转向系统设计

（4）改善驾驶员的“路感”。由于转向盘和转向轮之间无机械连接，

1.2齿轮齿条式转向器概述

1.2.1齿轮齿条式转向器结构与工作原理

齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。

图1-1

1.转向横拉杆

2.防尘套

3.球头座

4.转向齿条

5.转向器壳体

6.调整螺塞

7.压紧弹簧

8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承

两端输出的齿轮齿条式转向器如图1-1所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。

中间输出的齿轮齿条式转向器如图1-2所示，其结构与工作原理与两端输出的齿轮齿

条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6与左右转向横拉杆7相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。

图1-2

1.万向节叉

2.转向齿轮轴

3.调整螺母

4.向心球轴承

5.滚针轴承

6.固定螺栓

7.转向横拉杆

8.转向器壳体

9.防尘套10.转向齿条11.调整螺塞12.锁紧螺母13.压紧弹簧14.压块

1.2.2齿轮齿条式转向器功能特点

(1)构造筒单,结构轻巧。由于齿轮箱小,齿条本身具有传动杆系的作用,因此,它不需耍循环球式转向器上所使用的拉杆(2)因齿轮和齿条直接啮合,操纵灵敏性非常高。(3)滑动和转动阻力小,转矩传递性能较好,因此,转向力非常轻。(4)转向机构总成完全封闭,可免于维护。

1.3液压助力转向器概述

兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。其中属于转向加力装置的部件是：

转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以与位于整体式转向器10内部的转向控制阀与转向动力缸等。

图1-3

1.方向盘

2.转向轴

3.转向中间轴

4.转向油管

5.转向油泵

6.转向油罐

7.转向节臂

8.转向横拉杆 9.转向摇臂 10.整体式转向器 11.转向直拉杆 12.转向减振器

图1-4

当驾驶员转动转向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为

了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。

在直线行驶时，方向盘处于中间位置，方向盘辐条处于水平位置，阀芯和阀套之间也处于中间位置，所有控制口接通，液压油毫无阻碍地流经转向阀返回到储油罐。方向盘转动时，转向轴带动阀芯相对于阀套运动，由于阀的控制边口位置的变化，液压油将进入转向器的油缸内，推动活塞运动而产生推力。在齿条与小齿轮啮合位置的背面装有由弹簧压紧的压力块，通过调节螺钉来改变弹簧的预紧力，可消除齿轮齿条啮合的间隙。当向右转动方向盘时，转向力矩使得弹性扭力杆扭转，并且转向管柱的转角要比转向机小齿轮转得多一点，这就使得右边旋转柱塞阀芯下移，使得进油通道开大；左边旋转柱塞阀芯上移，关闭进油通道，此时左右旋转柱塞阀芯分别打开和关闭各自的回油通道。根据右边旋转柱塞阀芯进油通道开度大小，来控制流入工作缸左边的液压油的流量和油压。工作缸左边的液压油推动转向机活塞向右运动，起到助力作用。转向机活塞移动距离的大小，则取决于施加在转向盘上转向力矩的大小。转向机工作缸右边的液压油在转向机活塞的作用下，通过打开的回油环槽返回到储油罐中。

当向左转动方向盘时，情况与向右转动方向盘时相反。

动力转向器的阀孔同时也具有节流阻尼的作用，不需要象机械转向器那样另外加转向避振器。在转向回正时，通过阀的阻尼力来防止转向回正速度过快，增加转向回正的舒适性，或者通过阻尼作用减小汽车直线行驶时由于路面的不平对前轮的冲击引起方向盘的抖动和打手，提高其保持直线行驶的能力。

1.6本文主要研究内容

第二章汽车主要参数的选择

2.1汽车主要尺寸的确定

汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离

去角、最小离地间隙等，如图1-1所示。

图2-1 汽车的主要参数尺寸

2.1.1 轴距L

轴距L的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计得短一些为好。

2.1.1.1普通车的轴距

轿车的轴距与其类型、用途、总长有密切关系。微型与普通级轿车要求制造成本低，使用经济性好，机动灵活，因此汽车应轻而短，故轴距应取短一些；中高级轿车对乘坐舒适性、行驶乎顺性和操纵稳定性要求高，故轴距应设计得长一些。轿车的轴距约为总长的54％—60％。轴距与总长之比越大，则车厢的纵向乘坐空间就愈大，这对改善汽车纵向角振动也有利。但若轴距与总长之比超过62％，则会使发动机、行李箱和备胎的布置困难，外形的各部分比例也不协调。

表2-1提供的数据可供初选轴距时参考

表2-1 各类汽车的轴距和轮距

车型类别轴距L/mm 轮距B/mm