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1、第十二章汽车转向系蜗杆传动一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择主平面内参数：蜗杆轴面；蜗轮端面1、模数m和压力角（中间轴）主平面内蜗杆蜗轮传动相当于一一齿条与渐开线齿轮（阿基米德蜗杆）主平面：蜗本f轴面mai, ai（蜗轮端面mt2, t2mai mt2 mal t2正确正确合条件22、蜗杆的分度圆直径di和直径系数q由于加工蜗轮须用与之啮合的蜗杆参数相同的滚刀来加工，所以对于同一尺寸的蜗杆必须一把对应的蜗轮滚刀，即对同一模数不同直径的蜗杆，必须配相应数量的滚刀。.为了限制蜗轮滚刀的数量，取 蜗杆直径di为标准值，并引入直径系数q.q d/.di=mq?mZidi、q见表i0-2, 一般同m
2、,只有i2个，q、di即只面i2 把滚刀。如采用非标准滚切或飞刀切制蜗轮，则 di, q不受标准限制。3、蜗杆头数乙一般Zi=i6：单头，i大，易自锁，效率低，但精度好多头杆，T T ,但加工困难，精度J4、导程角将蜗杆分度圆上的螺旋线展开，则蜗杆的导程角 为,Pz 乙Pa 乙m 乙tg1d1d1d1q5、传动比和齿数比u齿数比大齿轮齿数比小齿轮齿数;传动比一一从动轮齿数比主动轮齿数6、蜗轮齿数Z2为避免根切，Z2min 17,而 Z2 2b时，啮合区较小，传动平稳 性差二 Z2min 28 ,动力传动 Z2max 80.(2不变时，Z2过大，m过小，轮齿弯曲强度Jm不变，Z2过大，d2过大，
3、蜗杆支承跨距T,蜗杆弯曲赐度；7、标准中心距a 1m1a (d d2) (q Z2)m(Z1 Z2)222汽车转向系概述一、功用：改变和恢复汽车行驶方向的一套专门机构称为转向系。二、分类及组成：(1)按转向能源不同分：机械转向系和动力转向系；(2)机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构 三大部分组成（3） 一般机械转向系的转矩传递路径：驾驶员施加于 方向盘A 一转矩 转向轴 转向万向节 转向传 动轴转向万向节B （转向器输入轴）转向器（转向器输出轴） C转向垂摇臂 转向直拉杆 左转向节臂（左转向轮主销）左转向节（转向轮）左梯形臂转向横拉杆右梯形臂（右 转向轮主销）右转向节（右转向轮）D
4、o其中，A到B间的零件属转向操纵机构；C到D间（梅红色部 分）属转向传动机构。梯形机构（第三节讲）（4）动力转向系：由驾驶员体力和发动机为转向能源的转向系。 液压式动力转向系组成：由一套机械转向系和液压转向装置组成。 液 压转向装置由转向罐、转向油泵、转向控制阀、转向动力缸组成。三、转向万向传动装置的优点：（1）有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化。允许方向盘、转向器的轴线相交，甚至不在同一平面上；（2）即使方向盘与转向器同轴线的情况下，采用万向转动装置能补偿由于零部件在车上的安装误差和安装基本（驾驶室和车架）的变形所造成的二者轴线实际上的不重合。能量吸收式转向柱：（1）隔绝首次碰
5、撞的影响：伸缩式转向中间轴、可断开式、波纹管式(2)保护驾驶员免受二次碰撞伤害：能量吸收、转向柱的安装角度对吸能效果有影响。(21o23o)。四、转向中心、转弯半径转向中心：为避免在汽车转向产生的路面对汽车行驶的附加阻力 和轮胎的快速磨损，要求转向系能保证汽车时，所有车轮作纯滚动， 这时，只有所有车轮的轴线交于一点才能实现，此交点称为转向中心。转弯半径：转向中心到外转向轮与地面接触点的距离称为转弯半 径。在确定传动机构的转向梯形参数后，只能在一定的转交范围内近 似满足转向理想关系式：Bctg ctg 外内转向轮偏转角 和，B为两侧转向轮主销轴线与地面交点 间距离；L为轴距。转向器角传动比i i
6、 :转向盘的转角增量与转向摇臂角相应增量之 比；转向传动机构角传动比i 2：转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧 的转向节转角相应增量之比；转向系角传动比i ：转向盘角增量与同侧转向节相应角增量之 比。1 i i i 2对i的分析：(1) i愈大，施加于方向盘的转向力矩愈小(地面阻力矩一定)；(2) i愈大，为得到一定转向节偏角所需的转向盘转角过大；(3)手感差，即路面阻力矩通过转向传动机构传至转向盘的感觉就差。为解决省力(i ),提高灵敏度和手感(i )的矛盾，添加了 动力转向装置同时满足省力和提高灵敏度和手感的要求。转向器及转向操纵机构一、概念转向器传动效率：转向器的输出功率与输出功率之比。正
7、效率：功率由转向器输入，由转向摇臂输出的情况下的传动效 率。逆效率；功率由转向摇臂输入，由转向器输出的情况下的传动效 率。可逆转向器：逆效率很高，转向器容易将经转向传动机构传来的 路面反力传到转向轴和转向盘上，有利于转向结束后转向轮和转向盘 的自动回正。但在坏路对车轮的冲击会发生转向盘“打手”的现象。 经常驶于良好路面上的汽车用。不可逆转向器：逆效率很低。 失去路感。极限可逆转向器：逆效率略高于不可逆转向器。综合考虑打手和 失去路感。中型越野车或工程车辆用。转向盘自由行程：在转向盘转动开始阶段，驾驶员施于转向盘的转向力矩只用来克 服转向系内部的摩擦，各传动部件到其间的间隙完全消除， 这一转向
8、盘空转阶段中的角行程叫转向盘自由行程。这参数不宜过大，以免影响转向灵敏性，一般为 10o15o,超过25o30o时必须调整。作用：缓和路面冲击；避免驾驶员过度紧张。二、分类(按传动副的结构分)循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、齿轮齿条式、蜗杆曲 柄指销式。三、各转向器结构特点(1)循环球-齿条齿扇式转向器一般有两级传动副：第一级螺杆螺母传动副；第二级是齿条齿扇传动副，或滑块曲柄销传动副(延安 SX2150)应用于解放 CA1091,北京 BJ1041, BJ2023,黄河 JN1181C13优点：正传动效率高，可达 90-95%,操纵轻便，寿命长。缺点：逆效率也很高，易打手。但对于轻型的前
9、轴轴荷不大，行 驶路况较好的汽车，可克服上述缺点。循环球-滑块曲柄销式转向器，重型车上并用加力装置。(2)齿轮齿条转向器只有一级传动，转向齿轮与转向盘柔性相连，转向齿条水平布置， 转动转向齿轮，转向齿条水平轴向移动，带动左右横拉杆带动左右转 向节使转向轮偏转，实现汽车转向。应用于前轮为独立悬架的轻微型轿货车。桑塔纳、夏利、南京依维柯等。优点：转向机构简化，无需转向摇臂、转向直拉杆。(3)蜗杆曲柄指销式转向器转向蜗杆为主动件，指销与蜗杆啮合，绕摇臂轴作圆弧运动，带 动摇臂轴转动。一般为蜗杆曲柄双指销式转向器，EQ1090E。有两个优点：一是在中间或附近位置，双指均与蜗杆啮合，受力比单指销的载 荷
10、小；当摇臂轴转角相当大时，一个指销与蜗杆脱离时，另一蜗杆仍保 持啮合，因此双指销式的比单指销式的转角范围大。缺点：结构复杂，对蜗杆加工精度要求高。转向传动机构一、功用(1)将转向器输出的力和运动传动到转向桥两侧的转向节，使两车 轮发生偏转；(2)使二转向轮偏转角度按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮 与地面的相对滑动尽可能小。二、与非独立悬架配用的转向传动机构(1) 一般组成：转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂转向梯形(2)转向摇臂：大端用锥形三角细花键与转向器轴的外端相连，小端有球头销，与转向直拉杆连接。注：为保证转向器摇臂在中间位置时， 从转向摇臂开始的全套转 向机构处于中间位置，摇臂轴外端和
11、转向摇臂上孔外端各刻印有短 线，作为装配标记。装配时，应将两零件上的标记线对齐。(3)转向直拉杆、转向横拉杆因转向轮偏转及悬架弹性变形而相对车架运动，传动机构的各组 成部分的相对运动为空间运动，故转向直 /横拉杆两头均采用球形较 链，各球头连接处均布置了压缩弹簧，以补偿球头与座的磨损，保证 二者间的间隙，并缓和路面传来的冲击。不同之处：转向直拉杆两头的弹簧是轴向布置，分别沿轴线的不同方向起缓 冲作用。球头和球座间需用润滑脂润滑。由于弹簧的伸缩引起转向直 拉杆带动转向节臂的运动误差可由增减转向盘的行程来补偿。转向横拉杆的球头与弹性球座相连，压紧弹簧采用相对横拉杆轴线的垂直方向布置，以缓冲和保证球
12、头与球座紧密配合。 因转向横拉 杆两头连接的是梯形臂，为保证在转向时梯形传动机构间的几何参数 从而保证各转向轮尽可能作纯滚动，因此转向横拉杆带动转向梯形臂 间不能有轴向相对运动，故压紧弹簧不能采用轴向布置。与独立悬架配用的转向传动机构：主要的将梯形分成两段或三段，其余工作原理不变。动力转向器 一、定义用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能， 并在驾驶员控制 下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气 压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列部件，总称转向加力装置。二、分类气压：一般用于前轴轴荷为 37t并采用气压制动的汽车，工作 压力0.7Mpa,部件尺寸大。液压：尺寸小，无噪
13、声，工作滞后时间短，能吸收来自路面的冲 击，工作压力高达10 Mpa,广泛运用。三、液压式转向加力装置：常压式、常流式。常压式：无论转向盘中间还是转向位置，液压系统中工作管路保 持高压。有储能器积蓄液压能，可使用流量较小的转向油泵，还可在 油泵不转的情况下保持一定的转向能力， 使汽车可能继续行驶一段距 离。目前用于少数重型汽车。常流式：结构简单、油泵寿命长，泄露较小，消耗功率较小，广 泛运用。常流式分类：整体式动力转向器：机械转向器+转向动力缸+转向控制阀；半整体式动力转向器：机械转向器+转向控制阀，转向动力缸独立;转向加力器：机械转向器独立，转向动力缸 +转向控制阀1. 转向油罐：贮存、滤清
14、、冷却、加力装置的工作油，锭子油 或透平油。2. 转向油泵：齿轮式、叶片泵、转子泵、柱塞泵，最多的是外 啮齿轮式。3. 流量控制阀4. 安全阀5. 单向阀：加力装置正常工作时关闭，失效时自动打开，以弥 补动力缸吸油缸的真空度，因油罐油不能正常通过油泵。8转向控制阀+9机械转向器+10转向动力缸转向加力装置工作示意图转向位置/中立位置时 转向油泵失效，人工转向右转位置时的液力传递路线转弯后转向直线行驶时，驾驶员立即放松转向盘（撤消转向力矩） 由于转向主销有后倾角和内倾角，在路面侧向反力和汽车自重作用 下，自动回正，回到中间位置。反作用柱塞的作用在用机械转向系时，路面转向阻力矩能经机械传动件传到方
15、向 盘，造成方向盘的阻力矩。驾驶员施加于方向盘上的力矩必须平衡这 一阻力矩，方能使转向系运动，这所需转向力矩与路面转向阻力矩成 一定的递增函数关系，驾驶员才能有“路感”，感知转向力矩大小，随时调节转向力矩，保证转向正确进行在采用动力转向系时，路面转向阻力矩的绝大部分反馈到动力杆 推杆，只有小部分反馈到转向盘上。这部分反馈到转向盘上的阻力矩 还应当与液压系统的工作压力成递增函数关系， 因此在动力转向器中 设有反作用柱塞的反馈装置。在转向过程中，反作用柱塞的内端面始终承受与地面转向力矩相 应的液压作用力，此力与滑阀回位弹簧力一同传到转向螺杆， 形成对 转向盘的阻力矩，使驾驶员获得一定强度的路感。所有反作用柱塞的总面积越大，路感越强。