动力转向系统7.ppt

第七章 转向系设计第一节 概述第二节 机械式转向器方案分析第三节 转向系主要性能参数第四节 机械式转向器设计与计算第五节 动力转向机构第六节 转向传动机构第七节 转向减振器（自学）第八节 转向系结构元件（自学）1第一节 概述一、设计要求： 1.保证汽车有较高的机动性;(转向轮有尽可能大的转 角 ) 2.转弯行驶时，全部车轮应绕一个瞬心旋转，不应 有侧滑；(正确设计转向梯形机构 ) 3.传给转向盘的反冲，要尽可能小;(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 又能使传到转向盘上的反冲力明显降低.) 4.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；2一、设计要求：5.操纵轻便;(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 )6.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；7.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；8.车祸中，转向系要有使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置§7-1 概述3n作用在转向盘上的切向力：u轿车原地转向≤150～200Nu货车原地转向≤500Nu货车8字转向≤60N（20Km/h）n方向盘转角u轿车、轻货车：3～4圈u 中、重货车：4～6圈§7-1 概述4二、转向器分类：n机械式：u齿轮齿条式（轿车）u循环球式（货车、客车）u蜗杆滚轮式(已淘汰)u 蜗杆指销式（濒临淘汰）n动力转向液压式、电控液压式、电动式§7-1 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 1、齿轮齿条式、齿轮齿条式第二节 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 1、齿轮齿条式、齿轮齿条式§7-2 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 1、齿轮齿条式、齿轮齿条式§7-2 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 1、齿轮齿条式、齿轮齿条式§7-2 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 2、循环球式、循环球式§7-2 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 2、循环球式、循环球式§7-2 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 容 循环球蜗杆滚 轮蜗杆指销式 齿轮齿 条式死销活销η+高低低较高高η-高低较高较高高Iω可变基本不变可变可变可变磨损慢慢快较快较慢调整易难易易易可靠性可靠可靠较差较可靠可靠§7-2 转向器方案分析12一、一、机械式转向器方案分析机械式转向器方案分析比较内容 循环球蜗杆 滚轮蜗杆指销式 齿轮齿 条式死销活销结构复杂简单简单较复杂简单制造困难易易较难易制造精度高不高不高变Iω高变Iω高可否用动力 转向可困难困难困难可以质量居中居中双销重单销轻轻§7-2 转向器方案分析13一、机械式转向器方案分析n用途：1.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2.循环球式：广泛用于货车、客车3.蜗杆滚轮式：淘汰4.蜗轮指销式：濒临淘汰§7-2 转向器方案分析14二、防伤安全机构方案分析与计算（一）要求1. 48km/h正面碰撞时，转向管柱和转向器 后移不大于127mm2. 台架试验中，模型以6.7m/s碰撞转向盘， 轴向力不大于11123N吸能方式 吸能元件 塑性弹性 摩擦 盘 轴 管柱 §7-2 转向器方案分析15（二）方案措施u万向节连接转向轴u两段式防伤转向轴u转向管柱t波纹管转向管柱t塑料销钉铆接管柱t轴向滑动管柱t弹性联轴器连接管柱t网格状转向吸能管柱§7-2 转向器方案分析16（二）方案措施§7-2 转向器方案分析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17（二）方案措施§7-2 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弹性联轴器弹性联轴器18（二）方案措施§7-2 转向器方案分析吸吸 能能 管管 柱柱 波波 纹纹 管管 转转 向向 管管 柱柱19第三节 转向系主要性能参数一、转向效率1.正效率：功率由转向轴输入，经转向摇臂输出所得到的效率影响因素：t转向器类型和结构特点t结构参数t制造质量20一、转向效率1.正效率t转向器类型和结构特点 循环球式螺杆螺母指 销式70％螺杆螺母齿 扇式75～85％ 齿轮齿 条 式螺旋齿斜齿蜗杆指销 式固定销55 ％旋转销75％蜗杆滚轮 式滚针轴 承锥轴承滚珠轴承75％ §7-3 转向系主要性能参数21一、转向效率1.正效率：t结构参数t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；P P2 2- -转向器中的摩擦功率；转向器中的摩擦功率；α α0 0——螺线导程角螺线导程角, ,一般取一般取8 8～～10°10°ρ—ρ—摩擦角，摩擦角， ρ=tanρ=tan-1-1f ff— f—摩擦系数摩擦系数α α0 0η+η+§7-3 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t t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 式式n n不可逆式：不可逆式： α α0 0≤ρ≤ρ，，η η- -≤0≤0n 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§7-3 转向系主要性能参数23一、转向效率2.逆效率：影响汽车的使用性能t结构参数α α0 0——螺线导程角螺线导程角, ,一般取一般取8 8～～10°10°ρ—ρ—摩擦角，摩擦角， ρ=tanρ=tan-1-1f ff— f—摩擦系数摩擦系数§7-3 转向系主要性能参数α α0 0η-η-24二、传动比的变化特性二、传动比的变化特性1. 1.转向系传动比的组成转向系传动比的组成§7-3 转向系主要性能参数传 动 比角 传 动 比转向器角传动比iω转向传动机构角传动 比iω'力 传 动 比轮胎与地面之间转向 阻力与方向盘上手力之 比ip252. 2.力传动力传动i ip p比与角传动比比与角传动比i iω0ω0的关系的关系§7-3 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 ; ;F Fh h- -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; ; MMh h- -为作用在转向盘上的力矩；为作用在转向盘上的力矩；D Dswsw- -为转向盘直径为转向盘直径 ;I Iw0w0- -转向系角传动比转向系角传动比 .26§7-3 转向系主要性能参数2. 2.力传动力传动i ip p比与角传动比比与角传动比i iω0ω0的关系的关系车型主销偏移距 商用车40～60mm 乘用车(0.4~0.6)B胎宽a a273. 3.转向系角传动比转向系角传动比 i iω0ω0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 臂长臂长l l2 2与摇臂臂长与摇臂臂长l l1 1之比来表示：之比来表示：转向系角传动比转向系角传动比i iω ω0 0近似等于转向器角传动比近似等于转向器角传动比i iω ω§7-3 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)增大增大i iw w(i(iw0w0) )，则，则i ip p↑↑，由，由i ip p=2F=2Fw w/F/Fh h，故，故F Fh h↓↓ ，，转向轻便转向轻便 2)i2)iw0w0=Δ=Δ ／／ΔβΔβk k，，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， 增大增大i iw w(i(iw0w0) )，，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 ØØ 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 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 ØØ 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 1)1)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P Pb1b1=P=Pb2b2§7-3 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 iωω变化规律变化规律1)1)齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器P Pb1b1=P=Pb2b2P Pb1b1=πm=πm1 1cosαcosα1 1 P Pb2b2=πm=πm2 2cosαcosα2 2• •如果如果m m1 1、、αα1 1固定，而固定，而m m2 2、、αα2 2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§7-3 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）压力角最大，齿轮节圆半径大，转向时位移）压力角最大，齿轮节圆半径大，转向时位移大；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322)2)循环球式转向器循环球式转向器i iωω=2πr/P=2πr/P措施：螺距措施：螺距P P不变，齿扇啮合半径不变，齿扇啮合半径r r变化变化 • •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§7-3 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 iωω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1515～～1616§7-3 转向系主要性能参数车型转向器角传动比 商用车23～32 乘用车17～2534三、转向器传动副的传动间隙三、转向器传动副的传动间隙ΔtΔt1.1.转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性ØØ 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转向器传动间隙特性转向器传动间隙特性ØØ 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§7-3 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ΔtΔt 2.2.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： （（1 1）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7-87-8）当）当n n一定时，取决于摇臂轴一定时，取决于摇臂轴 转角转角ββp p（（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 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36四、转向系刚度四、转向系刚度• • 转向系刚度转向系刚度c cs s对侧偏特性影响大对侧偏特性影响大• • c cs 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，太小则影响操纵性，转向迟钝纵性，转向迟钝§7-3 转向系主要性能。