湖南工业大学本科毕业设计（论文）
第3章 转向系选取
3.1转向操纵机构
转向操纵机构的功能是将转向盘上的力传递到转向器上。它由转向盘、转向轴、转向管柱等组成[3]。为方便布置，减小装置位置误差及部件运动引起的附加载荷，提高汽车安全性，转向轴与转向器之间用万向节连接，转向管柱采用吸能管柱。由于采用的动力转向系统，还有扭矩传感器和转角感应装置。
3.2转向传动机构
转向传动机构由转向臂，转向节臂，转向梯形臂，横拉杆及纵拉杆的组成。它的作用是把转向器输出的力与运动传递到转向轮并按一定的关系偏转。
3.3转向器
转向器的功用是将方向盘的转动转变为转向垂臂的摆动，以达到改变力方向及传动比。从而通过转向传动机构操纵转向轮。
随着汽车工业的迅猛发展，转向系也得到了大浪淘沙式的发展，而作为转向系核心的转向器也经历了飞速的发展。有的转向器已经逐渐被弃用，开始遭到淘汰；蜗杆滚轮式转向器和蜗杆指销式转向器仍保留极小部分；而循环球式转向器和齿轮齿条齿轮泵、式转向器使用安全可靠、传动效率高，并且具有一定的可逆性和要求的角传动比，传动间歇可调得到广泛的使用。下面对这四种转向器进行分析比较。
表3.1 机械式转向器的对比
形式 特点 正效率逆效率 磨损 调整间隙 工作可靠性 结构 制造工艺 制造精度 齿轮齿条式 循环球式 蜗杆滚轮式 高（90%） 高（60%-70%） 可变 慢 容易 可靠 简单 容易 不高 高（75%-85%） 高 可变 慢 容易 可靠 复杂 困难 高 低 低 不可变 慢 困难 可靠 简单 容易 不高 蜗杆指销式 死销 低 较高 可变 快 容易 较差 简单 容易 旋转销 较高 较高 可变 慢 容易 较差 较复杂 容易 双销变速比时要求高 7
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用做整体式动力转向 质量 车轮转角 可以 可以 困难 困难 困难 轻 大 居中 小 居中 小 单销轻、双销重 小 小 3.3.1转向器的传动效率及可逆程度
循环球式和齿轮齿条式的传动正效率都高，传动效率能够达到80%以上。而球面蜗杆滚轮式和曲柄指销式传动磨损大，传动效率相对较低。
按照作用力的传递方式转向器可以分为可逆式和不可逆式。 1.可逆式转向器的优点：
保证在汽车转正后，转向轮和方向盘自动回正，既减轻了驾驶员的疲劳，又提高了行驶安全性。
2.可逆式转向器的缺点：
在不平的道路上行驶时容易出现打手现象，使驾驶员疲劳，影响安全驾驶。 3.不可逆式转向器缺点：
转向传动机构的零件容易损坏，转向器不能保证车轮自动回正，驾驶员缺乏路面感觉。
不可逆式转向器承受冲击载荷过大，零件容易损坏，驾驶员没有路感，因此在汽车上基本不采用。而可逆式转向器既不会造成转向器零件过载，驾驶员又有路感、逆效率高、当车轮偏离中间位置后，车轮的稳定力保证车轮和转向盘的自动回正，减轻了驾驶员的疲劳强度，从而得到广泛的运用。
转向器的传动效率和可逆程度由转向器的形式、结构以及几何参数等决定。所有的车型都要求传动效率高，达到操纵的轻便性。对于转向器的可逆程度，不同的车型有不同的要求。小型客车一般行驶路面状况较好，路面冲击不大，但要求有较高的机动性和轻便性，所以选择可逆式的。
综合考虑选取循环球式转向器。
3.3.2转向器角传动比
转向器的角传动比转向器的角传动比
等于转向盘转角ψ与转向垂臂转角β比值。
（3.1）
分为可变和不可变两种。从操纵轻便性考虑，希望转向器角
小些好。要解决这对矛盾，
传动比大些比较好，而从机动性来讲，又希望角传动比
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通常采用可变角传动比转向器。
对于小型旅游客车主要在公路上行驶，连续行驶时间长，急转弯少，因此操纵轻便性成了主要的矛盾。转向器角传动比越大，作用在转向盘上的力就越小，同时也减小了车轮传递给转向盘的力。当转向轮转到两端极限位置时，转向角应当小，以减小转向盘的转角，提高汽车机动性。为保证行驶安全要求转向器角传动比应该是中间大两头小。
的变化规律，
3.3.3转向器传动间歇
转向器传动间歇反映啮合特性，它影响汽车直线行驶稳定性和转向器寿命。汽车在大部分时间作直线行驶，因此转向器传动元件在直线行驶啮合部位磨损严重，啮合间歇增大，影响汽车行驶稳定性。所以要求转向器的传动间歇可以自动调整。为保证中间部位磨损后，调为无间隙啮合时，不发生卡死现象，要求设计转向器传动元件时，在汽车直线行驶部位为无间隙啮合，向两端逐渐增大间歇。
3.4动力转向系统
为了提高操纵轻便性，减轻驾驶员疲劳，采用助力式转向系统。助力式转向系统可分为液压式、电液式、电动助力式等三种。
3.4.1液压助力式转向系统
液压助力式转向系统是在机械式转向系统的基础上增加液压助力系统发展而来的。它以汽车发动机动力驱动油泵，用液压力增加驾驶员操作前轮的力，在一定程度上解决了“轻”与“灵”的矛盾
3.4.2电液助力式转向系统
电液助力式转向系统又是在液压助力式转向系统上发展起来的，它用电机取代发动机驱动油泵。通过电磁阀使油压随车速变化而变化，在汽车低速行驶时更轻便，高速时也有好的手感。
3.4.3电动助力式转向系统
电动助力式转向系统是转向系统发展中一项重要技术。它将电子技术与机械技术结合起来。具有制造简单，响应快，性能优良等优点，在现代汽车中得到了广泛的运用。
综合比较以上三种转向系统，液压助力转向系统解决了转向“轻”与“灵“的问题，并且成本低，制造也容易，因此本型号小客车采用液压助力式转向系统。
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第4章 转向系统主要性能参数确定
4.1转向系效率
转向系效率转向器效率
由转向器效率和转向操纵机构和转向传动机构效率的乘积
（4.1）
按力的不同来源又可分为正效率
与逆效率
。
4.1.1转向系正效率
转向系正效率即：
）与转向输入轴功率的比值。
（4.2）
为转向摇臂输出轴功率（
正效率越大，转向器在转向时摩擦损失就越小，转向越轻便。转向系的正效率受
许多因素影响，如转向器类型、结构参数、制造精度等。对于循环球式转向器忽略轴承及其它地方的摩擦损失，只考虑螺杆，钢珠之间的摩擦损失，根据能量守恒定律。其与转向器结构参数的关系如下：
（4.3）
式中：
为倒程角，ρ为摩擦角。
。通
=0.75。又
在5°—
由于循环球式转向器是可逆转向器，因此要求摩擦角ρ应小于螺杆螺旋角常转向盘到转向轮传递正效率在0.67—0.82之间，取正效率10°以后，逆效率增加速度大于正效率增加速度，所以=5°40′。由式（4.3）得ρ=1°80′
不宜大于5°—10°，取
4.1.2转向系逆效率
为保证汽车行驶安全性和平稳性，提高驾驶员路面感觉，要求转向系要有逆效率。但是逆效率过大会产生方向盘打手现象且驾驶员容易疲劳，所以逆效率不能太大。因此转向系要有一定的逆效率且不宜太大。
不考虑其它摩擦损失（如轴承，联接副之间的摩擦），逆效率可以计算得：
=0.67
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4.2转向系传动比
转向系传动比由转向系力传动比和转向系角传动比组成。
4.2.1转向系力传动比
从轮胎接地面中心作用在转向轮的合力2即：
（4.4） 与作用在转向盘上的手力
的比值，
4.2.2转向系角传动比
转向盘角速度
的比值，即：
（4.5）
与同侧转向节偏转角
4.2.3转向器角传动比
转向盘角速度
与摇臂角速度
的比值，即：
（4.6）
4.2.4转向传动机构角速度
摇臂轴角速度
的比值，即：
（4.7）
与同侧转向节偏角速度
4.3转向系力传动比与角传动比的关系
转向轮与地面的转向阻力的公式表示：
（4.8）
a——主销偏移距 作用在方向盘的手力
可如下表示：
（4.9）
和作用在转向节臂的阻力矩
之间的关系可以下面
——作用在转向盘上的力矩 ——转向盘直径
由式（4.4），（4.8）,（4.9）可得到如下关系:
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