结构特点转向器类型和

16、结构特点转向器类型和结构特点t t结构参数结构参数结构参数结构参数t t制造质量制造质量制造质量制造质量20一、转向效率一、转向效率1.1.正效率正效率正效率正效率t t转向器类型和结构特点转向器类型和结构特点转向器类型和结构特点转向器类型和结构特点循环球式循环球式循环球式循环球式螺杆螺母指螺杆螺母指螺杆螺母指螺杆螺母指销式销式销式销式70707070螺杆螺母齿扇螺杆螺母齿扇螺杆螺母齿扇螺杆螺母齿扇式式式式7575757585858585齿轮齿条式齿轮齿条式齿轮齿条式齿轮齿条式螺旋齿螺旋齿螺旋齿螺旋齿斜齿斜齿斜齿斜齿蜗杆指销式蜗杆指销式蜗杆指销式蜗杆指销式 固定销固定销固定销固定销555555

17、55旋转销旋转销旋转销旋转销75757575蜗杆滚轮式蜗杆滚轮式蜗杆滚轮式蜗杆滚轮式滚针轴承滚针轴承滚针轴承滚针轴承锥轴承锥轴承锥轴承锥轴承滚珠轴承滚珠轴承滚珠轴承滚珠轴承75757575 7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数21一、转向效率一、转向效率一、转向效率一、转向效率1.1.正效率：正效率：正效率：正效率：t t结构参数结构参数结构参数结构参数t t蜗杆和螺杆类转向器：蜗杆和螺杆类转向器：蜗杆和螺杆类转向器：蜗杆和螺杆类转向器：P P1 1-转向轴输入功率；转向轴输入功率；转向轴输入功率；转向轴输入功率；P P2 2-转向器中的摩擦功率；转向器中的摩擦功率；转向器中的摩擦功率

18、；转向器中的摩擦功率；0 0螺线导程角螺线导程角螺线导程角螺线导程角,一般取一般取一般取一般取8 81010摩擦角，摩擦角，摩擦角，摩擦角，=tan=tan-1-1f f f f摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数 0 0+7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数22一、转向效率一、转向效率2.2.逆效率：影响汽车的使用性能逆效率：影响汽车的使用性能逆效率：影响汽车的使用性能逆效率：影响汽车的使用性能t t根据逆效率分类根据逆效率分类根据逆效率分类根据逆效率分类n n可逆式：逆效率较高，如循环球式、齿轮齿条可逆式：逆效率较高，如循环球式、齿轮齿条可逆式：逆效率较高，如循环球式、齿轮齿条可逆式：

19、逆效率较高，如循环球式、齿轮齿条式式式式n n不可逆式：不可逆式：不可逆式：不可逆式：0 0，-00n n极限可逆式：介于以上二者之间极限可逆式：介于以上二者之间极限可逆式：介于以上二者之间极限可逆式：介于以上二者之间7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数23一、转向效率一、转向效率2.2.逆效率：影响汽车的使用性能逆效率：影响汽车的使用性能逆效率：影响汽车的使用性能逆效率：影响汽车的使用性能t t结构参数结构参数结构参数结构参数 0 0螺线导程角螺线导程角螺线导程角螺线导程角,一般取一般取一般取一般取8 81010摩擦角，摩擦角，摩擦角，摩擦角，=tan=tan-1-1f f f f摩

20、擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数 0 0-24二、传动比的变化特性二、传动比的变化特性1.转向系传动比的组成转向系传动比的组成7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数传传传传动动动动比比比比角传角传角传角传动比动比动比动比转向器角传动比转向器角传动比转向器角传动比转向器角传动比i i 转向传动机构角传动比转向传动机构角传动比转向传动机构角传动比转向传动机构角传动比i i 力传力传力传力传动比动比动比动比轮胎与地面之间转向阻轮胎与地面之间转向阻轮胎与地面之间转向阻轮胎与地面之间转向阻力与方向盘上手力之比力与方向盘上手力之比力与方向盘上手力之比力与方向

21、盘上手力之比i ip p252.力传动力传动ip比与角传动比比与角传动比i0的关系的关系7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数F Fw w-轮胎与地面之间的转向阻力轮胎与地面之间的转向阻力轮胎与地面之间的转向阻力轮胎与地面之间的转向阻力 ;F Fh h-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;MMr r-作用在转向节上的转向阻力矩作用在转向节上的转向阻力矩作用在转向节上的转向阻力矩作用在转向节上的转向阻力矩;MMh h-为作用在转向盘上的力矩；为作用在转向盘上的力矩；为作用在转向盘上的力矩；为作用在转向盘上的力矩；D Dswsw-为转向盘直径为转

22、向盘直径为转向盘直径为转向盘直径;I Iw0w0-转向系角传动比转向系角传动比转向系角传动比转向系角传动比.267-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数2.力传动力传动ip比与角传动比比与角传动比i0的关系的关系车型车型车型车型主销偏移距主销偏移距主销偏移距主销偏移距商用车商用车商用车商用车404060mm60mm乘用车乘用车乘用车乘用车(0.40.6)B(0.40.6)B胎宽胎宽胎宽胎宽a a273.转向系角传动比转向系角传动比 i0 转向传动机构的角传动比近似等于转向节臂转向传动机构的角传动比近似等于转向节臂转向传动机构的角传动比近似等于转向节臂转向传动机构的角传动比近似等于转向节臂臂

23、长臂长臂长臂长l l2 2与摇臂臂长与摇臂臂长与摇臂臂长与摇臂臂长l l1 1之比来表示：之比来表示：之比来表示：之比来表示：转向系角传动比转向系角传动比转向系角传动比转向系角传动比i i i i 0 0 0 0近似等于转向器角传动比近似等于转向器角传动比近似等于转向器角传动比近似等于转向器角传动比i i i i 7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数284.4.转向器角传动比转向器角传动比i iw w 1)1)1)1)增大增大增大增大i i i iw w w w(i(i(i(iw0w0w0w0)，则，则，则，则i i i ip p p p，由，由，由，由i i i ip p p p=2

24、F=2F=2F=2Fw w w w/F/F/F/Fh h h h，故，故，故，故F F F Fh h h h，转向轻便转向轻便转向轻便转向轻便2)i2)i2)i2)iw0w0w0w0=k k k k，转向节角增量与转向系角转向节角增量与转向系角转向节角增量与转向系角转向节角增量与转向系角传动比成反比，传动比成反比，传动比成反比，传动比成反比，增大增大增大增大i i i iw w w w(i(i(i(iw0w0w0w0)，转向迟钝；转向迟钝；转向迟钝；转向迟钝；如何解决？用可变传动比的转向器。如何解决？用可变传动比的转向器。如何解决？用可变传动比的转向器。如何解决？用可变传动比的转向器。轿车和轻

25、型货车，具有动力转向的车辆轿车和轻型货车，具有动力转向的车辆轿车和轻型货车，具有动力转向的车辆轿车和轻型货车，具有动力转向的车辆-选择较小的角选择较小的角选择较小的角选择较小的角传动比，角传动比宜采用转向盘处于中间位置时具有较传动比，角传动比宜采用转向盘处于中间位置时具有较传动比，角传动比宜采用转向盘处于中间位置时具有较传动比，角传动比宜采用转向盘处于中间位置时具有较大值而在左右两端具有较小值的变化特性。大值而在左右两端具有较小值的变化特性。大值而在左右两端具有较小值的变化特性。大值而在左右两端具有较小值的变化特性。没有动力转向的大客车和中型及以上载货汽车，则相反。没有动力转向的大客车和中型及

26、以上载货汽车，则相反。没有动力转向的大客车和中型及以上载货汽车，则相反。没有动力转向的大客车和中型及以上载货汽车，则相反。7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数295.5.转向器角传动比转向器角传动比i iw w变化规律变化规律各种结构形式的转向器，都可以变传动比各种结构形式的转向器，都可以变传动比各种结构形式的转向器，都可以变传动比各种结构形式的转向器，都可以变传动比1)1)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相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，即相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，即相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，即相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，即P P

27、 P Pb1b1b1b1=P=P=P=Pb2b2b2b27-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数305.5.转向器角传动比转向器角传动比i i变化规律变化规律1)1)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P P P Pb1b1b1b1=P=P=P=Pb2b2b2b2P P P Pb1b1b1b1=m=m=m=m1 1 1 1coscoscoscos1 1 1 1P P P Pb2b2b2b2=m=m=m=m2 2 2 2coscoscoscos2 2 2 2如果如果如果如果m m m m1 1 1 1、1 1 1 1固定，而固定，而固定，而固定，而m m

28、m m2 2 2 2、2 2 2 2只要满足等式只要满足等式只要满足等式只要满足等式要求，齿轮和齿条仍然可以正常啮合。要求，齿轮和齿条仍然可以正常啮合。要求，齿轮和齿条仍然可以正常啮合。要求，齿轮和齿条仍然可以正常啮合。7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数31齿轮齿条式转向器齿条中部（转向盘中间位置）齿轮齿条式转向器齿条中部（转向盘中间位置）齿轮齿条式转向器齿条中部（转向盘中间位置）齿轮齿条式转向器齿条中部（转向盘中间位置）压力角最大，齿轮节圆半径大，转向时位移大；压力角最大，齿轮节圆半径大，转向时位移大；压力角最大，齿轮节圆半径大，转向时位移大；压力角最大，齿轮节圆半径大，转向时位移

29、大；两侧压力角逐渐变小（模数也逐渐减小），齿两侧压力角逐渐变小（模数也逐渐减小），齿两侧压力角逐渐变小（模数也逐渐减小），齿两侧压力角逐渐变小（模数也逐渐减小），齿轮节圆半径小，转向时位移小。轮节圆半径小，转向时位移小。轮节圆半径小，转向时位移小。轮节圆半径小，转向时位移小。7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数322)2)循环球式转向器循环球式转向器i i i i=2r/P=2r/P=2r/P=2r/P措施：螺距措施：螺距措施：螺距措施：螺距P P P P不变，齿扇啮合半径不变，齿扇啮合半径不变，齿扇啮合半径不变，齿扇啮合半径r r r r变化变化变化变化前轴负荷大时，未装助力转向时，

30、以轻便为主前轴负荷大时，未装助力转向时，以轻便为主前轴负荷大时，未装助力转向时，以轻便为主前轴负荷大时，未装助力转向时，以轻便为主前轴负荷小，有助力转向，以机动性为主前轴负荷小，有助力转向，以机动性为主前轴负荷小，有助力转向，以机动性为主前轴负荷小，有助力转向，以机动性为主7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数335.5.转向器角传动比转向器角传动比i i变化规律变化规律直行位置的转向器角传动比不宜低于直行位置的转向器角传动比不宜低于直行位置的转向器角传动比不宜低于直行位置的转向器角传动比不宜低于15151515161616167-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数车型车型车型车型

31、转向器角传动比转向器角传动比转向器角传动比转向器角传动比商用车商用车商用车商用车23233232乘用车乘用车乘用车乘用车1717252534 三、转向器传动副的传动间隙三、转向器传动副的传动间隙tt1.1.1.1.转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性 转向器传动间隙随转向盘转角转向器传动间隙随转向盘转角转向器传动间隙随转向盘转角转向器传动间隙随转向盘转角 变化的关系称为变化的关系称为变化的关系称为变化的关系称为转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性 影响汽车直线行驶的稳定性和转向器寿命，转向影响汽车直线行驶的稳定性和转向器寿

32、命，转向影响汽车直线行驶的稳定性和转向器寿命，转向影响汽车直线行驶的稳定性和转向器寿命，转向盘处于中间位置时间隙要极小或者无间隙盘处于中间位置时间隙要极小或者无间隙盘处于中间位置时间隙要极小或者无间隙盘处于中间位置时间隙要极小或者无间隙7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数35 三、转向器传动副的传动间隙三、转向器传动副的传动间隙tt2.2.2.2.获得传动间隙特性的方法：获得传动间隙特性的方法：获得传动间隙特性的方法：获得传动间隙特性的方法：对于循环球齿轮齿扇式：对于循环球齿轮齿扇式：对于循环球齿轮齿扇式：对于循环球齿轮齿扇式：（1 1 1 1）偏心法：齿槽同宽，中间齿正常厚度，往两边

33、）偏心法：齿槽同宽，中间齿正常厚度，往两边）偏心法：齿槽同宽，中间齿正常厚度，往两边）偏心法：齿槽同宽，中间齿正常厚度，往两边依次递减。（公式依次递减。（公式依次递减。（公式依次递减。（公式7-87-87-87-8）当）当）当）当n n n n一定时，取决于摇臂轴一定时，取决于摇臂轴一定时，取决于摇臂轴一定时，取决于摇臂轴转角转角转角转角p p p p（2 2 2 2）修正齿条法：两侧齿槽比中间宽，两侧齿槽相修正齿条法：两侧齿槽比中间宽，两侧齿槽相修正齿条法：两侧齿槽比中间宽，两侧齿槽相修正齿条法：两侧齿槽比中间宽，两侧齿槽相等，齿扇的齿有相同厚度。磨损后不致卡死。等，齿扇的齿有相同厚度。磨损

34、后不致卡死。等，齿扇的齿有相同厚度。磨损后不致卡死。等，齿扇的齿有相同厚度。磨损后不致卡死。7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数36四、转向系刚度四、转向系刚度 转向系刚度转向系刚度转向系刚度转向系刚度c c c cs s s s对侧偏特性影响大对侧偏特性影响大对侧偏特性影响大对侧偏特性影响大 c c c cs s s s小则汽车趋向不足转向，太小则影响操小则汽车趋向不足转向，太小则影响操小则汽车趋向不足转向，太小则影响操小则汽车趋向不足转向，太小则影响操纵性，转向迟钝。纵性，转向迟钝。纵性，转向迟钝。纵性，转向迟钝。7-3 转向系主要性能参数转向系主要性能参数377-47-4 机械式

35、转向器设计机械式转向器设计与与计算计算一、转向系计算载荷的确定一、转向系计算载荷的确定一、转向系计算载荷的确定一、转向系计算载荷的确定转向阻力：轮胎在路面上的转动阻力、车轮稳定转向阻力：轮胎在路面上的转动阻力、车轮稳定转向阻力：轮胎在路面上的转动阻力、车轮稳定转向阻力：轮胎在路面上的转动阻力、车轮稳定阻力、转向系内摩擦阻力阻力、转向系内摩擦阻力阻力、转向系内摩擦阻力阻力、转向系内摩擦阻力38二、齿轮齿条式转向器的设计二、齿轮齿条式转向器的设计1 1）采用斜齿圆柱齿轮：）采用斜齿圆柱齿轮：）采用斜齿圆柱齿轮：）采用斜齿圆柱齿轮：t t模数模数模数模数23mm23mmt t齿数齿数齿数齿数5757

36、t t压力角压力角压力角压力角2020度度度度t t螺旋角螺旋角螺旋角螺旋角9 91515度度度度2 2）齿条变压力角）齿条变压力角）齿条变压力角）齿条变压力角12351235度。度。度。度。7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算39三、循环球式转向器设计三、循环球式转向器设计（一）主要尺寸参数的选择（图（一）主要尺寸参数的选择（图7-19）1.1.螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副1 1）钢球中心距）钢球中心距）钢球中心距）钢球中心距D D：参考取值，尽量取小参考取值，尽量取小参考取值，尽量取小参考取值，尽量取小2 2）螺杆

37、外径）螺杆外径）螺杆外径）螺杆外径D D1 1、螺母内径螺母内径螺母内径螺母内径D D2 2(D(D2 2-D-D1 1)=(510%)D)=(510%)D7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算40（一）主要尺寸参数的选择（一）主要尺寸参数的选择1.1.螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副3 3）钢球直径钢球直径钢球直径钢球直径d d（参考取值）参考取值）参考取值）参考取值）钢球数量钢球数量钢球数量钢球数量n n（n n不超过不超过不超过不超过6060）4 4）滚道截面：单圆弧、四段）滚道截面：单圆弧、四段）滚道截面：单圆弧、四

38、段）滚道截面：单圆弧、四段圆弧、椭圆滚道圆弧、椭圆滚道圆弧、椭圆滚道圆弧、椭圆滚道5 5）接触角）接触角）接触角）接触角：大则径向力大，大则径向力大，大则径向力大，大则径向力大，轴向力小，多取轴向力小，多取轴向力小，多取轴向力小，多取4545度；度；度；度；7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算41（一）主要尺寸参数的选择（一）主要尺寸参数的选择1.1.螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副6 6）螺距）螺距）螺距）螺距 t t 和螺旋线导程角和螺旋线导程角和螺旋线导程角和螺旋线导程角 0 0t t螺距影响角传动比的大小，螺距大则

39、角传动比螺距影响角传动比的大小，螺距大则角传动比螺距影响角传动比的大小，螺距大则角传动比螺距影响角传动比的大小，螺距大则角传动比下降下降下降下降t td d一定，一定，一定，一定，t t下降，则下降，则下降，则下降，则b b变小，易断裂变小，易断裂变小，易断裂变小，易断裂b=t-d2.5b=t-d2.5t t 0 0=58=58度度度度7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算42（一）主要尺寸参数的选择（一）主要尺寸参数的选择（一）主要尺寸参数的选择（一）主要尺寸参数的选择1.1.螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副7 7）工作钢

40、球圈数）工作钢球圈数）工作钢球圈数）工作钢球圈数WWt t两个环路；两个环路；两个环路；两个环路；t tWW，承载力，承载力，承载力，承载力，工作应力，工作应力，工作应力，工作应力；t tWW，钢球受力不均匀，螺杆长度，钢球受力不均匀，螺杆长度，钢球受力不均匀，螺杆长度，钢球受力不均匀，螺杆长度 ，刚度，刚度，刚度，刚度 ；一般取一般取一般取一般取1.51.5和和和和2.52.5圈（表圈（表圈（表圈（表7-17-1）8 8）导管内径）导管内径）导管内径）导管内径d d1 1d d1 1 d+ed+e钢球与导管之间的间隙钢球与导管之间的间隙钢球与导管之间的间隙钢球与导管之间的间隙e=0.40.8

41、mm e=0.40.8mm 导管壁厚取导管壁厚取导管壁厚取导管壁厚取1mm1mm7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算43（一）主要尺寸参数的选择（一）主要尺寸参数的选择2.2.齿条齿扇传动副设计齿条齿扇传动副设计齿条齿扇传动副设计齿条齿扇传动副设计uu齿扇：齿扇：齿扇：齿扇：t t顶圆、根圆有锥度（齿顶厚顶圆、根圆有锥度（齿顶厚顶圆、根圆有锥度（齿顶厚顶圆、根圆有锥度（齿顶厚0.3m0.3m）；）；）；）；t t分度圆不变；分度圆不变；分度圆不变；分度圆不变；t t分度圆齿厚变化；分度圆齿厚变化；分度圆齿厚变化；分度圆齿厚变化；t t基圆为一圆柱基圆为一圆柱基圆为一圆柱基圆为一

42、圆柱7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算44四、循环球式转向器强度计算四、循环球式转向器强度计算（一）转向轴扭转强度（一）转向轴扭转强度7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算45四、循环球式转向器强度计算四、循环球式转向器强度计算（二）钢球与滚道之间的接触应力（二）钢球与滚道之间的接触应力7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算R R2 2为滚道截面半径；为滚道截面半径；为滚道截面半径；为滚道截面半径；r r为钢球半径；为钢球半径；为钢球半径；为钢球半径；E E为材料为材料为材料为材料弹性模量，弹性模量，弹性模量，弹性模量，k k为系数，根据为系数，根

43、据为系数，根据为系数，根据A AB B值从表值从表值从表值从表7-7-3 3查取查取查取查取 46四、循环球式转向器强度计算四、循环球式转向器强度计算（三）齿的弯曲应力（三）齿的弯曲应力7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算式中，式中，式中，式中，F F为作用在齿扇上的圆周力；为作用在齿扇上的圆周力；为作用在齿扇上的圆周力；为作用在齿扇上的圆周力；h h为齿扇的齿高；为齿扇的齿高；为齿扇的齿高；为齿扇的齿高；B B为齿扇的齿宽；为齿扇的齿宽；为齿扇的齿宽；为齿扇的齿宽；s s为基圆齿厚。为基圆齿厚。为基圆齿厚。为基圆齿厚。uu许用弯曲应力为许用弯曲应力为许用弯曲应力为许用弯曲应力

44、为=540MPa=540MPa。uu前轴负荷不大的汽车，渗碳层深度在前轴负荷不大的汽车，渗碳层深度在前轴负荷不大的汽车，渗碳层深度在前轴负荷不大的汽车，渗碳层深度在0.80.81.2mm1.2mm；uu前轴负荷大的汽车，渗碳层深度在前轴负荷大的汽车，渗碳层深度在前轴负荷大的汽车，渗碳层深度在前轴负荷大的汽车，渗碳层深度在1.051.051.45mm1.45mm。uu表面硬度为表面硬度为表面硬度为表面硬度为585863HRC63HRC。47四、循环球式转向器强度计算四、循环球式转向器强度计算（四）摇臂计算（四）摇臂计算1.1.摇臂直径的确定：摇臂直径的确定：摇臂直径的确定：摇臂直径的确定：7-4

45、 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算KK为安全系数，根据汽车使用条件不同可取为安全系数，根据汽车使用条件不同可取为安全系数，根据汽车使用条件不同可取为安全系数，根据汽车使用条件不同可取2.52.53.53.5；MMR R为转向阻力矩；为转向阻力矩；为转向阻力矩；为转向阻力矩；0 0为扭转强度为扭转强度为扭转强度为扭转强度极限。极限。极限。极限。48四、循环球式转向器强度计算四、循环球式转向器强度计算（四）摇臂计算（四）摇臂计算2.2.弯曲应力：弯曲应力：弯曲应力：弯曲应力：7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算49（四）摇臂（四）摇臂3.扭转剪切应力应力：扭转剪切应力应

46、力：7-4 机械式转向器设计与计算机械式转向器设计与计算50第五节第五节 动力转向机构动力转向机构设计原则：设计原则：uu当前轴负荷大于当前轴负荷大于当前轴负荷大于当前轴负荷大于40KN40KN时，必须采用动力转时，必须采用动力转时，必须采用动力转时，必须采用动力转向；向；向；向；uu当前轴负荷在当前轴负荷在当前轴负荷在当前轴负荷在252540KN40KN之间时，可装可不之间时，可装可不之间时，可装可不之间时，可装可不装；装；装；装；uu当前轴负荷小于当前轴负荷小于当前轴负荷小于当前轴负荷小于25KN25KN时，不必装动力转向。时，不必装动力转向。时，不必装动力转向。时，不必装动力转向。51一

47、、设计要求一、设计要求1.1.运动学的随动（转向轮转角和方向盘转角的运动学的随动（转向轮转角和方向盘转角的运动学的随动（转向轮转角和方向盘转角的运动学的随动（转向轮转角和方向盘转角的关系）关系）关系）关系）2.2.力的随动（路感）即不同路面上，驾驶员的力的随动（路感）即不同路面上，驾驶员的力的随动（路感）即不同路面上，驾驶员的力的随动（路感）即不同路面上，驾驶员的手力感觉手力感觉手力感觉手力感觉3.3.动力转向失灵时，仍能够用机械转向操纵动力转向失灵时，仍能够用机械转向操纵动力转向失灵时，仍能够用机械转向操纵动力转向失灵时，仍能够用机械转向操纵4.4.当当当当F Fh h0.0250.19KN

48、0.0250.19KN时，动力转向起作用时，动力转向起作用时，动力转向起作用时，动力转向起作用5.5.应能够自动回正，保证汽车稳定、直线行驶应能够自动回正，保证汽车稳定、直线行驶应能够自动回正，保证汽车稳定、直线行驶应能够自动回正，保证汽车稳定、直线行驶7-5 动力转向机构动力转向机构52二、液压式动力转向机构布置方案分析二、液压式动力转向机构布置方案分析1.1.动力转向结构形式动力转向结构形式动力转向结构形式动力转向结构形式1.1.液压式：由油泵、动力阀、动力缸组成，尺液压式：由油泵、动力阀、动力缸组成，尺液压式：由油泵、动力阀、动力缸组成，尺液压式：由油泵、动力阀、动力缸组成，尺寸小，压力

49、大，灵敏度高，可吸收冲击，无寸小，压力大，灵敏度高，可吸收冲击，无寸小，压力大，灵敏度高，可吸收冲击，无寸小，压力大，灵敏度高，可吸收冲击，无需润滑；需润滑；需润滑；需润滑；2.2.气压式：体积大，质量大，灵敏度低，压力气压式：体积大，质量大，灵敏度低，压力气压式：体积大，质量大，灵敏度低，压力气压式：体积大，质量大，灵敏度低，压力低低低低7-5 动力转向机构动力转向机构53二、结构型式和方案选择二、结构型式和方案选择（二）布置方案：（二）布置方案：整体式整体式联阀式联阀式半分置式半分置式连杆式连杆式结构结构紧凑紧凑不紧凑不紧凑不紧凑不紧凑不紧凑不紧凑主要零件是否受载主要零件是否受载是是否否否

50、否否否拆装拆装困难困难容易容易较易较易容易容易管路管路短短短短长长长长是否引起转向轮摆振是否引起转向轮摆振不易不易容易容易不易不易容易容易能否用典型转向器能否用典型转向器不能不能能能能能能能布置布置容易容易较难较难易易难难7-5 动力转向机构动力转向机构54二、结构型式和方案选择二、结构型式和方案选择（三）分配阀结构方案（三）分配阀结构方案uu转阀式：灵敏度高、密封件少、结构先进复转阀式：灵敏度高、密封件少、结构先进复转阀式：灵敏度高、密封件少、结构先进复转阀式：灵敏度高、密封件少、结构先进复杂杂杂杂uu滑阀式：结构简单、工艺性好、操纵方便、滑阀式：结构简单、工艺性好、操纵方便、滑阀式：结构简