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转向系性能参数

一、转向器的效率

功率P从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号

1

η+ η — η η —表示， =(P P)／P；反之称为逆效率，用符号 表示， =(P P)／P。式中

η+ η — η η —

+ 1 2 l - - 3 2 3 2

转向器中的摩擦功率；P为作用在转向摇臂轴上的功率。为了保证转向时驾驶员转动转向盘

3

轻便，要求正效率高。为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回到直线行驶位置，又需要有一定的逆效率。为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手又要求此逆效率尽可能低。

转向器的正效率η+

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 在前述四种转向器中，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等三种结构之一。第一种结构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，故这种转向器的效率ly+仅有54％。另外两种结构的转向器效率，根据试验结果分别为70％和75％。

转向摇臂轴轴承的形式对效率也有影响，用滚针轴承比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 如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆和螺杆类转向器，其效率可用下式计算

tan?

? )???tan(

? )

0

0? （7--1）

式中，αo为蜗杆(或螺杆)的螺线导程角；ρ为摩擦角，ρ=arctanf；f为摩擦因数。2．转向器逆效率η-

根据逆效率大小不同，转向器又有可逆式、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。它能保证转向后，转向轮和转向盘自动回正。这既减轻了驾驶员的疲劳，又提高了行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，车轮受到的冲击力，能大部分传至转向盘，造成驾驶员“打手”，使之精神状态紧张，如果长时间在不平路面上行驶，易使驾驶员疲劳，影响安全驾驶。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。该冲击力由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上述两者之间。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。它的逆效率较低，在不平路面上行驶时，驾驶员并不十分紧张，同时转向传动机构的零件所承受的冲击力也比不可逆式转向器要小。

如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，则逆效率可用下式计

算

? ?tan（?0??）

（7—2）

tan?

0

式(7—1)和式(7—2)表明：增加导程角αo,正、逆效率均增大。受η-增大的影响，αo不宜取得过大。当导程角小于或等于摩擦角时，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，导程角必须大于摩擦角。通常螺线导程角选在8°～10°之间。

二、传动比的变化特性1．转向系传动比

转向系的传动比包括转向系的角传动比i 和转向系的力传动比i

wo p

从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw与作用在转向盘上的手力Fh之比，称为力传动比，即ip=2Fw／Fh。

w k转向盘转动角速度ω 与同侧转向节偏转角速度ω 之比，称为转向系角传动比i ，

w k

wo

?

wiwo??

w

k

? ?d?式中，dφ为转向盘转角增量；dβk为转向节转角增量；dt为时

d?

d?dt

d? dt

k

k

间增量。它又由转向器角传动比iw和转向传动机构角传动比iw′所组成，即iwo=iwiw′。

转向盘角速度ωw与摇臂轴转动角速度ωK之比，称为转向器角传动比iw′, 即

?

wiw??

w

p

? ? d?。

d?dt

d?dt

d? dt

p

p

式中,dβp为摇臂轴转角增量。此定义适用于除齿轮齿条式之外的转向器。

摇臂轴转动角速度ωp与同侧转向节偏转角速度ωk之比，称为转向传动机构的角传动比

?

iw′，即i’? p

w ?

k

? ?d?k。

d? dt

d? dt

d? dt

k

p

k

力传动比与转向系角传动比的关系

轮胎与地面之间的转向阻力Fw和作用在转向节上的转向阻力矩Mr之间有如下关系

F ?M

W a