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第五章 转向系设计 1、概述 2、机械式转向器方案分析 ； 3、转向系主要性能参数 ； 4、机械式转向器设计与计算； 5、动力转向机构 ； 6、转向梯形； 7、转向减震器； 8、转向系结构元件。 第一节 概述 汽车转向系的功用： 汽车转向系是用来保持或者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。 转向系的设计要求： 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。车轮不应有侧滑 2）转向轮具有自动回正能力。 3）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。 4）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车 轮产生的摆动最小。 5）转向灵敏，最小转弯直径小。 6）操纵轻便。 7）转向轮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中应有间隙调整机构。 9）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 10）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，可以保证汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 转向轮的自动回正能力决定于转向轮的定位参数和转向器逆效率的大小。合理确定转向轮的定位参数，正确选择转向器的形式，可以保证汽车具有良好的自动回正能力。 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，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2~2.5倍。 转向操纵的轻便性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。 轿车 货车 机械转向 50~100N 250N 动力转向 20~50N 120N 轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.0圈，货车则要求不超过3.0圈。 第二节 机械式转向器方案分析 一、机械式转向器方案分析 1.齿轮齿条式转向器 优点：结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达90%；可自动消除齿间间隙(如图所示)；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；制造成本低。 缺点：逆效率高（60%~70%）。因此，汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力大部分能传至转向盘。 根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出（图a）；侧面输入，两端输出（图b）；侧面输入，中间输出（图c）；侧面输入，一端输出（图d）。 侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在平头微型货车上。 采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声均下降。 根据转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，见图。 齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。载质量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。 2.循环球式 循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。 3.蜗杆滚轮式、蜗杆指销式 蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。 二、防伤安全机构方案分析计算 转向盘、转向管柱等有关零件在撞击是产生塑性变形、弹性变形或是利用摩擦等来吸收冲击能量，能防止或者减轻驾驶员受伤。 (1)万向节连接 (2)转向轴分为两段 (3)联轴套管 联轴套管吸收冲击能量机构 这种防伤机构结构简单，制造容易，只要合理选取销钉数量与直径，便能保证它可靠地工作和吸收冲击能量。 第三节 转向系主要性能参数 一、转向器的效率 功率P1从转向轴输入，经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η+表示，；反之称为逆效率，用符号η－表示。 正效率η+ 计算公式： η+=（P1-P2）/P1 逆效率η－ 计算公式： η－=（P3-P2）/P3 式中， P1为作用在转向轴上的功率；P2为转向器中的磨擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。 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。 1.转向器的正效率η+ 影响转向器正效率的因