節(jié)能小車的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含4張CAD零件圖紙+帶開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】

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節(jié)能小車的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

節(jié)能小車的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

節(jié)能小車的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述.doc

轉(zhuǎn)向配件.dwg

摘　　要

隨著產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，就業(yè)結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化。企業(yè)對(duì)較高層次的第一線應(yīng)用型人才的需求將明顯增加，培養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的具有高等文化水平的職業(yè)人才，成為迫切要求。因此熟悉汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，熟練掌握現(xiàn)代化汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、操作和維護(hù)的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才成為社會(huì)較緊缺、企業(yè)最需要的人才。

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化?，F(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)趨勢(shì)主要向適應(yīng)汽車高速行駛的需要、充分考慮安全性、輕便性、低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展。

本文闡述了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)部分的作用、組成、主要構(gòu)造、工作原理、及可能出現(xiàn)的故障，同時(shí)提出了對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行維修的可行方案；采用了理論與實(shí)際相結(jié)合的方法，對(duì)每個(gè)問題都有良好的認(rèn)識(shí)，對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了良好的總結(jié)歸納，以此進(jìn)一步熟悉掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各方面知識(shí)，深化鞏固所學(xué)知識(shí)，做到理論與實(shí)際相結(jié)合，在理論學(xué)習(xí)的前提下，用實(shí)際更好的理解所學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：節(jié)能小車　　轉(zhuǎn)向　　制動(dòng)

Abstract

  With the adjustment of industry layout and product structure, the structure of employment will change. The demand for higher level front-line talents will increase obviously, and it will be urgent to train a large number of professional talents with higher educational level. Therefore, familiar with the automobile steering system, skilled grasp of modern automobile steering system design, operation and maintenance of application of advanced technical personnel, become more scarce society, the most needed talents.

    With the rapid development of the automobile industry, the structure of the steering device has also changed greatly. The design trend of modern automobile steering device is mainly to meet the needs of high speed vehicle, fully consider the safety, portability, low cost, low fuel consumption and mass production.

    This paper expounds the fault of the various parts of the system function, composition, main structure, working principle, and possible steering, and puts forward the feasible scheme for the maintenance of the fault; using the method of combining theory and practice, have a good understanding of each problem, a good summary to study the content, in order to further familiar with the automotive steering system of all aspects of knowledge, deepen consolidate knowledge, achieve the combination of theory and practice, in the premise of theory study, with practice to better understand the content.

Keywords：energy saving car　　 steering　　braking

目　　錄

第1章　緒論 4

1.1　汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 4

1.2　汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 4

1.3　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理 5

1.3.1　轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 6

1.3.2　機(jī)械轉(zhuǎn)向器 7

1.3.3　轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 7

第2章　節(jié)能小車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10

2.1　制動(dòng)器的選擇 10

2.2　制動(dòng)系統(tǒng)的布置形式 10

2.3　制動(dòng)總成的相關(guān)計(jì)算 11

2.4　制動(dòng)系統(tǒng)的安裝與固定 12

2.4.1　制動(dòng)手柄的固定 12

2.4.2　剎車線的固定 13

2.4.3　制動(dòng)器的安裝與固定 13

第3章　機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 14

3.1　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 14

3.2　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 15

3.3 　蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 17

3.4　蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 17

第4章　轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) 18

4.1　轉(zhuǎn)向系的效率 18

4.1.1　轉(zhuǎn)向器的正效率 18

4.1.2　轉(zhuǎn)向器的逆效率 19

4.2　傳動(dòng)比變化特性 20

4.2.1　轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 20

4.2.2　力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 20

4.2.3　轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇 21

4.3　轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△t 22

4.4　轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) 22

第5章　轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 24

5.1　轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 24

5.2　轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 25

5.2.1　參數(shù)的選取 25

5.2.2　計(jì)算參數(shù) 25

5.3　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 26

5.3.1　鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 26

5.3.2　轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定 26

第6章　動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27

6.1　對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 27

6.2　轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 27

6.2.1　尺寸計(jì)算 27

6.2.2　分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 28

6.3　動(dòng)力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo) 31

第7章　轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33

7.1　轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷 34

7.2　桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 35

結(jié)論 36

致謝 37

參考文獻(xiàn) 38

共 6 頁 第 1 頁 譯文標(biāo)題 節(jié)能小車的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 原文標(biāo)題 者 譯 名 國(guó) 籍 原文出處 is by in s It is a of A or is of a to to of on is or On a is to of is in of A to is in is to to on is it it is to On a is to is a on a is in it on of of to to In to a a 180 to is is to it is to a of is to of by A is by a to is on is on is in 共 6 頁 第 2 頁 in is on of to in a of or to be an to to 1. in In a as to as in to In an to is of of a a or in to a to on to of a be is by to to so it t In we is to in as at a to a in . If we to at so to at of as is a is or we a is by 共 6 頁 第 3 頁 to in us in an is to is to is to a “ is to is to of of is a be to is in to to at If be in is it no on To in is to To to is is to at as or in to in of a of on of a to on on of is a is by at to so as 共 6 頁 第 4 頁 3. On of on It is to to to a a is a is is If on to it as as it to up it to of a is of it or to be A is a is It of to to of is to in is to s at is is to of to is to a so it in in of in to of is is by it it in a of it If is of it is by to at a “ a As of up on to in as As to at 80s , in to a to as 0 is by t is rd th 共 6 頁 第 5 頁 4. is a of to of a of of a s is on a of is In to at a of is to of to a is in in is to A an of of In of of a in on to in 5. he to is is in is to is to a is as is a of a is at of up a to is to of as he is of It a of to of to to of in a is nd or a is is to 共 6 頁 第 6 頁 on is to s ) st It up to so it -2 On in to to or to 7. he on to as to as as or to it so is of to of as it a a it in or in to at to a to is a a on an on A in a of 共 6 頁 第 7 頁 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 外文翻譯成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注： 1. 指導(dǎo)教師對(duì)譯文進(jìn)行評(píng)閱時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：①翻譯的外文文獻(xiàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主題是否高度相關(guān)，并作為外文參考文獻(xiàn)列入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的參考文獻(xiàn)；②翻譯的外文文獻(xiàn)字?jǐn)?shù)是否達(dá)到規(guī)定數(shù)量（ 3 000 字以上）；③譯文語言是否準(zhǔn)確、通順、具有參考價(jià)值。 2. 外文原文應(yīng)以附件的方式置于譯文之后。 I 摘 要 隨著產(chǎn)業(yè)布局、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，就業(yè)結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化。企業(yè)對(duì)較高層次的第一線應(yīng)用型人才的需求將明顯增加，培養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的具有高等文化水平的職業(yè)人才，成為迫切要求。因此熟悉 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ，熟練掌握現(xiàn)代化 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 、操作和維護(hù)的應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才成為社會(huì)較緊缺、企業(yè)最需要的人才。 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化?，F(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)趨勢(shì)主要向適應(yīng)汽車高速行駛的需要、充分考慮安全性、輕便性、低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展。 本文闡述了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)部分的作用、組成、主要構(gòu) 造、工作原理、及可能出現(xiàn)的故障，同時(shí)提出了對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行維修的可行方案；采用了理論與實(shí)際相結(jié)合的方法，對(duì)每個(gè)問題都有良好的認(rèn)識(shí)，對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了良好的總結(jié)歸納，以此進(jìn)一步熟悉掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各方面知識(shí)，深化鞏固所學(xué)知識(shí)，做到理論與實(shí)際相結(jié)合，在理論學(xué)習(xí)的前提下，用實(shí)際更好的理解所學(xué)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞 ： 節(jié)能小車 轉(zhuǎn)向 制動(dòng) of of it be to a of of of of of of of is to of of of of of a of a to in to of of of in of to 1 目 錄 第 1章 緒論 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ........................................... 3 車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 ....................................... 3 向系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理 ................................. 3 向操縱機(jī)構(gòu) ..................................... 4 械轉(zhuǎn) 向器 ....................................... 4 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ..................................... 4 第 2章 節(jié)能小車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................... 7 動(dòng)器的選擇 ........................................... 7 動(dòng)系統(tǒng)的布 置形式 ..................................... 7 動(dòng)總成的相關(guān)計(jì)算 ..................................... 8 動(dòng)系統(tǒng)的安裝與固定 ................................... 9 動(dòng)手柄的固定 ................................... 9 車線的固定 ..................................... 9 動(dòng)器的安裝與固定 ............................... 9 第 3章 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 ................................... 10 輪齒條式轉(zhuǎn)向器 ...................................... 10 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 ........................................ 11 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 ..................................... 12 桿指銷式轉(zhuǎn)向器 ...................................... 12 第 4章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) ................................... 13 向系的效率 .......................................... 13 向器的正效率 ?? ............................... 13 向器的逆效率 ?? ............................... 14 動(dòng)比變化特性 ........................................ 15 向系傳動(dòng)比 .................................... 15 2 傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 .................. 15 向器角傳動(dòng)比的選擇 ............................ 16 向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△ t............................. 16 向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) .................................... 17 第 5章 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 ......................................... 18 向系計(jì)算載荷的確定 .................................. 18 向器設(shè)計(jì) ............................................ 19 數(shù)的選取 ...................................... 19 算參數(shù) ........................................ 19 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 ............................ 20 球與滾道之間的接觸應(yīng)力 ? ...................... 20 向搖臂直徑的確定 .............................. 20 第 6章 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................... 21 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 .................................. 21 向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 ........................................ 21 寸計(jì)算 ........................................ 21 配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................... 22 力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo) .................................... 25 第 7章 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................... 27 向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷 ............................ 28 件設(shè)計(jì)結(jié)果 .......................................... 28 結(jié)論 ........................................................... 30 致謝 ........................................................... 31 參考文獻(xiàn) ....................................................... 32 3 第 1章 緒論 能小車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 用來改變或保持車輛行駛或倒退方向的一系列裝置稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿 控制車的行駛方向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)車輛的行駛安全至關(guān)重要，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)都是車輛安全必須要重視的兩個(gè)系統(tǒng)。 能小車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 節(jié)能小車在行駛的過程中 ,需按駕駛員的意志改變其行駛方向。就輪式汽車而言 ,實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是 , 駕駛員通過一套專設(shè)的機(jī)構(gòu) ,使汽車轉(zhuǎn)向橋 (一般是前橋 )上的車輪 (轉(zhuǎn)向輪 )相對(duì)于汽車縱橫線偏轉(zhuǎn)一定角度。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：完全靠駕駛員手 力操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：借助動(dòng)力來操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 向系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理 機(jī)械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成如圖 1示。 圖 1向系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4 上圖是一種機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸輸入轉(zhuǎn)向器。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一系列零件即屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。作為減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向器中有級(jí)減速傳動(dòng)副。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩 和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變了汽車的行駛方向。這里，轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂屬于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。 械轉(zhuǎn)向器 機(jī)械轉(zhuǎn)向器 (也常稱為轉(zhuǎn)向機(jī) )是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng) (或近似直線運(yùn)動(dòng) )的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動(dòng)裝置。 目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 、蝸桿滾輪式等。 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪與地面的相對(duì)滑動(dòng)盡可能小。 車轉(zhuǎn)向原理 汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，要使各車輪都只滾動(dòng)不滑動(dòng)，各車輪必須圍繞一個(gè)中心點(diǎn) 圖 1然這個(gè)中心要落在后軸中心線的延長(zhǎng)線上，并且左、右前輪也必須以這個(gè)中心點(diǎn) O 為圓心而轉(zhuǎn)動(dòng)。 為了滿足上述要求，左、右前輪的偏轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足如下關(guān)系： ?? c o tc o t 5 圖 1向角 由轉(zhuǎn)向中心 O 到外轉(zhuǎn) 向輪與地面接觸點(diǎn)的距離，稱為車轉(zhuǎn)彎半徑。轉(zhuǎn)彎半徑越小，則汽車轉(zhuǎn)向所需場(chǎng)地就越小。當(dāng)外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角達(dá)到最大值時(shí)，轉(zhuǎn)彎半徑 R 最小。 向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向梯形臂 (或轉(zhuǎn)向節(jié)臂 )。它所受的力既有拉力、也有壓力，因此直拉桿都是采用優(yōu)質(zhì)特種鋼材制造的，以保證工作可 *。直拉桿的典型結(jié)構(gòu)如圖 1轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或因懸架彈性變形而相對(duì)于車架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)，為了不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，上述三者間的連接都采用球銷。 6 圖 1拉桿 的典型結(jié)構(gòu) 向減振器 隨著車速的提高，現(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向輪有時(shí)會(huì)產(chǎn)生擺振（轉(zhuǎn)向輪繞主銷軸線往復(fù)擺動(dòng)，甚至引起整車車身的振動(dòng)），這不僅影響汽車的穩(wěn)定性，而且還影響汽車的舒適性、加劇前輪輪胎的磨損。在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中設(shè)置轉(zhuǎn)向減振器是克服轉(zhuǎn)向輪擺振的有效措施。轉(zhuǎn)向減振器的一端與車身（或前橋）鉸接，另一端與轉(zhuǎn)向直拉桿（或轉(zhuǎn)向器）鉸接。 圖 1振器 7 第 2 章 節(jié)能小車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 動(dòng)器的選擇 節(jié)能車的宗旨是節(jié)能減排，所以在滿足制動(dòng)力要求的情況下，要求制動(dòng)系統(tǒng)的重量最輕。綜合以上考慮，初步采用自行車用 2自行車用 2為節(jié)能車用制動(dòng)器。 相對(duì)低廉，重量 合 然會(huì)相對(duì)輕一些；性能 碟剎價(jià)格昂貴，其中優(yōu)質(zhì)油碟均在千元以上，重量相對(duì) 重，雖然有車圈輕量化的優(yōu)勢(shì)，但是綜合而言，相對(duì)較重；性能 試比較復(fù)雜，但是磨合后工作相當(dāng)穩(wěn)定，不易受外界 條件影響。制動(dòng)力強(qiáng)勁，適合所有條件的騎行，抱死臨界域?qū)挕? 兩種制動(dòng)器各有優(yōu)缺點(diǎn)，都滿足節(jié)能車的使用要求。 圖 2行車用 圖 2行車用碟剎 動(dòng)系統(tǒng)的布置形式 根據(jù)節(jié)能車的總體布置，節(jié)能車的車輪是前兩輪和后一輪的布置形式。在這種車輪布置形式下，節(jié)能車制動(dòng)系統(tǒng)有三種布置方案 分別為前左右兩輪用碟剎制動(dòng)器、后輪用兩個(gè)自行車用 輪用一個(gè) 動(dòng)系統(tǒng)由大賽規(guī)則確定要求即在 11°的斜坡上能保證停留，而且制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)平時(shí)訓(xùn)練整車的操作安全性有很高的保證。經(jīng)過綜合比較研究決定采用兩套高效 為其價(jià)格相對(duì)便宜質(zhì)量與其他制動(dòng)件相對(duì)較輕。因?yàn)榍拜S的定位尺寸控制嚴(yán)格所以決定采用后剎系統(tǒng)。 8 動(dòng)總成的相關(guān)計(jì)算 制動(dòng)力的確定應(yīng)該保證節(jié)能車在滿載情況下于 11°斜坡上能完全制動(dòng)，即沿斜面分力同制動(dòng)力平衡。 f (式中 G———— G= ———— α =11° f———— 滑動(dòng)阻力系數(shù) f=知 = =過汽車?yán)碚撝R(shí)分析可以得到如下關(guān)系式： (u\r (式中 —— 地面制動(dòng)力 ——— 附著力 —— 車輪給地面的法向反作用力 Φ ———— 附著系數(shù) —— 摩擦片與鼓盤的制動(dòng)力矩 r———— 車輪半徑 已知 100× r=250u=據(jù)以上的計(jì)算可以確定所需采購(gòu)的 制動(dòng)閘的最小制動(dòng)力，以達(dá)到計(jì)算要求為優(yōu)。 自行車閘的扳手可以抽象成一個(gè)杠桿的力學(xué)模型，如右圖所示。 鋼索一端連在杠桿上的 一端連在曲梁上 ,當(dāng)人在 鋼索被拉動(dòng)。設(shè)人在剎車時(shí)用力集中于一點(diǎn) A，剛索拉力集中于 可得力矩平衡方程： 21=0 計(jì)算得 1*2,由于 :1，可知 1約為 3； 1。即扳手可以簡(jiǎn)化成一個(gè)省力杠桿的模型，使人用較小的力捏閘時(shí)，也可以對(duì)鋼索施加較大的拉力，以這個(gè)較大的拉力帶動(dòng)剎皮壓緊車輪，從而產(chǎn)生摩擦力。 自行車 所示的一個(gè)杠桿的力學(xué)模型，杠桿比 9 為 4:1，傳力比為 1:4。根據(jù)調(diào)查人的握力至少為 2000N,綜合扳手和制動(dòng)器的杠桿比 ,傳送到制動(dòng)閘上的制動(dòng)力至少為 4800N，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足設(shè)計(jì)要求。 動(dòng)系統(tǒng)的 安裝與固定 動(dòng)手柄的固定 制動(dòng)手柄的固定參照自行車上扳手的固定方式，通過緊固螺絲將制動(dòng)手柄安裝在節(jié)能車把手上。 車線的固定 根據(jù)大賽規(guī)則，剎車裝配線等結(jié)構(gòu)需要從車內(nèi)穿過，以免與地面接觸造成摩擦。剎車線需要通過扎帶固結(jié)在車架上，防止與地面接觸。 動(dòng)器的安裝與固定 通過用防松螺栓螺母緊固的方式，將制動(dòng)器固定在車架上，部分地方采用鉚接的方式。 10 第 3 章 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(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。與其他形式的轉(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)量比較小；傳動(dòng)效率高達(dá) 90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后，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。能自動(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??；沒有轉(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。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高，汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向 輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉(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，同時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害。 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式：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。 采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條連的左，右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因 此，兩拉桿那與齒條同時(shí)向左或右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低了它的強(qiáng)度。 采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。 側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車上。 容易齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒 條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)樾饼X工作時(shí)有軸向力作用，所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用推力軸承，使軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大是它的缺點(diǎn)。 11 齒條斷面形狀有圓形、 V 形和 Y 形三種。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡(jiǎn)單。 V 形和 Y 形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省 20%，故質(zhì)量小；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； Y 形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。在齒條與托座之間通常裝有用減磨材料（如聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動(dòng)摩擦。當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒 條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用 V 形和 Y 形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 為了防止齒條旋轉(zhuǎn)，也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計(jì)導(dǎo)向槽的，槽內(nèi)嵌裝導(dǎo)向塊，并將拉桿、導(dǎo)向塊與齒條固定在一起。齒條移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動(dòng)，齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。要求這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向塊與導(dǎo)向槽之間的配合要適當(dāng)。配合過緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難，配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置：形式轉(zhuǎn)向器位 于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上。載質(zhì)量不大，前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有螺桿和螺母共同形成的落選槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成，如圖 3示。 圖 3環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖 12 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：在螺桿和螺母之間因?yàn)橛锌梢匝h(huán)流動(dòng)的鋼球，將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng) 摩擦，因而傳動(dòng)效率可以達(dá)到 75%～ 85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工，使之有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行，適合用來做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。 桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；制造容易；因?yàn)闈L輪的齒面和蝸桿上的螺紋 呈面接觸，所以有比較高的強(qiáng)度，工作可靠，磨損小，壽命長(zhǎng)；逆效率低。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比不能變化。 這種轉(zhuǎn)向器曾在汽車上廣泛使用過。 桿指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子如不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)外，還能繞自身州縣轉(zhuǎn)動(dòng)的，稱為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作 容易進(jìn)行。 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 要求搖臂軸有較大的轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)該采用雙銷式結(jié)構(gòu)。雙銷式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個(gè)銷子同時(shí)工作，可降低銷子上的負(fù)荷，減少磨損。當(dāng)一個(gè)銷子脫離嚙合狀態(tài)是，另一個(gè)銷子要承受全部作用力，而恰恰在此位置，作用力達(dá)到最大值，所以設(shè)計(jì)師要注意核算其強(qiáng)度。雙銷與單銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對(duì)兩主銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的 形狀及尺寸精度等要求高。此外，傳動(dòng)比的變化特性和傳動(dòng)間隙特性的變化受限制。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用較少。 13 第 4 章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) 向系的效率 功率 轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號(hào) ?? 表示，；反之稱為逆效率，用符號(hào) ??表示。 正效率 ??計(jì)算公式： ???（ 4 逆效率 ??計(jì)算公式： ??（ 4 式中， 正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。 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。 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)與效率 在四種轉(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固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故 14 這種軸向器的效率 η+僅有 54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10%。 （ 2）轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失 ，對(duì)于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 ) 0 ?? ??? a a（ 4 式中， 蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角； ρ 為摩擦角， ρ=f 為磨擦因數(shù)。 向器的逆效率 ?? 根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正，既可以減輕駕駛員的疲 勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，傳至轉(zhuǎn)向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。 屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 不可逆式和極限可逆式轉(zhuǎn)向器 不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。 極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。 如果忽略 軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00? ???（ 4 式（ 4式（ 4明：增加導(dǎo)程角 、逆效率均增大。受 ??增大的影響， 導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必 須大于磨擦角。 15 動(dòng)比變化特性 向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比0?向系的力傳動(dòng)比 : 2? （ 4 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 : ?????? ??? //0（ 4 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比0?i?組成，即 ??? ?0（ 4 轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 : ?????? ??? //（ 4 ＝ 22 轉(zhuǎn)向傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比 : ?????? ???? // （ 4 1? 傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向阻力 r?（ 4 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 ?（ 4 將式（ 4式（ 4入 2? 后得到 h （ 4 16 如果忽略 磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理， 2 02??? ?（ 4 將式（ 4入式（ 4得到 0??（ 4 當(dāng) a 和 傳動(dòng)比然轉(zhuǎn)向越輕，但0?明轉(zhuǎn)向不靈敏。 向器角傳動(dòng)比的選擇 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。汽車高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過小。否則轉(zhuǎn)向過分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的 運(yùn)動(dòng)有困難。 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖4示。 圖 4向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△ t 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性（圖 4。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 17 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時(shí)要極小，最好無間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在 傳動(dòng)間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。 傳動(dòng)副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。在中間附近位置因磨損造成的間隙過大時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。 為此，傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖 4示的逐漸加大的形狀。 圖 4向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 圖中曲線 1 表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線 2 表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙；曲線 3 表明調(diào)整后 并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性。 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。 18 第 5 章 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 向系計(jì)算載荷的確定 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷，地面阻力和輪胎氣壓等。為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng) 的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。 精確地計(jì)算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力距 N?即 (5 ＝ N?中， f 為輪胎和路面見的摩擦因素，一般取 N） ; 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 ?? ?? W 12 （ 5 ＝ N 式中， 轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)； 轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)； 轉(zhuǎn)向盤直徑； i?為轉(zhuǎn)向器角傳 動(dòng)比； ?? 為轉(zhuǎn)向器正效率。 19 向器設(shè)計(jì) 數(shù)的選取 搖臂軸直徑 /6 鋼球中心距 D/5 螺桿外徑 D1/3 鋼球直徑 d /距 P /作圈數(shù) W 母長(zhǎng)度 L /5 導(dǎo)管壁厚 /球直徑與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙 e/線導(dǎo)程角 0a /o 7? 法向壓力角 0a /o 20? 接觸角 ? /o 45? 環(huán)流行數(shù) 2 算參數(shù) 2 應(yīng)大于 一般要求 )10~%5(12 ?? （ 5 （ 5%~10%） D=25+8%*25 =27 2. 鋼球數(shù)量 n n= 5 5 6 D W 0 ????? （ 5 ≈ 22個(gè) 3. 滾道截面半徑 20 d= （ 5 向器零件強(qiáng)度計(jì)算 觸應(yīng)力 ? ? =k 3222223)()( （ 5 =中， k 為系數(shù)，根據(jù) A/B 值查表， A=[（ 1/r） -(1/ 2R )]/2, B=[(1/r)+(1/ 1R )]/2; 2R 為滾道截面半徑， k 取 r 為鋼球半徑； 1R 為螺桿外徑； E 為材料彈性模量，等于 105 3F 為鋼球與螺桿之間的正壓力，即 3F=5 ＝ 中， 0a 為螺桿螺線的導(dǎo)程角； o? 為接觸角； n 為參與工作的鋼球數(shù)； 8~64－時(shí)，許用接觸應(yīng)力[? ]=2500 由于 ? <[? ],因此滿足強(qiáng)度。 向搖臂直徑的確定 轉(zhuǎn)向搖臂直徑 d 為 式中， K 為安全系數(shù)，根據(jù)汽車使用條件不同可取 0? 為扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限。 搖臂軸用 20制造，表 面滲碳，滲碳層深度在 于前軸負(fù)荷大的汽車，滲碳層深度為 面硬度為 58~6321 第 6 章 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 減?。饔迷谵D(zhuǎn)向盤上的手力必須增大（或減?。Q之為“路感”。 h ≥ ，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就應(yīng)開始工作。 轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正 ，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長(zhǎng)到最大值。 能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 、外泄漏少。 向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 寸計(jì)算 動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸體壁厚。 動(dòng)力缸產(chǎn)生的推力 F 為 F 11?（ 6 式中， 轉(zhuǎn)向搖 臂長(zhǎng)度； L 為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動(dòng)力缸活塞之間的距離。 因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來計(jì)算，即 )(4 22 dD ? ? （ 6 式中， D 為動(dòng)力缸內(nèi)徑； 選 力 p＝ 聯(lián)立式 (6式（ 6得到 114 ?? ? （ 6 所以 d=2222 活塞行程是車輪轉(zhuǎn)制最大轉(zhuǎn)角時(shí)，由直拉桿的的移動(dòng)量換算到活塞桿處的移動(dòng)量得到的。 活塞厚度可取為 B=力缸的最大長(zhǎng)度 s 為 0 ???? (6=130力缸殼體壁厚 t,根據(jù)計(jì)算軸向 平面拉應(yīng)力 ? ? ??? ])(4[ 22 （ 6 式中， p 為油液壓力； D 為動(dòng)力缸內(nèi)徑； t 為動(dòng)力缸殼體壁厚； n 為安全系數(shù)，n=s 為殼體材料的屈服點(diǎn)。殼體材料用球墨鑄鐵采用 05，抗拉強(qiáng)度為 500服點(diǎn)為 350 t=5塞桿用 45 剛制造，為 提高可靠性和壽命，要求表面鍍鉻并磨光。 配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 分配閥的要參數(shù)有 :滑閥直徑 d、預(yù)開隙 封長(zhǎng)度 滑閥總移動(dòng)量 e、滑閥在中間位置時(shí)的液流速度 v、局部壓力降和泄漏量等。 轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸能比無動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)以更高的轉(zhuǎn)向時(shí)汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動(dòng)力轉(zhuǎn)向反而會(huì)形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。油泵排量要達(dá)到這一要求，必須滿足如下不等式： 4)1( ?? ???式中 Q— 油泵的計(jì)算排量； ?V— 油泵的容積，計(jì)算時(shí)一般取 ?V＝ ? — 泄漏系數(shù)， ? ＝ 動(dòng)力缸缸徑； 動(dòng)力缸活塞移動(dòng)速度； dd ＝ ?? 0 23 式中 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大可能頻率，計(jì)算時(shí)對(duì)轎車取 ;則動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的油泵排量 Q 可表達(dá)為 ? ?? 1(4t a n 022???(6 =47L/s 預(yù)開隙 為滑閥處于中間位置時(shí)分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開啟量，也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動(dòng)量。 過小會(huì)使油液常流時(shí)局部阻力過大； 過大則轉(zhuǎn)向盤需轉(zhuǎn)過一個(gè)大的角度才能使動(dòng)力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。一般要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角 ??? 5~2? 時(shí)滑閥就移動(dòng) 距離。 t???3605~2(6＝ 中 ? — 相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，（°）； t — 轉(zhuǎn)向螺桿的螺距， 滑閥總移動(dòng)量 e 過大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長(zhǎng)，致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度降低；如 e 值過小，則使密封長(zhǎng)度 ee e 12 ?? 過小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。通常，當(dāng)滑閥總移動(dòng)量為 e 時(shí)，轉(zhuǎn)向盤允許轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為 20°左右。 ?? 36020 (6=p? 當(dāng)汽車宜行時(shí)，滑閥處于中間位置，油液流經(jīng)滑閥后再回到油箱。油液流經(jīng) 24 滑閥時(shí)產(chǎn)生的局部壓力降 p? ( 42 ??? ?? （ 6 式中 ? — 油液密度， kg/ ? — 局部阻力系數(shù)，通常取 ? ＝ v— 油液的流速， m/s。 p? 的允許值為 v] 由于 p? 的允許值 [ p? ]=入上式，則可得到油液流速的允許值 [v]＝ 10 4 ????(6d a a ?? ?(6=110中 溢流閥限制下的油液最大排量， L/ 般約為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的 — 預(yù)開隙， v — 滑閥在中間位置時(shí)的 油液流速， m/s 7. 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速 v m a a ?? ?(6=5m/s ? 25 ?? ????? （ 6 =010?? cm/s 式中 ? — 滑閥也閥體建的徑向間隙，一般 ? ＝ p? — 滑閥進(jìn)、出口油液的壓力差； d — 滑閥直徑； 密封長(zhǎng)度； ? — 油液的動(dòng)力粘度。 向的評(píng)價(jià)指標(biāo) １．動(dòng)力轉(zhuǎn)向 器的作用效能 用效能指標(biāo)?? 有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的效能指標(biāo) s=1~15。 ２．路感 駕駛員的路感來自于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，所要克服的液壓阻力。液壓阻力等于反作用閥面積與工作液壓壓強(qiáng)的乘積。在最大工作壓力時(shí)，轎車：換算以轉(zhuǎn)向盤上的力增加約 30~50N。 ３．轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值 i 來評(píng)價(jià) ??2(6比值 i 越小，則動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。。 ４．動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性是指輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化關(guān)系曲線，是用來評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。因輸出轉(zhuǎn)矩等于油壓壓力乘以動(dòng)力缸工作面積和作用力臂，對(duì)于已確定的結(jié)構(gòu)，后兩項(xiàng)是常量，所以可以用輸入轉(zhuǎn)矩 圖 6 常將靜特性曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。在輸入轉(zhuǎn)矩不大的時(shí)候，相當(dāng)于圖中 車 原地轉(zhuǎn) 26 向或調(diào)頭時(shí)，輸入轉(zhuǎn)矩進(jìn)入最大區(qū)段（圖中 要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向器向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的靜特性曲線應(yīng)對(duì)稱。對(duì)稱性可以評(píng)價(jià)滑閥的加工和裝配質(zhì)量。要求對(duì)稱性大于 圖 6特性曲線分段示意圖 27 第 7 章 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)向搖臂至左、右轉(zhuǎn)向車輪之間用來傳遞力及運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向桿、臂系統(tǒng)。其任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的轉(zhuǎn)向搖臀的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變 為左、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來保證。 非獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。后者與左、右轉(zhuǎn)向梯形臂又組成轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器在汽車上應(yīng)這樣安置：首先應(yīng)使轉(zhuǎn)向搖臂下端與縱拉桿鉸接的球頭中心在轉(zhuǎn)向過程中是在平行于汽車縱向平面的平面內(nèi)移動(dòng) (在圖 7a))中為了清楚地表明桿、臂間的連接關(guān)系，已將該球心所在乎面移至該圖平面上 )；其次，為了使轉(zhuǎn)向縱拉桿與縱置鋼板彈簧協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)以避免轉(zhuǎn)向車輪的擺振，如圖 7示，轉(zhuǎn)向搖臂下端的球頭中心 B 應(yīng)盡量與轉(zhuǎn)向節(jié)臂與縱拉桿鉸接球頭中心 擺動(dòng)中心 合。 圖 7非獨(dú)立懸架轉(zhuǎn)向輪匹配是轉(zhuǎn)向系簡(jiǎn)圖 圖 7向縱拉桿與縱置鋼板彈簧的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)分析 28 向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷 轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向 節(jié)臂和梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如 3540， 4040模鍛加工制成。多采用沿其長(zhǎng)度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向搖臂軸用三角花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有一定的錐度以得到無隙配合，裝配時(shí)花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對(duì)中以保證轉(zhuǎn)向搖臂的正確安裝位置。轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置及傳動(dòng)比等因素有關(guān)，一般在初選時(shí)對(duì)小型汽車可取 100～ 150的設(shè)計(jì)尺寸為 140 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的 20、 30 或 35 號(hào)鋼的無縫鋼管制造，其沿長(zhǎng)度方 向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接．球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。彈簧沿拉桿軸線壓緊的結(jié)構(gòu)制造容易，常為中、重型載貨汽車所采用。但這種結(jié)構(gòu)有明顯的缺點(diǎn)，即彈簧的壓緊力必須顯著地大于汽車在最壞的行駛條件下作用于拉