车辆与动力工程学院毕业设计说明书
第四章 转向系的方案确定
§4.1 转向系整体方案确定
用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构即称作汽车的转向系。
转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。在现代汽车结构中，常用机械式转向系。机械式转向系依靠驾驶员的手力转动方向盘，经过转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车装有防伤机构和转向减振装置。还有一些汽车的专门装有动力转向机构，并借助此机构来减轻驾驶员的手力，以降低驾驶员的劳累程度。
本次设计采用机械式转向器。 对转向系提出的要求有：
1）汽车转弯行驶时，理想情况下全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。否则会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性；
2）汽车转向行驶后，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；
3）汽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；
4）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；
5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力； 6）操纵轻便；
7）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； 8）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；
9）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；
10）进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。
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§4.2转向器结构形式及选择
根据转向器所用传动副的不同，转向器有多种。常见的有循环球式球面蜗杆蜗轮式、蜗杆曲柄销式和齿轮齿条式等。
转向器的结构形式，决定了其效率特性以及对角传动比变化特性的要求。选用哪种效率特性的转向器应由汽车用途来决定，并和转向系方案有关。现代汽车上一般不采用不可逆式转向器。经常在良好路面上行驶的汽车，多采用可逆式转向器。极限可逆式转向器多用于中型以上矿用自卸汽车及越野汽车。
循环球式转向器效率高、工作可靠、平稳，蜗杆和螺母上的螺旋槽在淬火后经过磨削加工，所以耐磨且寿命较长。齿扇和齿条啮合间隙的调整工作容易进行。和其它形式转向器比较，对主要零件加工精度要求较高。主要用于商用车上。
蜗杆滚轮式式转向器角传动比的不能变化并且啮合间隙一旦磨损、很
难调整，不能完全满足本次设计。
齿轮齿条式转向器的结构简单，因此制造容易，成本。，但正、逆效
率都高，易造成打手。为了防止和缓和反向冲击传给方向盘，必须选择较大的传动比，或装有吸振装置的减振器。 本设计采用循环球式转向器。
§4.3 循环球式转向器结构及工作原理
循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成，如图4-1。
图4-1循环球式转向器示意图
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循环球式转向器的优点是：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%~85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺杆。螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，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；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工作容易进行；适合用来做整体式动力转向器。
循环球式转向器主要用于商用车上。
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第五章 从动桥的设计计算
§5.1从动桥主要零件尺寸的确定
转向从动桥采用工字形断面的前梁，可保证其质量最小而在垂向平面内的刚度大，强度高。工字形断面尺寸的推荐值，见图5-1，图中虚线绘出的是其当量断面。该断面的垂向弯曲截面系数Wv和水平弯曲截面系数Wh（单位为mm3）可近似取为
Wv?20a3Wh?5.5a3} (5-1)
图5-1
式中 a----工字形断面的中部尺寸。 由经验公式： Wv?ml 2200式中 m---作用于前梁上的簧上质量； l---车轮中线至板簧中线的距离。
3434?491?103?474.5?103mm3 Wv?2200求得a?28.7mm
Wh=130.5?103
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§5.2 从动桥主要零件工作应力的计算
主要是计算前梁、转向节、主销、主销上下轴承(即转向节衬套)、转向节推力轴承或止推垫片等在制动和侧滑两种工况下的工作应力。绘制计算用简图时可忽略车轮的定位角，即认为主销内倾角、主销后倾角，车轮外倾角均为零，而左右转向节轴线重合且与主销轴线位于同一侧向垂直平面内。如图5-2所示：
图 5—2转向从动桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图 1-制动工况下的弯矩图 2-侧滑工况下的弯矩图
制动工况下的前梁应力计算：
制动时前轮承受的制动力Pz和垂直力Z1传给前梁，使前梁承受弯矩和转矩。考虑到制动时汽车质量向前，转向桥转移，则前轮所承受的地面垂直反力为： Z1?G1m1 2式中：G1 ——汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷，N；
m1——汽车制动时对前桥的质量转移系数，对轿车和载货汽车的前
桥可取1.5；质量分配给前桥34%；
Z1?G1m11=?34%?10100?9.8?1.5?25239.9N 22前轮所承受的制动力 Pz?Z1??
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