汽车设计课件--7转向系设计精要.ppt

第七章转向系设计 第七章 转向系设计 本章主要学习： （1）转向系的设计要求； （2）机械式转向器方案分析（☆）； （3）转向系主要性能参数（☆）； （4）动力转向机构 ； （5）转向梯形机构方案及整体式转向梯形 机构优化设计。 第七章 转向系设计 第一节 概述 第二节 机械式转向器方案分析 第三节 转向系主要性能参数 第四节 动力转向机构 第五节 转向梯形 第一节 概述 保持或者改变汽车行驶方向。 在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。 4、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。 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。 4、转向系的设计要求： 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）转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致。 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 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；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%）。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。 2.循环球式 组成：两对传动副 螺杆和螺母 螺母上的齿条与摇臂轴上的齿扇 优点：传动效率可达到75%~85%；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整容易；适合用来做整体式动力转向器。 缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。 应用：主要用于货车和客车上。 3.蜗杆滚轮式、蜗杆指销式 二、防伤安全机构方案分析 3）联轴套管吸收冲击能量机构 第三节 转向系主要性能参数 一、转向器的效率 二、传动比的变化特性 三、转向器传动副的传动间隙△t 四、转向系的计算载荷 第三节 转向系主要性能参数 一、转向器的效率 正效率η+：功率从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率。 η+ （P1-P2）/P1 逆效率η－ ：功率经转向摇臂轴输入，从转向轴输出所求得的效率。 η－ （P3-P2）/P3 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+ 二、传动比的变化特性 1.转向系传动比 力传动比 和角传动比 力传动比: 角传动比: 角传动比 由转向器角传动比 和转向传动机构角传动比 组成，即 转向器的角传动比: 转向传动机构的角传动比: 2.力传动比与转向系角传动比的关系 转向阻力Fw与转向阻力矩Mr的关系式： 作用在转向盘上的手力Fh与作用在转向盘上的力矩Mh的关系式： 将式（1）、式（2）代入 后得到 忽略磨擦损失，根据能量地恒原理，2Mr/Mh可用下式表示 将式（4）代入式（3）后得到 当a和Dsw不变时，力传动比 越大，虽然转向越轻，但 也越 大，表明转向不灵敏。 3.转向系的角传动比 4.转向器角传动比 及其变化规律 表明，增大角传动比可以增加力传动比。 当Fw一定时，增大力传动比能减小作用在转向盘上的手力Fh，操纵轻便。 由 的定义可知：对于一定的转向盘角速度，转向轮偏转角速度与转向器角度传动比在反比。 角传动比增加后，转向轮偏转角速度对转向盘角速度的响应变得迟钝， 汽车转向灵敏性降低。 “轻”和“灵”构成一对矛盾！ 为解决这对矛盾，可采用变速比转向器。齿轮齿条式、循环球式、蜗式指销式转向器都可以制成变速比转向器。 （1）齿轮齿条转向器变速比的实现 齿轮正确啮合的条件：相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即pb1 pb2。 齿轮基圆齿距pb1 πm1cosa1，齿条基圆齿距pb2 πm2cosa2。 齿轮：标准模数m1和标准压力角a1 ；齿条：变模数m2、变压力角a2。 始终保持πm1cosa1 πm2cosa2时，齿轮齿条就可以啮合运转。 5.转向器角传动比的选择 设计原则：可以设计成减小、增大或保持不变的。 考虑因素：转向轴负荷大小和对汽车机动能力的要求。 若转向轴负荷小或采用动力转向的汽车，不存在转向沉重问题，应取较小的转向器角传动比，以提高汽车的机动能力。 若转向轴负荷大，汽