第七章转向系设计第七章转向系设计第七章转向系设计第一节概述功用：汽车转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构。在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。形式和组成：汽车转向机构机械转向由转向盘、转向器和转向传动机构等组成。动力转向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，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。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。动力转向包括液压式动力转向和电控式动力转向。液压式动力转向已在汽车上广泛应用。近年来，电控动力转向已得到较快发展。转向系的设计要求：1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。2）转向轮具有自动回正能力。3）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。4）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车轮产生的摆动最小。5）转向灵敏，最小转弯直径小。6）操纵轻便。7）转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。8）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。9）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。10）转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致。正确设计转向梯形机构，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。第二节机械式转向器方案分析一、机械式转向器方案分析1.齿轮齿条式优点：结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达90%；可自动消除齿间间隙；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；制造成本低。缺点：逆效率高（60%~70%）。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。根据输入齿轮位置和输出特点不同，有四种形式：*中间输入，两端输出；*侧面输入，两端输出；*侧面输入，中间输出；*侧面输入，一端输出。侧面输入、中间输出方案由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时位杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系的运动干涉。两侧输出方案容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。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。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，冲击与工作噪声均下降。齿条断面形状圆形圆形断面齿条制作工艺比较简单。V形Y形V形和Y形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，故质量小。齿轮齿条式转向器广泛应用于各种级别的轿车上。装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车上。2.循环球式组成：螺旋槽内装有钢球的螺杆和螺母传动副，螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副。优点：传动效率可达到75%~85%；转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容易；适合用来做整体式动力转向器。缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。应用：主要用于货车和客车上。循环球式转向器的间隙调整机构3.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。优点：结构简单；制造容易；强度比较高、工作可靠、寿命长；逆效率低。缺点：正效率低；调整啮合间隙比较困难；传动比不能变化。蜗杆指销式转向器有固定销式和旋转销式两种形式。根据销子数量不同，又有单销和双销之分。蜗杆指销式转向器优点：传动比可以做成不变的或者变化的；工作面间隙调整容易。固定销式转向器的结构简单、制造容易。但销子的工作部位磨损快、工作效率低。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。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。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。二、防伤安全机构方案分析计算联轴套管吸收冲击能量机构第三节转向系主要性能参数一、转向器的效率功率P1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正效率，用符号η+表示，；反之称为逆效率，用符号η－表示。正效率η+计算公式：η+=（P1-P2）/P1逆效率η－计算公式：η－=（P3-P2）/P3P1—为作用在转向轴上的功率；P2—转向器中的磨擦功率；P3—作用在转向摇臂轴上的功率。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。1.转向器的正效率η+影响转向器正效率的因素有转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。（1）转向器类型、结构特点与效率类型的影响齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器正效率明显低些。结构的影响蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支