汽车设计 第九章 转向系设计.ppt

第9章转向系设计
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哈尔滨工业大学汽车工程学院车辆工程系
本章重点
转向系结构型式
转向系主要性能参数
机械式转向系设计计算
动力转向机构设计
转向梯形设计
转向杆系布置
四轮转向
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概述
转向系是用来保持或改变汽车行驶方向的机构,在汽车转向行驶时,保证各转向轮之间有协调的转角关系。
转向系的主要设计要求
(1) 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。
(2) 保证汽车有较高的机动性(转弯半径小)。
(3) 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。
(4) 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。
(5) 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。
(6) 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。
(7) 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。
(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。
(10) 进行运动校核,保证转向轮与转向盘转动方向一致。
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转向器结构方案分析

根据所采用的转向传动副的不同,机械转向器的结构形式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。




转向盘的尺寸及布置
乘用车、小型客车、小型商用车的转向盘直径参考直径为400mm;中型客车、中型商用车的转向盘参考直径为450mm或者500mm;大型客车和大型商用车的转向盘的参考直径为550mm。
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转向轴的防伤安全措施
(9-1)
式中, 为实际断面宽度; 为垫片厚度; 为垫片帘布的层数; 为考虑垫片不能同时损坏的系数,; 为考虑危险断面边缘的帘线完整性被破坏的系数,; 为拉伸应力, MPa。
弹性联轴节
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转向轴的防伤安全措施
吸能转向管柱简图
套管间的过盈量
(9-2)
式中, 为互相平衡的径向力数或套管上的凹坑数; 为计算断面套管间接触点处的法向力; , 为外、内套管的系数; 为套管壁厚; 为弹性模量。
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转向系主要性能参数
转向系传动比

转向系角传动比定义为转向盘转角增量与两侧转向节转角的相应增量的平均值之比。
(9-6)
式中, 为转向系角传动比; 为转向盘转角增量; 、为左、右转向节的转角增量。
转向器角传动比的定义为转向盘转角增量与摇臂轴转角的相应增量之比,即

(9-7)
式中, 为转向器角传动比; 为转向盘转角增量; 为转向摇臂轴的转角增量,
转向传动机构角传动比的定义为转向摇臂轴转角的增量,与两侧转向节转角的相应增量的平均值之比,即
(9-11)
为转向传动机构传动比; 为转向摇臂轴转角增量; 、为左、右转向节的转角增量。
可以看出,转向器与转向传动机构角传动比的乘积就是转向系的角传动比,即
(9-12)
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在实用中,转向系转矩传动比定义为
(9-15)
式中, 为转向系转矩传动比; 为在转向节上克服的转向阻力矩,由作用在左、右转向节上的转向阻力矩和组成; 为施加在转向盘上的转矩; 为转向系的角传动比; 为转向器在实际载荷下的效率; 为转向传动机构在施加载荷下的效率。
转向系主要性能参数
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转向系主要性能参数

齿轮齿条式变速比转向器
两齿轮正确啮合的条件是其基圆齿距必须相等,即
(9-18)
式中, 为齿轮的模数; 为齿轮的压力角; 为齿条的模数; 为齿条的压力角。
小齿轮的节圆直径越小,其转动一定圈数齿条的移动距离越小,速比越大。设小齿轮的基圆直径为,它是不变的。小齿轮与齿条啮合时的压力角取决于在啮合点齿条的压力角
(9-19)
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转向系主要性能参数
2) 循环球齿条齿扇式变速比转向器
循环球齿条齿扇式转向器的