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7.3转向系主要性能参数

（人物居中）同学们，大家好！通过前面的学习，今天我们学习转向系的主要性能参数分析。通过前面的学习，我们知道转向系统首先是传递作用在方向盘上的转向力，然后使转向轮发生偏转实现转向运动。这样在分析转向性能的时候，主要考虑转向系统的传动效率，然后要考虑传动比，所以我们在考虑转向系性能参数时也是从这两个方面考虑。

P2首先看转向器的效率。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正效率，用符号η+表示，η+=(P1-P2)／Pl；反之称为逆效率，用符号η-表示，η-=(P3-P2)／P3。式中，P2为转向器中的摩擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。

P3为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，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。

P4（根据讲解逐条出动画）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。（2）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％。（3）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％。

P5（注意切换版式）转向器逆效率

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。（动画一）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。（动画二）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。（动画三）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。

P6（全屏或小窗口）我们将几种转向器的正效率和逆效率进行总结，请同学们参考学习。

（人物居中）下面我们来学习转向系的传动比特性。

转向系的传动比我们一般从两方面考虑，一个是力的传动比，也就是考虑转向系转向是否轻便的参数；另一个是角传动比，从车轮偏转角度上考虑转向灵敏性的参数。首先看转向系传动比的定义。

力的传动比

角传动比

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。

转向盘转动角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωk之比，称为转向系角传动比。式中，dφ为转向盘转角增量；dβk为转向节转角增量；dt为时间增量。

P7我们接下来看力传动比与角传动比之间的关系。（动画一）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FW=Mr/a，式中，a为主销偏移距，指从转向节主销轴线的延长线与支承平面的交点至车轮中心平面与支承平面交线间的距离。

（动画二）作用在转向盘上的手力Fh可用下式表示,Fh=2Mh/Dsw，式中，Mh为作用在转向盘上的力矩；Dsw为转向盘直径。

（动画三）代入ip=2Fw／Fh后得到分析计算公式可知，当主销偏移距a小时，力传动比ip取大时，相同转向阻力下，作用在转向盘上的转向力可以减小，才能保证转向轻便。通常轿车的a值在0．4～0．6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取，而货车的a值在40～60mm范围内选取。转向盘直径Dsw根据车型不同在转向盘尺寸标准中规定的系列内选取。

P8如果忽略摩擦损失，根据能量守恒原理，2Mr／Mh可用下式表示

代入到力传动比计算公式后得到

可以看出，当a和Dsw不变时，力传动比ip越大，虽然转向越轻，但iwo也越大，那么再回头看角传动比公式，可以看出，角传动比