重型货车液压助力转向系统结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目录 前言 . 1 1 汽车主要参数的选择 . 2 车主要尺寸的确定 . 2 距 L . 2 轮距 后轮距 . 3 廓尺寸 . 4 悬 后悬 . 4 车质量参数的确定 . 5 车整备质量 . 5 车的载客量和装载质量 . 6 量系数 . 6 车总质量 . 7 荷分配 . 7 2 转向系的概述及主要性能参数 . 9 向系的概述 . 9 向操纵机构 . 9 向传动机构 . 10 向器 . 10 角及最小转弯半径 . 11 转向系的 要求 . 13 向系主要性能参数 . 13 重型货车液压助力转向系统结构设计 2 向系的效率 . 13 向器的正效率 . 14 向器的逆效率 . 15 传动比 . 15 传动比 . 16 向器传动副的传动间隙 t . 17 向盘的总转动圈数 . 17 3 转向器机械部分的设计与计算 . 19 向器的结构形式选择 . 19 向系计算载荷的确定 . 20 环球式转向器设计与计算 . 20 环球式转向器零件强度计算 . 22 4 动力转向系的 设计计算 . 23 动力转向机构的要求 . 23 力转向机构布置方案的选择 . 23 力转向形式与结构方案 . 23 能介质的选择 . 24 压转向加力装置的选择 . 25 压转向加力装置转向控制阀的选择 . 26 力缸的设计计算 . 27 径尺寸 计算 . 27 塞行程 s 的计算 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 力缸缸筒壁厚 t 的计算 . 30 配阀的参数选择与设计计算 . 30 开隙1e. 30 阀总移动量 e . 31 部压力降 p . 31 液流速的允许值 v . 32 阀直径 d . 32 阀在中间位置时的油液流速 v . 32 配阀的泄漏量 Q . 33 位弹簧的预紧力和反作用阀直径的确定 . 33 泵排量与油罐容积的确定 . 34 压动力转向的工作特性 . 35 5 转向传动机构设计 . 37 向传送机构的臂、杆与球销 . 38 向操纵机构的防伤安全措施 . 39 6 经济技术路线分析 结论 . 43 致谢 . 44 参考文献 . 45 重型货车液压助力转向系统结构设计 4 前言 100 多年前，汽车刚刚诞生后 不久，其转向操作是模仿马车和自行车的转向方式，用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转实现转向的。由于操纵费力且不可靠，以致时常发生车毁人亡的事故。 在 20世纪初，汽车已经是一个沉重而又高速疾驰的车辆，充气轮胎代替了实心车轮。由于转向柱直接于转向节连接，所以转动车轮式很费劲的。即使是一个健壮的驾驶员，要控制转向仍然是很劳累的事情。因此，汽车常常冲出路外。于是，降低转向操纵力的问题就变得赐教迫切了。 为了使转向操纵轻便，工程师设计了在转向盘和转向节之间 安装齿轮减速机构的转向器。从那时起，转向机构就一直被这样沿用下来。 从 1903 年开始，助力辅助转向机构不断出现，多数是用在客 车上。助力辅助转向机构中，有一些采用真空助力，还有一些是采用压缩空气助力。 1905年出版 的汽车时代杂志谈到了哥伦比亚汽车的助力转向器。据说这总简单的装置在车速为 29公里 /小时时，仍能使汽车保持不偏离路线。 1923年，美国底特律市的亨利 马尔斯为了减少蜗轮副和滚动轴之间的接触摩擦力，在两者之间接触处放置滚珠支撑，这就出现了滚珠蜗轮转向器。这种型式的转向器就成为现在大家所熟知的循环 球式转向器，目前仍被广泛地应用在美国和日本制造的汽车上。 1928年，弗朗西斯戴维斯所研制成功并首次应用了液压助力辅助转向器。这种转向器由维克斯公司制造，该公司并制定了此项标准， 而 后为汽车工业所采纳。第二次世界大战时期，汽车转向虽然采用了转向器，但对其实施操纵仍然不是一键轻松的事。当汽车质量增大、转向费劲时，驾驶员要求能有更好的办法来解决，这才重新推广了一种已经大约有 3/4个世纪历史的助力辅助转向器。 1954年，凯迪拉克汽车公司首先把液压助力转向器应用于汽车上，助力专项的历史又回到了以前的道路。 现在， 动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 动力性和机动性都有所提高。 1 汽车主要参数的选择 车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后 悬、接近角、离去角 、 最小离地间隙等，如图 1 图 1车的主要参数尺寸 he of 距 L 轴距 他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。 (1)载货汽车的轴距 在整车选型初期，可根据要求的货厢长度及驾驶室布置尺寸初步确定 轴距 L： L J+ (1式中 货厢长度，可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同类型 前轮中心至驾驶室后壁的距离 ,在该布置方案选定后可通过对驾驶室、发动 重型货车液压助力转向系统结构设计 6 机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置的汽车的这一尺寸初步确定 S 驾驶室与货厢之间的间隙，一般取 50 100考虑发动机维修时的需要； 后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。 轴距的最终确定应通过总布置和相应的 计算来完成，其中包括检查最小转弯半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分配是否合理，乘坐是否舒适以及能否满足整车总体设计的要求等。 轻型货车、鞍式牵引车和矿用自卸车等车型要求有小的转弯半径，故其轴距比一般货的短，而经常运送大型构件、长尺寸或轻抛货物的货车和集装箱运输车，则轴距可取得长一些。汽车总质量愈大，轴距一般也愈长。为了满足不同用户的需要，常同时选定几种轴距，构成汽车的系列产品，如基本型、长轴距、短轴距等汽车变型。数据，是基本型货车轴距的选择范围，供设计时参考。 三轴汽车的中后轴之间的轴距，多取为轮胎直径 的 表 1类汽车的轴距和轮距 of of 型 类别 轴距 L/距 B/用车 发动机排量 V/L 900 3900 1560 1620 商用车 客车 城市客车 4500 5000 1740 2050 长途客车 5000 6500 4 2货车 汽车总质量 700 2900 1150 1350 300 3600 1300 1650 600 5500 1700 2000 500 5600 1840 2000 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 轮距 后轮距 变汽车轮距 汽车总宽、总质量、侧倾刚度、最小转弯直径等因素发生变化、增大轮距则车厢内宽随之增加，并导致汽车的比功率、币转矩指标下降，机动性变坏。 受汽车总宽不得超过 制，轮距不宜过大。但在选定的前轮距 能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间有足够的运动间隙。在确定后轮距 考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度以及它们之间应留有必要的间隙。 各类汽车的轮距可参考表 1 廓尺寸 汽车的外廓尺寸包括其总长 、总宽、总高。它应根据汽车的类型、用途、承载员、道路条件、结构选型与布置以及有关标准、法规限制等因素来确定。在满足使用要求的前提下，应力求减小汽车的外廓尺寸，以减小汽车的质量，降低制造成本，提高汽车的动力性、经济性和机动性。 589 79对汽车外廓尺寸界限作了规定。 各国对公路运输车辆的外廓尺寸都有法规限制，以使其适应该国的公路、桥梁、涵洞和铁路运输的有关标准，保证行驶安全及交通畅通。我国对公路车辆的限制尺寸是：总高不大于 4m；总宽 (不包括后视镜 )不大于 、右后视镜等突出部分的侧向尺寸总共不 大于 250长：载货汽车及越野汽车不大于 12m；牵引车带半挂车不大于 16m；汽车拖带挂车不大于 20m；挂车不大于 8m；大客车不大于 12m；铰接式大客车不大于 18m。在设计重型汽车和大客车时要特别注意这些限制。还应注意，即使同一种车型在不同的使用条件下，设计也会不同。例如城市公共汽车因有站立乘客易超载且要求有较好的机动性，因此设计时车身不宜过长；而长途公共汽车、团体用和旅游用大客车技座位数乘客，车身则可设计得长些。大客车的总宽多在 般大客车的总高多为 长途大型公共汽车 由于设置行李舱地板较高，则总高为 质量为 15高则为 型货车的总宽多为 高多为 装箱运输汽车的总高为 车的外廓尺寸要由总布置最后确定。 重型货车液压助力转向系统结构设计 8 悬 后悬 悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。增加前悬尺寸，减小了汽车的接近角，使通过性降低，并使驾驶员视野变坏。因在前悬这段尺寸内要布置保险杠、散热 器风扇、发动机、转向器等部件，故前悬不能缩短。长些的前悬尺寸有利于在撞车时对乘员起保护作用，也有利于采用长些的钢板弹簧。对平头汽车，前悬还会影响从前门上、下车的方便性。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置下上述各总成、部件的同时尽可能短些。对载客量少些的平头车，考虑到真面碰撞能有足够多的结构件碰撞能量，保护前排乘员的安全，这又要求前悬有一定的尺寸。 车质量参数的确定 汽车的质量参数包括整车整备质量 载客量装载质量、质量系数、汽车总质量 荷分配等。 车整备质量 整车整备质量是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水、但没有装货和在人时的整车质量。 整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济型有影响。目前，尽可能见嫂整车整备质量的目的是：通过减轻整备质量增加载质量或载客量，抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加，节约燃料。减少整车整备质量的措施主要有：新设计的车型应使其结构更合理，采用强度足够的轻质材料，如塑料、铝合金等等。过去用金属材料制作的仪表板、油箱等大 型结构件，用塑料取代后减重效果十分明显，目前得到比较广泛的应用。今后，塑料载汽车上会进一步得到应用。 整车整备质量在设计阶段需估算确定。在日常工作种，收集大量同类汽车各总成、部件和整车的有关质量数据，结合新车设计的特点、工艺水平等初步估算各总成、部件的质量，再累计成整车整备质量。 乘用车和商用客车的整备质量，也可按每人所占汽车整备质量的统计平均值估计，可买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 参考表 1 12 用车 人均整备质量值 商用客车 人均整备质量值 发动机排量 V/L V 车辆总长La/m 汽车的载客量和装载质量 （ 1）汽车的载客量 乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过 9座，又称之为 他 员数及汽车的最大设计总质量见表 1 （ 2）汽车的载质量 汽车的载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。汽车在碎石路面上行驶时，载质量约为好路面的 75 85。越野汽车的载质量是指越野汽车行驶时或在土路上行驶的额定在质量。 商用货车载质量 先应与企业商品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上，货流大 、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车以利降低运输成本，提高效率；对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中、小吨位的货车比较经济。 量系数 0m 质量系数0m是指汽车载质量与整车整备质量的比值，即00。该系数反映了 重型货车液压助力转向系统结构设计 10 汽车的设计水平和工艺水平，0m值越大，说明该汽车的结构和制造工艺越先进。 车总质量 汽车总质量按规定装满客、货时的整车质量。 乘用车和商用客车的总质 量 员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分构成。其中，乘员和驾驶员每人质量按 65，于是 0 65am m n n (12) 式中， 为行李系数。 商用货车的总质量质量 0165m m n k g （ 13） 式中，1等于座位数。 荷分配 汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵件和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。因此，在总体设计时应根 据汽车的布置型式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。汽车的布置型式对轴荷分配影响较大，例如对载货汽车而言，长头车满载时的前轴负荷分配多在 28上下，而平头车多在 33 35。对轿车而言， 前置发动机前轮驱动的轿车满载时的前轴负荷最好在 55以上，以保证爬坡时有足够的附着力；前置发动机后轮驱动的轿车满载时的后轴负荷一般不大于 52；后置发动机后轮驱动的轿车满载时后轴负荷最好不超过 59，否则，会导致汽车具有过多转向特性而使操纵性变坏。 在确定轴荷分配时也要考虑到汽车的使用条件。对于常在较差路面上行驶的载货汽车，为了保证其在泥泞路而上的通过能力，常将满载前轴负荷控制在 26 27，以减小前轮的滚动阻力并增大后驱动轮的附着力。对于常在潮湿路面上行驶的后驱动轮装用单胎买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 的 4 2平头货车，空载时后铀负 荷应不小于 41，以免引起例滑。 在确定轴荷分配时还要充分考虑汽车的结构特点及性能要求。例如：重型矿用自卸汽车的轴距短、质心高，制动或下坡时质量转移会使前轴负荷过大，故在设计时可将其前轴负荷适当减小，使后轴负荷适当加大。为了提高越野汽车在松软路面和无路地区的通过 。 根据以上的论述，本次设计初选数据如下： 表 1车主要参数 动形式 6 4 外形尺寸（ 长： 9186 宽： 2480 高： 3020 轴距（ 4600+1350 前轮距（ 1958 后轮距（ 1856 最小离地间隙（ 298 前悬（ 1576 后悬（ 2900 接近角（） 29 离去角（） 22 整车整备质量（ 12000 载质量（ 20000 总质量（ 32000 前轴承载质量（ 7500 后轴承载质量（ 2 13000 轮胎选择 标准轮辋 面宽（ 315 外直径（ 1125 单胎最大负荷（ 3730 双胎最大负荷（ 3270 重型货车液压助力转向系统结构设计 12 单胎充气压力（ 810 双胎充气压力（ 740 2 转向系的 概述 及主要性能参数 向系的概述 转向系是通过对左、右转向车轮不同转角之间的合理匹配来保证汽车能沿着设想的轨迹运动的机构。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成 。 向操纵机构 转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万 向节，如图 2用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过 3t 的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。 图 2向操纵机构 of 234512 3 45文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 向传动机构 转向传动机构包括转向臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂以及转向横拉杆等。（见图 2 转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传给左、右转向节并使左、右转向轮按一定关系进行偏转。 图 2向传动机构 -2 of 2345杆 12- 3 转向器 机械转向器是将司机对转向盘的转动变为转向摇臂的摆动（或齿条沿转向车轴轴向的移动），并按一定的角转动比和力转动比进行传递的机构。 机械转向器与动力系统相结合，构成动力转向系统。高级轿车和重型载货汽车为了使转向轻便，多采用这种动力转向系统。采用液力式动力转向时，由于液体的阻尼作用，吸收了路面上的冲击载荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的转向 器结构。 为了避免汽车在撞车时司机受到的转向盘的伤害，除了在转向盘中间可安装安全气囊外，还可在转向系中设置防伤装置。为了缓和来自路面的冲击、衰减转向轮的摆振和转向机构的震动，有的还装有转向减振器。 重型货车液压助力转向系统结构设计 14 多数两轴及三轴汽车仅用前轮转向 （见图 2；为了提高操纵稳定性和机动性，某些现代轿车采用全四轮转向；多轴汽车根据对机动性的要求，有时要增加转向轮的数目，制止采用全轮转向 图 2向系简图 a）与非独立悬架转向轮匹配时；（ b）与独立悬 架转向轮匹配时； (a) (b) 12， 43561 - 2,4 - 3 - 5 - 6 - - 转角及最小转弯半径 汽车的机动性，常用最小转弯半径来衡量，但汽车的高机动性则应由两个条件保证。即首先应使左、右转向轮处于最大转角时前外轮的转弯值在汽车轴距的 2范围内；其次，应这样选择转向系的角传动比，即由转向盘处于中间的位置向左或右旋转至极限位置的总旋转全书，对轿车应不超过 货车不应超过 两轴汽车在转向时，若不考虑轮胎的侧向偏离，则为了满足上述对转向系的第 (2)条要求，其内、外转向轮理想的转角关系如图 2下式决定： c （ 2 式中：0 外转向轮转角； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 i 内转向轮转角； K 两转向主销中心线与地面交点间的距离； L 轴距 内、外转向轮转角的合理匹配是由转向梯形来保证。 图 2想的内、外转向轮转角间的关系 车的最小转弯半径转向轮在最大转角0轴距 L、主销距K 及转向轮的转臂 a 等尺寸有关。在转向过程中除内、外转向轮的转角外，其他参数是不变的。最小转弯半径是指 汽车在转向轮处于最大转角的条件下以低速转弯时前外轮与地面接触点的轨迹构成圆周的半径。可按下式计算： m i n 0 m a xs i (2通常 35 40，为了减小 ， 有时可达到 45 操纵轻便型的要求是通过合理地选择转向系的角传动比、力传动比和传动效率来达到。 对转向后转向盘或转向轮能 自动回正的要求和对汽车直线行驶稳动性的要求则主要是通过合理的选择主销后倾角和内倾角，消除转向器传动间隙以及选用可逆式转向器来达到。但要使传递到转向盘上的反向冲击小，则转向器的逆效率有不宜太高。至于对转向系的最后两条要求则主要是通过合理地选择结构以及结构布置来解决。 重型货车液压助力转向系统结构设计 16 转向器及其纵拉杆与紧固件的称重，约为中级以及上轿车、 小排量以及下轿车干重的 转向器的结构型式队汽车的自身质量影响较小。 转向系的要求 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中 心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 2）汽车转向行驶时，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。 3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。 4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。 5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 6）操纵轻便。 7) 转向轮碰撞到占该物以后，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的球头处，有消除因磨损而 产生间隙的调整机构。 9) 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻上海的防伤装置。 10) 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。 向系主要性能参数 向系的效率 功率1转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器的正效率，用符号 表示，；反之称为逆效率，用符号 表示。 正效率 计算公式： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 121 （ 23） 逆效率 计算公式： 323 （ 24） 式 中，1 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。 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。 向器的正效率 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 在四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。 同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承和球轴承。选用滚针轴承时，除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种轴向器的效率 +仅有 54%。另外两 种结构的转向器效率分别为 70%和 75%。 转向摇臂轴的轴承采用滚针轴承比采用滑动轴承可使正或逆效率提高约 10%。 （ 2）转向器的结构参数与效率 如果忽略轴承和其经地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆类转向器，其效率可用下式计算 ) a a= （ 25） 式中，08 10，取 8； a r c t a n a r c t a n 0 . 0 3 1 . 7 1 8f ， 取 重型货车液压助力转向系统结构设计 18 向器的逆效率 逆效率表示转向器的可逆性。 根据逆效率不同，转向器有可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。 路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。 不可逆式转向器 ，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该冲击力转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。 极限可逆式转向器介于可逆式与不可逆式转向器两者之间。在车轮受到冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。 如果忽略轴承和其它地方的磨擦损失，只考虑啮合副的磨擦损失，则逆效率可用下式计算 00 = （ 2 6） 式（ 2 5）和式（ 2 6）表明：增加导程角0，正、逆效率均增大。受 增大的影响，0不宜取得过大。当导程角小于或等于磨擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是不可逆式转向器。为此，导程角必须大于磨擦角。 通常螺线导程角选在 8 10之间。 传动比 转向盘转角的增量 与 同侧转向节转角的相应增量 之比，称为转向系的角传动比 转向盘转角的增量 与转向摇臂轴转角的相应增量 之比，称为转向器的角传动比 i。转向摇臂轴转角的增量 与同侧转向节转角的相应增量 之比，称为转向传动机构的角传动比 i。它们之间的关系为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 0i i i （ 2 7） i i 式中 0i 转向系的角传动比； i 转向 器的角传动比； i 转向传动机构的角传动比； 转向盘转角的增量； 转向摇臂轴转角的增量； 同侧转向节转角的相应增量。 转向传动机构的布置，通常取其在中间位置时使转向摇臂及转向节臂均垂直于其转向纵拉杆 (见图 2 3)，而在向左和向右转到底的位置时，应使转向摇臂与转向节臂分别 与转向纵拉杆的 交兔相等。这时， 转向传动机构的角传动比亦可取为 31li l（ 28） 式中 1l 转向摇臂长 3l 转向节臂长 现代汽车转向传动机构的角传动比多在 . 1 之间，即近似为 1。故研究转向系的角传动比时，为简化起见往往只研究转向器的角传动比及其变化规律即可。 传动比 转向传动机构的力传动比 之比值。转向传动机构的结构布置型式及其杆件所处的转向位置有关。对于图 2 3所示的非独立悬架汽车的转向传动机构来说，当转向轮由转向传动机构带动而转 向且后者处于图示虚线位置时，其转向摇臂上的力矩为 重型货车液压助力转向系统结构设计 20 1 3 1 30 . 5 0 . 5r r L l l T l l m m （ 2 9） 转向传动机构的力传 动比为 312 R l l m m （ 2 10） 向器传动副的传动间隙 t 传动间隙是指各种转向器中传动副之间的间隙。该间隙随转向盘转角的大小不同而改变，并把这种变化关系称为转向器传动副传动间隙特性（图 2 研究该特性的意义在于它与直线行驶的稳定性和转向器的使用寿命有关。 传动副的传动间隙在转向盘处于中间及其附近位置时要极小，最好无间隙。若转向器传动副存在传动间隙，一旦转向轮受到侧向力作用，车轮将偏离原行驶位置，使汽车失去稳定。 传 动副在中间及其附近位置因使用频繁，磨损速度要比两端快。在中间附近位置因磨损造成的间隙过大时，必须经调整消除该处间隙。 为此，传动副传动间隙特性应当设计成图 2示的逐渐加大的形状。 图 2转向器传动副传动间隙特性 of 中曲线 1 表明转向器在磨损前的间隙变化特性；曲线 2 表明使用并磨损后的间隙变化特性，并且在中间位置处已出现较大间隙；曲线 3 表 明调整后并消除中间位置处间隙的转向器传动间隙变化特性。 向盘的总转动圈数 转向盘从一个极端位置转到另一个极端位置时所转过的圈数称为转向盘的总转动圈数。 它与转向轮的最大转角及转向系的角传动比有关，并影响转向的操纵轻便性和灵敏 性。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 轿车转向盘的总转动阁数较少，一般约在 以内；货车一般不宜超过 6 圈 。 重型货车液压助力转向系统结构设计 22 3 转向器 机械部分的 设计 与 计算 向器的结构形式选择 根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式 、蜗杆指销式等。 对转向器结构型式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定 ，并 要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能 、寿 命、制造工艺等 型轿车以及前轴轴荷小于 车，多采用齿轮齿条式 转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛用在轻型和中型汽车上，例如 :当前轴轴荷不大于 环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻型及以上的客车、货车均多采用。轿车、客车多行驶于好路面上 逆程度大些的转向器。矿山、工地用汽车和越野汽车，经常在坏路或无路地带行驶。推荐选用极限 可 逆式转向器，但当系统中装有液力式动力转向或在转向横拉杆上装有减振器时，则可采用正、逆效率均高的转向器， 因为路面的冲击可由液体或减振器吸收，转向盘不会产生“打手”现象。 关于转向器角传动比对使用条件的适应性间题，也是选择转向器时应考虑的一个方面。对于前轴负荷不大的或装有动力转向的汽车来说，转向的轻便性不成问题，而主要应考虑汽车高速直线行驶的稳定性和减小转向盘的总圈数以提高汽车的转向灵敏性。因为高速行 驶时，很小的前轮转角也会导致产生较大的横向加速度使轮胎发生侧滑。这时应选用转向盘处于中间位置时角传动比较大而左、右两端角传动比较小的转向器。对于前轴负荷较大且未装动力转向的汽车来说，为了避免“转向沉重”，则应选择具有两端的角传动比较大、中间较小的角传动比变化特性的转向器。 针对本次设计， 采用液力式动力转向时，由于液体的阻尼作用，吸收了路面上的冲击载荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的转向器结构。因为循环球式转向器的传动效率可达 75%80%，并且其缺点是逆效率高，所以机械转向部分采用循环球 齿条尺扇 式转向 器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 向系计算载荷的确定 为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度 ，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷，地面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。 精确地计算这些力是困难的，为此推荐用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力距N即 313 3 1） f 为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取 N），取 75000N；,取 p=所以 313610 N 作用在转向盘上的手力为 122 rh D i （ 3 2） 式中，1两者之比大