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7.2机械式转向器结构方案分析

（人物居中）同学们，大家好！通过前面的学习，我们了解到机械式转向器分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等几种类型。今天我们来学习几种机械式转向器的结构方案分析。

P2（注意切换板式）首先看齿轮齿条式转向器。齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。动画演示为齿轮齿条转向器的工作原理。转向齿轮代表转向盘的转动，齿条代表转向横拉杆的横向移动，最终带动两侧转向车轮的转向节，使车轮发生偏转。与其它形式转向器比较，齿轮齿条式（根据讲解逐条出动画）转向器最主要的优点是：（1）结构简单、紧凑，转向器占用的体积小；另外，没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大；（2）壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；（3）传动效率高达90％；（4）齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，可自动消除齿间间隙，如图7—1所示，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；（5）制造成本低。

P3齿轮齿条式转向器的主要缺点是：因逆效率高(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，称之为反冲。反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车行驶方向，转向盘突然转动又会造成打手，对驾驶员造成伤害。齿轮齿条式转向器广泛应用于乘用车上，另外装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车有些也采用齿轮齿条式转向器。

P4（根据讲解逐条出动画）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，分别是：中间输入，两端输出；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出。采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。采用侧面输入、中间输出方案时，由图可见，与齿条固连的左、右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近。由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系的运动干涉。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。

（人物居中）如果齿轮齿条式转向器采用直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合，则运转平稳性降低，冲击大，工作噪声增加。此外，齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角只能是直角，为此因与总体布置不适应而遭淘汰。

P5（根据讲解逐条出动画）齿轮齿条式转向器传动副普遍采用斜齿圆柱齿轮与齿条啮合。这种传动形式，使得重合度增加，运转平稳，冲击与噪声下降；另外，齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要求。但是在工作时，会产生轴向力，降低轴承的使用寿命，另外，斜齿轮的滑磨也比较大，影响传动效率和寿命。

P6（全屏或小窗口）齿条断面形状有圆形、V形和Y形三种。圆形断面齿条制作工艺比较简单。V形和Y形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，约节省20％，故质量小；位于齿下面的两斜面与齿条托座接触，可用来防止齿条绕轴线转动；Y形断面齿条的齿宽可以做得宽些，因而强度得到增加；在齿条与托座之间通常装有用减摩材料(如聚四氟乙烯)做的垫片用来减少滑动摩擦。

P7根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，齿轮齿条式转向器在汽车上有四种布置形式：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。

P8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，如图所示。

P9（根据讲解逐条出动画）循环球式转向器的优点是：（1）在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75％～85％；（2）转向器的传动比可以变化；（3）工作平稳可靠；（4）齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行；（5）适合用来做整体式动力转向器。另外，在结构和工艺上采取措施，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度等，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命。

P10（根据讲解逐条出动画）循环球式转向器的主要缺点是：结构复杂，制造困难，制造精度要求高，逆效率高。循环球式转向器主要用于货车和客车上。

P11（根据讲解逐条出动画）蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。其主要优点是：结构简单；制造容易；因为滚轮的齿面和蜗杆上的螺纹呈面接触，所以有比较高的强度，工作可靠，磨损小，寿命长；逆效率低。

P12（根据讲解逐条出动画）蜗杆滚轮式转向器的主要缺点是：正效率低；工作齿面磨损以后，调整啮合间隙比较困难；转向器的传动比不能变化。这种转向器曾在汽车上广泛使用过。

P13蜗杆指销式转向器的销子若不能自转，称为固定销式蜗杆指销式转向器，如