某皮卡汽車轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22881某皮卡汽車轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)分析案例 1164361.1轉(zhuǎn)向器效率 1300931.1.1轉(zhuǎn)向器的正效率 145371.1.2轉(zhuǎn)向器的逆效率 2234211.2傳動(dòng)比變化特性 2272731.3轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△t 61.1轉(zhuǎn)向器效率通常的，習(xí)慣性把轉(zhuǎn)向器的效率細(xì)化為兩個(gè)部分，即正效率和逆效率。我們定義：由轉(zhuǎn)向軸輸入的功率，再?gòu)霓D(zhuǎn)向搖臂軸輸出，經(jīng)其二者對(duì)應(yīng)運(yùn)算得到的效率為正效率，用符號(hào)表示,反之稱為逆效率,用符號(hào)表示[2]&式中，P1—轉(zhuǎn)向軸輸入功率；P2—轉(zhuǎn)向器的摩擦功率；P3—作用于轉(zhuǎn)向搖臂軸的功率。為了讓駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)更輕松通常要求有一定的正效率；而一定的逆效率，可以保證汽車轉(zhuǎn)向后能有自動(dòng)回正的能力，但逆效率又不能太高，防止打手。因此，合理地選擇正效率和逆效率，就能使汽車擁有很好的性能。1.1.1轉(zhuǎn)向器的正效率不同類型、不同質(zhì)量、不同的空間結(jié)構(gòu)、不同的性能參數(shù)都會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向器的正效率造成影響。目前應(yīng)用較為廣泛的互相比較來(lái)看分為兩類：一是正效率高的齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，二是相對(duì)較低的蝸桿指銷式之類，哪怕是兩個(gè)相同類型的轉(zhuǎn)向器，也會(huì)因?yàn)榉N種原因?qū)е滦什槐M相同。（2）轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率在復(fù)雜的使用條件下很難得出具有普遍性的結(jié)論，所以當(dāng)我們選擇只關(guān)注嚙合副的摩擦損失而忽略其他，對(duì)于螺桿和蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其正效率可用下式計(jì)算[2]η+式中，α0—蝸桿或螺桿的螺線導(dǎo)程角；—摩擦角，arctanf；f—1.1.2轉(zhuǎn)向器的逆效率我們根據(jù)逆效率的特性界定了三類轉(zhuǎn)向器分別為為可逆式、極限可逆式和不可逆式?？赡媸睫D(zhuǎn)向器特點(diǎn)就是在駕駛過(guò)程中人的手放到轉(zhuǎn)向盤上，輪胎與地面相接觸，而手可以明顯的覺(jué)察到地面對(duì)與車輪的反饋，反向亦然。不可逆式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪受到路面給予的力與沖擊并不能傳遞到方向盤，讓駕駛員得不到反饋。此類轉(zhuǎn)向器一是零件受到更多的額外載荷導(dǎo)致易損，二是讓駕駛員得不到反饋。因此，這種轉(zhuǎn)向器已經(jīng)淘汰。極限可逆式轉(zhuǎn)向器屬于其他兩種的中和版，駕駛員與轉(zhuǎn)向輪之間有很好的交互性，有保證了機(jī)構(gòu)零件的的使用壽命。和正效率計(jì)算計(jì)算限制條件相同，逆效率可用下式計(jì)算[2]η由式（2-2）和式（2-3）得出，隨著導(dǎo)程角a0的增大，正效率和逆效率都相應(yīng)上升，但a0也不能過(guò)小，當(dāng)小于摩擦角時(shí)，會(huì)導(dǎo)致逆效率為負(fù)，使轉(zhuǎn)向器成為不可逆式轉(zhuǎn)向器。導(dǎo)程角通常選8°～10°比較適宜，本次設(shè)計(jì)選擇循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，取導(dǎo)程角為8°，f=0.03,φ=artanf=1.146,計(jì)算得??+=85.7%???=81.5%1.2傳動(dòng)比變化特性（1）轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比iω0和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比ip分別對(duì)兩個(gè)不同領(lǐng)域的物理量做出了定義，方便我們后續(xù)的研究工作，其二者將轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比的范圍更加細(xì)化精確地分割。從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力2Fip=2F轉(zhuǎn)向盤角速度ωw與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度ωk之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比iiω0=式中d為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量；dβk為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量；dt為時(shí)間增量它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比iω和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比iω'所組成，即iω0=iω=ω式中，dβp為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。搖臂軸角速度p與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度ωk之比，稱為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比iω'（2）力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系輪胎與地面之間的阻力FW和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩MrFW式中--a為主銷偏移距，車輪中心面與輪胎在地面間接觸面間的交線到主銷軸線的延長(zhǎng)線與輪在平整地面的交點(diǎn)間的最短距離，作用在方向盤上的手力F?可用下式表示F?=式中，M?為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩；Dsw為轉(zhuǎn)向盤直徑。將式（3-7）和（3-8）帶入iiP=M分析式（3-9）可知，a和iP應(yīng)成反比例關(guān)系才能滿足轉(zhuǎn)向的輕便性。按照已有經(jīng)驗(yàn)，以a值為0.4～0.6倍輪胎的胎面寬度作為參考。Dsw按照國(guó)標(biāo)選取以能量守恒為前提并在無(wú)摩擦的理想條件下，22MrM?將式（3-9）代入（3-10）后得到[2]iP當(dāng)a和Dsw不變時(shí)，力傳動(dòng)比iP越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但（3）轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比其有兩種表示方法，一是可用iω'=dβP/dβk，二是用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長(zhǎng)（4）轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律式（3-11）表明：力傳動(dòng)比如果增大則角傳動(dòng)比也會(huì)跟著變大，反之亦然。從ip=2Fw/F?可知，當(dāng)Fw一定時(shí)，增大當(dāng)汽車行駛速度非常高時(shí)，為了安全考慮，就必須讓車輛對(duì)駕駛員操縱更為迅速、響應(yīng)更快，轉(zhuǎn)向靈敏、更有駕駛互動(dòng)感，適時(shí)減小轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比是很有必要的。車輛進(jìn)行直線行駛并且速度很快時(shí)，又要求不能有太過(guò)敏感的轉(zhuǎn)向反饋，為了解決這一問(wèn)題，要求轉(zhuǎn)向盤處于居中的位置時(shí)，轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比不能過(guò)小。綜上所述，如果我們想要得到最能靠近理論狀態(tài)的角傳動(dòng)比變化曲線最好可以選擇一種如下圖所示的凹形曲線，如圖1.1所示。圖1.1轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線1.3轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△t傳動(dòng)間隙：因?yàn)椴煌愋娃D(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式不盡相同這也導(dǎo)致了傳動(dòng)間隙的判定方式不同。以循壞球式轉(zhuǎn)向器為例，齒條和齒扇之間的間隙即為我們所說(shuō)的傳動(dòng)間隙。方向盤轉(zhuǎn)角的不同是影響傳動(dòng)間隙變化的重要因素。而由二者變化相對(duì)關(guān)系繪制出的曲線稱之為為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙特性，研究傳動(dòng)間隙及傳動(dòng)間隙特性的目的及意義在于提高駕駛的安全性及其提高期間零部件的使用周期，降低維修成本。在日常的駕駛環(huán)境中，處于直線行駛狀態(tài)的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)間，所以為了保證車輛在直線行駛時(shí)即使轉(zhuǎn)向輪受到了側(cè)向力作用時(shí)也能不喪失穩(wěn)定性，從而提高安全性，我們要求當(dāng)方向盤在居中位置或者臨近居中位置一定范圍內(nèi)時(shí)傳動(dòng)副間的傳動(dòng)間隙應(yīng)無(wú)限趨近于零，以免因傳動(dòng)間隙存在而導(dǎo)致車輛偏離行駛路線不能反饋給駕駛員。同時(shí)因長(zhǎng)時(shí)間使用在同一種工況下，我們發(fā)現(xiàn)方向盤居