1、王思卓王思卓北京理工大學(xué)珠海學(xué)院北京理工大學(xué)珠海學(xué)院第七章轉(zhuǎn)向系設(shè)計7-1 概述概述7-2 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析7-3 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)7-4 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算7-5 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)7-6 轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)向梯形7-7 轉(zhuǎn)向減振器轉(zhuǎn)向減振器7-8 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)元件轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)元件第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、設(shè)計要求1汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑2轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)能自動回正3轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動4轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)共同工作時，由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小5保證汽車有

2、較高的機(jī)動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力6操縱輕便7逆效率低，反沖小8有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)9有防傷裝置10保證轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動方向一致第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、設(shè)計要求操縱輕便性評價指標(biāo) 指標(biāo) 車型 切向力 N 轉(zhuǎn) 向 盤 半 程轉(zhuǎn)動圈數(shù) 沒有動力轉(zhuǎn)向時 50100 行 駛 中 的 轎車 有動力轉(zhuǎn)向時 2050 20 沒有動力轉(zhuǎn)向時 250 貨車以va=10km/h 進(jìn)入 R=12m 圓周行駛 有動力轉(zhuǎn)向時 120 30 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、組成 轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向傳動軸轉(zhuǎn)向器直拉桿 轉(zhuǎn)向梯形第一節(jié)第一節(jié) 概述概述三、分類1. 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn) 向 器機(jī)械轉(zhuǎn)向器動力

3、轉(zhuǎn)向齒輪齒條式循環(huán)球式蝸桿滾輪式蝸桿指銷式液壓式氣壓式電動式滑閥式轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向傳動軸助力齒 條 助 力主動齒輪助力第一節(jié)第一節(jié) 概述概述三、分類2. 轉(zhuǎn)向梯形斷開式非斷開式第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析蝸桿指銷式 形式 特點(diǎn) 齒 輪 齒條式 循環(huán)球式 蝸桿滾輪式 死銷 旋轉(zhuǎn)銷 正效率 + 高(90%) 高(75%85%) 低 低 較高 逆效率 - 高(60%70%) 高 低 較高 較高 iw 可變 可變 不可變 可變 可變 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 *殼體用鋁合金 蝸 桿 指 銷 式 形 式 特

4、 點(diǎn) 齒 輪 齒 條式 循 環(huán) 球 式 蝸 桿 滾輪 式 死 銷 旋 轉(zhuǎn) 銷 磨 損 慢 慢 慢 快 慢 調(diào) 整 間 隙 容 易 容 易 困 難 容 易 容 易 工 作 可 靠 性 可 靠 可 靠 可 靠 較 差 較 差 結(jié) 構(gòu) 簡 單 復(fù) 雜 簡 單 簡 單 較 復(fù) 雜 制 造 工 藝 容 易 困 難 容 易 容 易 容 易 制 造 精 度 不 高 高 不 高 雙 銷 變 速 比 時 要 求 高 用 做 整 體 式 動力 轉(zhuǎn) 向 可 以 可 以 困 難 困 難 困 難 質(zhì) 量 輕 * 居 中 居 中 單 銷 輕 、 雙 銷 重 車 輪 轉(zhuǎn) 角 大 小 小 小 小 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方

5、案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析1. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器1）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器輸入齒輪位置與輸出特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析1. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器1）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器輸入齒輪位置與輸出特點(diǎn)形式 特點(diǎn) 中間輸入 兩端輸出 側(cè)面輸入 兩端輸出 側(cè)面輸入 中間輸出 側(cè)面輸入 一端輸出 備 注 車輪上下跳動時 拉桿擺角 大 大 小 拉桿短 擺角 轉(zhuǎn)向拉桿與懸架系的運(yùn)動干涉 大 大 小 轉(zhuǎn)向器殼體強(qiáng)度 大 大 小 大 滿足總布置要求 不好 較好 較好 應(yīng)用 平頭車 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方

6、案分析1. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器2） 齒條斷面形狀齒條斷面形狀 形狀 特點(diǎn) 圓形 V形 Y形 備注 制造工藝 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 材料消耗 多 少 少 約少20% 質(zhì)量 大 小 小 強(qiáng)度 小 小 大 Y形齒寬寬 齒條自轉(zhuǎn) 能 不能 不能 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析一、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析1. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器3） 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式(1) 轉(zhuǎn)向器在前軸后方, 后置梯形(2) 轉(zhuǎn)向器在前軸后方, 前置梯形(3) 轉(zhuǎn)向器在前軸前方, 前置梯形(4) 轉(zhuǎn)向器在前軸前方, 后置梯形第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析二、防傷安全機(jī)構(gòu)方案分析防傷安全機(jī)構(gòu)方

7、案分析交通事故表明:汽車發(fā)生碰撞事故,可以是正面、側(cè)面、追尾等碰撞事故,其中正面碰撞事故 約占40% 50%。正面碰撞事故中，駕駛員可能與轉(zhuǎn)向盤、儀表板、轉(zhuǎn)向管柱、擋風(fēng)玻璃、室內(nèi)后視鏡、遮陽板等發(fā)生身體接觸，并遭受傷害，嚴(yán)重時會傷及性命，因此采取有效措施保護(hù)駕駛員是十分重要的。當(dāng)前采取的有效措施主要有：安全帶、安全氣囊、轉(zhuǎn)向系中的防傷安全機(jī)構(gòu)。有的汽車上述三種措施同時并存（如檔次比較高的轎車），有些汽車只有其中的12項(xiàng)（如平頭客車只有安全帶，貨車中當(dāng)前也很少裝氣囊）。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析二、防傷安全機(jī)構(gòu)方案分析防傷安全機(jī)構(gòu)方案分析1、法規(guī)要求1）汽車以48km

8、/h的速度正面同其它物體碰撞的實(shí)驗(yàn)中， 轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸在水平方向的后移量不得大于127mm；2）在臺架試驗(yàn)中用人體模型的驅(qū)干以6.7m/s的速度碰撞轉(zhuǎn)向盤時，作用在轉(zhuǎn)向盤上的水平力不得超過11123N（GB115571998）2、防傷安全機(jī)構(gòu)安全帶可以有效地限制乘員前移量。安全氣囊可以在乘員頭、胸前部與轉(zhuǎn)向盤（儀表板）之間形成隔離帶，緩和沖擊，減緩乘員前移量和前移速度。而在駕駛員不可避免的與轉(zhuǎn)向盤發(fā)生身體接觸時，防傷安全機(jī)構(gòu)可以減輕駕駛員受到傷害的程度。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析二、防傷安全機(jī)構(gòu)方案分析防傷安全機(jī)構(gòu)方案分析防 傷 轉(zhuǎn) 向 軸 萬 向 節(jié) 聯(lián) 接 叉

9、 安 全 聯(lián) 軸套 管 彈 性 聯(lián) 軸器 吸 能 轉(zhuǎn) 向管 柱 方 案 特 點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 簡 單 簡 單 簡 單 復(fù) 雜 吸 能 不 能 不 能 能 能 能 零 件 受 載 大 小 大 大 大 制 造 工 藝 簡 單 簡 單 簡 單 簡 單 復(fù) 雜 制 造 精 度 不 高 不 高 不 高 不 高 高 工 作 可 靠 性 可 靠 可 靠 可 靠 可 靠 可 靠 撞 后 實(shí) 現(xiàn) 轉(zhuǎn) 向 能 不 能 能 不 能 能 第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)一、轉(zhuǎn)向器的效率1.定義+=（P1-P2）/P1-=（P3-P2）/P3P1 作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率P2轉(zhuǎn)向器中的磨檫功率P3作用在

10、轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)一、轉(zhuǎn)向器的效率2.正效率+影響+ 的主要因素：轉(zhuǎn)向器類型；轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；螺線導(dǎo)程角、磨擦角等；制造與裝配質(zhì)量。+齒輪齒條式 斜齒齒條 90% 循環(huán)球式 螺桿螺母 指銷式 齒條齒扇式 7585% 蝸桿指銷式 固定銷 55% 旋轉(zhuǎn)銷 75% 蝸桿滾輪式 針 55% 錐 70% 珠 75% +第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)一、轉(zhuǎn)向器的效率2.正效率+轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)參數(shù)與+0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；為摩擦角，=t g-1f； f為摩擦因數(shù)。當(dāng)滾道表面良好，表面硬度為58HRC以上時，=19分析上式可知： +

11、 與0、有關(guān)0，則 + 070以后， + 緩慢)(00tgtg第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)一、轉(zhuǎn)向器的效率3.逆效率- 的種類可逆式：易打手，回正性能好不可逆式：轉(zhuǎn)向零件受載大，無路感，不能回正極限可逆式：回正性能、路感、轉(zhuǎn)向系零件受載等均居中轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)參數(shù)與-分析上式可知： - 與0、有關(guān)0，則 - ，且在0=80100以后增加速度大于+增加速度。 0不宜大于801000時，則得- - 說明不可逆00)(tgtg第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性1.轉(zhuǎn)向系傳動比轉(zhuǎn)向系傳動比轉(zhuǎn)向系力傳動比 轉(zhuǎn) 向 系 角 傳 動 比 轉(zhuǎn) 向 器 角 傳

12、 動 比轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比hwpFFi2kkkw0dddtddtdipppwdddtddtdikpkpkpdddtddtdi第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性2.力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系aTFrwswnhDTF2aTDTihswrp02iddTTkhr又aDiiswp20第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性2.力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系a則 i p，轉(zhuǎn)向沉重，為此應(yīng)減少a 轎車 （0.40.6）B B輪胎胎面寬度貨車 4060 D sw與a均為定值, i p僅與 iw0 呈正比變化第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)

13、轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性3.轉(zhuǎn)向系角傳動比a則 i p，轉(zhuǎn)向沉重，為此應(yīng)減少a 轎車 （0.40.6）B B輪胎胎面寬度貨車 4060 D sw與a均為定值, i p僅與 iw0 呈正比變化0iddiiK112llddiKP又ii0第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律（1）分析 式可知：iw0 （ i w ）即 由 可知 F h , 轉(zhuǎn)向“輕便”。（2） ，dk與 iw0（ i w）成反比，轉(zhuǎn)向“不靈” 解決“輕”與“靈”的矛盾，可以采用變速比轉(zhuǎn)向器。aDiiswp20hWpFFi2Kddi0第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要

14、性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器變速比工作原理如下：一對相互嚙合齒輪的基本條件是基圓齒距相等，即：其中齒輪基圓齒距 齒條基圓齒距當(dāng)齒輪用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m1 和壓力角1 ，而齒條用非標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)和壓力角m2 和 2，并始終保持兩者便可以嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)21bbPP 111cosmPb222cosmPb2211coscosmm第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器變速比工作原理如下：當(dāng)齒條中部2的為最大向兩端逐漸減小時，則齒條中部的 m2也應(yīng)當(dāng)大于兩端處齒的 m2 。2大時，齒

15、槽上寬下窄，節(jié)圓半徑R1也大，反之亦反之。第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性4.轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器變速比工作原理如下：轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)d角，則齒條移動距離分別為：速比變化特性：2變化范圍 120350dRdSdRdS221121dSdS 第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性5.轉(zhuǎn)向器角傳動比變化規(guī)律的選擇 1）前軸負(fù)荷小或裝有動力轉(zhuǎn)向的汽車轉(zhuǎn)向輕便性好，上述兩種汽車應(yīng)以解決汽車有良好的機(jī)動性為主，即應(yīng)取用較小的i w 以減少轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。2）轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大（2040KN）、未裝動力轉(zhuǎn)向的汽車，應(yīng)以解決輕便性

16、為主要矛盾。 Tr與k 成正比變化，急轉(zhuǎn)彎時的輕便性問題更突出，應(yīng)選中間位置處 i w小，兩端位置處選用 i w 應(yīng)大些的變化特性。第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性6. i wmin 的確定 i w增大以后，轉(zhuǎn)向器輸出的力F，相對降低了轉(zhuǎn)向傳動裝置剛度，希望i w 取小些。當(dāng)i wmin 過于小時，帶來如下問題：1）對的變化特敏感，駕駛員難于準(zhǔn)確控制汽車方向高速轉(zhuǎn)彎行駛?cè)菀装l(fā)生交通事故。2）壞路上行駛反沖效應(yīng)增大經(jīng)驗(yàn)與建議：i wmin不低于1516第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)二、傳動比的變化特性7. i wmax 的確定i wmax

17、 過大帶來下述問題：1）轉(zhuǎn)向傳動裝置剛度、強(qiáng)度不足；2）轉(zhuǎn)向器尺寸大、質(zhì)量，在汽車上難于布置；3）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)n。建議 i wmax 700N時，已超出人體生理極限，此時對轉(zhuǎn)向器及動力缸以前的零件的計算載荷，取Fh=700NiDLTLFswRh212第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計1主要參數(shù)的確定2. 強(qiáng)度驗(yàn)算：抗彎強(qiáng)度；接觸強(qiáng)度3. 材料：齒輪 16MnCr5 、15CrNi6齒條 45鋼殼體 鋁合金模數(shù) 小齒輪齒數(shù) 壓力角 螺旋角 齒條齒數(shù) 23 57 200 90150 由行程確定 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與

18、計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（1）鋼球中心距D、螺桿外、內(nèi)徑D1、D2第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（1）鋼球中心距D、螺桿外、內(nèi)徑D1、D2 D：是指螺桿兩側(cè)剛球中心間的距離，是轉(zhuǎn)向器的基本尺寸。影響選取D的因素有：D1、D2和剛球直徑d。如果D選取的比較大，轉(zhuǎn)向器的尺寸及質(zhì)量均增加，螺桿尺寸也隨之增大，表明剛度大，承載能力強(qiáng)。要求：在保證有足夠的強(qiáng)度、剛度條件下為減小尺寸、質(zhì)量應(yīng)盡可能選取小一些的D，D的變化范圍為2040。D應(yīng)隨m 的變化而變化，

19、當(dāng)m時，D也應(yīng)。 D1、D2：（D2D1）=（510）%DD1=20、23、25、28、29、34、38第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）剛球直徑d及數(shù)量n 影響選取d的因素（常用的標(biāo)準(zhǔn)范圍： 79 ）：第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）剛球直徑d及數(shù)量n選取d的原則：在保證有足夠的承載能力條件下，盡可能取尺寸小些的d。如果是系列產(chǎn)品，要求d的選取規(guī)格盡可能少，常用有三種規(guī)格已足夠。第四節(jié)第四節(jié)

20、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）剛球直徑d及數(shù)量n影響選取n的因素 n 影響因素 要求n取 備注 承載能力 多 工作可靠性 少 n多時， 尺寸誤差導(dǎo)致受力不均勻且易堵塞 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（2）剛球直徑d及數(shù)量nn選擇：原則在保證有足夠的承載能力的條件下，n應(yīng)取少些為宜。n的選取范圍： n 60粒/環(huán)路為保證每個剛球都承載，要求對剛球進(jìn)行分組（至少 分四組）裝配。（同時螺桿、螺母也應(yīng)當(dāng)分組）。不包含

21、環(huán)流導(dǎo)管中鋼球數(shù)時，每個環(huán)路中的鋼球數(shù)n用下式計算：dDWdDWn0cos第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副(3)工作鋼球圈數(shù)W 環(huán)路數(shù)：1個或者2個，且多數(shù)轉(zhuǎn)向器為兩個獨(dú)立環(huán)路。 環(huán)路數(shù) 影響因素 環(huán)路數(shù) 備注 承載能力 多 減少軸向尺寸 少 提高傳動效率 多 滾道的曲率半徑減小 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副(3)工作鋼球圈數(shù)W影響工作鋼球圈數(shù)W的因素 W 影響因素 要求W取 備注 螺桿、 螺母、 鋼

22、球接觸強(qiáng)度 多 W多，nj 傳動效率高 少 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副(3)工作鋼球圈數(shù)W選取W的原則：在保證螺桿、螺母、鋼球有足夠的j 強(qiáng)度條件下，將W取少些；m小時W取1.5，m大時，W取得多。W的選取范圍： 1.5、2.5第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副(4)滾道截面：單圓弧滾道截面/四段圓弧滾道截面/橢圓滾道截面形 式 特 點(diǎn) 單 圓 弧 四 段 圓 弧 橢 圓 滾 道 接 觸 點(diǎn) （ 理

23、論 ） 2 4 3 軸 向 間 隙 大 小 小 軸 向 定 位 不 穩(wěn) 定 穩(wěn) 定 穩(wěn) 定 工 藝 容 易 難 難 應(yīng) 用 不 用 多 少 55.052.0,222dRRd一般第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副(5)接觸角：鋼球與螺桿滾道接觸點(diǎn)的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角稱為接觸角。接觸角影響：軸向力和徑向力的分配要求：軸向力和徑向力接近，以免影響扇齒齒根處強(qiáng)度。范圍：用450的多，少數(shù)用500或57.50(BenZ)，此時徑向力，軸向力。第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計

24、與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（6）螺距P若轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動d，則同時螺母移動ds距離，即 與此同時齒扇轉(zhuǎn)過的弧長也為ds，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過則有： 與聯(lián)立，得：2Pdds rddspPriddP2第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇1螺桿、鋼球、螺母傳動副（6）螺距P P 影響因素 要求 P 取 備注 iw iw1/p 軸向尺寸 小 iw取大，P 應(yīng)取小；iw取小，P應(yīng)取大。若 iw一定，P 取小，可通過r 保證 iw值，但此時徑向尺寸 尺寸 b(b=P-d) 大 b25 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)

25、械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇2齒條、齒扇傳動副設(shè)計齒扇齒的特點(diǎn) 齒頂圓與齒根圓均有錐度 分度圓d=mz，不變是圓柱 分度圓上的齒厚是變化的 基圓也是一個圓柱第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇2齒條、齒扇傳動副設(shè)計齒形計算圖紙上僅標(biāo)注基準(zhǔn)剖面尺寸即（）剖面尺寸。基準(zhǔn)剖面可以選在齒寬內(nèi)或齒寬外任意剖面處，但一般多選在B/2 處；基準(zhǔn)剖面的=0，且向右為正 ，向左 為負(fù)距基準(zhǔn)剖面尺寸a0 處的OO剖面的移距系數(shù)為 1matan01第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式

26、轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算三、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計（一）主要尺寸參數(shù)的選擇2齒條、齒扇傳動副設(shè)計齒形計算第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算四、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算1. 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力3)()(222223rRrREFkcoscos023nFF 1112rlFF 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算四、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算2. 齒的彎曲應(yīng)力w材料：螺桿、螺母 20CrMnTi滲碳 0.81.45mm 5863HRC26BsFhw第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算四、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算3.轉(zhuǎn)向搖臂軸直徑d材料：

27、20CrMnTi滲碳 0.81.45mm 5863HRC32 . 00rKTd 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算機(jī)械式轉(zhuǎn)向器設(shè)計與計算四、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計算4.轉(zhuǎn)向軸)(2 . 044dDDRFSWh第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)一、對動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求對動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求1) 運(yùn)動學(xué)上隨動作用;2) 有“路感”；3) F h0.0250.190KN時，動力轉(zhuǎn)向器應(yīng)開始工作；4) 轉(zhuǎn)向盤應(yīng)能自動回正，并保持汽車在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)；5) 工作靈敏，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值；6) 動力轉(zhuǎn)向失靈時仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動；7) 密封性能好，內(nèi)外泄漏少。第五

28、節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案1.分類 形式 特點(diǎn) 液壓式 氣壓式 備注 介質(zhì)工作壓力 高（618N/2） 低（1N/2） 動力缸尺寸 小 大 動力缸質(zhì)量 小 大 結(jié) 構(gòu) 緊湊 大 工作介質(zhì) 不可壓縮 可以壓縮 靈敏度 高 低 吸收沖擊能力 強(qiáng) 差 潤 滑 不要 需另行安排 第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案2.布置方案 分類 整體式 聯(lián)閥式 連桿式 半分置式 簡圖 特點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 不緊湊 不緊湊 不緊湊 轉(zhuǎn)向器主要零件承受動力缸載荷 受 不 受 不 受 不 受 拆 裝 困難 容易 容易 較容

29、易 管 路 短 短 長 長 轉(zhuǎn)向輪擺振 不容易 容易 容易 不容易 典型轉(zhuǎn)向器 不能用 可以用 可以用 可以用 布 置 容 易 困 難* 困 難 容 易 第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)二、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案3.分配閥的結(jié)構(gòu)方案 方案 滑 閥 轉(zhuǎn) 閥 簡圖 特點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 復(fù) 雜 制 造 容 易 難 靈敏度 低 高 材 質(zhì) 普 通 扭桿要求高 第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算1.動力缸的計算第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算2.分配滑閥參數(shù)的選擇第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

30、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算3.分配閥回位彈簧第五節(jié)第五節(jié) 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)三、動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計算4.評價指標(biāo)（1）動力轉(zhuǎn)向器作用效能（2）路感（3）轉(zhuǎn)向靈敏度（4）動力轉(zhuǎn)向器靜特性第六節(jié)第六節(jié) 轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)向梯形一、設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)滿足要求1、內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角i、o關(guān)系正確，保證全部車輪繞一個瞬時轉(zhuǎn)向中心行駛，各車輪作無滑動的純滾動運(yùn)動。2、轉(zhuǎn)向輪有足夠大的轉(zhuǎn)角，保證給定的D min。3、在汽車上有足夠的高度，高于前部h min。第六節(jié)第六節(jié) 轉(zhuǎn)向梯形轉(zhuǎn)向梯形二、轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析整體式 斷開式 備 注 方案 簡圖 特點(diǎn) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 復(fù) 雜 桿系、球頭多 成