柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì) --轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前懸架設(shè)計(jì)
柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì) --轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前懸架設(shè)計(jì),柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì),,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前懸架設(shè)計(jì),柴油,動(dòng)力,suv,設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)向,系統(tǒng),懸架
車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第一章 前 言
SUV的全稱為：Sports Utility Vehicle，即“運(yùn)動(dòng)型多功能車”。 SUV起源于美國(guó)，同樣在近年美國(guó)市場(chǎng)繁榮景象并不多見，但在中國(guó)進(jìn)行了初步發(fā)展。SUV是越野兼城市性汽車，極其符合現(xiàn)代年輕人追求強(qiáng)烈個(gè)性的心態(tài)。SUV能適應(yīng)各種路況，而且性價(jià)格比也相對(duì)較高，十分符合中國(guó)年輕一代的消費(fèi)需求。
同時(shí)對(duì)照國(guó)際規(guī)律，現(xiàn)階段在中國(guó)SUV在中國(guó)汽車銷售中只有2%—3%的比例，擁有率仍然嚴(yán)重偏低；但在很多發(fā)達(dá)國(guó)家，SUV在汽車銷售總量中占有17%的比例，而美國(guó)SUV則達(dá)到了25%的比例。從這個(gè)意義上說，中國(guó)SUV市場(chǎng)潛力巨大。隨著人們收入水平的不斷提高，越野車及SUV將越來越受青睞。SUV在中國(guó)獲得青睞，這不僅因?yàn)槠涠喙δ艿奶攸c(diǎn)，而且在于其時(shí)尚風(fēng)格。因此在本次設(shè)計(jì)中，在注重SUV越野性能的同時(shí)，也要兼顧舒適性，安全性及燃油經(jīng)濟(jì)性。
汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的重要組成部分，對(duì)汽車行駛的安全性、控制的可靠性和乘員的舒適性起著重要的作用。上個(gè)世紀(jì)末，汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展很快，新的結(jié)構(gòu)和先進(jìn)控制方法的采用，特別是引入了電子控制技術(shù)之后，使懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生了深刻的變化。
懸架和傳動(dòng)系統(tǒng)在汽車設(shè)計(jì)中占有重要的地位，這兩部分設(shè)計(jì)的好壞，直接影響汽車的操縱性、動(dòng)力性及舒適性。本次設(shè)計(jì)過程中，在李水良老師的細(xì)心指導(dǎo)下，參考同類車型，根據(jù)車輛本身設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，按照設(shè)計(jì)原則，從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的角度考慮。所以設(shè)計(jì)出懸架、轉(zhuǎn)向總成。在合理選擇各項(xiàng)參數(shù)、材料，優(yōu)化設(shè)計(jì)出整體結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，使成本合算，與總體布置相匹配，具有廣泛的通用性。
第二章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)
§2.1 轉(zhuǎn)向系概述
§2.1.1 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求
汽車轉(zhuǎn)向系的功用：汽車轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)。在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向系和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車還裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車還裝有動(dòng)力系統(tǒng)，并借助此系統(tǒng)來減輕駕駛員的手力。
轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求有：
1、汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。
2、轉(zhuǎn)向輪具有自動(dòng)回正能力。
3、在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動(dòng)。
4、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，應(yīng)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)最小。
5、轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑小。
6、操縱輕便。
7、轉(zhuǎn)向輪傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。
8、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。
9、轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。
10、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向與汽車行駛方向的改變相一致
正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，可以保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正能力決定于轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)和轉(zhuǎn)向器逆效率的大小。合理確定轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)，正確選擇轉(zhuǎn)向器的形式，可以保證汽車具有良好的自動(dòng)回正能力。
轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時(shí)，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時(shí)又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。
為了使汽車具有良好的機(jī)動(dòng)性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到汽車軸距的2~2.5倍。
轉(zhuǎn)向操縱的輕便性通常用轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)多少兩項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)價(jià)。
轎車 貨車
機(jī)械轉(zhuǎn)向 50~100N 250N
動(dòng)力轉(zhuǎn)向 20~50N 120N
轎車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到第一端的圈數(shù)不得超過2.0圈，貨車則要求不超過3.0圈。
§2.1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概論
汽車在行駛過程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向。即所謂汽車轉(zhuǎn)向。就輪式汽車而言，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋（一般是前橋）上的車輪（轉(zhuǎn)向輪）相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車直線行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按照駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。
汽車轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。
一、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。
圖2-1為機(jī)械轉(zhuǎn)向系的組成和布置示意圖。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤1施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過轉(zhuǎn)向軸2、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)3和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸4輸入轉(zhuǎn)向器5。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向搖臂6，再經(jīng)過轉(zhuǎn)向直拉桿7傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)9上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂8，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。為使右轉(zhuǎn)向節(jié)13及其支撐的右轉(zhuǎn)向輪隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，還設(shè)置了轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向梯形有固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上的梯形臂10、12和兩端與梯形臂做球鉸連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿11組成。
圖2-1
1.轉(zhuǎn)向盤 2.轉(zhuǎn)向軸 3.轉(zhuǎn)向萬向節(jié) 4.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸 5.轉(zhuǎn)向器 6.轉(zhuǎn)向搖臂7.轉(zhuǎn)向直拉桿 8.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 9.左轉(zhuǎn)向節(jié)10、12.梯形臂 11.轉(zhuǎn)向橫拉桿13.右轉(zhuǎn)向節(jié)
圖2-2也是機(jī)械式轉(zhuǎn)向系，與圖2-1不同的是它是與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系配合的轉(zhuǎn)向系。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向軸萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)轉(zhuǎn)向器后變?yōu)辇X條的左右移動(dòng)。轉(zhuǎn)向橫拉桿一端與齒條相連，另一端通過球鉸和固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂連接。齒條左右移動(dòng)，帶動(dòng)連接在其上的橫拉桿左右運(yùn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)向節(jié)臂拉動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一系列部件和零件均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向梯形到轉(zhuǎn)向節(jié)臂這一系列部件和零件，均屬于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
目前，許多國(guó)內(nèi)、外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬向傳動(dòng)裝置（轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸）。這有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬向傳動(dòng)裝置的幾何參數(shù)，便可滿足各種車型的總布置要求。即使在轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器同軸線的情況下，其間也可采用萬向傳動(dòng)裝置，以補(bǔ)償由于部件在車上的安裝誤差和安裝基體（駕駛室、車架）的變形所造成的二者軸線實(shí)際上的不重合。轉(zhuǎn)向盤在駕駛室安放的位置與各國(guó)交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道路左側(cè)還是右側(cè)通行有關(guān)。包括我國(guó)在內(nèi)的大多數(shù)國(guó)家規(guī)定車輛右側(cè)通行，相應(yīng)的應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤安置在駕駛室左側(cè)。這樣，駕駛員在左方視野較寬闊，有利于兩車安全交會(huì)。相反，在一些規(guī)定車輛右行的國(guó)家，轉(zhuǎn)向盤則安置在駕駛室右側(cè)。
圖2-2
1. 轉(zhuǎn)向盤 2.轉(zhuǎn)向柱管 3.轉(zhuǎn)向軸 4.柔性聯(lián)軸器 5.懸架總成 6.轉(zhuǎn)向器 7.支架8.轉(zhuǎn)向減振器 9.右橫拉桿 10.托架 11.左橫拉桿 12.球鉸鏈13.轉(zhuǎn)向節(jié)臂 14轉(zhuǎn)向節(jié)
二、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系
動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車所需要的能量，只有小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。
圖2-3為一種液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的組成和液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的管路布置示意圖，其中屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向液壓泵，轉(zhuǎn)向控制
圖2-3
1. 方向盤 2.轉(zhuǎn)向軸 3.轉(zhuǎn)向中間軸 4.轉(zhuǎn)向油管 5.轉(zhuǎn)向油泵 6.轉(zhuǎn)向油罐 7.轉(zhuǎn)向節(jié)8.轉(zhuǎn)向橫拉桿 9.轉(zhuǎn)向搖臂 10.整體式轉(zhuǎn)向器 11.轉(zhuǎn)向直拉桿 12.轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸
閥和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。當(dāng)駕駛員逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向直拉桿前移。直拉桿的拉力作用于轉(zhuǎn)向節(jié)臂，并依次傳到梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿使之右移。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向控制閥中的滑閥，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的右腔接通液面壓力為零的轉(zhuǎn)向油罐。轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的左腔，于是轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的活塞上受到向右的液壓作用力便經(jīng)推桿施加在轉(zhuǎn)向橫拉桿上，也使之右移。這樣，駕駛員施于轉(zhuǎn)向盤上很小的力矩，便可克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩。隨著最近汽車發(fā)動(dòng)機(jī)馬力的增大和扁平輪胎的普遍使用，使車重和轉(zhuǎn)向力矩都加大了，因此動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)越來越普及。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車的標(biāo)準(zhǔn)配置，全世界約有一半的轎車采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。值得注意的是，轉(zhuǎn)向助力不應(yīng)是不變的，因?yàn)樵诟咚傩旭倳r(shí)，輪胎的橫向阻力小，轉(zhuǎn)向盤變得輕飄，很難捕捉路面的感覺，也容易造成轉(zhuǎn)向過于易控制。所以在高速時(shí)要適當(dāng)減低動(dòng)力，但這種變化必須平順過度，靈敏而使汽車易于控制。
1、液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置
液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，利于改善轉(zhuǎn)向操作感覺，但液體流量的增加會(huì)加重泵的負(fù)荷，需要保持怠速旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。
2、電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置
電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 是最新的轉(zhuǎn)向裝置，由于它節(jié)能，故受到人們的重視。它是利用蓄電池轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力。由于不直接使用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，所以大大降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損失，且不需要液壓管路，便于安裝。尤其有利于中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車。但目前電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置所得動(dòng)力還比不上液壓式，所以只限用于前輪軸輕的中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。
3、電動(dòng)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置
即由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向助力泵并由計(jì)算機(jī)控制的方式，它集液壓式和電動(dòng)式的優(yōu)點(diǎn)于一體。因?yàn)槭怯?jì)算機(jī)控制，所以轉(zhuǎn)向助力泵不必經(jīng)常工作，節(jié)省了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝布置，但液壓產(chǎn)生的動(dòng)力不能太大，所以適用小排量汽車。
三、四輪轉(zhuǎn)向系
四輪轉(zhuǎn)向系（4WS）是把后輪與前輪一起轉(zhuǎn)向，是一種提高車輛反應(yīng)性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。把后輪與前輪同相位轉(zhuǎn)向，可以減少車輛轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（橫擺），改善高速行使的穩(wěn)定性。把后輪與前輪逆相位轉(zhuǎn)向，能夠改善車輛中低速的操縱性，提高快速轉(zhuǎn)向性。目前，安裝在大量生產(chǎn)車輛上的四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，可以分為以下4類：
1、橫向加速度-車速感應(yīng)性
2、前輪轉(zhuǎn)角-車速感應(yīng)性
3、前輪轉(zhuǎn)角感應(yīng)性
4、前輪轉(zhuǎn)角比例車速感
§2.2 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)
§2.2.1 轉(zhuǎn)向性能與阿克曼幾何學(xué)
一、給定的轉(zhuǎn)向系總體結(jié)構(gòu)參數(shù)：
軸距L=2370mm；
輪距B=1465mm；
最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin=5.5m。
二、轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角
無論選擇哪一種轉(zhuǎn)向梯形方案，必須在正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)的同時(shí)，做到汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動(dòng)的車輪，作無滑動(dòng)的純滾動(dòng)。同時(shí)轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角情況下，獲得最小轉(zhuǎn)彎半徑能滿足總體布置要求。因此，汽車的內(nèi)、外輪有不同的轉(zhuǎn)角（如圖2-4）。
三、阿克曼幾何學(xué)
兩軸汽車在低速轉(zhuǎn)彎行駛時(shí) ，可忽略離心力的影響，假設(shè)輪胎是剛性的，忽略輪胎側(cè)偏影響的時(shí)候，此時(shí)若各車輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)彎行駛，則兩轉(zhuǎn)向前輪軸線的延長(zhǎng)線，交在后軸的延長(zhǎng)線上，這幾何關(guān)系叫做阿克曼幾何學(xué)。
汽車用前輪轉(zhuǎn)向時(shí)，為了滿足上述條件，必須符合下述關(guān)系式 （2—1）
式中：——轉(zhuǎn)向輪外輪轉(zhuǎn)角；
——轉(zhuǎn)向輪內(nèi)輪轉(zhuǎn)角；
K——兩主銷軸線與地面交點(diǎn)之間距離即為主銷節(jié)距）；
L——汽車軸距。
圖2-4內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系圖 圖2-5內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向特性曲線
汽車轉(zhuǎn)向時(shí)若能滿足上述條件，則車輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，對(duì)上述條件不能在整個(gè)轉(zhuǎn)向范圍得到滿足，只是近似的使它得到保證。
當(dāng)內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角差別不大時(shí)，即=的條件下，轉(zhuǎn)向梯形為平行四邊形，稱之為平行幾何學(xué)。阿克曼幾何學(xué)和平行幾何學(xué)的內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系理論曲線在圖2-5上位于阿克曼幾何學(xué)和平行幾何學(xué)的理論曲線之間變化。
四、最小轉(zhuǎn)彎半徑
最小轉(zhuǎn)彎半徑是指轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角在最大位置條件下，汽車低速行駛時(shí)前外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡到轉(zhuǎn)向中心O點(diǎn)之間的距離。
汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑與汽車內(nèi)輪最大轉(zhuǎn)角、軸距L、轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r（即主銷偏移距）、兩主銷延長(zhǎng)線到地面交點(diǎn)的距離K有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過程中，L、r、K保持不變，只有是變化的，所以內(nèi)輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角，以保證獲得給定的最小轉(zhuǎn)彎半徑。計(jì)算最小轉(zhuǎn)彎半徑的公式如下：
（2—2）
因?yàn)樘菪螜C(jī)構(gòu)不能保證內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角和與理論值一致，故實(shí)際的最小轉(zhuǎn)彎半徑與上述結(jié)果不完全符合。在給定最小轉(zhuǎn)彎半徑條件下，可以用下式計(jì)算出轉(zhuǎn)向內(nèi)輪應(yīng)達(dá)到的最大轉(zhuǎn)角：
(2—3)
由給定的最小轉(zhuǎn)彎半徑，同時(shí)為了提高汽車的機(jī)動(dòng)性，設(shè)定：
=5.3m
對(duì)于微型車來說，R一般取0.4—0.6倍的輪胎寬度。選取主銷偏移距：
r=122.5mm
則主銷節(jié)距：
K=B-2r=1465-2122.5=1220mm
由公式（2—2）可得：
；
=
=27.40
=
=
§2.2.2 轉(zhuǎn)向系方案分析及確定
根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為： 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器等。
圖2-6自動(dòng)消除間隙裝置
一、齒輪齒條式
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、質(zhì)量輕；傳動(dòng)效率高達(dá)90%；可自動(dòng)消除齒間間隙(圖2-6示)；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高（60%~70%）。因此，汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間的沖擊力，大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤。
根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，兩端輸也（圖2-7a）；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖2-7b）；側(cè)面輸入，中間輸出（圖2-7c）；側(cè)面輸入，一端輸出（圖2-7d）
圖2-7齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式
采用側(cè)面輸入、中間輸出方案時(shí)，由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)位桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。而采用兩側(cè)輸出方案時(shí)，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。
側(cè)面輸入、一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭微型貨車上。
采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降。
齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種。圓形斷面齒條制作工藝比較簡(jiǎn)單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，故質(zhì)量小。
根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，在汽車上有四種布置形式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形，見圖2-8。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于微型、普通級(jí)、中級(jí)和中高級(jí)轎車上。裝載量不大、前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。
圖2-8齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種布置形式
二、循環(huán)球式
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝有鋼球構(gòu)成的傳動(dòng)副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動(dòng)副組成，如圖2-9所示。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)效率可達(dá)到75%~85%；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整容易；適合用來做整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。
圖2-9循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器
三、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式
蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；制造容易；強(qiáng)度比較高、工作可靠、壽命長(zhǎng)；逆效率低。主要缺點(diǎn)是：正效率低；調(diào)整嚙合間隙比較困難；傳動(dòng)比不能變化。
蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器有固定銷式和旋轉(zhuǎn)銷式兩種形式。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。
蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng)比可以做成不變的或者變化的；工作面間隙調(diào)整容易。
固定銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易。但銷子的工作部位磨損快、工作效率低。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
要求搖臂軸有較大的轉(zhuǎn)角時(shí)，應(yīng)采用雙銷式結(jié)構(gòu)。雙銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸和質(zhì)量大，并且對(duì)兩主銷間的位置精度、螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。此外，傳動(dòng)比的變化特性和傳動(dòng)間隙特性的變化受限制。
綜合考慮，根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求及轉(zhuǎn)向器的性能參數(shù)等原因。決定采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。
§2.2.3 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)的確定
轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)有轉(zhuǎn)向系效率、轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比與力傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙特性，轉(zhuǎn)向系的剛度以及轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。
一、轉(zhuǎn)向器的效率
功率P1從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號(hào)η+表示，；反之稱為逆效率，用符號(hào)η－表示。
正效率η+計(jì)算公式：
η+=（P1-P2）/P1 （2—4）
逆效率η-計(jì)算公式：
η－=（P3-P2）/P3 （2—5）
式中：P1為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率；P2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率；P3為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。
正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。
1、轉(zhuǎn)向器的正效率η+
影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。
（1）轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率
在四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。
同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故這種軸向器的效率η+僅有54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為70%和75%。
轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10%。
（2）轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率
如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算：
式中：a0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角；
ρ=arctanf；f為磨擦因數(shù)。
根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，傳至轉(zhuǎn)向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。
對(duì)于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，其正效率高達(dá)75%——90%。
通常，由轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向輪的效率及轉(zhuǎn)向系的正效率的平均值0.67——0.82。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的逆效率也特別高（60%——70%），容易造成方向盤“打手”現(xiàn)象，使駕駛員高度緊張。所以有的轉(zhuǎn)向器上裝了轉(zhuǎn)向減振器。
2、轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比與力傳動(dòng)比
（1）角傳動(dòng)比
轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角的相應(yīng)增量之比，稱為轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量與轉(zhuǎn)向搖臂軸轉(zhuǎn)角相應(yīng)的增量之比，稱為轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向搖臂軸的轉(zhuǎn)角增量與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)角相應(yīng)增量之比，稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比，它們之間的關(guān)系為：
（2—6）
（2—7）
（2—8）
式中： ——轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比；
——轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比；
——轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比；
——轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角增量；
——轉(zhuǎn)向搖臂軸的轉(zhuǎn)角增量；
——同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量。
初選擇，轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比=18。
（2）力傳動(dòng)比
轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比等于轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力矩與轉(zhuǎn)向搖臂的力矩T的比值。與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式及其桿件所處的轉(zhuǎn)向位置有關(guān)。
（2—9）
轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比等于地面作用在輪胎上的阻力與作用在方向盤上的阻力之比。
（2—10）
作用在方向盤上的手力可以用下式表示：
（2—11）
式中：——作用在方向盤上的力矩；
——方向盤的直徑。
輪胎給地面的阻力可以用下式表示：
（2—12）
綜合上述三式可得：
（2—13）
在前面已經(jīng)確定了：
r=122.5mm
方向盤直徑根據(jù)車型不同JB4505-86轉(zhuǎn)向盤尺寸標(biāo)準(zhǔn)中選取：
=380mm
如果忽略摩擦損失，則：
（2—14）
在前面已經(jīng)初選了：
=18
所以可得轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比：
==27.9
3、轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)間隙
轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)間隙主要取決于轉(zhuǎn)向器的間隙特性，轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙隨轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)角的改變而改變。它因經(jīng)常工作而很容易磨損，產(chǎn)生的間隙會(huì)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，破壞汽車行駛穩(wěn)定性，并使轉(zhuǎn)向盤的自由行程增大。要求轉(zhuǎn)向盤的最大自由行程從中間位置向左右兩端各不得超過15°。因此要求上述出現(xiàn)的間隙能夠自動(dòng)消除，對(duì)于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，由于其齒條背部有壓緊彈簧，所以出現(xiàn)間隙后，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消除。
4、方向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)
轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響操縱輕便性和靈敏性。轎車和微型車的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少，一般約為3.6圈以內(nèi)，貨車在6.0圈，SUV汽車介于轎車與貨車之間。
粗略校驗(yàn)轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)：
=
=4.0
在所要求的范圍內(nèi)。
§2.2.4 轉(zhuǎn)向系的載荷驗(yàn)算
一、載荷驗(yàn)算
為了行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件必須有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力車輪穩(wěn)定力矩、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。
精確的計(jì)算出這些力是很困難的。為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算汽車在瀝青或混凝土路面上的阻力矩Tr（N/mm）。
(2—15)
式中：f——輪胎和地面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，一般取0.8；
G1——轉(zhuǎn)向軸荷（N）；
P——輪胎氣壓（MPa）。
由總體設(shè)計(jì)給定輪胎參數(shù)為：
G1=10263N
P=0.19Mpa
代入數(shù)據(jù)可得：
Tr==556559.34N
作用在方向盤上的手力為：
(2—16)
==434.4N
給定的汽車，用上述公式計(jì)算出來的是最大值，該力是在靜止?fàn)顟B(tài)下計(jì)算出來的，對(duì)于裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的汽車，要求原地轉(zhuǎn)向時(shí)此力應(yīng)超過250N。所以本次設(shè)計(jì)加裝動(dòng)力裝置。
§2.2.5 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及優(yōu)化設(shè)計(jì)
一、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)
轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向柱管等組成。如2-10所示。
圖2-10轉(zhuǎn)向盤 圖2-11
1.輪緣 2.輪輻3.輪轂
轉(zhuǎn)向盤由輪緣1、輪輻2和輪轂3組成。輪輻一般為三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的。轉(zhuǎn)向盤輪轂孔具有細(xì)牙內(nèi)花鍵，借此與轉(zhuǎn)向軸相連。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部是由成形的金屬骨架構(gòu)成。骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感，而且還可以防止手心出汗時(shí)握轉(zhuǎn)向盤打滑。在汽車發(fā)生碰撞時(shí)，從安全性考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤應(yīng)具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時(shí)，其骨架能產(chǎn)生變形，以吸收沖擊能量，減輕駕駛員受傷程度?，F(xiàn)在的大多數(shù)轎車上都裝有車速控制開關(guān)和撞車時(shí)保護(hù)駕駛員的安全氣囊裝置。
轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)向柱管安裝在車身上，支撐著轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向軸從轉(zhuǎn)向柱管中穿過，支撐在柱管內(nèi)的軸承和襯套上。
圖2-12
在汽車發(fā)生嚴(yán)重的交通事故中，方向盤往往成為直接“殺手”。一旦汽車前端被碰撞，發(fā)動(dòng)機(jī)艙等后移，方向盤也隨之后移，方向盤與駕駛座椅之間的空間突然縮小，駕駛員夾在中間而受到傷害。為了盡量減少這種傷害發(fā)生，汽車設(shè)計(jì)者從方向盤的長(zhǎng)度和角度變化入手，使得汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了能保證轉(zhuǎn)向性能外，還能使駕駛員在汽車發(fā)生碰撞時(shí)受到的傷害減低到最小。與此相關(guān)的就是汽車吸能方向管柱技術(shù)的出現(xiàn)。
圖2-12所示為桑塔納轎車轉(zhuǎn)向軸的吸能裝置示意圖。轉(zhuǎn)向軸分為上、下兩段，中間用柔性聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器的上、下凸緣盤靠?jī)蓚€(gè)銷子與銷孔扣合在一起。銷子通過襯套與銷孔配合。當(dāng)發(fā)生猛烈撞車時(shí)，將引起車身、車架嚴(yán)重變形，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向盤等部件后移。與此同時(shí)，在慣性作用下駕駛員人體向前沖，致使轉(zhuǎn)向軸上的上，下凸緣盤的銷子與銷孔脫開，從而緩和了沖擊，吸收了沖擊能量。有效地減輕了駕駛員受傷的程度。
吸能轉(zhuǎn)向管柱的變形支架是通過金屬的變形來吸收碰撞能量的。變形支架與下轉(zhuǎn)向管柱相連。它使用拉脫安全鎖，里面的塑性材料受到大夫在沖擊被剪切斷開會(huì)使下轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸從支架中脫出沿軸向移動(dòng)，另上轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸下移。圖2-13吸能裝置示意圖。變形條與變形支架相似，它也是靠金屬的變形來吸收碰撞能量的。與變形支架不同，它占用的空間較小。一般變形條一端與車身相連，另一端固定在轉(zhuǎn)向管柱上。碰撞時(shí)沖擊力達(dá)到一定值的時(shí)候。轉(zhuǎn)向管柱產(chǎn)生位移。變形條發(fā)生變形，從而達(dá)到吸能效果。
圖2-14所示為網(wǎng)絡(luò)狀轉(zhuǎn)向柱管系能裝置示意圖，網(wǎng)絡(luò)狀轉(zhuǎn)向柱管的網(wǎng)格部分被壓縮而產(chǎn)生塑性變形，吸收沖擊能量，以減輕對(duì)人體的傷害。
圖2-13 圖2-14
二、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
1、非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
與非獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（圖2-15）主要包括轉(zhuǎn)向搖臂2、轉(zhuǎn)向直拉桿3、轉(zhuǎn)向節(jié)臂4和轉(zhuǎn)向梯形。在前橋僅為轉(zhuǎn)向橋的情況下，由轉(zhuǎn)向橫拉桿6和左、右梯形臂5組成的轉(zhuǎn)向梯形一般布置在前橋之后，如圖2-15a所示。
圖2-15
1.轉(zhuǎn)向器2.轉(zhuǎn)向搖臂3.轉(zhuǎn)向直拉桿4.轉(zhuǎn)向節(jié)臂5.梯形臂6.轉(zhuǎn)向橫拉桿
當(dāng)轉(zhuǎn)向輪處于與汽車直線行駛相應(yīng)的中立位置時(shí)，梯形臂5與橫拉桿6在與道路與平行的平面（水平面）內(nèi)的夾角>90°。在發(fā)動(dòng)機(jī)位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動(dòng)橋的情況下，為避免運(yùn)動(dòng)干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時(shí)上述交角<90°，如圖1-16所示。若轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車總線平面內(nèi)前后擺動(dòng)，而是在與道路平行的平面內(nèi)左右搖動(dòng)，則可以將轉(zhuǎn)向直拉桿3橫置，并借球頭銷直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿6，從而推使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
2、獨(dú)立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
圖2-16
1. 轉(zhuǎn)向搖臂 2.轉(zhuǎn)向直拉桿 3.左轉(zhuǎn)向橫拉桿 4.右轉(zhuǎn)向橫拉桿
5.梯形臂 6.右梯形臂 7.搖桿 8.懸架左擺臂 9.懸架右擺臂
10.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器
當(dāng)轉(zhuǎn)向輪獨(dú)立懸掛時(shí)，每個(gè)轉(zhuǎn)向輪都需要相對(duì)于車架作獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開式的，分成兩段或三段（圖2-16），并且由于在平行于路面的平面中擺動(dòng)的轉(zhuǎn)向搖臂直接帶動(dòng)或通過轉(zhuǎn)向直拉桿帶動(dòng)。轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向梯形臂（或轉(zhuǎn)向節(jié)臂）。它所受的力既有拉力、也有壓力，因此直拉桿都是采用優(yōu)質(zhì)特種鋼材制造的，以保證工作可靠。直拉桿的典型結(jié)構(gòu)如圖2-17。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或因懸架彈性變形而相對(duì)于車架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)，為了不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，上述三者間的連接都采用球銷。
§2.2.6 轉(zhuǎn)向橫拉桿設(shè)計(jì)與校核
一、橫拉桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選取
轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形的底邊。一般由橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。橫拉桿接頭通過球頭銷與左右轉(zhuǎn)向節(jié)臂連接。兩接頭通過螺紋與橫拉桿連接，接頭螺紋與橫拉桿體連接，接頭螺紋部分有切口，具有彈性。橫拉桿體旋裝到接頭上后，用螺栓通過沖壓制成的卡箍將橫拉桿夾緊。橫拉桿兩端的螺紋一端左旋，一端右旋。因此，在旋松卡箍上的螺栓后，轉(zhuǎn)動(dòng)橫拉桿體，即可改變橫拉桿的長(zhǎng)度，從而可調(diào)整轉(zhuǎn)向輪前束。
根據(jù)整車的設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)向橫拉桿應(yīng)有較小的質(zhì)量和足夠的強(qiáng)度。拉桿的形狀要符合布置的要求。通過與總布置討論并參考已有的結(jié)構(gòu)后，決定采
圖2-17
用40鋼無鋒鋼管制造的橫拉桿且鋼管不需做彎曲變形,通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，決定外徑采用20mm，臂厚為2mm的冷扎無縫鋼管。為了檢驗(yàn)橫拉桿的剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求，所以需要對(duì)其校核。
二、橫拉桿剛度校核
根據(jù)橫拉桿的工作原理和受拉，壓應(yīng)力的特點(diǎn)，決定按照材料力學(xué)中有關(guān)壓桿穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算。首先對(duì)其受力分析。
由n=Pcr/P可以對(duì)橫拉桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核。式中，n為工作安全系數(shù)，Pcr為橫拉桿的臨界壓力，P為橫拉桿實(shí)際承受的最大壓力，已在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)；力分析中得出。Pcr=,式中,E為材料的彈性模量,橫拉桿采用40號(hào)鋼制造,查手冊(cè)得E=206Gpa.I為橫拉桿的慣性矩, I=，D為鋼管的外徑,查手冊(cè)取 D=20mm;d為鋼管的內(nèi)徑,查相關(guān)手冊(cè)取d=16mm.代入計(jì)算得.將相關(guān)數(shù)植代入n=Pcr/P中得,n≈31.58.查閱相關(guān)資料得知規(guī)定的安全系數(shù)nst=1.5～2.5,即n>nst.所以,橫拉桿滿足穩(wěn)定要求。
三、球頭銷的設(shè)計(jì)與校核
1、球頭銷主要參數(shù)的選擇與確定
球頭銷是聯(lián)接轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂的重要零件.它既可以繞自身垂直于水平面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng),以保證轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂在水平面的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),也可以繞平行于水平面的軸線動(dòng), 以保證轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂由于車輪的上下跳動(dòng)而引起的垂直平面的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng).球頭 銷的外形尺寸是成比例的,所以在選定球頭直徑后可安比例確定其他尺寸。
參照《汽車設(shè)計(jì)》中球頭銷球頭直徑的推薦數(shù)據(jù),由SUV的前軸負(fù)荷選得球頭銷球頭直徑為22mm,下端螺紋連接處的公稱直徑按比例選定為M10。
2、球頭銷接觸強(qiáng)度的校核
根據(jù)它的工作環(huán)境可知,球頭銷的球面部分因?yàn)榻?jīng)常轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦而磨損,所以應(yīng)對(duì)其接觸強(qiáng)度校核。應(yīng)用下式驗(yàn)算接觸應(yīng)力 F為作用在球頭上的力;A在通過球心垂直于F力方向的平面內(nèi),球面承載部分的投影面積。許用接觸應(yīng)力為≤25～30N/mm2通過力分析可知,球頭銷球頭同時(shí)承受來自轉(zhuǎn)向橫拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)臂的力,所以F即使上述二力的合力。通過計(jì)算的F≈1153.9N 。球面承載部分的投影面積A=,由球頭銷具體結(jié)果可知d≈22mm,則A=379.94mm2。將上述數(shù)據(jù)代入接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式可得滿足設(shè)計(jì)要求。
§2.2.7 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)向節(jié)是連接車輪和懸架的重要零件。通過查閱相關(guān)資料,獲知轉(zhuǎn)向節(jié)有多種形式。若轉(zhuǎn)向輪兼作驅(qū)動(dòng)輪則轉(zhuǎn)向節(jié)，若轉(zhuǎn)向輪只作轉(zhuǎn)向作用,則其轉(zhuǎn)向節(jié)多設(shè)計(jì)為牛角的形式。根據(jù)本次設(shè)計(jì)是后輪驅(qū)動(dòng)的形式,所以前輪只作轉(zhuǎn)向作用,所以采取類似的形式結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)時(shí),需要確定的還有與輪輞的配合的軸段的軸徑。軸徑的確定需要在緊急制動(dòng)時(shí),側(cè)滑時(shí)及越過不平的路面三種情況對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)進(jìn)行受力分析。
1、緊急制動(dòng)時(shí),受力所示。
M= ,Z1l= ,X1l=
式中； G1為前軸負(fù)荷。
Ψ為滑動(dòng)摩檫系數(shù)。
計(jì)算得： M=262611.3Nmm
2、側(cè)滑時(shí), 受力所示。
式中： hg為整車質(zhì)心高，
Ψ‘為側(cè)滑地面摩檫系數(shù)。
計(jì)算得 Ml≈37356.12Nmm, Mr≈3599510.63 Nmm.
3、越過不平路面時(shí)。
M=
式中： k為動(dòng)載荷系數(shù)，
計(jì)算得： M≈389623.5
轉(zhuǎn)向節(jié)采用30Cr或40Cr鋼制成，再經(jīng)過淬火和回火，最小軸徑為：
mm
即最大軸徑取的d=45mm。
§2.2.8 轉(zhuǎn)向器及液壓助力裝置的設(shè)計(jì)
一、轉(zhuǎn)向器主動(dòng)小齒輪的設(shè)計(jì)與校核
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪多采用斜齒圓柱齒輪.齒輪模數(shù)取值范圍多在2～3mm之間.主動(dòng)小齒輪齒數(shù)多數(shù)在5～7個(gè)齒范圍變化,壓力角一般取200.齒輪螺旋角取值范圍多在90～150.齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角時(shí),相應(yīng)的齒條移動(dòng)行程達(dá)到的值來確定.變速比的齒條壓力角,對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)在120～350范圍內(nèi)變化.主動(dòng)小齒輪選用16MnCr5 或 15CrNi6材料制造,而齒條常采用45鋼制造.為減輕質(zhì)量,殼體采用鋁合金壓鑄。
1、主動(dòng)小齒輪設(shè)計(jì)
主要參數(shù)的選擇確定；根據(jù)上文給出的參數(shù)范圍,結(jié)合對(duì)實(shí)際車型的考察,從中選定了一組參數(shù).齒輪模數(shù)mn=2mm,齒輪螺旋角=150,齒輪齒寬b=45mm,齒輪齒數(shù)Z=7,壓力角=200.小齒輪選用15CrNi6材料制造。
2、根據(jù)該齒輪的使用條件,選擇7級(jí)精度。
3、計(jì)算最小齒輪Zmin=2ha*/sin2=17則齒輪須變位。
4、對(duì)齒輪角度變?yōu)椋?
, 取x1=0.63, x2=0
5、小齒輪的校核
（1）齒面接觸強(qiáng)度校核：由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算公式 可計(jì)算出其接觸 應(yīng)力。式中，K為 載荷系數(shù)，，為使用系數(shù)，查手冊(cè)得KA＝1.50；KV為動(dòng)載荷系數(shù)，查手冊(cè)得＝1.001；齒間載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)得＝1.1 ；為齒向載荷系數(shù)，查手冊(cè)得＝1.414，＝1.248。 為作用在齒輪上的作用力，其值由轉(zhuǎn)向梯形受力分析得出。B為齒輪齒條嚙合寬度為27mm；為齒輪節(jié)圓直徑（取兩個(gè)中的小值代入計(jì)算）為14.4mm;為重合度，為2.328；u= Z2/Z1, 計(jì)算比較后取1.143；為彈性影響系數(shù)，查手冊(cè)得 ,為區(qū)域系數(shù)，查手冊(cè)得=2.425。將上述參數(shù)代入中，得。
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率1%，安全系數(shù)S=1）。假設(shè)汽車每天行使8小時(shí)，年行使天數(shù)350天，小齒輪20r/min。則：
N=60×350×2×20×8=6.72×106
查手冊(cè)得壽命系數(shù)KHN=1.005。則，。即 。所以符合設(shè)計(jì)要求。
（2）齒根彎曲強(qiáng)度的校核
因?yàn)樾↓X輪的齒數(shù)為7，查手冊(cè)和機(jī)械類似書籍沒有找處其進(jìn)行校核的公式，所以該用強(qiáng)度校核軟件進(jìn)行校核。經(jīng)校核得，該齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。
（3）小齒輪尺寸計(jì)算
（4）已知mn=2.00mm,Z=7, =150 ，，
二、齒條的設(shè)計(jì)與校核
與小齒輪嚙合的齒條是將轉(zhuǎn)向盤的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為橫拉桿的近似直線運(yùn)動(dòng)的重要零件，轉(zhuǎn)向盤帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)與小齒輪嚙合的齒條做直線移動(dòng)。齒條在轉(zhuǎn)向過程中主要受到由地面轉(zhuǎn)向阻力傳到其上的拉力和壓力，所以必須有足夠的抗拉壓強(qiáng)度。參考當(dāng)前普遍使用的齒條形式，決定采用便于加工的圓拄形齒條。齒條材料采用45鋼。采用斜齒嚙合傳動(dòng)，即齒輪齒條均采用斜齒，增加重合度降低噪聲減少?zèng)_擊。為了使轉(zhuǎn)向盤在液壓助力失效的時(shí)候依然比較輕便的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以決定將齒條設(shè)計(jì)成變模數(shù)、壓力角的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)相互嚙合齒輪的基圓齒距必須相等，即。其中齒輪基圓齒距，齒條基圓齒距。由上述兩式得:輪具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 和標(biāo)準(zhǔn)壓力角與一個(gè)具有變摸變壓力角的齒條嚙合，并始終表示時(shí)，她們就可以嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)。如果齒條中部（相當(dāng)于汽車直線行使）齒的壓力角最大，向兩端逐漸減?。?shù)也隨之減小），則主動(dòng)齒輪半徑也逐漸減小，致使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度時(shí)，齒條行程也隨之減小。因此，轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比是變化是根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒條壓力角變化示例。從圖中可以看到，位于齒條中部位置處的齒有較大的壓力角和齒輪有較大的節(jié)圓半經(jīng)，齒條有寬的齒根和淺斜的齒側(cè)面；位于齒條兩端的齒,根減薄，齒有陡斜的齒側(cè)面。
基于上述設(shè)計(jì)思路，參照現(xiàn)有結(jié)構(gòu),定齒條中部壓力角=33.35，模數(shù)=2.25mm傾斜角;條兩端壓力角=20 模數(shù)=2.00mm，傾斜角。
汽車通常轉(zhuǎn)彎時(shí)，100以下的小轉(zhuǎn)角使用的更加頻繁，所以在此區(qū)域里轉(zhuǎn)向的靈敏性尤其重要；而偏轉(zhuǎn)交達(dá)到300以上的角度并不經(jīng)常使用，所以更多的考慮轉(zhuǎn)向的輕便性。
根據(jù)前面的轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)結(jié)果可知齒條行程S≈74mm,齒輪齒條嚙的線速比（按齒輪的分度圓計(jì)算）,計(jì)算得。
根據(jù)上述要求適當(dāng)?shù)倪x擇齒條中部和兩端的齒數(shù)。根據(jù)前面的轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)結(jié)果可知齒條的行程S≈74mm 。在轉(zhuǎn)角為100時(shí)，S≈22.9mm。在此行程內(nèi)齒條的齒數(shù),取整得Z1=8 當(dāng)轉(zhuǎn)角100～300范圍內(nèi)時(shí), S≈45.93mm,在此行程內(nèi)齒條的齒數(shù),取整得Z2=17。因?yàn)辇X條許用行程要大于齒條最大行程（保證轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)到最大轉(zhuǎn)角時(shí)，齒條還有齒和齒輪嚙合），所以齒條齒數(shù)要適當(dāng)?shù)脑黾?。齒條的總齒數(shù)Z總 =Z1+Z2+4=8+17+4=29。
參考相關(guān)書籍得齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系速比 ，為齒輪螺旋角與齒條傾斜角的差，由前面的計(jì)算可得,車輪偏轉(zhuǎn)角在100以內(nèi)時(shí),向系速比，帶入數(shù)值得 當(dāng)車輪偏角在 100～300時(shí)，轉(zhuǎn)向系速比，得。
根據(jù)齒條的工作特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行拉壓校核。齒條采用45鋼制造，查手冊(cè)可知。根據(jù)可以計(jì)算它的拉應(yīng)力，A為橫截面積（按齒條最小截面直徑計(jì)算）。齒條受到的拉力和活塞桿的直徑已經(jīng)算出，帶入上式得，, 符合設(shè)計(jì)要求。
三、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配套設(shè)計(jì)
1、 調(diào)查汽車在超載運(yùn)營(yíng)時(shí)的前橋載荷
2、調(diào)查汽車廠助力方向機(jī)的規(guī)格，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，前橋載荷p≤5500kg時(shí)可選擇d=100mm缸徑助力方向機(jī)，其它載荷可以根據(jù) P/5500 = d2/1002進(jìn)行計(jì)算，助力方向機(jī)的缸徑系列為70mm、80mm 、90mm、100mm、110mm等，助力方向機(jī)缸徑選擇過小會(huì)使助力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)容易產(chǎn)生故障。
3、核算助力方向機(jī)流量需求。保證有足夠的助力性能，在典型路面（非水泥路面、土路、鄉(xiāng)村公路）上，汽車按實(shí)際最高載重量，原地打方向時(shí)方向機(jī)進(jìn)油壓力為7～13MPa。低于7MPa可以考慮減小方向機(jī)油缸直徑，高于13MPa時(shí)應(yīng)考慮加大轉(zhuǎn)向器油缸直徑。方向機(jī)最高壓力限制（安全壓力）：按典型公路重載原地轉(zhuǎn)向時(shí)測(cè)試壓力除以0.85，建議不要超過15MPa，一般建議使用12～13MPa安全壓力，安全壓力越高可靠性越差。
4、確定轉(zhuǎn)向泵在發(fā)動(dòng)機(jī)上的安裝位置及進(jìn)出油口位置，給出一個(gè)尺寸范圍，這樣轉(zhuǎn)向泵廠家方便設(shè)計(jì)性能更好的轉(zhuǎn)向泵。
5、將轉(zhuǎn)向泵安裝連接尺寸、進(jìn)出油口位置尺寸、方向機(jī)流量需求及安全壓力提交轉(zhuǎn)向泵生產(chǎn)廠家，轉(zhuǎn)向泵生產(chǎn)廠家根據(jù)提供的參數(shù)要求設(shè)計(jì)匹配的轉(zhuǎn)向泵。
四、力轉(zhuǎn)向泵的配套設(shè)計(jì)
1、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的最大壓力：
考慮從轉(zhuǎn)向泵的出口到方向機(jī)的進(jìn)口之間的管路損失，在選擇轉(zhuǎn)向泵的最大壓力時(shí)，應(yīng)使轉(zhuǎn)向泵的最大壓力：PP= P1+△P，P1 為方向機(jī)的最大壓力; △P為管路損失,一般取(0.3～0.5)MPa，如果壓力已經(jīng)很高，轉(zhuǎn)向卻依然沉重，只能是加大缸徑。如果壓力PP＜P1 ，必然會(huì)轉(zhuǎn)向沉重或是打不動(dòng)方向盤。動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵應(yīng)有可靠的壓力裝置，任何情況下，輸出壓力不能高于其許可的最大工作壓力。
2、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的控制流量 Qp：
一般取Qp≥（1.05～1.1）Qmax.
Qmax 為方向機(jī)所需的最大流量。
3、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的公稱排量：
根據(jù)怠速時(shí)(轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速一般為650～750 r/min)，方向機(jī)所需的流量，選擇轉(zhuǎn)向泵的排量，低速時(shí)（轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)速一般在1200r/s以下）轉(zhuǎn)向泵輸出的流量與排量之間的關(guān)系為：；其中為泵的理論排量；n為怠速時(shí)轉(zhuǎn)向泵的轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)向泵的排量過小，容易出現(xiàn)怠速時(shí)轉(zhuǎn)向沉重，排量過大，系統(tǒng)容易發(fā)熱。
4、對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)特征轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)向泵實(shí)際流量要求（怠速，最大扭矩轉(zhuǎn)速，標(biāo)定轉(zhuǎn)速）。
五、儲(chǔ)油罐的選擇：
1、儲(chǔ)油罐容積選擇：考慮系統(tǒng)的供油、散熱、油中雜質(zhì)的沉淀等，一般取油箱的容量：
V=（0.15～0.2）Q1。??
Q1為轉(zhuǎn)向泵的最大輸出流量。
2、儲(chǔ)油罐的散熱能力：一般希望轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油溫控制在80℃以下。如果油溫超過88℃，液壓油將很快變質(zhì)：形成碳化物，液壓油失去潤(rùn)滑功能，轉(zhuǎn)向泵將急劇磨損，造成轉(zhuǎn)向沉重；析出膠狀物質(zhì)，堵塞阻尼孔或卡滯控制閥，使整個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效。油溫過高，還將使整個(gè)系統(tǒng)中的密封件加快老化，密封不良而造成漏油。在大流量及高壓力的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，儲(chǔ)油罐的散熱已經(jīng)不能保證油溫在80℃以下這時(shí)須附加專門的散熱系統(tǒng)。
3、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般采用回油過濾方式，根據(jù)系統(tǒng)管路工作壓力、過濾精度、流通能力選擇濾油器。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，過濾精度一般取10～20μm，壓力損失小于0.1MPa。如采用進(jìn)油過濾，其銅絲網(wǎng)目數(shù)一般在100～180目之間。
4、液壓轉(zhuǎn)向泵為葉片泵時(shí)，其自吸能力較差，應(yīng)注意液壓油罐的正確安裝位置，要求油罐出油口位置高于液壓轉(zhuǎn)向泵進(jìn)口20mm以上，同時(shí)管路盡可能避免轉(zhuǎn)彎，如不可避免時(shí)，轉(zhuǎn)彎角度和轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)盡可能大，避免管路的壓力損失。
5、在儲(chǔ)油罐中，建議設(shè)有壓差信號(hào)發(fā)生器及安全閥。壓差信號(hào)發(fā)生器是在過濾器堵塞時(shí)，把信號(hào)傳遞到駕駛室，提醒司機(jī)該換濾芯及更換液壓油了；安全閥是在濾芯堵塞時(shí)，使油從旁路流過，從而保證行駛安全。
六、轉(zhuǎn)向管路進(jìn)、出油管的選擇：
1、管路材料的選擇：油管可以是軟管、鋼管或混合式。軟管又分為高壓鋼絲編織耐油軟管、高壓耐油塑料軟管及低壓簾線編織耐油軟管；鋼管為高壓無縫鋼管，材料一般為20鋼或08F鋼。
對(duì)于油管和選用，無論是鋼管、耐油膠管或塑料管，都必須根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力進(jìn)行選用。建議不采用高壓鋼絲編制耐油軟管，避免因溫升膨脹而縮小管路內(nèi)徑，最好采用高壓鋼管。
2、管路內(nèi)徑的選擇：
管路內(nèi)徑的選擇：根據(jù)管道內(nèi)的流速，確定管道內(nèi)徑尺寸，允許流速的推薦值為：
（1）液壓泵吸油管道：0.5～1.5 m/s.一般取1 m/s以下。
（2）液壓系統(tǒng)壓油管道：3～5m/s.壓力高時(shí)取大值。
（3)?液壓系統(tǒng)回油管道：1.5～2.5 m/s。
管道內(nèi)徑與流量、流速的關(guān)系式為：
d=（4Q/πv）0.5
其中：d為管道內(nèi)徑；Q為通過管道的流量；v為管道內(nèi)液流平均流速。管路內(nèi)徑經(jīng)驗(yàn)值，可以參照以下數(shù)據(jù)：
轉(zhuǎn)向泵控制流量 進(jìn)油管路最小通徑 出油管路最小通徑
8L/min φ8 φ5
11.5L/min φ10 φ6
15L/min φ11 φ7
16L/min φ11.2 φ7.2
20L/min φ13 φ8
?以上管路內(nèi)徑是管路長(zhǎng)為500mm時(shí)的經(jīng)驗(yàn)值，當(dāng)管路每增加△l=500mm 時(shí)，管路內(nèi)徑增加△d=2mm。
配套時(shí)保證管路密封合格，進(jìn)油管漏氣漏水時(shí)會(huì)使液壓油變質(zhì)，這一點(diǎn)很容易被忽視。管路直徑不能過小，進(jìn)油管口徑過小時(shí)會(huì)引起吸空，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，出油管直徑過小時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻尼，引起系統(tǒng)壓力升高，系統(tǒng)可靠性變差。
3、方向機(jī)進(jìn)出油管必須保持清潔，不允許有鐵屑、鐵銹等雜質(zhì)。
七、轉(zhuǎn)向油品的選擇：
1、在夏季，全國(guó)均可用航空液壓油；在冬季，長(zhǎng)江以南仍可用航空液壓油，在長(zhǎng)江以北，可以使用HV-32或HV-46低溫抗磨液壓油；對(duì)于8號(hào)液力傳動(dòng)油或8號(hào)及10號(hào)航空液壓油.自動(dòng)變速箱油等等，一年四季中在全國(guó)各地均可使用，但價(jià)格較貴。禁止型號(hào)不一致油液混和用。
2、加注油料時(shí)必須經(jīng)過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油罐上的過濾網(wǎng)過濾，禁止油液不經(jīng)過過濾直接加入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油罐中。
3、油量加注必須在油罐標(biāo)尺規(guī)定的兩刻度線之間。油量加注后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)3～5min，檢查補(bǔ)加油料至規(guī)定標(biāo)尺刻度線。過多，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后油易溢出，既造成浪費(fèi)又破壞車容；過少，易造成轉(zhuǎn)向葉片泵燒蝕。
(1)、轉(zhuǎn)向泵布置時(shí)要考慮泵體內(nèi)不能有存留空氣，必要時(shí)采取排氣措施。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)排空氣，一般在轉(zhuǎn)向泵的出油口處排空氣即可，具體方法是在發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擰松出油接頭，待有油漏出來后再擰緊，這時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，左右扳動(dòng)方向盤，空氣便全部被排到儲(chǔ)油罐中，通過呼吸器排到空氣中。
(2)、轉(zhuǎn)向泵和方向機(jī)的進(jìn)出油口應(yīng)用專用的液壓接頭，配套時(shí)注意接頭通道面積，應(yīng)達(dá)到管路最小管徑面積要求。
(3)、轉(zhuǎn)向泵接頭盡量采用O型密封圈密封形式，接頭在連接時(shí)不允許涂密封膠。接頭密封形式和轉(zhuǎn)向泵進(jìn)、出油口的密封形式相匹配，角度密封的選擇O型圈密封形式，端面密封的轉(zhuǎn)向泵接頭采用復(fù)合密封墊圈+銅螺母的密封形式。
第三章 懸架設(shè)計(jì)
§3.1懸架概述
§3.1.1 懸架概論
汽車車架若直接安裝在車橋上，由于道路不平由于地面沖擊使貨物和人感到十分不舒服，這是沒有懸架的原因。汽車懸架是把車架與車身連接裝置的通稱，它的功能是傳遞車輪和車架之間的力和力矩，緩和路面?zhèn)鹘o車架的沖擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動(dòng)，保證汽車行使的平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時(shí)有理想的運(yùn)動(dòng)特性，保證汽車操縱穩(wěn)定性。使汽車或得高速行使。
懸架由彈性元件﹑導(dǎo)向裝置﹑減振器﹑緩沖塊和橫向穩(wěn)定桿等組成。彈性元件用來承受并傳遞垂直載荷，緩和由于路面不平引起對(duì)車身沖擊。彈性元件種類包括鋼板彈簧﹑螺旋彈簧﹑扭桿彈簧﹑油氣彈簧﹑空氣彈簧和橡膠彈簧。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是用來傳遞車輪和車身之間的力和力矩。同時(shí)保持車輪按一定運(yùn)動(dòng)軌跡相對(duì)車身跳動(dòng)，通常導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由控制臂式桿件組成；種類有單桿式和多桿式的，鋼板彈簧作為彈性元件時(shí)，可不另設(shè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)它本身起導(dǎo)向作用。減振器用來衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)。減振器可分為搖臂式和筒式兩種，雖然搖臂式減振器能在比較大的工作壓力（10～20MPa）條件下工作，但由于它的工作特性受活塞的磨損和溫度變化的影響而遭淘汰。筒式減振器工作壓力雖在（2.5～5MPa），但工作性能穩(wěn)定。而在現(xiàn)代汽車應(yīng)用得到廣泛。筒式減振式又分為單筒式﹑雙筒式﹑充氣式三種，雙筒充氣液力減振器具有工作性能穩(wěn)定性，干摩檫阻力小﹑噪聲低﹑總長(zhǎng)度短等優(yōu)點(diǎn)，在乘用車得到廣泛應(yīng)用。
懸架結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的選擇合理與否直接對(duì)汽車平順性﹑操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大影響。由此可見，懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車是重要總成之一。
§3.1.2 懸架的設(shè)計(jì)要求
通過上述介紹，我們對(duì)懸架有了一定的了解，在這里，提出懸架的設(shè)計(jì)要求：
1、保證汽車具有良好的平順性
2、具有合適的衰減能力。
3、保證具有良好的操縱穩(wěn)定性。
4、汽車制動(dòng)和加速時(shí)要保證車身的穩(wěn)定，減少車身傾斜；轉(zhuǎn)彎時(shí)車身縱傾角要合適。
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