摘 要本論文基于整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)，以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)為主線，綜合了液壓動(dòng)力的分析，對(duì) Jz100 型貨車的轉(zhuǎn)向器進(jìn)行設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)向系作為現(xiàn)代車輛的重要系統(tǒng)之一，其主要作用是保證車輛按駕駛員設(shè)想的軌跡運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向器作為轉(zhuǎn)向系最為重要的組成部分，其性能的好壞不僅直接影響轉(zhuǎn)向靈敏度，而且對(duì)車輛的安全性也有重要影響。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到改進(jìn)，過(guò)去采用循環(huán)球轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球變比轉(zhuǎn)向器只能相對(duì)的解決轉(zhuǎn)向輕便性和操縱靈敏性問(wèn)題, 要想從根本上解決這兩個(gè)問(wèn)題只有安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。因此, 除重型汽車和高檔轎車早已安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器外, 近年來(lái)在中型貨車、豪華客車及中檔轎車上都已開始安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向器技術(shù)水平的提高、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和市場(chǎng)的需要, 其它一些車型也必將陸續(xù)安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。首先，簡(jiǎn)要介紹了汽車行業(yè)現(xiàn)在的情況和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。其次，對(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析，確定了轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)的整體方案。根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)手冊(cè)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了必要的計(jì)算。最后，完成了轉(zhuǎn)向器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器；液體壓力；結(jié)構(gòu)分析。AbstractIn this paper, based on the overall hydraulic power steering device design, the main line of the recirculating ball type steering device, the analysis of the hydraulic power, the design of the steering gear of the Jz100 type truck. Steering system as one of the important systems of modern vehicles, its main role is to ensure that the vehicle according to the trajectory of the driver's track. As the most important part of the steering system, the performance of the steering system not only has a direct impact on the sensitivity, but also has an important influence on the safety of the vehicle. With the development of automobile industry, automobile steering gear is continuously improved, past the recirculating ball steering devices and recirculating ball ratio steering gear can only be relative solve steering portability and sensitivity control problem, want to fundamentally solve the two problems only with the installation of power steering gear. Therefore, in addition to heavy vehicles and luxury cars have been installed power steering gear, in recent years in the medium truck, luxury cars and mid-range cars have begun to install power steering gear. With the improvement of power steering technology, production scale and the market's need, some other models will also be installed power steering gear. Firstly, the present situation and future development trend of the automobile industry are introduced briefly.Secondly, the structure of the steering gear is analyzed, and the overall scheme of the design of the steering gear is determined. According to the automobile steering gear design manual and relevant empirical formula for the calculation of the necessary.Finally, the overall structure of the steering gear is designed.Key phrase:Integral hydraulic power steering gear; fluid pressure; structural analysis.目錄摘 要 ...................................................................................................................IAbstract................................................................................................................II第 1 章 緒 論 ..........................................................................................................11.1 課題研究的背景和意義 ...........................................................................11.2 汽車轉(zhuǎn)向器的發(fā)展 ...................................................................................21.3 我國(guó)汽車發(fā)展與國(guó)外的差距 ...................................................................31.4 我國(guó)汽車液壓轉(zhuǎn)向器工業(yè)的發(fā)展前景 ....................................................41.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求及設(shè)計(jì)內(nèi)容 ...................................................................41.5.1 設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................41.5.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ................................................................................4第 2 章 轉(zhuǎn)器主要參數(shù)、原理和方案的選定 ....................................................62.1 轉(zhuǎn)向器的主要性能參數(shù) ...........................................................................62.1.1 轉(zhuǎn)向器的效率 .....................................................................................62.1.2 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比與力傳動(dòng)比 .........................................................82.1.3 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)間隙特性 ...................................................................122.1.4 轉(zhuǎn)向系的剛度 ...................................................................................132.1.5 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) .......................................................................142.1.6 轉(zhuǎn)向盤自由行程 ...............................................................................152.2 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理 .........................................................152.2.1 轉(zhuǎn)閥式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理 ...................................................162.2.2 方向盤處于某一轉(zhuǎn)角時(shí) ...................................................................172.2.3 助力裝置的隨動(dòng)作用 .......................................................................172.2.4 轉(zhuǎn)向后方向盤回位的工作狀況 .......................................................172.2.5 保證直線行駛穩(wěn)定的情況 ...............................................................172.2.6 液壓助力裝置失效時(shí)的工作情況 ...................................................172.3 方案的選擇 .............................................................................................182.3.1 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)分類 ...........................................................................182.3.2 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案 ...........................................................202.3.3 轉(zhuǎn)向分配閥的選擇 ...........................................................................222.4 轉(zhuǎn)向器方案分析 .....................................................................................222.5 防傷安全機(jī)構(gòu)方案分析 .........................................................................232.6 本章小結(jié) .................................................................................................25第 3 章 主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和校核 ......................................................................263.1 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 .........................................................................263.2 螺桿、鋼球和螺母?jìng)鲃?dòng)副 .....................................................................283.2.1 鋼球中心距 、螺桿外徑 和螺母內(nèi)徑 .................................28D12D3.2.2 鋼球直徑 和數(shù)量 ........................................................................28dn3.2.3 滾道截面 ...........................................................................................293.2.4 接觸角 ............................................................................................29?3.2.5 螺距 和螺線導(dǎo)程角 ...................................................................30P0a3.2.6 工作鋼球圈數(shù) ..............................................................................30W3.2.7 導(dǎo)管內(nèi)徑 .......................................................................................301d3.3 齒條齒扇傳動(dòng)副的設(shè)計(jì) .........................................................................323.4 零件強(qiáng)度校核 .........................................................................................363.4.1 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 .....................................................36j?3.4.2 齒的彎曲應(yīng)力 .............................................................................38w3.4.3 轉(zhuǎn)向搖臂軸直徑的確定 ..................................................................383.5 扭桿的設(shè)計(jì) .............................................................................................413.6 動(dòng)力缸的計(jì)算 .........................................................................................433.6.1 動(dòng)力缸徑的計(jì)算 ..............................................................................433.6.2 螺母行程的計(jì)算 ..............................................................................443.6.3 動(dòng)力缸缸筒壁厚的計(jì)算 ..................................................................443.7 本章小結(jié) .................................................................................................47第 4 章 閥口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 ..................................................................................484.1 簡(jiǎn)單閥口的轉(zhuǎn)閥 .....................................................................................484.2 短切口轉(zhuǎn)閥 .............................................................................................504.3 本章小結(jié) .................................................................................................52第 5 章 液壓回路的設(shè)計(jì) ..................................................................................535.1 轉(zhuǎn)向油泵的選擇 .....................................................................................535.2 轉(zhuǎn)向油罐 .................................................................................................545.3 本章小結(jié) .................................................................................................55總結(jié) ....................................................................................................................56致謝 ....................................................................................................................58參考文獻(xiàn) ............................................................................................................59Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)0第 1 章 緒 論1.1 課題研究背景和意義伴隨著人們生活水平的不斷提高，汽車在人們的日常生活中正變得越來(lái)越必不可缺少。2014 年，我國(guó)汽車產(chǎn)銷量雙雙實(shí)現(xiàn)世界第一，汽車保有量將近 1.54 億輛。轉(zhuǎn)向系作為現(xiàn)代車輛的重要系統(tǒng)之一，其主要作用是保證車輛按駕駛員設(shè)想的軌跡運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向器作為轉(zhuǎn)向系最為重要的組成部分，其性能的好壞不僅直接影響轉(zhuǎn)向靈敏度，而且對(duì)車輛的安全性也有重要影響。而伴隨著我國(guó)農(nóng)村購(gòu)買能力的提高以及對(duì)安全高效運(yùn)輸工具的需求，低速貨車在最近幾年發(fā)展尤為迅速。但是，由于低速貨車是從早期的四輪農(nóng)用車發(fā)展而來(lái)，設(shè)計(jì)理念及制造工藝相對(duì)比較粗糙，車輛的整體性能相對(duì)不完善，加之駕駛員的駕駛水平參差不齊，以及低速貨車長(zhǎng)期處于重載、惡劣路況等相對(duì)復(fù)雜的駕駛操縱環(huán)境下,使得車輛的操作穩(wěn)定性顯得尤為重要。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為直接控制汽車的行動(dòng)方向的系統(tǒng)，其性能的惡劣直接影響汽車的操縱穩(wěn)定性。汽車的操作穩(wěn)定性包含兩方面的內(nèi)容：操作性和穩(wěn)定性。汽車操穩(wěn)性主要影響汽車行駛安全性和操作復(fù)雜程度，隨著汽車行駛速度的不斷提高，為了保證行駛的安全性，汽車操作穩(wěn)定性得到越來(lái)越多的關(guān)注，已經(jīng)成為汽車性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志之一。針對(duì)分析汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)低速貨車操作穩(wěn)定性的影響就成為了眾研究單位和汽車廠商一致追求的目標(biāo)。汽車轉(zhuǎn)向器作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中能夠精確傳遞駕駛員意志的關(guān)鍵部件，其性能好壞會(huì)直接影響整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的執(zhí)行能力。可以說(shuō)，一個(gè)合格的轉(zhuǎn)向器是汽車擁有良好轉(zhuǎn)向性能的前提。目前，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線性控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。由于各自性能和特點(diǎn)的不同，各類動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展情形和使用范圍都不盡相同，而液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于具備輸出力大、轉(zhuǎn)向平穩(wěn)、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為中大型噸位貨車的最佳選擇。整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向作為目前市場(chǎng)上最為主要的助力轉(zhuǎn)向器，它將機(jī)械轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥整合到一起，大大減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所占的空間，方便轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置。機(jī)械轉(zhuǎn)向器和缸體形成左右兩個(gè)工作腔，它們分別通過(guò)油道和轉(zhuǎn)向控制閥相連。整體式液壓轉(zhuǎn)向器通過(guò)控制油壓1的大小實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)工作時(shí)無(wú)噪音，工作滯后時(shí)間短，而且能吸收來(lái)自不平路面的沖擊。因此，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器已在各類各級(jí)汽車上獲得廣泛應(yīng)用。因此，本課題以 Jz100 型商用貨車為基礎(chǔ)，將循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為研究對(duì)象，闡述整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)過(guò)程。1.2 汽車轉(zhuǎn)向器的發(fā)展據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占 40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占 10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占 5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來(lái)越大，日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由 60 年代的 62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的100％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 65％，齒條齒輪式占 35％。在國(guó)外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占領(lǐng)日本市場(chǎng)，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國(guó) ZF 公司也作為一個(gè)大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世。它從 1948 年開始生產(chǎn) ZF 型轉(zhuǎn)向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器 200 多萬(wàn)臺(tái)。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國(guó)德?tīng)柛９?SAGINAW 分部；英國(guó) AN 公司是比較有名的專業(yè)廠家，有很大的產(chǎn)量和銷售面。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢(shì)，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力。 從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還是新的結(jié)構(gòu)，各國(guó)的生產(chǎn)廠家都正在組織力量，大力開展試驗(yàn)研究工作，提高使用性能、減小總成體積、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，以便逐步推廣和普及。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化對(duì)汽車乃至汽車轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)都有很大影響。特別是西方國(guó)家實(shí)行石油禁運(yùn)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)受沖擊很大。隨著能源危機(jī)的發(fā)展，汽車工業(yè)首當(dāng)其沖，其發(fā)展方向有很大變化。Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)2從汽車設(shè)計(jì)、制造到各總成部件的生產(chǎn)都隨著能源危機(jī)的發(fā)生而變化，表現(xiàn)在能源消耗、材料消耗、操縱輕便等各個(gè)方面。我國(guó)加入 WTO，給汽車工業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇，也帶來(lái)挑戰(zhàn)，國(guó)產(chǎn)汽車及零部件將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。我國(guó)的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，我國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)水平也有了很大提高。在汽車轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)行業(yè)里，70 年代推廣了循環(huán)球轉(zhuǎn)向器，80 年代開發(fā)它推廣了循環(huán)球變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器。對(duì)提高我國(guó)汽車轉(zhuǎn)向輕便性水平起了很大的推動(dòng)作用。到了 90 年代，駕駛員對(duì)汽車轉(zhuǎn)向性能的要求有了進(jìn)一步的提高，要求轉(zhuǎn)向更輕便、操縱更靈敏。過(guò)去采用循環(huán)球轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球變比轉(zhuǎn)向器只能相對(duì)的解決轉(zhuǎn)向輕便性和操縱靈敏性問(wèn)題，要想從根本上解決這兩個(gè)問(wèn)題只有安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。因此，除重型汽車各高檔轎車早已安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器外，近年來(lái)在中型貨車、豪華客車及中檔轎車上都已開始安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向器技術(shù)水平的提高、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和市場(chǎng)的需要，其它一些車型也必將陸續(xù)安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。目前國(guó)內(nèi)這些車型和國(guó)外同類汽車的發(fā)展趨勢(shì)一樣，都采用了整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。除轎車全部采用了齒輪齒條整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器外，其它車型大都采用循環(huán)球整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。在這些轉(zhuǎn)向器中，其控制閥也由過(guò)去廣泛采用的滑閥式結(jié)構(gòu)幾乎全部改為轉(zhuǎn)閥式結(jié)構(gòu)。1.3 我國(guó)汽車發(fā)展與國(guó)外差距工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對(duì)汽車性能的要求3越來(lái)越高，盡管改革開放以來(lái)，汽車工業(yè)有了較大發(fā)展，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，我國(guó)國(guó)內(nèi)的汽車生產(chǎn)商的專業(yè)化水平相對(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)較落后，各種國(guó)內(nèi)汽車品牌的汽車都有各自的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，使對(duì)汽車零部件的生產(chǎn)造成一定的困難。二是設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)落后，如汽車的主要部件，發(fā)動(dòng)機(jī)、ECU、傳感器等都需要從國(guó)外進(jìn)口回來(lái)，而在國(guó)內(nèi)只需要負(fù)責(zé)汽車的組裝，自主生產(chǎn)的能力相對(duì)國(guó)外來(lái)說(shuō)較落后。加之生產(chǎn)效率不高、周期長(zhǎng)。1.4 我國(guó)汽車液壓轉(zhuǎn)向器工業(yè)的發(fā)展前景據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的 2015 年中國(guó)汽車轉(zhuǎn)向器市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)查與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì)報(bào)告顯示，我國(guó)生產(chǎn)的汽車以配套安裝液壓助力循環(huán)球轉(zhuǎn)向器及液壓助力齒輪齒條轉(zhuǎn)向器為主。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有 140 余家轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件生產(chǎn)廠商，專業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向器的廠商有 30 余家，年產(chǎn)量達(dá) 20 萬(wàn)臺(tái)以上的廠商有 10 余家。目前我國(guó)轉(zhuǎn)向器行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類齊全，已形成一定規(guī)模并達(dá)到較高水平，并向經(jīng)濟(jì)規(guī)模型、科技創(chuàng)新型方向邁進(jìn)。根據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2014 年末，我國(guó)汽車轉(zhuǎn)向行業(yè)產(chǎn)能約為 3600 萬(wàn)臺(tái)（套） ，總銷售額約 350 億元。1.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求及設(shè)計(jì)內(nèi)容1.5.1 設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)整體式液壓轉(zhuǎn)向器總裝圖，零號(hào)圖一張；（2）完成轉(zhuǎn)向器其余零部件的設(shè)計(jì)。2 或 3 號(hào)圖若干張；（3）撰寫畢業(yè)論文：10000～12000 字。1.5.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本論文主要是對(duì) Jz100 型整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)4和探討，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：（1）介紹了轉(zhuǎn)向器在當(dāng)前社會(huì)上發(fā)展?fàn)顩r，以這些情況為主要思路，設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式；（2）根據(jù)整體式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式，選出整體式轉(zhuǎn)向器的零部件形式，然后根據(jù)整體式轉(zhuǎn)向器的工藝性能要求設(shè)計(jì)出整體式轉(zhuǎn)向器的所有構(gòu)件；（3）對(duì)整體式轉(zhuǎn)向器進(jìn)行分析、調(diào)整。以得到符合實(shí)際生產(chǎn)要求的整體式轉(zhuǎn)向器。5第 2 章 轉(zhuǎn)向器主要參數(shù)、原理和方案的選定2.1 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向器的主要性能參數(shù)有轉(zhuǎn)向器的效率、轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比與力傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙特性、轉(zhuǎn)向器的剛度以及轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。2.1.1 轉(zhuǎn)向器的效率轉(zhuǎn)向器的輸出功率與輸入功率之比，稱為轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率。轉(zhuǎn)向器的效率 又有正效率 與逆效率 之分。轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出的功率 ( )與轉(zhuǎn)??-?21P?向軸輸入功率 之比，稱為轉(zhuǎn)向器的正效率：1P(2-1)12P???式中 ——轉(zhuǎn)向器的摩擦功率。2反之，即轉(zhuǎn)向軸輸出的功率( )與轉(zhuǎn)向搖臂軸輸入的功率 之比，23 3P稱為轉(zhuǎn)向器的逆效率：(2-2)32P???為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高。為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手又要求此逆效率盡可能低。1、轉(zhuǎn)向器的正效率 ??影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。（1）轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與正效率 在前述四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)6同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同其正效率也不一樣。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器正效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為 70％和 75％。轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對(duì)效率也有影響，用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正逆效率提高約 10％。(2) 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與正效率 如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失而只考慮嚙合副的摩擦，則其正效率 為 :??（2-3） 0tan?????式中 ——蝸桿或螺桿的螺線導(dǎo)程角；0?——摩擦角， ；?arctn f?——摩擦系數(shù)。f2、轉(zhuǎn)向器逆效率 ??根據(jù)逆效率的大小，轉(zhuǎn)向器可分為可逆式、極限可逆式與不可逆式三種?？赡媸睫D(zhuǎn)向器的逆效率較高，這種轉(zhuǎn)向器可將路面作用在轉(zhuǎn)向輪上的大部分力傳遞到轉(zhuǎn)向盤上，使司機(jī)的路感好。在汽車轉(zhuǎn)向后也能保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)回正，使轉(zhuǎn)向輪行駛穩(wěn)定。但在壞路面上，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪上作用有側(cè)向力時(shí)，轉(zhuǎn)向輪受到的沖擊大部分會(huì)傳給轉(zhuǎn)向盤，容易產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象，同時(shí)轉(zhuǎn)向輪容易產(chǎn)生擺振。因此，可逆式轉(zhuǎn)向器宜用于良好路面上行駛的車輛。循環(huán)球式和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器均屬于這一類。不可逆式轉(zhuǎn)向器不會(huì)將轉(zhuǎn)向輪受到的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤上。由于它既使司機(jī)沒(méi)有路感，又不能保證轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正，現(xiàn)代汽車已不采用。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。其逆效率較低，適用于在壞路面上行駛的汽車。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到?jīng)_擊力時(shí)，其中只有較小的一部分傳給轉(zhuǎn)向盤。7如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失而只考慮嚙合副的摩擦，則蝸桿和Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)8螺桿類轉(zhuǎn)向器的逆效率為：（2-4）0tan?????式中 及 見(jiàn)式（2-3）下的說(shuō)明。0??式（2-4） 、式（2-5）可見(jiàn)：增大導(dǎo)程角 不僅能提高正效率，也會(huì)提0高逆效率，故 不宜取得過(guò)大。當(dāng) ≤ 時(shí)，逆效率 ≤0，這時(shí)轉(zhuǎn)向器為00????不可逆式。因此應(yīng)使 ≥ ，通常螺線的導(dǎo)程角取為 8°～10°。min2.1.2 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比與力傳動(dòng)比（1）角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比，稱為轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增量與相應(yīng)的轉(zhuǎn)向搖臂軸轉(zhuǎn)角增量之比，稱為轉(zhuǎn)0i?向器的角傳動(dòng)比 。轉(zhuǎn)向搖臂軸轉(zhuǎn)角的增量與轉(zhuǎn)向盤所在一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)相應(yīng)i的轉(zhuǎn)角增量之比 ，稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比。它們之間的關(guān)系為：,?（2-5）,0ii?????????（2-6） i（2-7） ,i?????式中： ——轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比;0i?——轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比；——轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比；,i?——轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增量；??——轉(zhuǎn)向搖臂軸轉(zhuǎn)角的增量；?9——同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量。 ??Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)10轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置，通常取其在中間位置時(shí)使轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂均垂直于其轉(zhuǎn)向縱拉桿，而在向左和向右轉(zhuǎn)到底的位置時(shí)，應(yīng)使轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂分別與轉(zhuǎn)向縱拉桿的交角相等。這時(shí)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比亦可取為：（2-8）,31li??式中 ——轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)；1l——轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)。3現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比多在 0.85～1.1，即近似為 1。故研究轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比時(shí)，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)往往只研究轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律即可。（2）力傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比等于轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向阻力矩 與轉(zhuǎn)向搖臂的力rT矩 之比值。與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置型式及其桿件所處的轉(zhuǎn)向位置有關(guān)。T在最惡劣的轉(zhuǎn)向條件下，例如在干而粗糙的轉(zhuǎn)向輪支承面上做原地轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)向阻力距 由轉(zhuǎn)向車輪相對(duì)于主銷軸線的滾動(dòng)阻力距 、輪胎rT 1T與地面接觸部分的滑動(dòng)摩擦力矩 以及轉(zhuǎn)向車輪的穩(wěn)定力矩或自動(dòng)回正力矩2所形成的阻力距 組成。即:3(2-9)123rT??（2-10）Ga?(2-11)21??(2-12) 311 2[(sini)(cos)]TaG???????11式中 ——轉(zhuǎn)向軸的載荷；1G——滾動(dòng)阻力的力臂，或主銷偏移距。即由轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長(zhǎng)aJz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)12線與支撐面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面的交線的距離。通常貨車的值為 40～60mm；轎車取 0.4～0.6 倍的臺(tái)面寬度；——車輪的滾動(dòng)阻力系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取 ；? 0.15??——主銷內(nèi)傾角；?——主銷后傾角；?、 ——內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的平均轉(zhuǎn)角；1?2——附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ；?0.85.9??:——滑動(dòng)摩擦力矩 的力臂：?2T（2-13）2.jr??、 ——車輪的自由半徑和靜半徑，計(jì)算時(shí)可近似地取rj 0.96jr?在實(shí)際計(jì)算中常取轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比 計(jì)算轉(zhuǎn)向搖臂軸上的力矩 ,,pi T即：（2-14）''()rPTi???式中 ——轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，一般取,?,0.85.9?:則轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向盤上的切向力，可由下式求得：（2-15）()hPhFTir????式中 ——轉(zhuǎn)向器的力傳動(dòng)比；pi——轉(zhuǎn)向盤的半徑，根據(jù)車型不同可在范圍內(nèi)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)系列選?。籬r——轉(zhuǎn)向器的正效率。??由（2-14）和（2-15）兩式可見(jiàn)：當(dāng)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力距 一定時(shí)，rT增大轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比 就能減小作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力 ，使,pi hF13操縱輕便。Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)14這里還應(yīng)指出：當(dāng)汽車在行駛過(guò)程中轉(zhuǎn)向時(shí)，上述轉(zhuǎn)向輪與地面間的滑動(dòng)摩擦阻力距 比汽車在原地轉(zhuǎn)向時(shí)的要小許多倍，且與車速有關(guān)。2T（3）轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化規(guī)律轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 是一個(gè)重要參數(shù)，它影響著汽車的許多轉(zhuǎn)向性能。i?由于增大角傳動(dòng)比可以增大力傳動(dòng)比，因此轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比不僅對(duì)轉(zhuǎn)向靈敏度和穩(wěn)定性有直接影響，而且也影響著汽車的操縱輕便性。由式（2-5）可以看出：轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 成反比。 增大會(huì)使同一轉(zhuǎn)向i?i?盤轉(zhuǎn)角下的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角變小，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間變長(zhǎng)，汽車轉(zhuǎn)向靈敏性降低。因此轉(zhuǎn)向“輕便性”與“靈敏性”是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中遇到的一對(duì)矛盾。采用可變角傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向器可協(xié)調(diào)對(duì)“輕便性”和“靈敏性”的要求。而轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化規(guī)律又因轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)的不同而異。圖 2-1 給出了幾種典型的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化規(guī)律。由該圖可見(jiàn)：轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng) 隨轉(zhuǎn)向i?盤轉(zhuǎn)角的變化特性有不變（曲線 3）和可變之分。后者又有多種變化規(guī)律。其中曲線 1 為轉(zhuǎn)向盤在中間位置時(shí)， 較小，向左、右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則逐步增大；wi曲線 4 則與之相反。曲線 2 為蝸桿雙銷式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比特性曲線，是周期重復(fù)的。曲線 5 則為蝸桿單銷式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比特性曲線，這時(shí)轉(zhuǎn)向器蝸桿在中間位置的螺距較小，而至兩端則逐漸增大。應(yīng)根據(jù)車型和使用條件的不同來(lái)合理選擇 及其變化特性。對(duì)于高速車i?輛來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時(shí)的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 不宜過(guò)小，否則會(huì)在高速直線行駛時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角過(guò)分敏感。轉(zhuǎn)向盤處于中間位置即汽車直行時(shí)的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜小于 15～16。15圖 2-1 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 的變化特性曲線i?對(duì)于轎車和輕型以下的貨車，因前軸負(fù)荷不大，在轉(zhuǎn)向盤的全轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，而具有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的車輛，其轉(zhuǎn)向阻力距由動(dòng)力裝置克服，故在上述兩種情況下均有可能選擇較小的角傳動(dòng)比和減少轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的總?cè)?shù)，以提高汽車的轉(zhuǎn)向的靈敏性。其角傳動(dòng)比 宜采用轉(zhuǎn)向盤處于中i?間位置時(shí)具有較大值而在左、右兩端具有較小值的變化特性，如圖 2-1 曲線4 及 5 所示。對(duì)于沒(méi)有裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向的大客車和中型及以上的載貨汽車，因轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，而轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)向過(guò)程中是變化的，使急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問(wèn)題顯得十分突出，故轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)的理想特性應(yīng)當(dāng)是中間小兩端大的曲線，如圖 2-1 的曲線 1 所示?，F(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比也常采用不變的數(shù)值：轎車取 =14～22；i?貨車取 =20～25。汽車的轉(zhuǎn)向車軸負(fù)荷較輕時(shí)，應(yīng)選用較小值。i?2.1.3 轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙特性轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙是指轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的改變而改變。通常將這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙特性。研究該傳動(dòng)間隙特性的意義在于它對(duì)汽車直線行駛時(shí)的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的壽命都有直接影響。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置即汽車做直線行駛時(shí)，如果轉(zhuǎn)向器有傳動(dòng)間隙則Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)16將使轉(zhuǎn)向輪在該間隙范圍內(nèi)偏離直線行駛位置而失去穩(wěn)定性。為防止這種情況發(fā)生，要求當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于中間位置時(shí)轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副為無(wú)隙嚙合。這一要求應(yīng)在汽車使用的全部時(shí)間內(nèi)得到保證。汽車多直行行駛，因此轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副在中間部位的磨損量大于其兩端。為了保證轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副磨損最大的中間部位能通過(guò)調(diào)整來(lái)消除因磨損而形成的間隙，調(diào)整后當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)又不致于使轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副在其他嚙合部位卡住。為此應(yīng)使傳動(dòng)間隙從中間部位到兩端逐漸增大，并在端部達(dá)到其最大值（礦量轉(zhuǎn)角約為 25°～35°） ，如圖 2-2 所示，以利于對(duì)間隙的調(diào)整及提高轉(zhuǎn)向器的使用壽命。不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器其傳動(dòng)間隙特性亦不同。圖 2-2 轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙特性1—轉(zhuǎn)向器的徑向礦量；2—轉(zhuǎn)向器的軸向礦量2.1.4 轉(zhuǎn)向系的剛度轉(zhuǎn)向系的各零、部件尤其是一些桿件均具有一定的彈性，這就使得轉(zhuǎn)向輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角 要比司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤并按轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比換算至轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)sa角 要小，這樣就會(huì)有不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。轉(zhuǎn)向系剛度 對(duì)輪胎的側(cè)偏剛度0 SC影響也很大。如果令 為不考慮轉(zhuǎn)向系剛度時(shí)的輪胎側(cè)偏剛度，而為考慮aC轉(zhuǎn)向系剛度時(shí)的輪胎側(cè)偏剛度 （稱為等價(jià)剛度） ，則有以下關(guān)系：'?17（2-16）'1sCb????式中 ——整個(gè)轉(zhuǎn)向系的剛度；sC——拖后距（后傾拖距與輪胎拖距之和） ，見(jiàn)圖 2-3。b圖 2-3 考慮轉(zhuǎn)向剛度時(shí)的輪胎等價(jià)側(cè)偏剛度——前輪側(cè)偏角； ——前輪速度；1?av——側(cè)偏后的前輪速度； ——前輪的側(cè)向反作用力u1yF由上式可見(jiàn)：當(dāng) 值很大時(shí)， ，即前輪的側(cè)偏剛度近似為考慮轉(zhuǎn)向系剛sC度時(shí)的輪胎側(cè)偏剛度；當(dāng) 值很小時(shí)，前輪的側(cè)偏剛度接近 0。后者表明：轉(zhuǎn)向系剛度不足會(huì)使前輪的側(cè)偏剛度減小，并導(dǎo)致汽車不足轉(zhuǎn)向傾向的加劇，這是汽車的轉(zhuǎn)向靈敏性變差的原因。2.1.5 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少，一般約在 3.6 圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過(guò) 6 圈。Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)182.1.6 轉(zhuǎn)向盤自由行程轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段中的角行程，稱為轉(zhuǎn)向盤自由行程。轉(zhuǎn)向盤自由行程對(duì)于緩和路面沖擊及避免使駕駛員過(guò)度緊張是有利的，但不宜過(guò)大，以免過(guò)分影響靈敏性。一般說(shuō)來(lái)，轉(zhuǎn)向盤從相應(yīng)于汽車直線行駛的中間位置向任一方向的自由行程最好不超過(guò) 10°～15°。當(dāng)零件磨損嚴(yán)重到十轉(zhuǎn)向盤自由行程超過(guò) 25°～35°時(shí)，必須進(jìn)行調(diào)整。造成轉(zhuǎn)向盤自由行程過(guò)大的原因，主要有如下幾個(gè)方面：(1)轉(zhuǎn)向器蝸桿與滾輪(或齒扇、指銷等)間隙過(guò)大；(2)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置松動(dòng)；(3)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的球鉸鏈間隙過(guò)大(松動(dòng))；(4)前輪軸承或轉(zhuǎn)向節(jié)主銷與襯套配合不緊等。2.2 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理動(dòng) 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 在 機(jī) 械 式 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) 上 加 一 套 動(dòng) 力 輔 助 裝 置 組 成的 。 如 下 圖 ， 轉(zhuǎn) 向 油 泵 6 安 裝 在 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 上 ， 由 曲 軸 通 過(guò) 皮 帶 驅(qū) 動(dòng) 并 向 外輸 出 液 壓 油 。 轉(zhuǎn) 向 油 罐 5 有 進(jìn) 、 出 油 管 接 頭 ， 通 過(guò) 油 管 分 別 與 轉(zhuǎn) 向 油 泵和 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 2 聯(lián) 接 。 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 用 以 改 變 油 路 。 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 器 和 缸 體 形成 左 右 兩 個(gè) 工 作 腔 ， 它 們 分 別 通 過(guò) 油 道 和 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 聯(lián) 接 。 當(dāng) 汽 車 直 線 行 駛 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 2 將 轉(zhuǎn) 向 油 泵 6 泵 出 來(lái) 的 工 作 液 與油 罐 相 通 ， 轉(zhuǎn) 向 油 泵 處 于 卸 荷 狀 態(tài) ， 動(dòng) 力 轉(zhuǎn) 向 器 不 起 助 力 作 用 。 當(dāng) 汽 車 需要 向 右 轉(zhuǎn) 向 時(shí) ， 駕 駛 員 向 右 轉(zhuǎn) 動(dòng) 轉(zhuǎn) 向 盤 ， 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 將 轉(zhuǎn) 向 油 泵 出 來(lái) 的 工作 液 與 R 腔 接 通 ， 將 L 腔 與 油 罐 接 通 ， 在 油 壓 的 作 用 下 ， 活 塞 向 下 移 動(dòng) ，通 過(guò) 傳 動(dòng) 結(jié) 構(gòu) 使 左 、 右 輪 向 右 偏 轉(zhuǎn) ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 右 轉(zhuǎn) 向 。 向 左 轉(zhuǎn) 向 時(shí) ， 情 況與 上 述 相 反 。19圖 2-4 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖l.轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 2.轉(zhuǎn)向控制閥 3.機(jī)械轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸總成 4.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)5.轉(zhuǎn)向油罐 6.轉(zhuǎn)向油泵 R.轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸右腔 L.轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸左腔2.2.1 轉(zhuǎn)閥式液壓助力轉(zhuǎn)向器工作原理汽車直線行駛時(shí)，閥芯與閥套的位置關(guān)系如圖中所示。自泵來(lái)的液壓油經(jīng)閥芯與閥套間的間隙，流向動(dòng)力缸兩端，動(dòng)力缸兩端油壓相等。駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，閥芯與閥套的相對(duì)位置發(fā)生改變，使得大部分或全部來(lái)自泵的液壓油流入動(dòng)力缸某一端，而另一端與回油管路接通，動(dòng)力缸促進(jìn)汽車左傳或右轉(zhuǎn)。Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)20圖 2-5 液壓動(dòng)力原理示意圖212.2.2 方向盤處于某一轉(zhuǎn)向角度時(shí)當(dāng)方向盤停在某一位置不再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 此時(shí)閥體隨螺桿在油液和扭桿彈力的作用下沿方向盤旋轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度, 使之與轉(zhuǎn)閥相對(duì)角位移量減小, 動(dòng)力缸左、右腔油壓差減小, 但仍有助力作用。助力扭矩與車輪的回正力矩相平衡, 使車輪維持在某一轉(zhuǎn)向位置。2.2.3 助力裝置的隨動(dòng)作用在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，若方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)加快，彈性扭桿的扭轉(zhuǎn)速度也加快，閥體和轉(zhuǎn)閥相對(duì)錯(cuò)開的角位移量也迅速增大，動(dòng)力缸左、右腔油壓差也相應(yīng)加大，前輪偏轉(zhuǎn)速度加快?？梢?jiàn)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，前輪隨之偏轉(zhuǎn)； 方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)快，前輪偏轉(zhuǎn)快；方向盤停轉(zhuǎn), 前輪就停止偏轉(zhuǎn), 即處于平衡狀態(tài)。這就是助力裝置的隨動(dòng)作用。2.2.4 轉(zhuǎn)向后方向盤回位的工作情況當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向后回位時(shí)，如果駕駛員放松方向盤，扭轉(zhuǎn)的彈性扭桿回位，轉(zhuǎn)閥回到中間位置，失去助力作用，此時(shí)轉(zhuǎn)向輪在回正力矩作用下自動(dòng)回位；若需要液壓助力時(shí)，駕駛員可回轉(zhuǎn)方向盤, 使助力器幫助轉(zhuǎn)向輪回正。2.2.5 保證直線行駛穩(wěn)定的情況前輪直線行駛偶遇外界阻力發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，阻力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向螺桿、螺桿與閥體的圓柱銷作用在閥體上，使之與轉(zhuǎn)閥產(chǎn)生相對(duì)角位移, 這樣通向動(dòng)力缸左、右腔油壓不相等，產(chǎn)生助力作用, 通過(guò)循環(huán)球式傳動(dòng)副以及轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使前輪迅速向正。假設(shè)前輪突然遇到外界阻力向左偏轉(zhuǎn)，阻力矩通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使閥體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，閥體與轉(zhuǎn)閥有相對(duì)角位移量，動(dòng)力缸的左腔油壓升高而右腔油壓降低，產(chǎn)生助力作用，又通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使左偏的前輪迅速回正，保證了汽車直線行駛的穩(wěn)定性。2.2.6 液壓助力裝置失效時(shí)的工作情況一旦液壓助力裝置失效，該動(dòng)力轉(zhuǎn)向器即變成機(jī)械轉(zhuǎn)向器。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向Jz100 整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)22時(shí)，閥芯下端有凸塊，轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后, 通過(guò)螺桿上端轉(zhuǎn)閥限位結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn), 以保證汽車轉(zhuǎn)向。不過(guò)方向盤的空行程加大，轉(zhuǎn)向時(shí)有沉重感。2.3 方案的選擇整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器主要由三部分構(gòu)成：1）機(jī)械式轉(zhuǎn)向器；2）動(dòng)力缸；3）轉(zhuǎn)向分配閥。2.3.1 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)的分類轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型。歷史上曾出現(xiàn)過(guò)許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見(jiàn)。如果按照助力形式，又可以分為機(jī)械式（無(wú)助力） ，和動(dòng)力式（有助力）兩種，其中動(dòng)力轉(zhuǎn)向器又可以分為氣壓動(dòng)力式、液壓動(dòng)力式、電動(dòng)助力式、電液助力式等種類。1、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器它 是 一 種 最 常 見(jiàn) 的 轉(zhuǎn) 向 器 。 其 基 本 結(jié) 構(gòu) 是 一 對(duì) 相 互 嚙 合 的 小 齒 輪 和 齒條 ， 由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。轉(zhuǎn) 向 軸 帶 動(dòng) 小 齒 輪 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 齒 條 便 做 直 線 運(yùn) 動(dòng) 。 有 時(shí) ， 靠 齒 條 來(lái) 直 接 帶 動(dòng)橫 拉 桿 ， 就 可 使 轉(zhuǎn) 向 輪 轉(zhuǎn) 向 。 所 以 ， 這 是 一 種 最 簡(jiǎn) 單 的 轉(zhuǎn) 向 器 。 在 汽 車 上得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 與其它形式轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較?。粋鲃?dòng)效率高達(dá) 90％；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后，利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，可自動(dòng)消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積?。粵](méi)有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。23齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高(60％～70％)，汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間的沖擊力，大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤，稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成打手，對(duì)駕駛員造成傷害。2、蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器它 是 以 蝸 桿 為 主 動(dòng) 件 ， 曲 柄 銷 為 從 動(dòng) 件 的 轉(zhuǎn) 向 器 。 蝸 桿 具 有 梯 形 螺 紋 ， 手指 狀 的 錐 形 指 銷 用 軸 承 支 承 在 曲 柄 上 ， 曲 柄 與 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 軸 制 成 一 體 。 轉(zhuǎn) 向時(shí) ， 通 過(guò) 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動(dòng) 蝸 桿 、 嵌 于 蝸 桿 螺 旋 槽 中 的 錐 形 指 銷 一 邊 自 轉(zhuǎn) ， 一 邊繞 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 軸 做 圓 弧 運(yùn) 動(dòng) ， 從 而 帶 動(dòng) 曲 柄 和 轉(zhuǎn) 向 垂 臂 擺 動(dòng) ， 再 通 過(guò) 轉(zhuǎn) 向 傳動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 使 轉(zhuǎn) 向 輪 偏 轉(zhuǎn) 。 這 種 轉(zhuǎn) 向 器 通 常 用 于 轉(zhuǎn) 向 力 較 大 的 載 貨 汽 車 上 。3、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循 環(huán) 球 式 ： 這 種 轉(zhuǎn) 向 裝 置 是 由 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 將 來(lái) 自 轉(zhuǎn) 向 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 力 進(jìn) 行 減 速 ，使 轉(zhuǎn) 向 盤 的 旋