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城市SUV汽车循环球式转向系统设计
摘 要
汽车在行驶过程中，经常需要改变行驶方向，汽车转向系是汽车转向运动的装置，该系统由操纵机构，转向器，传动机构三部分组成，作为整车的一个重要总成，是影响汽车操纵稳定性和行驶安全性的关键系统之一。本文即完成了与长城哈弗H5欧风版（两驱）独立悬架系统相配用的循环球式转向系统设计。
在城市SUV汽车循环球式转向系统设计过程中，首先确定汽车转向系统的结构型式为机械转向，明确转向系的主要设计要求，选择长城哈弗H5欧风版（两驱）作为设计的基础车型，参考该车型的主要技术参数，逐步确定了转向系的主要性能参数，例如转向系的力传动比i_p^''=203.66、作用在方向盘上的手力Ƒ_h=128.45N等。其次进行了循环球式转向器结构型式选择及其设计计算，确定了循环球式转向器的角传动比转向器的角传动比i_ω=17.15，完成了螺杆-钢球-螺母传动副及齿条-齿扇传动副的设计，并对循环球式转向器的重要零件进行了强度校核，如对钢球与滚道间的接触应力及转向摇臂轴强度的校核，结果均符合设计要求。最后设计了转向传动机构。长城哈弗H5欧风版（两驱）的前悬架系统采用了麦弗逊式独立悬架，所以本次设计相应采用分段式转向梯形机构，用图解法确定了转向横拉杆的断开点位置，并验证了内外轮转角关系，对转向系的转向梯形进行了优化设计，得到了良好的转向梯形特性，最终完成了循环球式转向系统设计，确保将该设计方案运用到车辆上时具有良好的转向性能。
关键词：城市SUV，转向系统,机械转向,循环球式转向器,断开式转向梯形
- 内容简介：
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N , 18, I, 995 of . W. S. . . CM be by of or X Y to or as a of to on of of a of is in an on of de ac on a of CM I. CM in to of to is to of be by CMs or or X Y a is a of s, no if it is a or a 1994; 3, 1994. is by 3at 4, 1994. 2701 407917. x Y Y 9 (b) 1. of 300 of is to of to of 11. is a as as in It of to a of is 1. a in CMs or of as a as a l(a), on at a to ( 10705$995 00 N 2. “, 18, 1, ,is l(a) to of or of on l(b). a of In of is no if be be at an of be as 2. in of a “( up to of at or An be of a or nP as a of . . 5P . 3P . . 2P or at A is to a “( in 0 pm a 00 pm 0 pm be (or 20 pm 3.) in be 20 pm 3. 995 4. (a) (b) at 0 pm 160 pm 4(a). In be or 4(b) a 0 or to at to of on be 0 pm et F 01 5. on 5 pm 25 pm 0 pm on CM to by an ac of is in a to is if is by is to A up of on of a of be in 5(a). be to a 5(b). be to a on of a 5(c). of be is or CM a to of A. 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P 8510 P 4291A A 5 be 510. 9 of of VX 00 of in 3.2 1.6 00 00 is to 291A, 00 as 10. of .1 pF is 0 VX in in to in in 00 00 is be by or by of to is as of 0 A of pro 1 互连网络电力系统（ 扑结构的电气特性 L. W. S. . . 、 扑结构实现 扑结构用传统的 艺很容易实现，细线条光刻和批处理文件通过制造是固有的正常生产。 现相当实用，如果通孔制造是通过其他常规的机械钻孔，并且通孔尺寸足够小，不足以影响行间距。 一个两层的过程，尽管开辟了可能性，制造导体的任一侧上的一块聚合物影像，可以处理卷到卷格式 （图 5（ a），得到的结果基片可以进行填充和测试，然后申请封装以形成刚性结构（图 5（ b），廉价的丝网印刷的材料和方法可用于该模块的底部上可以形成一个球栅阵列（ 提供了一个方便的系统接口（图 5（ c）。这种模块可以非常便宜，但仍然产生高性能。 2 图 5像载体 四、 析和实验 由于 扑是从根本上不同于传统的微带线或有固体电源和地平面带状线的 输线环境，进行了一项确定电源和信号环境的特点的详细研究。 正常 率分布是由固体金属的电源和地平面，有时具有介于其间的创建的平行板的去耦电容，提供所有或部分的瞬时电 流需求的薄介电。在大多数情况下，然而，表面安装的陶瓷电容需要为充电水库，以保持这些瞬态的 di/声低于可接受的利润率。传统的贴片电容具有相对较高的寄生电感和低共振频率，但是。特别低电感电容 初设计用于 传导模块，提供了更好的去耦。平行板 P/G 本身形成了一个低电感分布结构。引线键合从这些芯片的，尽管许多并联，有助于更多的电感和批判影响片上的噪音。 3 图 6 测试车辆功率瞬态测量设置 扑结构取代了坚实的平面网状导线。在双网平面宽 100 点，导线 320 点的间距，降低至 62，纯金属覆盖了 坚实的平面。即使有大量的电源和接地的导体切割，以适应信号线，金属覆盖为 40，可以实现的。增加电阻和电感因此，预测寄生效应。然而，由于贡献这些寄生到 在坚实的平面上的情况下，往往是微不足道的，这种性能下降在几乎所有的情况下都是可控的。附件的正常及低以传统的方式的电感的去耦电容在很宽的的频率范围内提供了必要的去耦电容。 要检查有效性 电，两个测试车辆设计和建造一个与固体 在每四个 n 沟道功率 安排连接模块上的阻性负载电源和地之间，从而诱导到大的 di/电结构。如该图所示。有 几个网站所提供的正常的陶瓷，以及低电感片状电容器。为清楚起见，该测试车的其他功能，用于信号传输的测量，还没有被证明，对电容器和负载的各种组合，以及电流上升时间，进行了测试。测量结果将在后面介绍。 图 7 中所示的的 号传输环境。每根信号线之间交流接地导体相同的金属平面上，通过正交功率，接地和信号导体上的其它金属平面。由于交流接地导体，在所述第二平面还到信号线正交，返回电流流仅在共面导体 ;正交导体适度降低线路阻抗，通过电容加载。这初步证明了建设大型物理模型（ 寸大小的 160 倍）做 量，并已被证实 试车辆上的测量如下所述。 图 7号的传输环境 4 示于图的则该测试车辆，在一个发达的 设计及金属制品业的，具有四种掩模过程中使用铝中导体和光可聚酰亚胺介电 5 硅衬底。 硅片上用 积，或杜邦 2721 聚酰亚胺层制造工艺。并通过光刻法和湿法刻蚀定义。接着，将聚酰亚胺的层上旋转，曝光，和发展。金属重复沉积和图案化，以形成第二金属层和一个最终的聚酰亚胺的步骤形成了保护大衣，对几个中间层和基础层厚度介质进行了比较。 33 x 26 毫米基板填充去 耦电容和端接电阻器和使用的，无包装的，传输线和配电阻抗测量接收功率 片，去耦电容器，和负载电阻器，并且被安装在一个 256 引领 和 量 配电噪声。用于固体平面版本同样配置的功率分布测量。两个基板的制作中，使用相同的四个掩模，与板占据六个八个可能的， 5 晶圆网站，和固体的平面基片的其余两个网络。 有几种不同的信号传输测试结构被列入在 验车辆。所有有微波探头垫 150 点间距在任一端，并提供终止该行使用 50 R 0603 尺寸（ 导 电基体结合的片式电阻器环氧树脂。对于所有的传输线测量，去 5 图 8 试车辆 耦电容，足以容纳配电阻抗下面 从 1 1 安装。（请参阅以下部分配电阻抗）第二水平金属线无论是 米或 米长配置为信号电源和地线之间（ 信号分割内电力导体（ 信号内部分裂的接地导体（ 这里还设有一个串扰测量线设置，下午 80 点间距，从动线躺在电源和地之间，与受害人线内相邻的分割接地导体。第一级线（躺在聚酰亚胺介电） 米长，配置 进行了测量，看是否线阻抗不同于第二金属。 扑的一个方面，提出了特别的关注。这是对阻抗的影响，特别是在传播速度，改变从，例如，一个 X 去 的 的。有一个不连续返回电流路径变化的点，其中有一些效果根据 P 和 G 频率脱钩的兴趣。这还没有出现的一个问题在许多 信号层，其中经常引用电源或接地平面没有效果。如果要判断 存在问题，五段创建路径， 米 米 米， 米 米的 分串联。 层间和大衣聚酰亚胺基板厚度为 ，下午 2 点和初始 质厚度， 6 建立和计量。实验采用泰克 10 互连参数分析仪。该结果如下表所示。 4 90 4 90 4 75 4 75 4 75 54 75 这些测量结果表明之间的重大差异 传输线，所造成的薄介电 下，将得到的字段存在于部分导电的硅衬底。的阻抗 是高于预期，因为面具错误导致线的宽度，而不是所期望的。 传播延迟确定的值肯定是类似于其他 板 ;货币供应量 数字均高于由于在基板的接近。没有问题，所造成的被引用到电源或接地的信号延迟，五段线是从其他 没有什么不同。 掩模组进行了修改和重复实验以 8 分厚的聚酰亚胺的初始介电层，并 间 的聚酰亚胺。下面结果，得到： 2 70 2 70 7 2 70 2 66 2 66 2 66 52 68 即使有一个 8 点层的聚酰亚胺中，所述半导体硅仍然具有效果。由于我们目前使用的测试作为基板的晶片，晶片的电阻率是未知的。进一步制作将使用测得的电阻率硅片确定的电阻率要消除的区别 传输线。详细的模拟线上述半导体基板也正在进行中。当然，不同的实现的拓扑结构中，对一个不会有低介电常数的绝缘基板的这个问题。 串扰测量 米耦合长度。受害者线两端终止。测量是在 “近期行动计划 ”310 注入 20上升时间 冲，从动线和测量的受害者线。串扰峰值小于这一套耦合线长 这一结果表明，串扰以合理的 时钟不应该是一个问题频率和线的长度。 同时使用功率分布测量阻抗 510 网络分析仪和 291A 阻抗米。可以测量 45 1 一系列 8510 。图 9 示出了测量的阻抗为几种 8 图 9 使用 510 网络分析仪测出的配电阻抗频率 特性 图 10 使用 抗测量仪 测出的 功率分布 阻抗频率特性 底物的各种组合去耦电容。即使是低电感 效果电容只出现高于这个频率低于 300 固有电容，无论是固体（ 版本中，占主导地位的 测量阻抗。阻抗的上升，从 600 到 900 于电感的 9 影响。 4291A，测量从 1 至 500 图所示。共振 0.1 片电容是清楚地看到大约 20些测量是在不 容放置，以便确认的 测阻抗的上升，与正常上限之间 200 和 300 兆赫。 结果表明，有什么区别 电结构和一个使用固体。任何平面效果的附件或将被屏蔽引线键合阻抗的数量和类型使用的电容器。该程序用来连接芯片电容器是极其重要的，因为在衬底的铝系迅速形成原生的三氧化二铝，甚至这大约 80 A 的氧化物能产生可测量功率电 阻路径。这可能占到无法实现极其低阻抗。 图中所示的测试车。 6 始建于两个 固体平面设计。两个 0.1 个 135 容去耦。六并联 50R 电阻被用作负载（ 每四个功率 电阻）。在基片 110 地面组装成 256 铅 80 电源连接，以保证固体配电到基板上。这些软件包被焊接到习俗，脱钩的测试板。生成的程序集直流电压的下降，大电流流经负载电阻，在基板上平面的交流噪声大的 di/起的脉冲驱动 发电机。 因为装配问题，只有三四个 载 部分可以被激活，而一些负载电阻不起作用，所以这些测试车辆的有效电阻 而，这是足够低的，充足的电流可以得出，即使采用 10 V 最大口授去耦电容。测量直流滴 底电流和电压降封装的引线键合架的中心之间的基板，其中测试点提供。的总电压下降分别为 12 固体飞机和 21 以固态和每架飞机的 3 效地抵抗 R。基于金属的量在这两个几何形状，这是预料之中的。 声进行了测量，总基板 di/前缘处的导通脉冲。固体平面和 本具有峰 电压为 是取决于在飞机上测量了。这样的结果，如配电阻抗的测量，是一个反射的电容和附件的方法超过它是平面配电任何固有的局限性的结构。 五 用范围 扑结构可以提供，容易制造 设计规则，变量信号线密度高达 250cm/中两个金属层（ 80 时），这是与其他 现。这些被控制可以根据阻抗的阻抗线 50围内适当的几何形状。由于对其间 10 交流接地导体，它们具有极低的串扰。如果需要更大的密度，选择性删除配电连接，或者，一个四层的 构可以产生。这将是 一个更有效地利用金属比传统的四层堆栈。 由这些线表现出的损失的函数，自己材料和横截面。厚铜镀线将远远比铝薄线损耗少，内几个 应商的工艺能力。 功率分布特征比较与传统的固体平面，无论是在阻抗和噪音测量。直流电阻滴如与更大比固体平面，但只会是一个模块的问题非常高的功率密度，并可以减少到较厚的电镀金属的无关紧要的水平。如果有 扑结构的限制，他们的上述检查的频率和功率密度测试，大概以上的时钟频率，线密度和模块的权力感兴趣的近期高点批量应用。尽管需要额外的工作细化这里提出的测量，它似乎没有采用 这种有效的降低成本的大多数用的方法。 致谢 再此对设计和制造专业的 P. Y. 及 以诚挚谢意。 伦纳德 沙佩尔（ S65 M92）获得 1967 在纽瓦克工程学院就读， 1968 年于麻省理工电气工程技术研究所，博士学位于 1973年在新泽西技术研究所获得。他在加入美国麻省理工学院之前，自 1978 年以来任教于 T 贝尔实验室。自 1980 年以来他一直活跃在电子封装。他于1990 年加入美铝电子封装，指导他们的活动 在薄膜的 1992 年，他在阿肯色大学的中心被任命为高密度电子 气工程教授主任，在那里他领导的研究活动是超过 30 个研究生参与的先进的多芯片模块技术。他是 公司的薄膜硅 术的共同发明者。彼持有四项专利，并撰写了大量的讲座和论文。沙佩尔博士曾担任多年 序委员会，以及 算机包装委员会。他目前是 事的董事会成员。 西蒙 昂在阿肯色大学获得了电子工程学士学位（ 分别从佐治亚理工学院和南方卫理公会大学（ 得了电子工程硕士学位博士学位。他于 1981 年加入了美国德州半导体组仪器，致力于设计功率集成电路和电压调节器和工艺开发。他在 1983 年被晋升为科长。1988 年他加入阿肯色大学电机系，他目前是那里拥有超过 85 份在在微电子， 11 固态材料，以及开关转换器领域的简报和会议论文期刊或合著文件的作者。他拥有三项美国专利。他出版了一部著作，题为 “电源开关转换器 ” 马塞尔 德克尔，分别于 1991 年和 1993 年在阿肯色大学获得电工程学士学位和硕士学位。 1991 年，他加入 究介电钻石 板的性能。目前，他是阿肯色大学 的一名博士生，研究信号传输和供电工作 扑的分布特性。 丹尼 奥尔德姆于 1992 年在阿肯色大学获得电气工程学士学位的。他一直负责聚酰亚胺 /铝的 工艺开发，以及 板的制造和研究聚酰亚胺薄膜。他目前正在攻读硕士学位。 外文资料译文 1 互连网络电力系统（ 扑结构的电气特性 L. W. S. . . 、 扑 结构 实现 扑结构用传统的 艺很容易实现，细线条光刻和批处理文件通过制造是固有的正常生产。 现相当实用，如果通孔制造是通过其他常规的机械钻孔，并且通孔尺寸足够小，不足以影响行间距。 一个两层的过程，尽管开辟了可能性，制造导体的任一侧上的一块聚合物影像，可以处理卷到卷格式 （图 5（ a），得到的结果基片可以进行填充和测试，然后申请封装以形成刚性结构（图 5（ b），廉价的丝网印刷的材料和方法可用于该模块的底部上可以形成一个球栅阵列（ 提供了一个方便的系统接口（图 5（ c）。这种模块可以非常便宜，但仍然产生高性能。 图 5 像载体 四、 析和实验 由于 扑是从根本上不同于传统的微带线或有固体电源和地平面外文资料译文 2 带状线的 输线环境，进行了一项确定电源和信号环境的特点的详细研究 。 正常 率分布是由固体金属的电源和地平面 ， 有时具有介于其间的创建的平行板的去耦电容，提供所有或部分的瞬时电流需求的薄介电 。在大多数情况下，然而，表面安装的陶瓷电容需要为充电水库，以保持这些瞬态的 di/声 低于可接受的利润率。传统的贴片电容具有相对较高的寄生电感和低共振频率，但是。特别低电感电容 初设计用于 传导模块，提供了更好的去耦。平行板 P/G 本身形成了 一个低电感分布结构。引线键合从这些 芯片的，尽管许多并联，有助于更多的电感和批判影响片上的噪音。 图 6 测试车辆功率瞬态测量设置 扑结构取代了坚实的平面网状导线。在双网平面宽 100 点，导线 320 点的间距，降低至 62，纯金属覆盖了坚实的平面。即使有大量的电源和接地的导体切割，以适应信号线，金属覆盖为 40，可以实现的。增加外文资料译文 3 电阻和电感因此，预 测 寄生效应。然而，由于贡献这些寄生到 在坚实的平面上的情况下，往往是微不足道的，这种性能下降 在几乎所有的情况下 都 是可控的。附件的正常及低以传统的方式的电感的去耦电容 在很宽的的频率范围内提供了必要的去耦电容 。 要检查有效性 电，两个测试车辆设计和建造一个与固体 在每四个 n 沟道功率 安排连接模块上的阻性负载电源和地之间，从而诱导到大的 di/电结构。如该图所示。有几个网站所提供的正常的陶瓷，以及低电感片状电容器。为清楚起见，该测试车的其他功能，用于信号传输的测量，还没有被证明 ，对 电容器和负载 的各种组合 ，以及电流上升时间，进行了 测 试。测量结果 将 在后面介绍。 图 7 中所示的的 号传输环境。每根信号线之间交流接地导体相同的金属平面上，通过正交功率，接地和信号导体上的其它金属平面。由于交流接地导体，在所述第二平面还到信号线正交，返回电流流仅在共面导体 ;正交导体适度降低线路阻抗，通过电容加载。这初步证明了建设 大型物理模型（ 寸大小的 160 倍）做 量，并已被证实 试车辆上的测量如下所述。 图 7 号的传输环境 示于图的则该测试车辆 ，在一个发达的 设计及金属制品业的，具有四种掩模过程中使用铝中导体和光可聚酰亚胺介电 5 硅衬底。 硅片上用 积，或 杜邦 2721 聚酰亚胺层 制造工艺。并通过光刻法和外文资料译文 4 湿法刻蚀定义。接着，将聚酰亚胺的层上旋转，曝光，和发展 。 金属重复沉积和图案化，以形成第二金属层和一个最终的聚酰亚胺的步骤形成了保护大衣 ，对 几个中间层和基础层厚度介质进行了比较。 33 x 26 毫米基板填充去耦电容和端接电阻器和使用的，无包装的，传输线和配电阻抗测量接收功率 片，去耦电容器，和负载电阻器，并且被安装在一个 256 引领 和 量 配电噪声。用于固体平面版本同样配置的功率分布测量。两个基板的制作中，使用相同 的四个掩模，与板占据六个八个可能的， 5 晶圆网站，和固体的平面基片的其余两个网 络 。 有几种不同的信号传输测试结构被列入在 验车辆。所有有微波探头垫 150 点间距在任一端，并提供终止该行使用 50 R 0603 尺寸（ 导电基体结合的片式电阻器环氧树脂。对于所有的传输线测量，去 图 8 试车辆 耦电容，足以容纳配电阻抗下面 从 1 1 安装。（请参阅以外文资料译文 5 下部分配电阻抗）第二水平金属线无论是 米或 米长配置为信号电源和地线之间（ 信号分割内电力导体（ 信号内部分裂的接地导体（ 这里还设有一个串扰测量线设置，下午 80 点间距，从动线躺在电源和地之间，与受害人线内相邻的分割接地导体。第一级线（躺在聚酰亚胺介电） 米长，配置 进行了测量，看是否线阻抗不同于第二金属。 扑的一个方面，提出了特别的关注。这是对阻抗的影响，特别是在传播速度，改变从，例如，一个 X 去 的 的。有一个不连续返回电流路径变化的点，其中有一些效果根据 P 和 G 频率脱钩的兴趣。这还没有出现的一个问题在许多 信号层，其中经常引用电源或接地平面没有效果。如果要判断 存在问题，五段创建路径， 米 米 米， 米 米的 分串联。 层间和大衣聚酰亚胺基板厚度为 午 2 点和初始 质厚度，建立和计量。实验采用泰克 10 互连参数分析仪。该结果如下表所示。 4 90 4 90 4 75 4 75 4 75 54 75 这些测量结果表明之间的重大差异 传输线，所造成的薄介电 下，将得到的字段存在于部分导电的硅衬底。的阻抗 是高于预期，因为面具错误导致线的宽度，而不是所期望的。 传播延迟确定的值肯定是类似于其他 板 ;货币供应量 数字均高于由于在基外文资料译文 6 板的接近。没有问题，所造成的被引用到电源或接地的信号延迟 ， 五段线是从其他 没有什么不同。 掩模组进行了修改和重复实验以 8 分厚的聚酰亚胺的初始介电层，并 间 的聚酰亚胺。下面结果，得到： 2 70 2 70 2 70 2 66 2 66 2 66 52 68 即使有一个 8 点层的聚酰亚胺中，所述半导体硅仍然具有效果。由于我们目前使用的测试作为基板的晶片，晶片的电阻率是未知的。进一步制作将使用测得的电阻率硅片确定的电阻率要消除的区别 传输线。详细的模拟线上述半导体基板也正在进行中。当然，不同的实现的拓扑结构中，对一个不会有低介电常数的绝缘基板的这个问题。 串扰测量 米耦合长度。受害者线两端终止。测量是在 “近期行动计划 ”310 注入 20上升时间 冲，从动线和测量的受害者线。串扰峰值小于这一套耦合线长 这一结果表明，串扰以合理的时钟不应该是一个问题频率和线的长度。 同时使用功率分布测量阻抗 510 网络分析仪和 291A 阻抗米。可以测量 45 1 一系列 8510 。 图 9 示出了测量的阻抗为几种 外文资料译文 7 图 9 使用 510 网络分析仪测出的配电阻抗频率 特性 图 10 使用 291A 阻抗测量仪 测出的 功率分布 阻抗频率特性 底物的各种组合去耦电容。即使是低电感 效果电容只出现高于这个频率低于 300 固有电容，无论是固体（ 版本中，占主导地位的测量阻抗。阻抗的上升，从 600 到 900 于电感的外文资料译文 8 影响。 4291A，测量从 1 至 500 图所示。共振 0.1 片电容是清楚地看到大约 20些测量是在不 容放置，以便确认的 测阻抗的上升，与正常上限之间 200 和 300 兆赫。 结果表明，有什么区别 电结构和一个使用固体。任何平面效果的附件或将被屏蔽引线键合阻抗的数量和类型使用的电容器。该程序用来连接芯片电容器是极其重要的，因为在衬底的铝系迅速形成原生的三氧化二铝，甚至这大约 80 A 的氧化物能产生可测量功率电阻路径。这可能占到无法实现极其低阻抗。 图中所示的测试车。 6 始建于两个 固体平面设计。两个 0.1 个 135 容 去耦。六并联 50R 电阻被用作负载（ 每四个功率 电阻）。在基片 110 地面组装成 256 铅 80 电源连接，以保证固体配电到基板上。这些软件包被焊接到习俗，脱钩的测试板。生成的程序集直流电压的下降，大电流流经负载电阻，在基板上平面的交流噪声大的 di/起的脉冲驱动 发电机。 因为装配问题，只有三四个 载部分可以被激活，而一些负载电阻不起作用，所以这些测试车辆的有效电阻 然而，这是足够低的，充足的电流可以得出，即使采用 10 V 最大口授去耦电容。测量直流滴 底电流和 电压降封装的引线键合架的中心之间的基板，其中测试点提供。的总电压下降分别为 12 固体飞机和 21 以固态和每架飞机的 3 效地抵抗 R。基于金属的量在这两个几何形状，这是预料之中的。 声进行了测量，总基板 di/前缘处的导通脉冲。固体平面和 本具有峰 200是取决于在飞机上测量了。这样的结果，如配电阻抗的测量，是一个反射的电容和附件的方法超过它是平面配电任何固有的局限性的结构。 五 用范围 扑结构可以提供，容易制造 设计规则，变量信号线密度高达 250cm/中两个金属层（ 80 时），这是与其他 现。这些被控制可以根据阻抗的阻抗线 50围内适当的几何形状。由于对其间外文资料译文 9 交流接地导体，它们具有极低的串扰。如果需要更大的密度，选择性删除配电连接，或者，一个四层的 构可以产生。这将是一个更有效地利用金属比传统的四层堆栈。 由这些线表现出的损失的函数，自己材料和横截面。厚铜镀线将远远比铝薄线损耗少，内几个 应商的工艺能力。 功率分布特征比较与 传统的固体平面，无论是在阻抗和噪音测量。直流电阻滴如与更大比固体平面，但只会是一个模块的问题非常高的功率密度，并可以减少到较厚的电镀金属的无关紧要的水平。如果有 扑结构的限制，他们的 上述检查的频率和功率密度测试，大概以上的时钟频率，线密度和模块的权力感兴趣的 近期高点批量应用。尽管需要额外的工作细化这里提出的测量，它似乎没有采用这种有效的降低成本的 大多数用的方法。 致谢 再此对 设计和制造专业的 P. Y. 及 以诚挚谢意。 伦纳德 沙佩尔（ S65 M92） 获得 1967 在 纽瓦克工程学院 就读 ， 1968 年于 麻省理工电气工程技术研究所，博士 学位于 1973年 在新泽西技术研究所 获得 。他 在加入 美国麻省理工学院之前， 自 1978 年以来任教于 T 贝尔实验室。 自 1980 年以来 他一直活跃在电子封装。他 于1990 年 加入美铝电子封装，指导他们的活动在薄膜的 1992 年，他 在阿肯色大学的中心 被任命为 高密度电子 气工程教授主任，在那里他领导的研究活动 是 超过 30 个研究生 参与的 先进的多芯片模块技术。他 是 公司的薄膜硅 术的共同发明者。彼持有四项专利，并撰写了大量的讲座和论文。沙佩尔博士曾担任多年 序委员会，以及 算机包装委员会。他目前是 事的董事会成员。 西蒙 昂 在阿肯色大学 获得了电子工程学士学位（ 分别从佐治亚理工学院和南方卫理公会大学（ 获得 了 电子工程硕士学位博士学位。他 于 1981 年 加入了美国德州半导体组仪器，致力于设计 功率集成电路 和电压调节器和工艺开发。他 在 1983 年 被晋升为科长。1988 年他加入 阿肯色大 学 电机系，他目前 是那里拥有 超过 85 份在在微电子，外文资料译文 10 固态材料，以及开关转换器领域的简报和会议论文 期刊 或合著文件 的作者。他拥有 三项美国 专利。他 出版了一部著作 ，题为 “电源开关转换器 ” 马塞尔 德克尔， 分别于 1991 年和 1993 年在 阿肯色大学 获得 电工程 学士学位和硕士学位 。 1991 年，他加入 究介电钻石 板的性能。目前，他是阿肯色大学的 一名 博士生， 研究 信号传输和供电工作 扑的分布特性。 丹尼 奥尔德姆 于 1992 年在阿肯色大学 获得 电气工程 学士学位的。他一直负责 聚酰亚胺 /铝的 工艺 开发， 以及 板的制造和研究聚酰亚胺薄膜 。 他目前正在攻读硕士学位。 李 国 辉 墢- , b B ? . ? ? : 毕 业 设 计 题目 城市 车循环球式转向系统设计 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 1 城市 车循环球式转向系统设计 摘 要 汽车在行驶过程中，经常需要改变行驶方向， 汽车转向系是汽车转向运动的装置，该系统由操纵机构，转向器，传动机构三部分组成， 作为整车的一个重要总成，是影响汽车操纵稳定性和行驶安全性的关键系统之一。 本文即完成了与 长城哈弗 风版（两驱）独立悬架系统相配用的 循环球式转向系统设计 。 在城市 车循环球式转向系统设计过程中，首先确定汽车转向系统的结构型式为机械转向，明确转向系的主要设计要求，选择长城哈弗 风版（两驱）作为设计的基础车型， 参考 该车型的主要技术参数，逐步确定了 转向系的主要性能参数 ， 例 如 转向系的力传动比 、 作用在方向盘上的手力 N 等。 其次 进行 了 循环球式转向器结构型式选择及其设计计算，确定了循环球式转向器的角传动比 转向器的角传动比 ，完成了螺杆 螺母传动副及齿条 的设计，并对循环球式转向器的重要零件进行了强度校核，如对钢球与滚道间的接触应力及转向摇臂轴强度的校核 ， 结果 均符合设计要求 。 最后 设计了转向传动机构。长城哈弗 驱） 的前悬架系统采用了麦弗逊式独立悬架，所以本次设计相应采用分段式转向梯形机构，用图解法确定了转向横拉杆的断开点位置，并验证了内外轮转角关系， 对转向系的 转向梯形 进行了优化设计 ， 得到了良好的转向梯形 特性 ， 最终完成了 循环球式转向系统设计 ， 确保将该设计方案运用到车辆上时具有良好的转向性能。 关键词 ： 城市 向系统 ,机械转向 ,循环球式转向器 ,断开式转向梯形 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 2 in to of is a of As an it is a In a 5 in of of I of as of 5 as of of as as , on N. I to of , of of of as I 5 a of 辆与动力工程学院毕业设计说明书 3 a of be to 辆与动力工程学院毕业设计说明书 I 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 录 第一章 转向系统概述 .车转向系统 .械转向系 .力转向系 .向系的主要设计要 求 .向器及转向操纵机构 .向器的传动效 率及转向盘自由行程 .环球式转向器 .向操纵机构 .弗 风版（两驱） 技术参数 .二章 转向系的主要性能参数 . 10 向系的效率 . 10 向系的角传动比与力传动比 . 11 传动比 . 11 传动比 . 12 向器角传动比的变化规律 . 15 向器 的传动间隙特性 . 17 向系的刚度及转向盘的总转动圈数 . 17 向系的刚度 . 17 向盘的总转动圈数 . 19 第三章 循环球式转向器结构型式选择及其设计计算 . 20 环球式转向器的角传动比 . 21 杆 螺母传动副 . 22 条 . 25 环球式转向器零件的强度计算 . 32 球与滚道间的接触应力 . 32 杆在弯扭联合作用下的强度计算 . 35 向摇臂轴直径的确定 . 36 第四章 转向传动机构设计 . 37 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 向传动机构 概述 . 37 向梯形机构设计 . 40 体式转向梯形机构设计 . 40 段式转向梯形机构 . 45 向传动机构的臂、杆与球销 . 47 向摇臂的强度计算 . 49 向纵拉杆与横拉杆的计算 . 50 销的强度与耐磨性校核 . 51 结 论 . 52 参考文献 . 53 致 谢 . 54 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 号说明 转向系的效率 L 轴距， 1 前轮距， 螺杆的螺线导程角， 摩擦系数 转向系的角传动比 r 转向盘的半径， mm a 主销偏移距， r 转向阻力矩， N1 转向轴的载荷， N 主销内倾角， 主销后倾角， 转向盘上的手力， N 向系的刚度 扇的啮合半径， mm t 螺杆或螺母上的钢球滚道的螺距， mm 球直径， 0 螺线导程角， 杆与螺母的滚道截面的圆弧半径， 钢球与滚道的接触角， m 模数 d 螺杆外径， 材料弹性模量 s 屈服极限， 0 扭转强度极限， 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 1 第一章 转向系统概述 车转向系统 汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统（俗称汽车转向系）。因此，汽车转向系的功用是，保证汽车能按驾驶员的意志而进行 转向行驶。 汽车转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。 械转向系 机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。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。 图 1械转向系示意图 123456 78910、 12 1113车辆与动力工程学院毕业设计说明书 2 图 1示为机械转向系的组成和布置示意图。当汽车转向时，驾驶员对转向盘 1 施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴 2、转向万向节 3 和转向传动轴 4 输入转向器 5。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂 6，再经过转向直拉杆 7 传给固定于左转向节 9 上的转向节臂 8，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节 13 及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂 10、 12 和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆 11 组成。 从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。由 转向摇臂至转向梯形这一系列部件和零件（不含转向节）均属于转向传动机构。 目前，许多国内外生产的新车型在转向操纵机构中采用了万向传动装置（转向万向节和转向传动轴）。这有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化。只要适当改变转向万向传动装置的几何参数，便可满足各种变型车的总布置要求。即使在转向盘与转向器同轴线的情况下，其间也可采用万向传动装置，以补偿由于部件在车上的安装误差和安装基体（驾驶室、车架）的变形所造成的二者轴线实际上的不重合。 转向盘在驾驶室安置位置与各国交通法规规定车辆靠道路左侧还是右侧通行有 关。包括我国在内的大多数国家规定车辆右侧通行，相应地应将转向盘安置在驾驶室左侧。这样，驾驶员的左方视野较广阔，有利于两车安全交会。相反，在一些规定车辆靠左侧通行的国家和地区使用的汽车上，转向盘则应安置在驾驶室右侧。 力转向系 动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需能量，只有一 小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过动力转向装置提供的。但在动力转向装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此，动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。 对最大总质量在 50t 以上的重型汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向。故这种汽车的动力转向装置应当特别可靠。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 3 向系的主要设计要求 一、 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。 二、 保证汽车有较高的机动性 (转弯半 径小 )。 三、 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 四、 汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自激振动，转向盘没有摆动。 五、 悬架导向机构和转向传动机构共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应尽可能小。 六、 操纵轻便，转向时，施加在转向盘上的切向力，对乘用车不应超过150 200N，对商用车不应超过 500N。 七、 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态。 八、 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。 九、 在车祸中，当转向盘和转向轴由于 车架或车身变形而后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 十、 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。 正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。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。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的 2。通常用转向时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。没有配置动力转向的乘用车 ，在行驶中转向，此力应为 50 100N；有动力转向时，此力在 20 50N。当商用车从直线行驶状态，以 10km/h 的速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m 的弯道上行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过 250N；有动力转向器时，不得超过 120N。乘用车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过 2 圈，商用车则要求不超过 3 圈。 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 4 向器及转向操纵机构 向器的传动效率及转向盘自由行程 转向器是转向系的减速传动装置，一般有 1 2 级减速传动副。它可按传动副的结构形式分类。曾经出现过的转向器结构形式很多，但有些已被淘汰。目前在汽车上广泛采用的有齿轮齿条式、循环球 环球 一、 转向器传动效率 转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。在功率由转向轴输入，由转向摇臂输出的情况下求得的传动效率称为正效率，而传动方向与上述相反时求得的效率则称为逆效率。逆效率很高的转向器很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，故称为可逆式转向器。可逆式转向器有利于汽车转向结束后转 向轮和转向盘自动回正，但也能将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，发生 打手 情况。 逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。不平道路对转向轮的冲击载荷输入到这种转向器，即由其中各传动零件（主要是传动副）承受，而不会传到转向盘上。路面作用于转向轮上的回正力矩同样也不能传到转向盘。这就使得转向轮自动回正成为不可能。此外，道路的转向阻力矩也不能反馈到转向盘，使得驾驶员不能得到路面反馈信息（所谓丧失 路感 ），无法据以调节转向力矩。 逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之 间，而接近于不可逆式。采用这种转向器时，驾驶员能有一定的路感，转向轮自动回正也可实现，而且只有在路面冲击力很大时，才能部分地传到转向盘。现代汽车上一般不采用不可逆式转向器。经常在良好路面上行驶的汽车多采用可逆式转向器。极限可逆式转向器多用于中型以上越野汽车和工矿用自卸汽车。 二、 转向盘自由行程 单从转向操纵灵敏而言，最好是转向盘和转向节的运动能同步开始并同步终止。然而，这在实际上是不可能的。这是因为在整个转向系中各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙将随着零件的磨损而增大。在转向盘转动过程的开始阶段 ，驾驶员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用车辆与动力工程学院毕业设计说明书 5 来克服转向系内部的摩擦，使各传动件运动到其间的间隙完全消除。故可以认为这一阶段是转向盘空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的转向力矩以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩，从而实现使各转向轮偏转的目的。转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，否则将使转向灵敏性降低。一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过 。当零件磨损严重到使转向盘自由行 程超过时 ，则必须进行调整。 环球式转向器 本次设计重点介绍 循环球式转向器。 循环球式转向器也是目前国内外汽车上较为流行的一种结构形式。循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。 图 1放 12345 678910 1112131415 161718192021图 1示为解放 列轻型载货汽车的循环球 1。转向螺杆 3 的轴颈支承在两个推力角接触球轴承 2 上。轴承紧度可用调整垫片 9 调整。转向螺母 4 外侧的下平面上加工成齿条，与齿扇轴（即摇车辆与动力工程学院毕业设计说明书 6 臂轴） 20 上的齿扇啮合。可见转向螺母既是第一级传动副的从动件，也是第二级传动副（齿条齿扇传动副）的主动件（齿条）。通过转向盘和转向轴转动转向螺杆时，转向螺母不能 转动，只能轴向移动，并驱使齿扇轴转动。 为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦，二者之间的螺纹以沿螺旋槽滚动的许多钢球 5 代之，以实现滑动摩擦变为滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。两者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。两根 U 形钢球导管 7 的两端插入螺母侧面的两对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球 流道 。 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给 转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆与螺母两者和钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成 球流 。钢球在管状通道内绕行 后，流出螺母而进入导管的一端，再由导管另一端流回螺旋管状通道。故在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，而不致脱出。 与齿条相啮合的齿扇，其齿厚是在分度圆上沿齿扇轴线按线性关系变化的，故为变厚齿扇。只要使齿扇轴 20 相对于齿条作轴向移动，即能调整两者的啮合间隙。调整螺钉 14 旋装在侧盖 16 上。齿扇轴内侧端部有切槽，调整螺钉的圆柱形端头即嵌入此切槽中。将 调整螺钉旋入，则啮合间隙减小，反之则啮合间隙增大。 循环球式转向器的正传动效率很高（可达 ），故操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠。但其逆效率也很高，容易将路面冲击力传到转向盘。不过，对于前轴轴载质量不大而又经常在平坦路面上行驶的轻、中型载货汽车而言，这一缺点影响不大。因此，循环球式转向器已广泛应用于各类各级汽车。 向操纵机构 一、 转向盘的尺寸及布置 转向盘有轮毂、轮缘和轮辐组成。若采用大直径的转向盘，会使驾驶人员进出驾驶室感到困难；若采用小直径的转向盘，则在转向时要求驾驶人员施加较大的力量。转向盘布置过高会影响人对道路和仪表盘的视野；转向盘车辆与动力工程学院毕业设计说明书 7 布置过低，则在操纵离合器、制动踏板时影响驾驶人员腿部的动作。在选择转向盘直径时，应考虑与汽车的类型和大小相适应。乘用车、小型客车、小型商用车的转向盘直径参考直径为 400型客车、中型商用车的转向盘参考直径为 450者 500型客车和大型商用车的转向盘的参考直径为 550 二、 转向轴的防伤安全措施 根据交通事故统计资料和对汽车碰撞试验结果的分析表明：汽车在正面碰撞时，转向盘、转向管柱和转向器是使驾驶员受伤的主要元件。因此，要求汽车在以 48km/h 的速度、正面同其他物体碰撞的试验中，转向管柱和转向轴后移量在水平方向上不得大于 127台架试验中，用人体模型的躯干以 图 1伤转向传动轴简图 s 的速度碰撞转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得超过 11123N，见此，需要在转向系中设计并安装能吸收冲击能量的机构，或者采取能减轻驾驶员受伤程度的措施。吸收能量的方法是使有关的转向系零件在撞击时产生塑性变形、弹性变形或摩擦等来实现。当转向轴采用万向节连接的结构，可以通过合理布置保证在汽车正面碰撞时，防止转向轴等向车身内移动，如图 1所示。这种结构虽然不能吸收碰撞能量，但其结构简单，主要万向节连接的两轴之间 存在夹角，正面撞车后转向传动轴和转向盘就处在图中双点划线的位置，转向盘没有后移便不会影响驾驶员安全。转向轴上设置有万向节不仅提高安全性，而且有利于使转向盘和转向器在汽车上车辆与动力工程学院毕业设计说明书 8 得到 合理布置，提高了操纵方便性，拆装容易。 弗 风版（两驱）技术参数 本次设计以长城 弗 风版（两驱）为基础车型，进行循环球式转向系统设计。该车型的主要技术参数列于表 1表 1 表 1弗 风版（两驱）发动机型式及参数 发动机结构型式与技术参数 发动机型号 三菱 4式 四缸、直列、水冷、单顶置凸轮轴、四冲程、多点电喷汽油机 缸径 行程 (8588 排量 (L) 缩比 10:01 额定功率及相应转速 (kW/90/5250 最大转矩及相应转速 (Nm/170/2500速稳定转速 (r/75050 最大净功率 (85 表 1弗 风版（两驱）车轮和轮胎主要参数 车轮和轮胎 轮胎类型 无内胎子午线轮胎 轮胎规格 235/65 辋规格 5深槽轮辋 177J 轮胎气压 230轮偏距 +38辆与动力工程学院毕业设计说明书 9 表 1弗 风版（两驱）整车基本参数 整车基本参数 车型 哈弗 风版（ 型式 42 额定载客 (人 ) 5 整车整备质量 (1705 最大总质量 (2180 轴荷分配 空载 前轴 (875 后轴 (830 满载 前轴 (975 后轴 (1205 外形尺寸 长 (4649 宽 (1810 高 (1745 轴距 (2700 轮距 前 (1515 后 (1520 最小离地间隙 (200 最小转弯直径 (m) 13 前悬 (899 后悬 (1050 接近角 () 22 离去角 () 轮定位（空载） 前轮前束 (0 2 前轮外倾角 () 0 30 主销内倾角 () 12 3030 主销后倾角 () 3 3030 主销偏移距 (16 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 10 第 二 章 转向系的主要性能参数 向系的效率 转向系的效率 由转向器的效率 和转向操纵及传动机构的效率 决定，即 （ 2 转向器的效率 又有正效率 :与逆效率 ;之分。转向摇臂轴输出的功率（ P P ）与转向轴输入功率 P 之比，称为转向器的正效率： : 1; 2 1 （ 2 式中 P 转向器的摩擦功率。 反之，即转向轴输出的功率（ P P ）与转向摇臂轴输入的功率 P 之比，称为转向器的逆效率： 3; 2 3 （ 2 正效率愈大，转动转向轮时转向器的摩擦损失就愈小，转向操纵就愈容易。转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等是影响转向器正效率的主要因素。循环球式转向器的传动副为滚动摩擦，摩擦损失小，其正效率 :可达 85；蜗杆指销式和蜗杆滚轮式转向器的传动副存在较大滑动摩擦，效率较低。对于蜗杆和螺杆类转向器，如果忽略轴承和其他地方的摩擦损失而只考虑啮合副的摩擦，则其正效率 :为 : t t ( : )（ 2 式中 螺杆的螺线导程角 ， ； 摩擦角， 1 ； 摩擦系数 ，取 。 则 1 : t 6 55t (6 55:34) 逆效率表示转向器的可逆性。根据逆效率值的大小，转向器又可分为可逆式、极限可逆式与不可逆式三种。 可逆式转向器的逆效率较高，这种转向器可将路面作用在转向轮上的大车辆与动力工程学院毕业设计说明书 11 部分力传递到转向盘上，使司机的路感好。在汽车转向后也能保证转向轮与转向盘的自动回正，使转向轮行驶稳定。但在坏路面上，当转向轮上作用有侧向力时，转向轮受到的冲击大部分会传给转向盘，容易产生 打手 现象，同时转向轮容易产生摆振。因此， 可 逆式转向器宜用于在良好路面上行驶的车辆。循环球式和齿轮齿条式转向器均属于这一类 5。 不可逆式转向器不会将转向轮受到的冲击力传到转向盘上。由于它既使司机没有路感， 又 不能保证转向轮的自动回正，现代汽车已不采用。 极限可逆式转向器介于上述两者之间。其逆效率较低，适用于在坏路面上行驶的汽车。 当转向轮受到冲击力时，其中只有较小的一部分传给转向盘。 如果忽略轴承和其他地方的摩擦损失而只考虑啮合副的摩擦，则蜗杆和螺杆类转向器的逆效率为 ; t ( ; )t （ 2 式中 及 见式 （ 2下的说明 。 则 ; t (6 55;34)t 6 55 由式 （ 2、 （ 2可见：增大导程角 不仅能提高正 效率，也会提高逆效率，故 不宜取得过大。当 时，逆效率 ; ，这时转向器为不可逆式。因此应使 ，通常螺线的导程角取为 810。 通常，由转向盘至转向轮的效率即转向系的正效率 :向上述相反方向传递力时逆效率 ;的平均值为 向操纵及传动机构的效率 用于评价在这些机构中的摩擦损失，其中转向轮转向主销等的摩擦损失约为转向系总损失的 40%50%，而拉杆球销的摩擦损失约为转向系总损失的 10%15%。 向系的角传动比与力传动比 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 。转向摇臂轴转角的增量 与同侧转向节转角的相车辆与动力工程学院毕业设计说明书 12 应增量 之比，称为转向传动机构的角传动比 。它们之间的关系为 （ 2 （ 2 （ 2 式中 转向系的角传动比； 转向器的角传动比； 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，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 拉杆的交角相等。这时，转向传动机构的角传动比亦可取为 （ 2 式中 1转向摇臂长； 3转向节臂长。 现代汽车转向传动机构的角传动比多在 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 转向系的力传动比 为从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2 之比，即 2 （ 2 经推 导 得 r （ 2 式中 转向系的角传动比，取 车辆与动力工程学院毕业设计说明书 13 r 转向盘的半径，根据车型不同可在 180 275 范围内按国家标准系列选取， r a主销偏移距。即由转向节主销轴线的延长线与支承平面的交点至车轮中心平面与支承平面的交线的距离。通常货车的 a 值为4060车取 的胎面宽度，哈弗 偏距a 则 17 15 19016 转向传动机构的力传动比 等于转向车轮的转向阻力矩 之比值 1。 与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处于图 3-1(a)所示虚线位置时，其转向摇臂上的力矩为 T 1 3) 1 3)(m m ) （ 2 转向传动机构的力传动比为 ( 3 1)m (m m ) （ 2 式中 1， 3， m ， m 转向传动机构处于图 2-1(a)所示虚线位置时的有关计算用尺寸（见该图）。 图 2向系统简图 （ 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； 12， 43567在最恶劣的转向条件下，例如在干而粗糙的转向轮支承面上作原地转向，转向车轮的转向阻力矩 1、轮胎车辆与动力工程学院毕业设计说明书 14 与地面接触部分的滑动摩擦力矩 3组成。即 （ 2 且 a （ 2 （ 2 ( 1 2 ) ( 1 2 ) （ 2 式中 转向轴的载荷； a滚动阻力的力臂，或主销偏移距。 车轮的滚动阻力系数，计算时可取 主销内倾角； 主销后倾角； 1 、 2 内、外转向轮的平均转角； 附着系数，计算时取 ； x滑动摩擦力矩 r 2 （ 2 r r 车轮的自由半径和静半径，计算时可近似地取 r r。 在实际计算中常取转向传动机构的力传动比 计算转向摇臂轴上的力矩T T ( )（ 2 式中 转向传动机构的效率，一般取 转向时在转向盘上的切向力可由下式求得 T( r )（ 2 式中 转向器的力传动比； r 转向盘的半径； :转向器的正效率。 由以上两式可见：当转向阻力矩
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