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遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前言 100多年前，汽車剛剛誕生后不久，其轉(zhuǎn)向操作是模仿馬車和自行車的轉(zhuǎn)向方式，用一個(gè)操縱桿或手柄來(lái)使前輪偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以致時(shí)常發(fā)生車毀人亡的事故。 第一輛不用馬拉的四輪汽車問(wèn)世時(shí)，它已經(jīng)吧前橋和前輪組成為了一總成。該總成別安裝在樞軸上，可以繞前橋中心的一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用一個(gè)桿柱連接前橋的中點(diǎn)，通過(guò)地板往上延伸，轉(zhuǎn)向盤就緊固再桿柱上端，以此操縱汽車。 這種裝置在汽車車速不超過(guò)馬車的速度時(shí)，還是很好用的，但當(dāng)車速提高后，駕駛員就要求提高轉(zhuǎn)向的準(zhǔn)確性，以減少輪胎的磨損，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命。后來(lái)他們發(fā)現(xiàn)，正在探索的這種理論在1817年就已經(jīng)唄闡明了。 1817年，德國(guó)人林肯斯潘杰提出了類似于現(xiàn)代汽車的將前輪用轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁連接方式。（即改進(jìn)轉(zhuǎn)向器的想法）。他研制了一種允許汽車前輪在主軸上獨(dú)立回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)—把車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)連接起來(lái)，轉(zhuǎn)向節(jié)又用可轉(zhuǎn)動(dòng)的銷軸與前軸連接，從而發(fā)明了轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，并與第二年將其向英國(guó)政府申請(qǐng)專利的權(quán)力轉(zhuǎn)讓給了出版商、英籍德國(guó)人阿克曼。不久，阿曼克向英國(guó)專利局申請(qǐng)了“平行連桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)”專利。 1879年，法國(guó)四輪馬車制造商杰特發(fā)明了第一個(gè)平行四邊形轉(zhuǎn)向聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。杰特的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以把轉(zhuǎn)向中心點(diǎn)移向兩側(cè)。他把一根桿子與帶有兩個(gè)連接臂的轉(zhuǎn)向節(jié)相連。當(dāng)時(shí)稱為轉(zhuǎn)向臂和隨動(dòng)臂。杰特把轉(zhuǎn)向柱的一端與轉(zhuǎn)向臂連接，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向柱時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向臂和隨動(dòng)臂、橫拉桿和車輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)車輪，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 1857年，英國(guó)的達(dá)吉恩蒸汽汽車是第一輛采用轉(zhuǎn)向盤來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)車輛。 1872年蘇格蘭的查理士第一個(gè)把轉(zhuǎn)向盤安裝到煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)車輛上。此前，想把轉(zhuǎn)向盤安裝到車輛上的多次嘗試均未得到認(rèn)可。 1878年，“現(xiàn)代汽車之父”、德國(guó)的卡爾·本茨在他的三輪乘坐車上首次采用了所謂的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，但卻考一根操縱桿來(lái)控制汽車行使方向。 1886年，英國(guó)的弗雷德里克·斯特里克蘭說(shuō)服了他的朋友、汽車制造商雷克，把一個(gè)用于輪船上的轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤裝到了一輛新的戴姆勒·弗頓敞蓬車上。斯特里克是以建造蒸汽機(jī)船為職業(yè)的，德雷克則是戴姆勒英國(guó)公司的領(lǐng)導(dǎo)人。后來(lái)，向大西洋兩岸銷售的每一輛戴姆勒·弗頓汽車都裝上了舵柄（轉(zhuǎn)向盤）。早期的那些試驗(yàn)，包括戴姆勒·弗頓敞篷汽車上的轉(zhuǎn)向器都已消亡，因?yàn)楦呔嵩诖怪鞭D(zhuǎn)向柱上短的轉(zhuǎn)向盤的高度幾乎已達(dá)到駕駛員眼睛的位置，因此，對(duì)任何一個(gè)人來(lái)說(shuō)，駕駛這種車輛都會(huì)感到困難。 汽車轉(zhuǎn)向盤是關(guān)系著駕駛員與乘客生命安危的重要部件，它控制著車輛的行使方向。早期的蒸汽汽車上安裝的轉(zhuǎn)向盤都心愛(ài)用垂直安裝方式，專項(xiàng)通過(guò)向上或下旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。這種安裝方式不利于駕駛員操縱，也常常妨礙駕駛視線。這一切在1887年秋因一次意外事故而發(fā)生了改變。1887年，一輛戴姆勒·弗頓汽車唄送往英國(guó)考文垂的戴姆勒工廠作一次大修，當(dāng)時(shí)汽車上的轉(zhuǎn)向器仍能使用。大修需要把 車身與底盤分離，當(dāng)車身落到轉(zhuǎn)向柱上，把轉(zhuǎn)向柱崖城傾斜狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)工人上車做到駕駛員座位上時(shí)，立即發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤的傾斜角使駕駛條件大為改善。這個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，促成了戴妙勒·帕利生于1890年制成世界上第一輛轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向盤傾斜的汽車，從此，人類的汽車駕駛就踏上了更舒適、安全的旅程。此后，各國(guó)汽車公司紛紛效仿，使轉(zhuǎn)向盤日臻完善并最終定性，于是轉(zhuǎn)向盤就以現(xiàn)在的樣子出現(xiàn)在我們的面前。 最早采用的傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)蝸輪副，被安裝在轉(zhuǎn)向柱的末端。蝸桿驅(qū)動(dòng)一個(gè)蝸輪，再有蝸輪副被裝配在鑄鐵殼里，這個(gè)殼被固定在汽車的大橋梁上?；谖佪喐钡臏p速機(jī)構(gòu)在汽車工業(yè)中應(yīng)用已有很多年了，但還有兩種結(jié)構(gòu)是值得注意的。其中一種是于1908年投產(chǎn)的美國(guó)福特T型車采用的轉(zhuǎn)向齒輪結(jié)構(gòu)（行星齒輪轉(zhuǎn)向器）。福特T型車裝置了一套周轉(zhuǎn)（或行星）輪系，把齒輪安裝在減速器殼體內(nèi)直接固定到轉(zhuǎn)向盤的下方，行星齒輪盤直接驅(qū)動(dòng)緊固在轉(zhuǎn)軸上的主齒輪。這就把轉(zhuǎn)向裝置置于駕駛員的手下方，即轉(zhuǎn)向柱的上端，而不是在轉(zhuǎn)向柱的下端。 所謂“現(xiàn)在”齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，是奔馳汽車于1885年首先采用的。這種形式的轉(zhuǎn)向器同樣也使用在1905年生產(chǎn)的凱迪拉克汽車和1911～1920年制造的許多其他型式的汽車上。 在20世紀(jì)初，汽車已經(jīng)是一個(gè)沉重而又高速疾馳的車輛，充氣輪胎代替了實(shí)心車輪。由于轉(zhuǎn)向柱直接于轉(zhuǎn)向節(jié)連接，所以轉(zhuǎn)動(dòng)車輪式很費(fèi)勁的。即使是一個(gè)健壯的駕駛員，要控制轉(zhuǎn)向仍然是很勞累的事情。因此，汽車常常沖出路外。于是，降低轉(zhuǎn)向操縱力的問(wèn)題就變得賜教迫切了。 為了使轉(zhuǎn)向操縱輕便，工程師設(shè)計(jì)了在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向節(jié)之間安裝齒輪減速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器。從那時(shí)起，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)就一直被這樣沿用下來(lái)。 從1903年開(kāi)始，助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不斷出現(xiàn)，多數(shù)是用在可車上。助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，有一些采用真空助力，還有一些是采用壓縮空氣助力。 1905年出版的《汽車時(shí)代》雜志談到了哥倫比亞汽車的助力轉(zhuǎn)向器。據(jù)說(shuō)這總簡(jiǎn)單的裝置在車速為29公里/小時(shí)時(shí)，仍能使汽車保持不偏離路線。 1923年，美國(guó)底特律市的亨利·馬爾斯為了減少蝸輪副和滾動(dòng)軸之間的接觸摩擦力，在兩者之間接觸處放置滾珠支撐，這就出現(xiàn)了滾珠蝸輪轉(zhuǎn)向器。這種型式的轉(zhuǎn)向器就成為現(xiàn)在大家所熟知的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，目前仍被廣泛地應(yīng)用在美國(guó)和日本制造的汽車上。 1928年，弗朗西斯·戴維斯所研制成功并首次應(yīng)用了液壓助力輔助轉(zhuǎn)向器。這種轉(zhuǎn)向器由維克斯公司制造，該公司并制定了此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，26后為汽車工業(yè)所采納。第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，汽車轉(zhuǎn)向雖然采用了轉(zhuǎn)向器，但對(duì)其實(shí)施操縱仍然不是一鍵輕松的事。當(dāng)汽車質(zhì)量增大、轉(zhuǎn)向費(fèi)勁時(shí)，駕駛員要求能有更好的辦法來(lái)解決，這才重新推廣了一種已經(jīng)大約有3/4個(gè)世紀(jì)歷史的助力輔助轉(zhuǎn)向器。 1954年，凱迪拉克汽車公司首先把液壓助力轉(zhuǎn)向器應(yīng)用于汽車上，助力專項(xiàng)的歷史又回到了以前的道路。 早在第二次世界大戰(zhàn)期間，較高級(jí)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就開(kāi)始應(yīng)用于各種軍用車輛。20世紀(jì)50年代初期，由于出現(xiàn)了重型的汽車以及速度很高的高級(jí)小客車，指靠轉(zhuǎn)向器本身的結(jié)構(gòu)，既要是汽車轉(zhuǎn)向操縱省力，又要靈活，顯然已難以兼顧，于是把戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期使用的助力轉(zhuǎn)向器經(jīng)過(guò)改進(jìn)，使用在了中型汽車和高級(jí)小客車上。后來(lái)，因?yàn)榈玫狡毡槭褂茫?0世紀(jì)50年代末就研制出了質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、自行潤(rùn)滑的助力轉(zhuǎn)向器。這種助力轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向操縱十分省力，只要適當(dāng)選擇轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比，就可以同時(shí)滿足轉(zhuǎn)向靈敏的要求。 1967年，美國(guó)的湯姆森制造了一輛四輪專項(xiàng)的印迪賽車，但未進(jìn)行實(shí)際使用。 1981年，日本研制出能原地轉(zhuǎn)向的汽車。他們?cè)谲嚿砦膊肯逻呇b設(shè)了一直橫向小車輪，只需按一下電鈕就可使小車輪落地并把后輪抬起，在轉(zhuǎn)動(dòng)橫向小車輪，汽車變以前輪為中心原地轉(zhuǎn)向。 1985年，日本豐田公司的克雷西達(dá)汽車成了第一個(gè)采用計(jì)算機(jī)控制輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車產(chǎn)品，豐田公司稱此系統(tǒng)為先進(jìn)的動(dòng)力齒輪齒條轉(zhuǎn)向系。該機(jī)構(gòu)在變速器力有個(gè)傳感器，它可以監(jiān)視車輛車速度，把信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)此信號(hào)控制電磁液流控制閥，通過(guò)液壓系統(tǒng)供給轉(zhuǎn)向齒條高壓動(dòng)力油流。汽車在公路上高速行使使，轉(zhuǎn)向需要的動(dòng)力需要的動(dòng)力較少，計(jì)算機(jī)液流控制閥降低油壓，同時(shí)把轉(zhuǎn)向器穩(wěn)住，當(dāng)停車或汽車低速行駛轉(zhuǎn)向時(shí)，計(jì)算機(jī)液流控制閥提高油流壓力，這就使得駕駛員很容易操縱轉(zhuǎn)向盤。 1986年10月8日，日本本田汽車公司宣布，已研制出一種被稱為4WS的四輪轉(zhuǎn)向汽車。汽車轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度首先使前輪轉(zhuǎn)向，同時(shí)經(jīng)輸出軸帶動(dòng)后轉(zhuǎn)向機(jī)，使后輪與前輪同向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 現(xiàn)在，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，全世界約有一半的轎車采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，目前一些轎車已經(jīng)使用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，使汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和機(jī)動(dòng)性都有所提高。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的英文縮寫叫“EPS”（Electrical Power Steering），它利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力協(xié)助駕車者進(jìn)行轉(zhuǎn)向。此類系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器(3)、電控單元（微處理器）(5)、電動(dòng)機(jī)(4)、減速器(2)、機(jī)械轉(zhuǎn)向器(1)和蓄電池電源(6)所組成。 圖 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) Fig. Electrical Power Steering 1.機(jī)械轉(zhuǎn)向器2. 減速器3. 轉(zhuǎn)矩傳感器4. 電動(dòng)機(jī)5. 電控單元6. 蓄電池電源 1. Machinery Steering 2.retarder 3.torsion sensor 4.electormotor 5.CPU 6. Accumulator cell power source 汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向盤的力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，將這些信號(hào)輸送到電控單元，電控單元根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和車輛速度等數(shù)據(jù)向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出信號(hào)指令，使電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)大小及方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩以產(chǎn)生助動(dòng)力。當(dāng)不轉(zhuǎn)向時(shí)，電控單元不向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)信號(hào)指令，電動(dòng)機(jī)不工作。同時(shí)，電控單元根據(jù)車輛速度信號(hào)，通過(guò)電液轉(zhuǎn)換器確定輸給轉(zhuǎn)向盤的作用力，減少駕車者在高速行駛時(shí)方向盤“飄”的感覺(jué)。 由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只需電力不用液壓，與機(jī)械式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比較省略了許多元件。沒(méi)有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲(chǔ)油罐等，零件數(shù)目少，布置方便，重量輕。而且無(wú)“寄生損失”和液體泄漏損失。因此電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在各種行駛條件下均可節(jié)能80%左右，提高了汽車的運(yùn)行性能。因此在近年得到迅速的推廣，也是今后助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 有一些汽車冠以電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，其實(shí)不是真正意義上的純電動(dòng)的助力轉(zhuǎn)向，它還需要液壓系統(tǒng)，只不過(guò)由電動(dòng)機(jī)供油。傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為保證汽車原地轉(zhuǎn)向或者低速轉(zhuǎn)向時(shí)的輕便性，油泵的排量是以發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的流量來(lái)確定的。而汽車行駛中大部分時(shí)間處于高于怠速的速度和直線行駛狀態(tài)，只能將油泵輸出的油液大部分經(jīng)控制閥回流到儲(chǔ)油罐，造成很大的“寄生損失”。為了減少此類損失采用了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，當(dāng)汽車直線行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)油泵的。 1. 汽車主要參數(shù)的選擇[1] 1.1汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸參數(shù)包括軸距、輪距、總長(zhǎng)、總寬、總高、前懸、后懸、接近角、離去角、最小離地間隙等，如圖1-1所示。 圖1-1 汽車的主要參數(shù)尺寸 Fig.1-1 The main parameters of vehicle size 1.1.1 軸距L 軸距L的選擇要考慮它對(duì)整車其他尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。軸距短一些，汽車總長(zhǎng)、質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過(guò)半徑就小一些。但軸距過(guò)短也會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題，例如車廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；汽車行駛時(shí)其縱向角振動(dòng)過(guò)大；汽車加速、制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大而導(dǎo)致其制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的夾角過(guò)大等。因此，在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮對(duì)有關(guān)方面的影響。當(dāng)然，在滿足所設(shè)計(jì)汽車的車廂尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計(jì)得短一些為好。 (1)載貨汽車的軸距 在整車選型初期，可根據(jù)要求的貨廂長(zhǎng)度及駕駛室布置尺寸初步確定軸距L： L＝LH+LJ+S-LR (1-1) 式中 LH—貨廂長(zhǎng)度，可根據(jù)汽車的裝載質(zhì)量、載貨長(zhǎng)度來(lái)確定，或參考同類型 LJ—前輪中心至駕駛室后壁的距離,在該布置方案選定后可通過(guò)對(duì)駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)和前軸的初步布置或參考同型、同類布置的汽車的這一尺寸初步確定 S—駕駛室與貨廂之間的間隙，一般取50～100mm,應(yīng)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)維修時(shí)的需要； LR—后懸尺寸，可根據(jù)道路條件或參考同類型汽車初步確定。 軸距的最終確定應(yīng)通過(guò)總布置和相應(yīng)的計(jì)算來(lái)完成，其中包括檢查最小轉(zhuǎn)彎半徑和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的夾角是否過(guò)大，軸荷分配是否合理，乘坐是否舒適以及能否滿足整車總體設(shè)計(jì)的要求等。 輕型貨車、鞍式牽引車和礦用自卸車等車型要求有小的轉(zhuǎn)彎半徑，故其軸距比一般貨的短，而經(jīng)常運(yùn)送大型構(gòu)件、長(zhǎng)尺寸或輕拋貨物的貨車和集裝箱運(yùn)輸車，則軸距可取得長(zhǎng)一些。汽車總質(zhì)量愈大，軸距一般也愈長(zhǎng)。為了滿足不同用戶的需要，常同時(shí)選定幾種軸距，構(gòu)成汽車的系列產(chǎn)品，如基本型、長(zhǎng)軸距、短軸距等汽車變型。數(shù)據(jù)，是基本型貨車軸距的選擇范圍，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。 三軸汽車的中后軸之間的軸距，多取為輪胎直徑的1.1—1.25倍。 (2)轎車的軸距 轎車的軸距與其類型、用途、總長(zhǎng)有密切關(guān)系。微型及普通級(jí)轎車要求制造成本低，使用經(jīng)濟(jì)性好，機(jī)動(dòng)靈活，因此汽車應(yīng)輕而短，故軸距應(yīng)取短一些；中高級(jí)轎車對(duì)乘坐舒適性、行駛乎順性和操縱穩(wěn)定性要求高，故軸距應(yīng)設(shè)計(jì)得長(zhǎng)一些。轎車的軸距約為總長(zhǎng)的54％—60％。軸距與總長(zhǎng)之比越大，則車廂的縱向乘坐空間就愈大，這對(duì)改善汽車縱向角振動(dòng)也有利。但若軸距與總長(zhǎng)之比超過(guò)62％，則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)、行李箱和備胎的布置困難，外形的各部分比例也不協(xié)調(diào)。 (3)大客車的鈾距 大客車的軸距范圍一般為4—7.2m?？傞L(zhǎng)為11—12m的城市大客車，其軸距多為5.5—6.3m，而總長(zhǎng)在10m以內(nèi)的大客車，其軸距多為4.5—5m。 表1-1提供的數(shù)據(jù)可供初選軸距時(shí)參考 表1-1 各類汽車的軸距和輪距 Tablet.1-1 Each kind of automobile spread of axies and gauge 車型 類別 軸距L/mm 輪距B/mm 乘用車 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L V<1.0 2000～2200 1100～1380 1.04.0 2900～3900 1560～1620 商用車 客車 城市客車 4500～5000 1740～2050 長(zhǎng)途客車 5000～6500 4×2貨車 汽車總質(zhì)量 ≤1.8 1700～2900 1150～1350 1.8～6.0 2300～3600 1300～1650 6.0～14.0 3600～5500 1700～2000 >14.0 4500～5600 1840～2000 1.1.2 前輪距B1和后輪距B2 改變汽車輪距B會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化、增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，并導(dǎo)致汽車的比功率、幣轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降，機(jī)動(dòng)性變壞。 受汽車總寬不得超過(guò)2.5m限制，輪距不宜過(guò)大。但在選定的前輪距B1范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距B2時(shí)，應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度以及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。 各類汽車的輪距可參考表1-1提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行初選。 1.1.3 外廓尺寸 汽車的外廓尺寸包括其總長(zhǎng)、總寬、總高。它應(yīng)根據(jù)汽車的類型、用途、承載員、道路條件、結(jié)構(gòu)選型與布置以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)限制等因素來(lái)確定。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)力求減小汽車的外廓尺寸，以減小汽車的質(zhì)量，降低制造成本，提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性。GB 1589—79對(duì)汽車外廓尺寸界限作了規(guī)定。 各國(guó)對(duì)公路運(yùn)輸車輛的外廓尺寸都有法規(guī)限制，以使其適應(yīng)該國(guó)的公路、橋梁、涵洞和鐵路運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證行駛安全及交通暢通。我國(guó)對(duì)公路車輛的限制尺寸是：總高不大于4m；總寬(不包括后視鏡)不大于2.5m，左、右后視鏡等突出部分的側(cè)向尺寸總共不大于250mm；總長(zhǎng)：載貨汽車及越野汽車不大于12m；牽引車帶半掛車不大于16m；汽車拖帶掛車不大于20m；掛車不大于8m；大客車不大于12m；鉸接式大客車不大于18m。在設(shè)計(jì)重型汽車和大客車時(shí)要特別注意這些限制。還應(yīng)注意，即使同一種車型在不同的使用條件下，設(shè)計(jì)也會(huì)不同。例如城市公共汽車因有站立乘客易超載且要求有較好的機(jī)動(dòng)性，因此設(shè)計(jì)時(shí)車身不宜過(guò)長(zhǎng)；而長(zhǎng)途公共汽車、團(tuán)體用和旅游用大客車技座位數(shù)乘客，車身則可設(shè)計(jì)得長(zhǎng)些。大客車的總寬多在2.45～2.5m。一般大客車的總高多為2.9～3.1；而長(zhǎng)途大型公共汽車由于設(shè)置行李艙地板較高，則總高為3.1—3.55m?？傎|(zhì)量為15t以上的重型貨車的總寬多為2.4～2.5m；總高則為2.5～2.9m。中型貨車的總寬多為2.1～2.4m；總高多為2.2～2.6m。集裝箱運(yùn)輸汽車的總高為3.8～3.9m。汽車的外廓尺寸要由總布置最后確定。 1.1.4 前懸LF和后懸LR 前懸尺寸對(duì)汽車通過(guò)性、碰撞安全性、駕駛員視野、前鋼板彈簧長(zhǎng)度、上車和下車的方便性以及汽車造型等均有影響。增加前懸尺寸，減小了汽車的接近角，使通過(guò)性降低，并使駕駛員視野變壞。因在前懸這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器等部件，故前懸不能縮短。長(zhǎng)些的前懸尺寸有利于在撞車時(shí)對(duì)乘員起保護(hù)作用，也有利于采用長(zhǎng)些的鋼板彈簧。對(duì)平頭汽車，前懸還會(huì)影響從前門上、下車的方便性。初選的前懸尺寸，應(yīng)當(dāng)在保證能布置下上述各總成、部件的同時(shí)盡可能短些。對(duì)載客量少些的平頭車，考慮到真面碰撞能有足夠多的結(jié)構(gòu)件碰撞能量，保護(hù)前排乘員的安全，這又要求前懸有一定的尺寸。 1.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、載客量裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量ma、軸荷分配等。 1.2.1 整車整備質(zhì)量 整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水、但沒(méi)有裝貨和在人時(shí)的整車質(zhì)量。 整車整備質(zhì)量對(duì)汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟(jì)型有影響。目前，盡可能見(jiàn)嫂整車整備質(zhì)量的目的是：通過(guò)減輕整備質(zhì)量增加載質(zhì)量或載客量，抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加，節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有：新設(shè)計(jì)的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理，采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料，如塑料、鋁合金等等。過(guò)去用金屬材料制作的儀表板、油箱等大型結(jié)構(gòu)件，用塑料取代后減重效果十分明顯，目前得到比較廣泛的應(yīng)用。今后，塑料載汽車上會(huì)進(jìn)一步得到應(yīng)用。 整車整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需估算確定。在日常工作種，收集大量同類汽車各總成、部件和整車的有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)合新車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、工藝水平等初步估算各總成、部件的質(zhì)量，再累計(jì)成整車整備質(zhì)量。 乘用車和商用客車的整備質(zhì)量，也可按每人所占汽車整備質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)平均值估計(jì)，可參考表1-2 表1-2乘用車和商用客車人均整備質(zhì)量值[2] Tablet.1-2 While average per person fits out the quality value with the vehicle and the commercial passenger train 乘用車 人均整備質(zhì)量值 商用客車 人均整備質(zhì)量值 發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L V≤1.0 0.15～0.16 車輛總長(zhǎng)La/m ≤10.0 0.096～0.160 1.010.0 0.065～0.130 V>4.0 0.29～0.34 表1-3關(guān)于汽車的分類 Tablet.1-3 Automobile classification 汽車類型 最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量/kg 說(shuō)明 M類 至少有四個(gè)車輪，并且用于載客的機(jī)動(dòng)車輛 M1類 — 包括駕駛員座位在內(nèi)的座位數(shù)不超過(guò)9座的載客車輛 M2類 A級(jí) <5000 可載乘員數(shù)（不包括駕駛員）不多于22人 允許乘員站立 B級(jí) 不許乘員站立 Ⅰ級(jí) 可載乘員數(shù)（不包括駕駛員）多于22人 允許乘員站立，并且乘員可以自由走動(dòng) Ⅱ級(jí) 只允許乘員站立在過(guò)道和/或提供不超過(guò)相當(dāng)于兩人雙人座位的站立面積 Ⅲ級(jí) 不許乘員站立 M3類 A級(jí) >5000 可載乘員數(shù)（不包括駕駛員）不多于22人 許乘員站立 B級(jí) 不許乘員站立 Ⅰ級(jí) 可載乘員數(shù)（不包括駕駛員）多于22人 允許乘員站立，并且乘員可以自由走動(dòng) Ⅱ級(jí) 只允許乘員站立在過(guò)道和/或提供不超過(guò)相當(dāng)于兩人雙人座位的站立面積 Ⅲ級(jí) 不許乘員站立 1.2.2 汽車的載客量和裝載質(zhì)量 （1）汽車的載客量 乘用車的載客量包括駕駛員在內(nèi)不超過(guò)9座，又稱之為M1類汽車，其他M2、M3類汽車的座位數(shù)、乘員數(shù)及汽車的最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量見(jiàn)表1-3。 （2）汽車的載質(zhì)量me 汽車的載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定載質(zhì)量。汽車在碎石路面上行駛時(shí)，載質(zhì)量約為好路面的75％～85％。越野汽車的載質(zhì)量是指越野汽車行駛時(shí)或在土路上行駛的額定在質(zhì)量。 商用貨車載質(zhì)量me的確定，首先應(yīng)與企業(yè)商品規(guī)劃符合，其次要考慮到汽車的用途和使用條件。原則上，貨流大、運(yùn)距長(zhǎng)或礦用自卸車應(yīng)采用大噸位貨車以利降低運(yùn)輸成本，提高效率；對(duì)貨源變化頻繁、運(yùn)距短的市內(nèi)運(yùn)輸車，宜采用中、小噸位的貨車比較經(jīng)濟(jì)。 1.2.3質(zhì)量系數(shù) 質(zhì)量系數(shù)是指汽車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即=。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，值越大，說(shuō)明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。 1.2.4汽車總質(zhì)量 汽車總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。 乘用車和商用客車的總質(zhì)量由整備質(zhì)量、乘員和駕駛員質(zhì)量以及乘員的行李質(zhì)量三部分構(gòu)成。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按65kg計(jì)，于是 （1-2） 式中，n為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)；為行李系數(shù)。 商用貨車的總質(zhì)量由整備質(zhì)量、載質(zhì)量和駕駛員以及隨行人員質(zhì)量三部分組成，即 （1-3） 式中，為包括駕駛員以及隨行人員在內(nèi)的人數(shù)，應(yīng)等于座位數(shù)。 1.2.5軸荷分配 汽車的軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對(duì)汽車的牽引性、通過(guò)性、制動(dòng)性、操縱件和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根 據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。汽車的布置型式對(duì)軸荷分配影響較大，例如對(duì)載貨汽車而言，長(zhǎng)頭車滿載時(shí)的前軸負(fù)荷分配多在28％上下，而平頭車多在33％～35％。對(duì)轎車而言，前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)的前軸負(fù)荷最好在55％以上，以保證爬坡時(shí)有足夠的附著力；前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)的后軸負(fù)荷一般不大于52％；后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)后軸負(fù)荷最好不超過(guò)59％，否則，會(huì)導(dǎo)致汽車具有過(guò)多轉(zhuǎn)向特性而使操縱性變壞。 在確定軸荷分配時(shí)也要考慮到汽車的使用條件。對(duì)于常在較差路面上行駛的載貨汽車，為了保證其在泥濘路而上的通過(guò)能力，常將滿載前軸負(fù)荷控制在26％～27％，以減小前輪的滾動(dòng)阻力并增大后驅(qū)動(dòng)輪的附著力。對(duì)于常在潮濕路面上行駛的后驅(qū)動(dòng)輪裝用單胎的4×2平頭貨車，空載時(shí)后鈾負(fù)荷應(yīng)不小于41％，以免引起例滑。 在確定軸荷分配時(shí)還要充分考慮汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求。例如：重型礦用自卸汽車的軸距短、質(zhì)心高，制動(dòng)或下坡時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移會(huì)使前軸負(fù)荷過(guò)大，故在設(shè)計(jì)時(shí)可將其前軸負(fù)荷適當(dāng)減小，使后軸負(fù)荷適當(dāng)加大。為了提高越野汽車在松軟路面和無(wú)路地區(qū)的通過(guò) 1.3輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一，因此，在總體設(shè)計(jì)開(kāi)始階段就應(yīng)選定，而選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的靜負(fù)荷、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。當(dāng)然還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)系參數(shù)的匹配以及對(duì)整車尺寸參數(shù)(例如汽車的最小離地間隙、總高等)的影響 輪胎所承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比，稱為輪胎負(fù)荷系數(shù)。大多數(shù)汽車的輪胎負(fù)荷系數(shù)取為0.9～1.0，以免超載。轎車、輕型客車及輕型貨車的車速高、輪胎受動(dòng)負(fù)荷大，故它們的輪胎負(fù)荷系數(shù)應(yīng)接近下限；對(duì)在各種路面上行駛的貨車，其輪胎不應(yīng)超載；對(duì)在良好路面上行駛且車速不高的貨車，其輪胎負(fù)荷系數(shù)可取上限甚至達(dá)1.1；對(duì)車速高的重型貨車、重型自卸汽車，此系數(shù)亦可偏大些。但過(guò)多超載會(huì)使輪胎早期磨損，甚至發(fā)生胎面剝落及爆胎等事故。試驗(yàn)表明：輪胎超載20％時(shí)，其壽命將下降30％左右。 為了提高汽車的動(dòng)力因數(shù)、降低汽車及其質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對(duì)公路用車在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。采用高強(qiáng)度尼龍簾布輪胎可使輪胎的額定負(fù)荷大大提高，從而使輪胎直徑尺寸也大為縮小。例如裝載員4t的載貨汽車在20世紀(jì)50年代多用的9.0～20輪胎早己被8.25—20，7.50~20至8.25～16等更小尺寸的輪胎所取代。越野汽車為了提高在松軟地面上的通過(guò)能力常采用胎面較寬、直徑較大、具有越野花紋的超低壓輪胎。山區(qū)使用的汽車制動(dòng)頻繁，制動(dòng)鼓與輪輞之間的間隙應(yīng)大一些，以便散熱，故應(yīng)采用輪輞尺寸較大的輪胎。轎車都采用直徑較小、面形狀扁平的寬輪輞低壓輪胎，以便降低質(zhì)心高度，改善行駛平順性、橫向穩(wěn)定性、輪胎的附著性能并保證有足夠的承載能力。 1.4數(shù)據(jù)的確定 根據(jù)以上的論述，本次設(shè)計(jì)初選數(shù)據(jù)如下： 輪距L/mm 2340 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角 45o 整備質(zhì)量 880 總質(zhì)量 1255 輪胎 175/60R14 轉(zhuǎn)向軸的載荷 5647.5 輪胎壓力p/MPa 0.45 2. 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述 2.1對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求[3] 1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。 2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng)。 4）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。 5）保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 6）操縱輕便。 7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到占該物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 8) 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 9) 在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕上海的防傷裝置。 10) 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。 2.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝置位置誤差及部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)，如圖2-1。采用柔性萬(wàn)向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng)，但柔性萬(wàn)向節(jié)如果過(guò)軟，則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng)。但對(duì)于中級(jí)以下的轎車和前軸負(fù)荷不超過(guò)3t的載貨汽車，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。 圖2-1轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) Fig.2-1 the control mechanism of steering 1-轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)；2-轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸；3-轉(zhuǎn)向管柱；4-轉(zhuǎn)向軸；5-轉(zhuǎn)向盤 1-steering universal shaft; 2-steering propeller ; 3-steering column ; 4-steering axis; 5-steering wheel 2.3轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)[4] 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見(jiàn)圖2-2） 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 圖2-2 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) Fig 2-2 the transmission system of steering 1-轉(zhuǎn)向搖臂；2-轉(zhuǎn)向縱拉桿；3-轉(zhuǎn)向節(jié)臂；4-轉(zhuǎn)向梯形臂；5-轉(zhuǎn)向橫拉桿 1-steering rocker; 2- Steering rod; 3-steering arm;4-pitman arm;5-tie-rod 2.4轉(zhuǎn)向器[5] 機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動(dòng)），并按一定的角轉(zhuǎn)動(dòng)比和力轉(zhuǎn)動(dòng)比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級(jí)轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。 為了避免汽車在撞車時(shí)司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。為了緩和來(lái)自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的震動(dòng)，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。 多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求，有時(shí)要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目，制止采用全輪轉(zhuǎn)向 。 2.5轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 汽車的機(jī)動(dòng)性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)衡量，但汽車的高機(jī)動(dòng)性則應(yīng)由兩個(gè)條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的2~2.5倍范圍內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比，即由轉(zhuǎn)向盤處于中間的位置向左或右旋轉(zhuǎn)至極限位置的總旋轉(zhuǎn)全書，對(duì)轎車應(yīng)不超過(guò)1.8圈，對(duì)貨車不應(yīng)超過(guò)3.0圈。 兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上述對(duì)轉(zhuǎn)向系的第(2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖2-3所示，由下式?jīng)Q定： (2-1) 式中：—外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； —內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K—兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離； L—軸距 內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來(lái)保證。 圖2-3 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 Fig 2-3 Relations between ideal inside and outside steering wheel corner 汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角與、軸距L、主銷距K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂a等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時(shí)前外輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡構(gòu)成圓周的半徑?？砂聪率接?jì)算： (2-2) 通常為35o～40o，為了減小值，值有時(shí)可達(dá)到45o 操縱輕便型的要求是通過(guò)合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比、力傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率來(lái)達(dá)到。 對(duì)轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)回正的要求和對(duì)汽車直線行駛穩(wěn)動(dòng)性的要求則主要是通過(guò)合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來(lái)達(dá)到。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對(duì)轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過(guò)合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來(lái)解決。 轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級(jí)以及上轎車、載貨汽車底盤干重的1.0%～1.4%；小排量以及下轎車干重的1.5%～2.0%。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式隊(duì)汽車的自身質(zhì)量影響較小。 3. 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 3.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器[6] 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?。粋鲃?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(méi)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(kāi)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)。 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(lái)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(lái)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(guò)緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來(lái)困難，配合過(guò)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。 3.2循環(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3-1所示。 圖3-1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖 Fig 3-1Circulation-ball steering 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，（圖3-2）；適合用來(lái)做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。 圖3-2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu) Fig 3-2 The gap adjusts the organizational structure of Recirculation-ball gears 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。 3.3 蝸桿滾輪式轉(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(guò)。 3.4蝸桿指銷式轉(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。 4.轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)[7] 4.1轉(zhuǎn)向系的效率 功率從轉(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： （4-1） 逆效率計(jì)算公式： （4-2） 式中， 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率；為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率；為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 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。 4.1.1轉(zhuǎn)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 　　　　　　　　　　　　 （4-3） 式中，a0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角，ρ=arctanf；f為磨擦因數(shù)。 4.1.2轉(zhuǎn)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(guò)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(jué)，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 　　 （4-4） 式（4-3）和式（4-4）表明：增加導(dǎo)程角，正、逆效率均增大。受增大的影響，不宜取得過(guò)大。當(dāng)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。 4.2傳動(dòng)比變化特性 4.2.1轉(zhuǎn)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)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。 轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比: （4-5） 　　　　 ＝81.22　 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比: 　　　　　　　　 （4-6） 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比組成，即 （4-7） 轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比: 　　　　　 （4-8） ＝22 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比: 　　　　 （4-9） 4.2.2力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩的關(guān)系式： （4-10） 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力與作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩的關(guān)系式： （4-11） =41.54 N 　　　　 將式（4-10）、式（4-11）代入 后得到 （4-12） =81.22 　　　　　　　　 如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2Mr/Mh可用下式表示 （4-13） 將式（4-10）代入式（4-11）后得到 （4-14） 當(dāng)a和Dsw不變時(shí)，力傳動(dòng)比越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。 4.2.3轉(zhuǎn)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(wèn)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(wèn)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(guò)小。否則轉(zhuǎn)向過(guò)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4-1所示。 圖4-1轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線 Fig 4-1 Change characteristic property curve of Steering angle transmission ratio 4.3轉(zhuǎn)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4-2）。 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)。 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(wú)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(guò)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4-2所示的逐漸加大的形狀。 圖4-2 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 Fig 4-2 Drive gap characteristic property of steering 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。 4.4轉(zhuǎn)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(guò)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。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)閣數(shù)較少，一般約在3.6圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過(guò)6圈。 5.轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定[8] 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(lái)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?mm),即 (5-1) ＝147623.29 N?mm 式中，f為輪胎和路面見(jiàn)的摩擦因素，一般取0.7；為轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷（N）;p為輪胎氣壓（MPa）。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 （5-2） ＝41.54 N 式中， 為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)；為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)；為轉(zhuǎn)向盤直徑；為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比；為轉(zhuǎn)向器正效率。 5.2轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 5.2.1參數(shù)的選取[9] 搖臂軸直徑/mm 26 鋼球中心距D/mm 25 螺桿外徑/mm 23 鋼球直徑d /mm 5.556 螺距P /mm 8.731 工作圈數(shù)W 1.5 螺母長(zhǎng)度L /mm 45 導(dǎo)管壁厚 /mm 1.5 鋼球直徑與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙e/mm 0.5 螺線導(dǎo)程角/o 7 法向壓力角/o 20 接觸角/o 45 環(huán)流行數(shù) 2 5.2.2計(jì)算參數(shù) 1.螺母內(nèi)徑應(yīng)大于，一般要求 （5-3） =+（5%~10%）D=25+8%*25 =27 2. 鋼球數(shù)量n n=個(gè) （5-4）