正式汽车转向机构结构设计.doc

毕 业 设 计（论 文）

汽车转向机构结构设计

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完成日期 年 月 日

摘 要

汽车转向系统，顾名思义，在汽车转向时发挥着作用。汽车行驶过程中，方向盘的转动频率远远高于很多部件。而转向系统与汽车的操纵稳定性有直接影响，它是保证出行安全、减少交通事故和保护驾驶员的人身安全，提高驾驶员工作条件起着重要作用。本文介绍了国内外汽车转向系统的研究与发展，介绍了转向系统的工作原理和关键技术结构，并展望了汽车转向系统的的未来。伴随着科技的不断发展，各个领域都有着不同进度的发展。科研人员每年都会有新的发现。尤其汽车领域，汇聚了社会上的很多精英人士，怎样设计合理的转向系统，让车辆有优秀的可操作性，永远都是设计人员的重中之重。在车辆形式速度大幅提高，非专业司机的增加，交通更加密集的现代化社会，对于不同层次的驾驶员，车辆易于操纵的设计是非常重要的。通过数据库，人们发现了不同转向系统的优缺点，但每一个汽车转向系统的改变，使车辆在操纵上，提升到了一个新高度。且安全性有所上升。
关键词：转向系统;助力转向;工作原理

Abstract

Car steering system, as the name suggests, in the car to play a role. In the course of driving, the steering wheel is much higher than many parts. The steering system and the vehicle's handling stability have a direct impact, it is to ensure the safety of travel, reduce traffic accidents and protect the driver's personal safety, improve the work conditions of the driver plays an important role. This paper introduces the research and development of the domestic and international automobile steering system, introduces the working principle and key technology structure of the steering system, and forecasts the future of the automobile steering system. With the continuous development of science and technology, all fields have different progress. Scientific researchers will have a new discovery every year. Especially in the automotive field, the convergence of a lot of people in the community, how to design a reasonable steering system, so that the vehicle has a good , is always the top priority of the design staff. In the form of vehicle speed is greatly improved, the increase of non professional drivers, traffic more intensive modern society, for different levels of the driver, the vehicle is easy to control the design is very important. Through the database, people found the advantages and disadvantages of different steering systems, but the change of each vehicle steering system, so that the vehicle in the control, to upgrade to a new height. And security has risen.
Key word：Steering system;power steering;operating principle

目录

第1章 绪论 6
1.1我国汽车发展现状 6
1.2本课题的意义和目的 6
第2章 转向系统概述 7
2.1转向系统的两大分类 7
2.2转向系统简介 7
2.3 转向系统的要求 7
2.4未来的发展方向 8
2.5转角及最小转弯半径 8
第3章 转向机构设计 10
3.1转向系方案选择 10
3.1.1转向盘 10
3.1.2转向轴 10
3.1.3 转向器 10
3.2 转向系主要性能参数 10
3.2.1转向系的效率 10
3.2.2转向器的正效率 11
3.2.3转向器的逆效率 11
3.3 传动比变化特性 11
3.3.1转向系传动比 11
3.3.2力传动比与转向系角传动比的关系 12
3.3.3转向器角传动比的选择 13
3.4转向器传动副的传动间隙△t 13
第4章 转向器分析设计 14
4.1齿轮齿条式转向器 14
4.2其他转向器 15
4.3齿轮齿条式转向器工作原理及布置、结构形式的选择 16
4.4数据的确定 17
4.5设计计算过程 17
4.5.1转向轮侧偏角计算 17
4.5.2转向器参数选取 18
4.5.3选择出轮齿条材料 19
4.5.5齿轮齿条的基本参数如下表所示: 20
4.6齿轮轴的结构设计 21
4.7轴承的选择 21
4.8转向器的润滑方式和密封类型的选择 21
第5章 东西转向机构设计 22
5.1对动力转向机构的要求 22
5.2 动力转向机构布置方案 22
5.3液压式动力转向机构的计算 23
5.3.1动力缸尺寸计算 23
5.3.2分配阀的参数选择与设计计算 24
5.4动力转向的评价指标 25
5.4.1 动力转向器的作用效能 25
5.4.2 转向灵敏度 25
5.4.3 动力转向器的静特性 25
第6章 转向传动机构设计 27
6.1转向传动机构原理 27
6.2转向梯形的布置 27
6.3 转向梯形机构尺寸的初步确定 27
6.4 梯形校核以图解法进行校核。 28
6.5转向传送机构的臂、杆与球销 28
6.6转向横拉杆及其端部 28
6.4杆件设计结果 29

第1章 绪论
1.1我国汽车发展现状
自从改革开放以来，中国的汽车行业有着迅速的发展，根据中国汽车工业协会的数据，小型车辆销量超过300万辆，与同期相比增长39%。在2006年北京车展中，自主国产品牌纷纷亮相，在国际车站中初显雄姿，无论从参展产品和所展示的技术上，都让人看到了国产车的希望，但是与国外百年的汽车工业历史相比较，我们的自主品牌无论是外形设计还是产品性能都有较大差距，尤其在品牌文化和内涵上。
汽车行业是一个国家的支柱产业，标榜着一国的综合国力，在机械和电子技术的不断发展下，汽车工业也在不断发展。时至今日，汽车早已经不是单纯的汽车了，它汇集了机械等多学科的综合产物。汽车转向系也随着不断的发展与改进！
1.2本课题的意义和目的
伴随着私家车的遍及，各种级别的车进入人们的生活。快节奏的生活加上高效率不断追求，汽车速度也不断提高。由于汽车保有量和社会活动的增加而引起的交通情况复杂、方向盘的工作频率上升，这就要求可以缓解驾驶员的疲劳。所以，无论是满足快速增长的汽车市场还是给驾驶员提供更舒适、更安全的驾驶体验，我们都需要一个高性能、低成本的汽车转向结构。而齿轮齿条液压动力转向器是目前国内汽车最常用的汽车转向机构的核心集成设计。

第2章 转向系统概述
2.1转向系统的两大分类
驾驶员控制方向盘，过传动机构，使汽车的轮胎偏转一定角度，改变行驶方向，保证汽车平稳安全行驶的正常行驶。使转向盘偏转，实现一组称为转向系统的汽车转向机构。无论在哪一代汽车上，转向系统都是必不可少的系统，决定了汽车主动安全，改善汽车转向系统，使汽车具有良好的操控特性，是汽车制造企业和研究机构的重要课题。特别是在车辆速度，司机的非专业，交通密集的今天，为不同的驾驶人，汽车的可操作性设计是特别重要的。机械转向系统：司机完全靠练习手动转向系统。动力转向系统：用动力操纵转向系统。动力转向系统可分为液压助力转向系统和电动助力转向系统。
2.2转向系统简介
机械式转向系统作为转向驱动的物理能量，所有这些都是机械传动部件。机械式转向系统由转向机构、转向机构和转向机构三部分组成。驾驶者的转向力矩应用于转向盘转向通过转向轴。舵机传动装置作为一种阶梯式齿轮传动副。通过将运动方向盘和减速器放大到拉杆，然后转向转向节臂节，使其支撑关节和转向盘偏转，从而改变汽车的行驶方向。 电动液压助力转向系统EHPS的组成及工作原理液压动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加装一套转向加力装置而成的。以齿轮齿条式转向器为基础的液压动力转向系统为例，来说明其工作原理。
电子控制动力转向系统SBW(Steer-By-Wire) 这种转向操纵灵活、轻便，在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大，可以吸收路面对车辆的冲击，因此动力转向系统在中型载货汽车、尤其在重型载货汽车上得到广泛使用。但传统的动力转向系统所具有的固定放大倍率不能随汽车不同工况予以调整，其助力作用不协调。低速度的电控动力转向系统可以使转向轻便灵活；在高速行驶时，可以保证提供最佳的功率放大率和稳定的转向感，提高操纵稳定性和高转速。前轮驱动轿车前轮驱动轿车，其影响转向轻便性问题，因此电控动力转向系统已逐渐转向汽车，这样不仅可以解决转向轻便和灵活转向的矛盾，还能提高驾驶安全性和舒适性。
电子控制动力转向系统： 电子控制动力转向系统，分为1.液压式电子控制动力转向系2.电动式电子控制动力转向系统。
2.3 转向系统的要求
1、轿车转向行驶时，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
2、轿车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。
3、转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
4、保证轿车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。
5、操纵轻便。
6、转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。
7、转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
8、在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
9、进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。
2.4未来的发展方向
汽车电子化逐步成为未来的主流，电子信息与汽车制造技术将会融合，电子技术帮助汽车转向系统不断提升。在汽车市场迅速发展和电子含量迅速提高的今天，汽车电动转向系统在未来定会形巨大的经济规模。可以预测，伴随中国汽车技术的前进，车辆电子技术一定会得到广泛应用，国产汽车转向系统也将有一片天空。虽然追赶国际水平还有一定难度，但是在未来的汽车电动转向系统领域中必有一席之地。
2.5转角及最小转弯半径
谈到汽车的机动性，通常会说到最小转弯半径，汽车高机动性的保证：1.左、右转向轮处于最大转角时前外轮的转弯值在汽车轴距的2~2.5倍范围内；2根据保证1选择角传动比。
两轴汽车转向中，如若不考虑侧向偏离，则满足上述要求，其内转向轮和外转向轮最理想的转角关系如图2.5所示，则是由下式决定：

式中：—外转向轮转角；
—内转向轮转角；
K—两转向主销中心线与地面交点间的距离；
L—轴距
内、外转向轮转角的合理匹配是由转向梯形来保证。

图2.5
最小转弯半径相关条件如下1.内转向轮和外转向轮最大转角2.轴距L、3主销距K、4转向轮的转臂a等尺寸有关。根据相关规定，最想转弯半径可按下式计算：

通常为35º～40º，为了减小值，值有时可达到45º

第3章 转向机构设计
3.1转向系方案选择
3.1.1转向盘
转向盘的组成包括盘毂、轮辐和轮缘。一般轮辐有两根的，三根的，四根的。
转向盘的尺寸形状关系到操纵的轻便型性、若用大直径转向盘会使驾驶员进出困难；选用小直径转向盘会使驾驶员用力操作，导致操纵不变。所以须符合JB4505-1986转向盘尺寸标准。
3.1.2转向轴
早写年汽车的转向轴常用无缝钢管，因为结构简单，成本低，但从汽车拆、装困难。这种结构至今还有应用。目前多数汽车装置了万向节，使汽车布置更为合理，拆装方便，从而提高了操纵方便性、和机构寿命。
万向节分为柔性刚性。柔性万向节，因一般不满足条件，应用较少。刚性万向节普遍是十字轴式，可使用单万向节、双万向节。双万向节要布置适当，达等角速运动。本设计采用有单十字轴万向节的转向轴。
3.1.3 转向器
转向器常见的有球面蜗杆滚轮式、以及齿轮齿条式等。随着技术发展与水平的提高，部分转向器已较少采用，目前循环球式和齿轮齿条式两种转向器比较广泛。
根据汽车用途决定转向器。公路居多选择正效率高、可逆程度大的转向器。转向系统用液力式动力转向器的情况下，在液体阻尼作用下，吸收路面的冲击载荷，则用正效率高的装向器。
3.2 转向系主要性能参数
3.2.1转向系的效率
功率由转向轴输入，通过转向摇臂轴输出所得的效率即使我们所说的转向器正效率，用符号表示，；反之称为逆效率，用符号表示。
正效率计算公式：

逆效率计算公式：

式中， 为作用在转向轴上的功率；为转向器中的磨擦功率；为作用在转向摇臂轴上的功率。
3.2.2转向器的正效率
转向器正效率的因素有1.转向器的类型2结构特点3.结构参数4.制造质量等。
（1）转向器类型
在以下转向器中正效率比较高的包括了齿轮齿条式、循环球式转向器，正效率比较低的包括了蜗杆指销式转向器。
（2）转向器的结构参数与效率
若只考虑啮合副上的摩擦损失，对于蜗杆类转向器，效率可用下式计算

式中，a0为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；ρ为摩擦角，ρ=arctanf；f为磨擦因数。
3.2.3转向器的逆效率
转向器按照逆转率可分为1.可逆式2.极限可逆式3.不可逆式。
属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。
不可逆式和极限可逆式转向器
不可逆式转向器，指车轮受到冲击力无法传到转向器。冲击力由零件承受，易损坏。又无法自动回轮，驾驶员又无感觉，因此，被逐步淘汰。
极限可逆式转向器介于两者之间。当车轮受冲击时，仅仅小一部分传到转向盘。
若考虑啮合副的磨擦损失，则逆效率用下式：

上式表明：导程角增大，正、逆效率增大。受影响，不可取大。当导程角小于等于磨擦角，逆效率为负或为零，则为不可逆式转向器。所以导程角 大于磨擦角。
3.3 传动比变化特性
3.3.1转向系传动比
转向系的传动比包含角传动比和力传动比。
转向系的力传动比:

转向系的角传动比: 　　　
转向系的角传动比由转向器角传动比和转向传动机构角传动
组成，即
转向器的角传动比:

转向传动机构的角传动比:
3.3.2力传动比与转向系角传动比的关系
转向阻力与转向阻力矩的关系式：

作用在转向盘上的受力与力矩的关系式：

将式（3-10）、式（3-11）代入 后得到

若不计磨擦，据能量守恒，2Mr/Mh可如此表达

将式上式代入后得到

当a和Dsw不变时，力传动比越大，越大，则转向不灵敏。
机械转向汽车，根据范围，本设计暂取iw0为25。
3.3.3转向器角传动比的选择
选取角传动比变化规律的主要因素1.转向轴负荷大小2.对汽车机动能力的要求。
若转向轴负荷小，无转向沉重现象，应选用较小转向器角传动比，提高机动力。若转向轴负荷大，汽车低速状态下过急转弯操纵问题突出，则用较大转向器角传动比。
汽车高速转向时，转向轮敏捷，转向器角传动比小。驾驶员高速直线行驶，转向盘在中间位置的转向器角传动比不宜小。过于敏感，导致无法精致控制。转向器角传动比变化曲线如图3.3所示。

图3.3
3.4转向器传动副的传动间隙△t
传动间隙：传动副之间的间隙。随转向盘转角大小不同而不同，还称为传动间隙特性。
研究意义：与直线驾驶时的稳定性和转向器寿命相关联。
传动副要求无间隙。若有传动间隙，否则轮胎受到侧向力，汽车将不稳定。
为此，传动副传动间隙特性应当设计成图3.4所示。

图3.4

第4章 转向器分析设计
4.1齿轮齿条式转向器
齿条和小齿轮转向齿轮与转向轴与转向轴成一体，并经常与拉杆齿条部件形成一体。与其他形式的转向，齿条和小齿轮转向的主要优点是：简单和紧凑的结构，铝或镁合金压铸铝合金压铸，质量转向相对较小；传动效率高达90%；齿轮和机架之间的空间，在未来由于磨损发生，使用机架安装在背面，主动夹紧力可以在弹簧调整弹簧。它能自动消除齿间的间隙，不仅可以提高转向系统的刚度。它也能防止工作中的冲击和噪声；所占用的体积由小转向；没有转向臂和直杆，所以转向旋转角度可以提高；制造成本低。
齿条和小齿轮转向的主要缺点是：由于效率高，汽车行驶在不平的路面上，发生在转向轮与路面之间，大部分的冲击力是传递给转向轮的，可称为反冲。该驱动程序将反冲现象神经紧张，很难准确地控制车辆行驶方向，转向车轮旋转会造成突然的暴徒，同时对驾驶员造成伤害。根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向起有四种形式，如图4.1所示：
中间输入，两端输出(a)；侧面输入，两端输出(b)；侧面输入，中间输出(c)；侧面输入，一端输出(d)。

图4.1

使用侧输入，中间输出程序，即使在与机架左，右杆延伸到附近的车辆纵向对称附近。由于杠杆长度的增加，车轮、下一个跳动杆摆角减小，有利于减少车轮、转向系统和悬架系统的运动干扰时，下一个跳动。小车和齿条螺栓连接，所以既可与齿条同时移动到左或右侧，为转向机构打开轴上的齿轮槽，从而降低其强度。
当使用该程序的输出端，转向杆的长度是有限的，容易产生干扰的悬挂系统为导向的机构的运动。
齿条和小齿轮转向采用直齿圆柱齿轮和直齿齿条齿轮，其平稳运行减少了对大、增加工作噪声的影响。此外，轴与齿条齿轮轴之间的角度只能是矩形的，且整体布局适合于这一目的，因为被淘汰的人。齿条和小齿轮转向螺旋齿轮和螺旋齿条啮合重叠增加，运转平稳，噪声影响和工作下降，而轴与齿条的角度很容易满足总体设计要求。因为有一个轴向力被施加螺旋工作，所以应采用转向推力轴承，轴承寿命缩短，以及滑动螺旋齿轮是其相对较大的缺点。
架圆形截面形状，V型和Y型三。生产过程是相对简单的机架的圆形横截面。V形和Y形截面的支架与圆形截面相比，材料消耗少，节省约20%，所以低质量；位于下方的机架与支架接触的两斜齿可防止轴旋转架；Y形截面的齿宽可以更宽，所以强度增加。之间的机架和持有人通常配有耐磨材料（如聚四氟乙烯）做垫片以减少摩擦。当车轮跳动、转向或转向工作，如在架架行为当你转动力矩，应采用V形和Y形截面的架，以防止由于齿轮齿条齿旋转损伤情况不能正确啮合齿杆出现。
为了防止机架的转动，还设计了导向槽的导向装置，一个导向槽内的嵌块装和杠杆，导块与齿条一起。齿条移动导轨座在导向槽内移动，导块防止旋转齿条转动。为满足这一结构的适当引导块和导向槽的要求。紧密的转向和转向将轮回难，太松架可以旋转，并伴有敲击噪声。
根据齿轮齿条转向前桥转向梯形的汽车齿轮齿条式转向器的相对位置，有四个布局：形式转向器位于前轴后面，后置梯形(a)；前轴后方，前置梯形(b)；前轴前方，后置梯形(c)；前轴前方，前置梯形(d)。

图4.2
4.2其他转向器
其他转向器包括了1.循环球式转向器2.蜗杆滚轮式转向器3.蜗杆指销式转向器。
循环球式转向器缺点如下：逆效率高，结构复杂，制造难，制造精度高。循环球式转向器一般应用于MPV。
蜗杆滚轮式转向器缺点如下：正效率低；工作齿面磨损会导致调整啮合间隙困难；而且传动比不能改变。
所以我的设计选用齿轮齿条式转向器为动力转向装置。
4.3齿轮齿条式转向器工作原理及布置、结构形式的选择

图4.3.1 齿轮齿条式转向器转向原理简图

图4.3.2 采用如图所示的布置形式

图4.3.3 采用如图所示的侧面输入两端输出的结构形式。

4.4数据的确定
轮距：前/后
1940/1860mm
轴距
4500mm
满载轴荷分配：前/后
4170/8340(kg)
总质量/kg
13900(kg)
轮胎
10.00-20（低气压）
主销偏移距a
55mm
轮胎压力p/MPa
0.65

方向盘直径
500mm
最小转弯半径
18m
转向节臂
204mm
两主销延长线至地面交点间的距离
1530mm
转向摇臂
180mm
4.5设计计算过程
4.5.1转向轮侧偏角计算

4.5.2转向器参数选取
采用斜齿轮，齿轮模数的范围：，主动小齿轮齿数范围：，压力角，螺旋角范围。小齿轮，，右旋，所以压力角，精度等级选择8。
转向节原地转向阻力矩：

方向盘转动圈数：

角传动比:
故初选角传动比值复合要求
方向盘上的手力：

其中L1为转向摇臂长，L2转向节臂长，DSW转向盘直径，η为转向器效率。
转向盘上的操纵载荷:轿车所受力最大150～200N，货车最大500N。符合设计要求

力传动比：

取齿宽系数，

齿条宽度圆整取，则取齿轮齿宽
4.5.3选择出轮齿条材料
小齿轮：齿轮通常使用常用的、性能优良的20CrMnTi合金钢，表面渗碳淬火的热处理，齿面硬度为HRC58 ~ 63。这架具有良好的选择和匹配的20CrMnTi钢40Cr为啮合副，机架采用高频淬火的热处理工艺，表面硬度HRC5
4.5.4强度校核
（1）、校核齿轮接触疲劳强度
选取参数，按ME级质量要求取值
， ； ， ，
故以 计算

查得： ， ， ， ；
， ， ， 则，

齿轮接触疲劳强度合格
（2）、校核齿轮弯曲疲劳强度
选取参数，按ME级质量要求取值； ； ； ； ；
故以 计算

据齿数查表有：； ； ； 。则

齿轮弯曲疲劳强度合格
4.5.5齿轮齿条的基本参数如表4-1所示:
表4-1
名称
符号
公式
齿轮
齿条
齿数

6
31
分度圆直径

15.2314
—
变位系数

—
1
—
齿顶高

5
2.5
齿根高

0.625
3.125
齿顶圆直径

25.2314
—
齿根圆直径

13.9814
—
齿轮中圆直径

20.2314
—
螺旋角

—
10°
齿宽

30
20
4.6齿轮轴的结构设计

图4.6齿轮轴的结构设计
4.7轴承的选择
轴承1 深沟球轴承6004 (GB/T276-1994)
轴承2 滚针轴承 NA4901 (GB/T5801-1994)
4.8转向器的润滑方式和密封类型的选择
转向器的润滑方式：人工定期润滑
润滑脂：石墨钙基润滑脂（ZBE36002-88）中的ZG-S润滑脂。
密封类型的选择
密封件： 旋转轴唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871—1992

第5章 东西转向机构设计
5.1对动力转向机构的要求
1.运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持一定的比例关系。
2.随着转向轮阻力的增大（或减小），作用在转向盘上的手力必须增大（或减小），称之为“路感”。
3.当作用在转向盘上的切向力≥0.025～0.190kN时，动力转向器就应开始工作。
4.转向后,转向盘应自动回正，并使汽车保持在稳定的直线行驶状态。
5.工作灵敏，即转向盘转动后，系统内压力能很快增长到最大值。
6.动力转向失灵时，仍能用机械系统操纵车轮转向。
5.2 动力转向机构布置方案
该阀、转向器、动力缸、液压泵、储液罐和油管等组成部分的液压助力转向机构。根据不同的分配阀，转向和功率缸之间的三个位置，它被分为整体式（a）和分体式类别。按配阀的地方，后者分为不同的：分配阀是安装在动力缸称为相关联的阀（b），该分配阀是安装在转向和动力缸之间的称为连杆（c），分配阀安装在转向称为半分割-（d）。
图5.2 1－分配阀2－转向器3－动力缸
在比较分析了动力转向机构布置在几个不同的程序，往往从结构是否紧凑；转向主要部件承受从动力缸的负载；转向容易拆卸；管道，特别是软管长度；在横向力方向盘容易引起转向轮摆振；不能用于比较和典型转向其他方面。例如整体式动力转向器，由于分配阀、转向动力缸三合合，所以紧凑、管道短。其缺点是转向摇臂轴、转向臂等主要部件，要由动力油缸承担，要承担起一个负载，就必须增加其尺寸和质量，从而对它们的排列产生不利影响。它也不能用典型的转向器，安装时可拆卸转向困难得分。此外，由于转向器密封性能的要求，这是转向的设计，特别是重型车辆转向困难的设计。汽车和中型卡车用整体式动力转向器。
动力缸的主要尺寸有动力缸孔、活塞杆、活塞杆的直径和壁厚的功率缸。

图5.2.1 动力缸的布置
综上所述：我选用整体式液压动力转向机构
5.3液压式动力转向机构的计算
5.3.1动力缸尺寸计算
动力缸的主要尺寸有动力缸内径、活塞行程、活塞杆直径和动力缸体壁厚。
动力缸产生的推力F为

式中，转向摇臂长；L转向摇臂轴距离动力缸活塞的长度。
推力F、工作油液压力p、动力缸截面S的关系

由于功率活塞两侧的工作区域不同，所以计算工作区的较小侧，即

式中，动力缸内径；活塞杆径，＝0.4，p＝6.3Mpa。
联立式(6-1)和式（6-2）后得到

上式代入数据后解得，D=63mm所以d=24mm
活塞行程是当最大车轮角度换算时，从一个直杆上转换到活塞杆运动量的运动量。

图5.3.1 确定动力缸长度尺寸简图
活塞厚度可取为B=0.3D。动力缸的最大长度s为  

根据本文的设计，我的s取180mm。
动力缸壳体壁厚t,根据计算轴向平面拉应力来确定，即

其中，油液压P；内径D；壳体壁厚t；n为安全系数，n=3.5~5.0;为壳体材料的屈服点。
t=5mm
5.3.2分配阀的参数选择与设计计算
对分配阀的参数有：阀芯直径、前开密封间隙长度、总运动量的滑动阀、滑动阀在中间位置的流速、局部压降和泄漏量。

式中 Q—油泵的计算排量；
—油泵的容积，计算时一般取＝0.75～0.85；
—泄漏系数，＝0.05～0.10；
—动力缸缸径；
—动力缸活塞移动速度；
＝
＝1.5~1.7;油泵排量Q：

=47L/s

5.4动力转向的评价指标
5.4.1 动力转向器的作用效能
效能来评价转向器效能，转向器指标s=1至15。
5.4.2 转向灵敏度
转向灵敏度可以用转向盘行程与滑阀行程的比值来评价

比值越小，则动力转向作用的灵敏度越高。
5.4.3 动力转向器的静特性
动力转向静态特性曲线是在输入转矩和输出转矩之间变化的主要特性指标，用于评价动力转向。由于输出转矩等于液压倍工作区和动力缸臂的作用，已为后两者的结构决定的是恒定的，所以你可以改变输入和输出液压扭矩Mφ曲线P动力转向的关系代表的静态特性，如图5-5所示。静态特性曲线通常分为四个部分。在小的时候输入扭矩，等效图一段；当车辆原地转向或掉头，输入转矩为最大部分（图C段）；B段属于快速车削常用的驱动范围；D段曲线是在很宽的范围内平稳过渡

图5.4.4静特性曲线分段示意图

第6章 转向传动机构设计

6.1转向传动机构原理

图6.1 转向中心的不同轨迹圆
转向机构的任务是转向器摆动输出端为左、右转向轮的主销偏转，差不多和他们偏转的瞬时转向轨迹不是圆的中心，实现车轮滚动无滑动打开。对左、右方向盘转角关系的要求，以满足汽车转向机构的运动学，将有转向机构转向机构的转向机构，确保精确。由于一般齿条和小齿轮转向拉杆和左铰链，一般直接与转向拉杆节臂铰接下节，所以这里我假定梯形臂为左、右部分的关节。
6.2转向梯形的布置
为保证行车安全，在一般情况下应设置梯形前桥后，拉杆高度应在前轴15mm的障碍表面上避免碰撞。只有发动机的位置是低的或是前半轴，因为拉杆臂是困难的，当梯形布置必须放置在梯形前轴转向拉杆位置时，应更高。
6.3 转向梯形机构尺寸的初步确定
主要的转向梯形的基本尺寸为梯形底角θ和梯形臂长米的梯形臂长度m主要依据安排的空间可能，它直接影响拉杆的轴向力的大小

从上式可以看出，梯形臂不宜过短，因为横拉杆轴向力与梯形臂长m成反比，m减小导致FS增大。通常汽车上梯形臂长度m与两主销中心距M'的比值约为m／M'=0.11~0.15。
M：204mm，M'：1672mm，M：0.1254。
梯行底角θ是一个非常重要的参数，在实际设计中梯行底角θ是根据整车布置最后确定的，一般在70○~80○范围内。梯形底角主要受到车轮的限制，很难设计得十分合理，一般设时横拉杆接头与车轮间隙不小于8mm。
6.4 梯形校核以图解法进行校核。
1、 首先根据初步确定的梯形尺寸（梯形下底长度M=AB、梯形臂长度m=AP=BQ、梯形底角θ）作出中间位置的转向梯形图APQB。
2、 分别以A和B为圆心，以梯形臂长m为半径画两弧。
3、 以A点为圆心，从AP线开始每隔5○作出A点的圆心角β1、β2、β3，......,与以A点为圆心、m为半径所画弧相交于P1、P2、P3，......,各点，再分别以P1、P2、P3，......各点为圆心，以PQ长为半径所画弧分别与以B点为圆心、内轮转角β与外轮转角α的相应关系如表6-1所示。
表6-1
β
5○
10○
15○
20○
25○
30○
α
α1
α2
α3
α4
α5
α6
与理论特性曲线进行比较，可以选出几组不同的梯形转角θ和梯形臂长m，按上述方法求出和画出一系列的特性曲线，最接近理论特性曲线的该条曲线的θ和m，即为选定的梯形底角和梯形臂长。
考虑整车布置，经过校核后我取m为204mm，M'为1672mm，m／M'为0.1254，θ为76○。
6.5转向传送机构的臂、杆与球销
转向杆驱动机构应采用良好的刚度、低质量数20、30或35钢无缝钢管制造，其形状沿纵向方向可根据总布置的需要确定。球铰机构之间的转向机构。球形铰链的主要功能是能够消除由于铰链在表和磨损产生的间隙，而且还能够满足复杂的相对运动之间的铰链。在现代球形结构中，弹簧球头和衬板的压。应采取有效措施，保持润滑材料结构，防止灰尘进入污垢。
工作表面经渗碳淬火处理，渗碳层深1.5～3.0mm，表面硬度HRC 56～63。
6.6转向横拉杆及其端部
拉杆和梯形转向连杆机构相似。球头螺栓拧紧机架。当这些球柱螺栓根据制造商的规格，拧紧球头螺栓的作用。夹在转向器内的齿轮盖上盖上的防尘套和拉杆，防尘罩以防止杂物进入球销和机架。用螺纹连接杆端和外端。类似梯形的转向杆系统。侧外拉杆端螺母和拉杆锁。

图6.6转向横拉杆外接头
表6-2 转向横拉杆及接头的尺寸设计参数
序号
项目
符号
尺寸参数()
1
横拉杆总长

281
2
横拉杆直径

15
3
螺纹长度

60
4
外接头总长

120
5
球头销总长

62