电动汽车转向制动系统设计

6 电 动 汽 车 转 向 制 动 系 统 设 计6.1 转 向 系 设 计 概 述 转 向 系 是 用 来 保 持 或 者 改 变 汽 车 行 驶 方 向 的 机构 ， 在 汽 车 转 向 行 驶 时 ， 保 证 各 转 向 轮 之 间 有 协 调的 转 角 关 系 。 机 械 转 向 系 依 靠 驾 驶 员 的 手 力 转 动 转 向 盘 ， 经转 向 器 和 转 向 传 动 机 构 使 转 向 轮 偏 转 。 有 些 汽 车 还 装 有 防 伤 机 构 和 转 向 减 振 器 。 采 用 动 力 转 向 的 汽 车 还 装 有 动 力 系 统 ， 并 借 助此 系 统 来 减 轻 驾 驶 员 的 手 力 。 对 转 向 系 提 出 的 要 求 有 ： 1)汽 车 转 弯 行 驶 时 ， 全 部 车 轮 应 绕 瞬 时 转 向 中心 旋 转 ， 任 何 车 轮 不 应 有 侧 滑 。 不 满 足 这 项 要 求会 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 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 盘 与 转 向 轮 转 动方 向 一 致 。 正 确 设 计 转 向 梯 形 机 构 ， 可 以 使 第 一 项 要 求得 到 保 证 。 转 向 系 中 设 置 有 转 向 减 振 器 时 ， 能 够 防 止 转向 轮 产 生 自 振 ， 同 时 又 能 使 传 到 转 向 盘 上 的 反 冲力 明 显 降 低 。 为 了 使 车 辆 具 有 良 好 的 机 动 性 能 ， 必 须 使 转向 轮 有 尽 可 能 大 的 转 角 ， 并 要 达 到 按 前 外 轮 车 轮轨 迹 计 算 ， 其 最 小 转 弯 半 径 能 达 到 汽 车 轴 距 的 22 5倍 。 通 常 用 转 向 时 驾 驶 员 作 用 在 转 向 盘 上 的 切 向力 大 小 和 转 向 盘 转 动 圈 数 多 少 两 项 指 标 来 评 价 操纵 轻 便 性 。 没 有 装 置 动 力 转 向 的 轿 车 ， 在 行 驶 中 转 向 ，此 力 应 为 50100N； 有 动 力 转 向 时 ， 此 力 在 20-50N。 轿 车 转 向 盘 从 中 间 位 置 转 到 每 一 端 的 圈 数 不得 超 过 2.0圈 ， 货 车 则 要 求 不 超 过 3 0圈 。 电 动 、 电 控 动 力 转 向 器 已 得 到 较 快 发 展 ， 电控 动 力 转 向 可 以 实 现 在 各 种 行 驶 条 件 下 转 动 转 向盘 的 力 都 轻 便 。 6.2 机 械 式 转 向 器 结 构 类 型 机 械 式 转 向 器 应 用 比 较 多 ， 根 据 结 构 特 点 不同 ， 可 分 为 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 、 循 环 球 式 转 向 器 、蜗 杆 滚 轮 式 转 向 器 和 蜗 杆 指 销 式 转 向 器 等 。 1 齿 轮 齿 条 式 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 广 泛 应 用 于 微 型 、 普 通 级 、中 级 和 中 高 级 轿 车 上 ， 甚 至 在 高 级 轿 车 上 也 有 采用 的 。 装 载 量 不 大 、 前 轮 采 用 独 立 悬 架 的 货 车 和客 车 有 些 也 用 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 。 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 由 与 转 向 轴 做 成 一 体 的 转向 齿 轮 和 常 与 转 向 横 拉 杆 做 成 一 体 的 齿 条 组 成 。 主 要 的 优 点 是 ： 结 构 简 单 、 紧 凑 ； 壳 体 采 用铝 合 金 或 镁 合 金 压 铸 而 成 ， 转 向 器 的 质 量 比 较 小 ；传 动 效 率 高 达 90 ； 齿 轮 与 齿 条 之 间 因 磨 损 出 现间 隙 后 ， 利 用 图 61装 在 齿 条 背 部 的 弹 簧 ， 可 自动 消 除 齿 间 间 隙 ， 不 仅 可 以 提 高 转 向 系 统 的 刚 度 ，还 可 以 防 止 工 作 时 产 生 冲 击 和 噪 声 ； 转 向 器 占 用的 体 积 小 ； 没 有 转 向 摇 臂 和 直 拉 杆 ， 所 以 转 向 轮转 角 可 以 增 大 ； 制 造 成 本 低 。 图 61 自 动 消 除 间 隙 装 置 主 要 缺 点 是 ： 因 逆 效 率 高 (60 一 70 )， 汽车 在 不 平 路 面 上 行 驶 时 ， 发 生 在 转 向 轮 与 路 面 之间 的 冲 击 力 ， 大 部 分 能 传 至 转 向 盘 ， 称 之 为 反 冲 。反 冲 现 象 会 使 驾 驶 员 精 神 紧 张 ， 并 难 以 准 确 控 制汽 车 行 驶 方 向 ， 转 向 盘 突 然 转 动 又 会 造 成 打 手 ，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 器 有 四 种 形 式 ： 中 间 输 入 ， 两 端 输 出 (图 6-2a)； 侧 面 输 入 ， 两 端 输 出 (图 62b)； 侧 面 输 入 ，中 间 输 出 (图 62c)； 侧 面 输 入 ， 一 端 输 出 (图 62d)。 图 6-2 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 的 四 种 形 式 齿 条 断 面 形 状 有 圆 形 (图 63)、 V形 (图 64)和 Y形 (图 65)三 种 。 圆 形 断 面 齿 条 制 作 工 艺 比 较简 单 。 V形 和 Y形 断 面 齿 条 与 圆 形 断 面 比 较 ， 稍 耗的 材 料 少 ， 约 节 省 20 ， 故 质 量 小 ； 位 于 齿 下 面的 两 斜 面 与 齿 条 托 座 接 触 ， 可 用 来 防 止 齿 条 绕 轴线 转 动 ； Y形 断 面 齿 条 的 齿 宽 可 以 做 得 宽 些 ， 因 而强 度 得 到 增 加 ； 在 齿 条 与 托 座 之 间 通 常 装 有 用 减摩 材 料 (如 聚 四 氟 乙 烯 )做 的 垫 片 (图 64)可 减 少 滑动 摩 擦 。 图 63圆 形 断 面 齿 条图 6-4 V形 断 面 齿 条 图 6-5 Y形 断 面 齿 条 根 据 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 和 转 向 梯 形 相 对 前 轴位 置 的 不 同 ， 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 在 汽 车 上 有 四 种布 置 形 式 ： 转 向 器 位 于 前 轴 后 方 ， 后 置 梯 形 ； 转向 器 位 于 前 轴 后 方 ， 前 置 梯 形 ； 转 向 器 位 于 前 轴前 方 ， 后 置 梯 形 ； 转 向 器 位 于 前 轴 前 方 ， 前 置 梯形 ， 见 图 66ad。 图 66 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 的 四 种 布 置 形 式 2 循 环 球 式 循 环 球 式 转 向 器 由 螺 杆 和 螺 母 共 同 形 成 的 螺旋 槽 内 装 有 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 67所示 。 图 67 循 环 球 式 转 向 器 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 变 为 滚 动 摩 擦 ， 因 而 传动 效 率 可 达 到 75 一 85 ； 在 结 构 和 工 艺 上 采 取措 施 ， 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 (图 6-8)； 适 合 用 来 做 整 体 式 动 力 转 向 器 。 主 要 缺 点 是 ： 逆 效 率 高 ， 结 构 复 杂 ， 制 造 困 难 ，制 造 精 度 要 求 高 。 循 环 球 式 转 向 器 主 要 用 于 货 车 和 客 车 上 。 图 6-8 循 环 球 式 转 向 器 的 间 隙 调 整 机 构 3 蜗 杆 滚 轮 式 蜗 杆 滚 轮 式 转 向 器 由 蜗 杆 和 滚 轮 啮 合 而 构 成 。其 主 要 优 点 是 ： 结 构 简 单 ； 制 造 容 易 ； 因 为 滚 轮的 齿 面 和 蜗 杆 上 的 螺 纹 呈 面 接 触 ， 所 以 有 比 较 高的 强 度 ， 工 作 可 靠 ， 摩 损 小 ， 寿 命 长 ； 逆 效 率 低 。 主 要 缺 点 是 ： 正 效 率 低 ； 工 作 齿 面 摩 损 以 后 ，调 整 啮 合 间 隙 比 较 困 难 ； 转 向 器 的 传 动 比 不 能 变化 。 这 种 转 向 器 曾 在 汽 车 上 广 泛 使 用 过 。 4 蜗 杆 指 销 式 蜗 杆 指 销 式 转 向 器 的 销 子 若 不 能 自 转 ， 称 为固 定 销 式 蜗 杆 指 销 式 转 向 器 ； 销 子 除 随 同 摇 臂 轴转 动 外 ， 还 能 绕 自 身 轴 线 转 动 的 ， 称 之 为 旋 转 销式 转 向 器 。 根 据 销 子 数 量 不 同 ， 又 有 单 销 和 双 销之 分 。 优 点 是 ： 转 向 器 的 传 动 比 可 以 做 成 不 变 的 或者 变 化 的 ； 指 销 和 蜗 杆 之 间 的 工 作 面 摩 损 后 ， 调整 间 隙 工 作 容 易 进 行 。 磨 损 快 、 工 作 效 率 低 ， 结 构 复 杂 。 蜗 杆 指 销 式 转 向 器 应 用 较 少 。 防 伤 安 全 机 构 根 据 交 通 事 故 统 计 资 料 和 对 汽 车 碰 撞 试 验 结果 的 分 析 表 明 ： 汽 车 正 面 碰 撞 时 ， 转 向 盘 ， 转 向管 柱 是 使 驾 驶 员 受 伤 的 主 要 元 件 。 因 此 ， 要 求 汽 车 在 以 48km h的 速 度 正 面 同其 它 物 体 碰 撞 的 试 验 中 ， 转 向 管 柱 和 转 向 轴 在 水平 方 向 的 后 移 量 不 得 大 于 127mm； 在 台 架 试 验中 , 用 人 体 模 型 的 躯 干 以 6 7m s的 速 度 碰 撞 转向 盘 时 ， 作 用 在 转 向 盘 上 的 水 平 力 不 得 超 过11123N， 见 GB11557-1998。 为 此 ， 需 要 在 转 向 系 中 设 计 并 安 装 能 防 止 或者 减 轻 驾 驶 员 受 伤 的 机 构 。 当 转 向 传 动 轴 中 采 用 有 万 向 节 连 接 的 结 构 时（ 图 69所 示 ） ， 这 种 结 构 虽 不 能 吸 收 碰 撞 能 量 ，但 其 结 构 简 单 ， 只 要 万 向 节 连 接 的 两 轴 之 间 存 在夹 角 ， 正 面 撞 车 后 转 向 传 动 轴 和 转 向 盘 就 处 在 图中 双 点 划 线 的 位 置 ， 转 向 盘 没 有 后 移 便 不 会 危 及驾 驶 员 安 全 。图 6-9 防 伤 转 向 传 动 轴 简 图 图 610所 示 在 轿 车 上 应 用 的 防 伤 安 全 机 构 ，其 结 构 最 简 单 ， 制 造 容 易 。 转 向 轴 分 为 两 段 ， 上转 向 轴 的 下 端 经 弯 曲 成 形 后 ， 其 轴 线 与 主 轴 轴 线之 间 偏 移 一 段 距 离 ， 其 端 面 与 焊 有 两 个 圆 头 圆 柱销 的 紧 固 板 焊 接 ， 两 圆 柱 销 的 中 心 线 对 称 于 上 转向 轴 的 主 轴 线 。 该 轴 在 使 用 过 程 中 除 传 递 转 矩 外 ，在 受 到 一 定 数 值 的 轴 向 力 时 ， 上 、 下 转 向 轴 能 自动 脱 开 ， 以 确 保 驾 驶 员 安 全 。图 6-10防 伤 转 向 轴 简 图 图 611所 示 为 联 轴 套 管 吸 收 冲 击 能 量 机 构 。 位 于 两万 向 节 之 间 的 转 向 传 动 轴 ， 是 由 套 管 1和 轴 3组 成 ， 装 配后 从 两 侧 的 孔 中 注 入 塑 料 ， 形 成 塑 料 销 钉 2将 套 管 与 轴 连接 为 一 体 。 车 辆 与 其 它 物 体 正 面 冲 撞 时 ， 作 用 在 套 管 与 轴之 间 的 轴 向 力 使 塑 料 销 钉 受 到 剪 切 作 用 ， 达 到 一 定 值 以 后剪 断 销 钉 ， 然 后 套 管 与 轴 相 对 移 动 ， 存 在 其 间 的 塑 料 能 增大 摩 擦 阻 力 吸 收 冲 击 能 量 。 此 外 ， 套 管 与 轴 相 互 压 缩 ， 长度 缩 短 ， 可 以 减 少 转 向 盘 向 驾 驶 员 一 侧 的 移 动 量 ， 起 到 保护 驾 驶 员 的 作 用 。 这 种 防 伤 机 构 结 构 简 单 ， 制 造 容 易 ， 只要 合 理 地 选 取 铆 钉 数 量 与 直 径 ， 便 能 保 证 它 可 靠 地 工 作 和吸 收 冲 击 能 量 。 撞 车 后 因 套 管 与 轴 仍 处 在 连 接 状 态 ， 所 以车 辆 仍 有 可 能 转 向 行 驶 到 不 妨 碍 交 通 的 地 方 。图 611 安 全 联 轴 套 管 1-套 管 2-塑 料 销 钉 3-轴 弹 性 联 轴 器 式 防 伤 机 构 图 612 。 车 辆 一 旦出 现 严 重 的 碰 撞 事 故 ， 弹 性 垫 片 不 仅 有 轴 向 变 形 ，而 且 能 撕 裂 直 至 斯 开 ， 同 时 吸 收 了 冲 击 能 量 ， 并允 许 上 、 下 转 向 轴 相 对 移 动 。 这 种 防 伤 机 构 的 结构 简 单 ， 容 易 制 造 ， 成 本 低 。 但 弹 性 垫 片 的 存 在会 降 低 扭 转 刚 度 ， 对 此 必 须 采 取 结 构 措 施 予 以 消除 。 这 种 结 构 工 作 的 可 靠 性 由 弹 性 垫 片 的 强 度 来决 定 。图 6-12 弹 性 联 轴 器 a)弹 性 联 轴 器 b)弹 性垫 片1-上 转 向 轴 2-凸 缘 3-联 接 螺 蝇 栓 4-弹 性 垫 片 5-下 转 向 轴 图 613示 出 的 上 、 下 两 段 转 向 管 柱 1和 2压入 两 端 各 有 两 排 凹 坑 的 套 管 3里 。 转 向 轴 分 为 上 、下 两 段 ， 用 花 键 连 接 (图 上 未 画 出 )， 因 而 同 上 述 几种 形 式 比 较 ， 这 种 机 构 虽 然 工 作 可 靠 ， 但 结 构 复杂 ， 而 且 制 造 精 度 也 相 对 要 求 高 些 。 图 613 吸 能 转 向 管 柱简 图1-上 转 向 管 柱 2-下 转 向管 柱 3-套 管 6.3 转 向 系 的 主 要 性 能 参 数 一 、 转 向 器 的 效 率 功 率 P1从 转 向 轴 输 入 ， 经 转 向 摇 臂 轴 输 出 所 求得 的 效 率 称 为 正 效 率 ， 用 符 号 表 示 ，反 之 称 为 逆 效 率 ， 用 符 号 表 示 ，。 式 中 ， P 2为 转 向 器 中 的 摩 擦 功 率 ； P3为 作 用 在 转向 摇 臂 轴 上 的 功 率 。1 21PPP 3 23P PP 为 了 保 证 转 向 时 驾 驶 员 转 动 转 向 盘 轻 便 ， 要 求正 效 率 高 。 为 了 保 证 汽 车 转 向 后 转 向 轮 和 转 向 盘 能自 动 返 回 到 直 线 行 驶 位 置 ， 又 需 要 有 一 定 的 逆 效 率 。为 了 减 轻 在 不 平 路 面 上 行 驶 时 驾 驶 员 的 疲 劳 ， 车 轮与 路 面 之 间 的 作 用 力 传 至 转 向 盘 上 要 尽 可 能 小 ， 防止 打 手 又 要 求 此 逆 效 率 尽 可 能 低 。1 转 向 器 的 正 效 率 影 响 转 向 器 正 效 率 的 因 素 有 ： 转 向 器 的 类 型 、结 构 特 点 、 结 构 参 数 和 制 造 质 量 等 。 (1)转 向 器 类 型 、 结 构 特 点 与 效 率 在 前 述 四 种 转 向器 中 ， 齿 轮 齿 条 式 、 循 环 球 式 转 向 器 的 正 效 率 比 较高 ， 而 蜗 杆 指 销 式 特 别 是 固 定 销 和 蜗 杆 滚 轮 式 转 向器 的 正 效 率 要 明 显 的 低 些 。(2)转 向 器 的 结 构 参 数 与 效 率 如 果 忽 略 轴 承 和 其 它地 方 的 摩 擦 损 失 ， 只 考 虑 啮 合 副 的 摩 擦 损 失 ， 对 于蜗 杆 和 螺 杆 类 转 向 器 ， 其 效 率 可 用 下 式 计 算 (6-1)式 中 ， 0为 蜗 杆 (或 螺 杆 )的 螺 线 导 程 角 ； 为 摩 擦角 ， =arctan f ； f为 摩 擦 因 数 。 )tan(tan 0 0 2 转 向 器 逆 效 率 - 根 据 逆 效 率 大 小 不 同 ， 转 向 器 又 有 可 逆 式 、 极限 可 逆 式 和 不 可 逆 式 之 分 。 路 面 作 用 在 车 轮 上 的 力 ， 经 过 转 向 系 可 大 部 分传 递 到 转 向 盘 ， 这 种 逆 效 率 较 高 的 转 向 器 属 于 可 逆式 。 它 能 保 证 转 向 后 ， 转 向 轮 和 转 向 盘 自 动 回 正 。这 既 减 轻 了 驾 驶 员 的 疲 劳 ， 又 提 高 了 行 驶 安 全 性 。 但 是 ， 在 不 平 路 面 上 行 驶 时 ， 车 轮 受 到 的 冲 击力 ， 能 大 部 分 传 至 转 向 盘 ， 造 成 驾 驶 员 “ 打 手 ” ，使 之 精 神 状 态 紧 张 ， 如 果 长 时 间 在 不 平 路 面 上 行 驶 ，易 使 驾 驶 员 疲 劳 ， 影 响 安 全 驾 驶 。 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 转 向 器 ， 是 指 车 轮 受 到 的 冲 击 力 不 能传 到 转 向 盘 的 转 向 器 。 该 冲 击 力 由 转 向 传 动 机 构 的零 件 承 受 ， 因 而 这 些 零 件 容 易 损 坏 。 同 时 ， 它 既 不能 保 证 车 轮 自 动 回 正 ， 驾 驶 员 又 缺 乏 路 面 感 觉 ， 因此 ， 现 代 汽 车 不 采 用 这 种 转 向 器 。 极 限 可 逆 式 转 向 器 介 于 上 述 两 者 之 间 。 在 车 轮受 到 冲 击 力 作 用 时 ， 此 力 只 有 较 小 一 部 分 传 至 转 向盘 。 它 的 逆 效 率 较 低 ， 在 不 平 路 面 上 行 驶 时 ， 驾 驶员 并 不 十 分 紧 张 ， 同 时 转 向 传 动 机 构 的 零 件 所 承 受的 冲 击 力 也 比 不 可 逆 式 转 向 器 要 小 。 如 果 忽 略 轴 承 和 其 它 地 方 的 摩 擦 损 失 ， 只 考 虑 啮合 副 的 摩 擦 损 失 ， 则 逆 效 率 可 用 下 式 计 算 (6-2) 式 (61)和 式 (62)表 明 ： 增 加 导 程 角 0， 正 、逆 效 率 均 增 大 。 受 -增 大 的 影 响 ， 0不 宜 取 得 过 大 。当 导 程 角 小 于 或 等 于 摩 擦 角 时 ， 逆 效 率 为 负 值 或者 为 零 ， 此 时 表 明 该 转 向 器 是 不 可 逆 式 转 向 器 。为 此 ， 导 程 角 必 须 大 于 摩 擦 角 。 通 常 螺 线 导 程 角选 在 8 10 之 间 。 00tan )tan( 二 、 传 动 比 的 变 化 特 性1 转 向 系 传 动 比 转 向 系 的 传 动 比 包 括 转 向 系的 角 传 动 比 i0和 转 向 系 的 力 传 动 比 ip。 从 轮 胎 接 地 面 中 心 作 用 在 两 个 转 向 轮 上 的 合 力2Fw与 作 用 在 转 向 盘 上 的 手 力 Fh之 比 ， 称 为 力 传 动比 ， 即 ip=2Fw/Fh。 转 向 盘 转 动 角 速 度 w与 同 侧 转 向 节 偏 转 角 速 度k之 比 ， 称 为 转 向 系 角 传 动 比 i 0 ，即式 中 ， d为 转 向 盘 转 角 增 量 ； d k为 转 向 节 转 角增 量 ； dt为 时 间 增 量 。 kkkw dddtd dtdi /0 它 又 由 转 向 器 角 传 动 比 i和 转 向 传 动 机 构 角 传 动比 i 所 组 成 ， 即 i 0 =i i 。 转 向 盘 转 动 角 速 度 w与 摇 臂 轴 转 动 角 速 度 p之比 ， 称 为 转 向 器 角 传 动 比 i,即式 中 ， dp为 摇 臂 轴 转 角 增 量 。 此 定 义 适 用 于 除 齿轮 齿 条 式 之 外 的 转 向 器 。 摇 臂 轴 转 动 角 速 度 p 与 同 侧 转 向 节 偏 转 角 速 度 k之 比 ， 称 为 转 向 传 动 机 构 的 角 传 动 比 i ，即 ppkw dddtd dtdi / kpkpkp dddtd dtdi / 2 力 传 动 比 与 转 向 系 角 传 动 比 的 关 系 轮 胎 与 地 面 之 间 的 转 向 阻 力 Fw和 作 用 在 转 向 节上 的 转 向 阻 力 矩 Mr之 间 有 如 下 关 系 Fw=Mr/a (63)式 中 ,a为 主 销 偏 移 距 ， 指 从 转 向 节 主 销 轴 线 的 延 长线 与 支 承 平 面 的 交 点 至 车 轮 中 心 平 面 与 支 承 平 面交 线 间 的 距 离 。作 用 在 转 向 盘 上 的 手 力 Fh可 用 下 式 表 示 Fh=2Mh/Dsw (64)式 中 ， M h为 作 用 在 转 向 盘 上 的 力 矩 ； Dsw为 转 向盘 直 径 。 将 式 (63)、 式 (64)代 入 ip=2Fw Fh 得 ip=MrDsw / (Mha) (65) 分 析 式 (65)可 知 ， 当 主 销 偏 移 距 a小 时 ， 力 传动 比 ip应 取 大 些 才 能 保 证 转 向 轻 便 。 通 常 轿 车 的 a值 在 0 4 0 6倍 轮 胎 的 胎 面宽 度 尺 寸 范 围 内 选 取 ， 而 货 车 的 a值 在 4060mm范 围 内 选 取 。 转 向 盘 直 径 Dsw根 据 车 型 不 同在 JB450586转 向 盘 尺 寸 标 准 中 规 定 的 系 列 内选 取 。 如 果 忽 略 摩 擦 损 失 ， 根 据 能 量 守 恒 原 理 ， 2Mr Mh可 用 下 式 表 示 (66) 将 式 (66)代 入 式 (65)后 得 到 (67) 当 a和 Dsw不 变 时 ， 力 传 动 比 ip越 大 ， 虽 然 转向 越 轻 ， 但 i0也 越 大 ， 表 明 转 向 不 灵 敏 。02 iddMM khr aDii swp 20 3 转 向 系 的 角 传 动 比 i0 转 向 传 动 机 构 角 传 动 比 ， i 还 可 以 近 似 地 用 转向 节 臂 臂 长 L2与 摇 臂 臂 长 L1之 比 来 表 示 ，即 i 0 L2 L1。 现 代 汽 车 结 构 中 ， L2与 L1的 比 值大 约 在 0 85 1 1之 间 ， 可 近 似 认 为 其 比 值 为 1，则 i 0 i =d/d。 由 此 可 见 ， 研 究 转 向 系 的传 动 比 特 性 ， 只 需 研 究 转 向 器 的 角 传 动 比 i及 其 变化 规 律 即 可 。 4 转 向 器 角 传 动 比 及 其 变 化 规 律 式 (67)表 明 ： 增 大 角 传 动 比 可 以 增 加 力 传 动比 。 从 ip=2Fw Fh式 可 知 ， 当 Fw一 定 时 ， 增 大 ip能 减 小 作 用 在 转 向 盘 上 的 手 力 Fh， 使 操 纵 轻 便 。 考 虑 到 i0i， 由 i0的 定 义 可 知 ： 对 于 一 定 的转 向 盘 角 速 度 ， 转 向 轮 偏 转 角 速 度 与 转 向 器 角 传动 比 成 反 比 。 角 传 动 比 增 加 后 ， 转 向 轮 偏 转 角 速度 对 转 向 盘 角 速 度 的 响 应 变 得 迟 钝 ， 使 转 向 操 纵时 间 增 长 ， 汽 车 转 向 灵 敏 性 降 低 ， 所 以 “ 轻 ” 和“ 灵 ” 构 成 一 对 矛 盾 。 为 解 决 这 对 矛 盾 ， 可 采 用变 速 比 转 向 器 。 三 ， 转 向 器 传 动 副 的 传 动 间 隙 t 1 转 向 器 传 动 间 隙 特 性 传 动 间 隙 是 指 各 种 转 向 器 中 传 动 副 (如 循 环 球式 转 向 器 的 齿 扇 和 齿 条 )之 间 的 间 隙 。 该 间 隙 随 转向 盘 转 角 的 大 小 不 同 而 改 变 ， 并 把 这 种 变 化 关 系称 为 转 向 器 传 动 副 传 动 间 隙 特 性 (图 614)。 研 究该 特 性 的 意 义 在 于 它 与 直 线 行 驶 的 稳 定 性 和 转 向器 的 使 用 寿 命 有 关 。图 6-14转 向 器传 动 副 传 动 间 隙 特 性 图 中 曲 线 1表 明 转 向 器 在 磨 损 前 的 间 隙 变 化 特 性 ，曲 线 2表 明 使 用 并 磨 损 后 的 间 隙 变 化 特 性 ， 并 且 在中 间 位 置 处 已 出 现 较 大 间 隙 ， 曲 线 3表 明 调 整 后 并消 除 中 间 位 置 处 间 隙 的 转 向 器 传 动 间 隙 变 化 特 性 。 直 线 行 驶 时 ， 转 向 器 传 动 副 若 存 在 传 动 间 隙 ，一 旦 转 向 轮 受 到 侧 向 力 作 用 ， 就 能 在 间 隙 t的 范围 内 ， 允 许 车 轮 偏 离 原 行 驶 位 置 ， 使 汽 车 失 去 稳定 。 为 防 止 出 现 这 种 情 况 ， 要 求 传 动 副 的 传 动 间隙 在 转 向 盘 处 于 中 间 及 其 附 近 位 置 时 (一 般 是10 15 )要 极 小 ， 最 好 无 间 隙 。 转 向 器 传 动 副 在 中 间 及 其 附 近 位 置 因 使 用 频繁 ， 磨 损 速 度 要 比 两 端 快 。 在 中 间 附 近 位 置 因 磨损 造 成 的 间 隙 大 到 无 法 确 保 直 线 行 驶 的 稳 定 性 时 ，必 须 经 调 整 消 除 该 处 间 隙 。 调 整 后 ， 要 求 转 向 盘能 圆 滑 地 从 中 间 位 置 转 到 两 端 ， 而 无 卡 住 现 象 。传 动 副 的 传 动 间 隙 特 性 ， 应 当 设 计 成 在 离 开 中 间位 置 以 后 呈 图 614所 示 的 逐 渐 加 大 的 形 状 。 2.如 何 获 得 传 动 间 隙 特 性 循 环 球 式 转 向 器 的 齿 条 齿 扇 传 动 副 的 传 动 间隙 特 性 ， 可 通 过 将 齿 扇 齿 做 成 不 同 厚 度 来 获 取 必要 的 传 动 间 隙 。 即 将 中 间 齿 设 计 成 正 常 齿 厚 ， 从靠 近 中 间 齿 的 两 侧 齿 到 离 开 中 间 齿 最 远 的 齿 ， 其厚 度 依 次 递 减 。 如 图 6-15所 示 ， 齿 扇 工 作 时 绕 摇 臂 轴 的 轴 线中 心 O转 动 。 加 工 齿 扇 时 使 之 绕 切 齿 轴 线 O1转 动 。两 轴 线 之 间 的 距 离 n称 为 偏 心 距 。 用 这 种 方 法 切 齿 ，可 获 得 厚 度 不 同 的 齿 扇 齿 。 其 传 动 特 性 可 用 下 式计 算 (68) 22122 coscostan2 nRnnRt ppd 式 中 ， d为 端 面 压 力 角 ； R为 节 圆 半 径 ； p为 摇 臂轴 转 角 ； R1为 中 心 O1到 b点 的 距 离 ； n为 偏 心 距 。 图 6-15 确 定 齿 扇 齿 切 齿轴 线 偏 移 的 传 动 副 径 向 间 隙 R及 传 动 间 隙 t的 示 意 图 第 四 节 机 械 式 转 向 器 的 设 计 与 计 算 (转 向 系 传 动 机 构 设 计 ) 一 、 转 向 系 计 算 载 荷 的 确 定 为 了 保 证 行 驶 安 全 ， 组 成 转 向 系 的 各 零 件 应有 足 够 的 强 度 。 首 先 确 定 作 用 在 各 零 件 上 的 力 。 主 要 因 素 有 转 向 轴 的 负 荷 、 路 面 阻 力 和 轮 胎气 压 等 。 为 转 动 转 向 轮 要 克 服 的 阻 力 ， 包 括 转 向轮 绕 主 销 转 动 的 阻 力 、 车 轮 稳 定 阻 力 、 轮 胎 变 形阻 力 和 转 向 系 中 的 内 摩 擦 阻 力 等 。 精 确 地 计 算 出 这 些 力 是 困 难 的 。 为 此 推 荐 用足 够 精 确 的 半 经 验 公 式 来 计 算 汽 车 在 沥 青 或 者 混凝 土 路 面 上 的 原 地 转 向 阻 力 矩 M R(Nmm) (69) 式 中 ， f为 轮 胎 和 路 面 间 的 滑 动 摩 擦 因 数 ， 一 般取 0 7； G1为 转 向 轴 负 荷 (N)； p为 轮 胎 气 压(MPa)。 作 用 在 转 向 盘 上 的 手 力 为 (610) 式 中 ， L1为 转 向 摇 臂 长 ； L2为 转 向 节 臂 长 ； Dsw为 转 向 盘 直 径 ； i 为 转 向 器 角 传 动 比 ； +为 转 向 器正 效 率 。 p GfMR 313 iDL MLF sw Rh 2 12 对 给 定 的 汽 车 ， 用 式 (610)计 算 出 来 的 作 用力 是 最 大 值 。 因 此 ， 可 以 用 此 值 作 为 计 算 载 荷 。然 而 ， 对 于 前 轴 负 荷 大 的 重 型 货 车 ， 用 上 式 计 算的 力 往 往 超 过 驾 驶 员 生 理 上 的 可 能 ， 在 此 情 况 下对 转 向 器 和 动 力 转 向 器 动 力 缸 以 前 零 件 的 计 算 载荷 ， 应 取 驾 驶 员 作 用 在 转 向 盘 轮 缘 上 的 最 大 瞬 时力 ， 此 力 为 700N。 二 、 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 的 设 计 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 的 齿 轮 多 数 采 用 斜 齿 圆 柱 齿轮 。 齿 轮 模 数 取 值 范 围 多 在 2 3mm之 间 。 主 动小 齿 轮 齿 数 多 数 在 57个 齿 范 围 变 化 ， 压 力 角 取20 ， 齿 轮 螺 旋 角 取 值 范 围 多 为 9 15 。 齿条 齿 数 应 根 据 转 向 轮 达 到 最 大 偏 转 角 时 ， 相 应 的齿 条 移 动 行 程 应 达 到 的 值 来 确 定 。 变 速 比 的 齿 条压 力 角 ， 对 现 有 结 构 在 12 35 范 围 内 变 化 。此 外 ， 设 计 时 应 验 算 齿 轮 的 抗 弯 强 度 和 接 触 强 度 。 主 动 小 齿 轮 选 用 16MnCr5或 15CrNi6材 料 制造 ， 而 齿 条 常 采 用 45钢 制 造 。 为 减 轻 质 量 ， 壳 体用 铝 合 金 压 铸 。 三 、 循 环 球 式 转 向 器 设 计 (一 )主 要 尺 寸 参 数 的 选 择 1 螺 杆 、 钢 球 、 螺 母 传 动 副 (1)钢 球 中 心 距 D、 螺 杆 外 径 D1、 螺 母 内 径 D2 、钢 球 直 径 d， 图 616所 示 。 D1通 常 在 2038mm范 围 内 变 化 ， 设 计 时 应 根 据 转 向 轴 负 荷 的不 同 来 选 定 。 D2应 大 于 D1， 一 般 要 求 D2-D1=(5 10 )D。 图 616 螺 杆 、 钢 球 、螺 母 传 动 副 (2)钢 球 直 径 d及 数 量 n 钢 球 直 径 尺 寸 d取 得 大 ，能 提 高 承 载 能 力 ， 同 时 螺 杆 和 螺 母 传 动 机 构 和 转向 器 的 尺 寸 也 随 之 增 大 。 钢 球 直 径 应 符 合 国 家 标准 ， 一 般 常 在 7-9mm范 围 内 选 用 。 增 加 钢 球 数 量 n， 能 提 高 承 载 能 力 ， 但 使 钢 球流 动 性 变 坏 ， 从 而 使 传 动 效 率 降 低 。 经 验 证 明 ，每 个 环 路 中 的 钢 球 数 以 不 超 过 60粒 为 好 。 为 保 证尽 可 能 多 的 钢 球 都 承 载 ， 应 分 组 装 配 。 (3)滚 道 截 面 当 螺 杆 和 螺 母 各 由 两 条 圆 弧 组 成 ，形 成 四 段 圆 弧 滚 道 截 面 时 ， 见 图 617， 钢 球 与 滚道 有 四 点 接 触 ， 传 动 时 轴 向 间 隙 最 小 ， 可 满 足 转向 盘 自 由 行 程 小 的 要 求 。 图 中 滚 道 与 钢 球 之 间 的间 隙 ， 除 用 来 贮 存 润 滑 油 之 外 ， 还 能 贮 存 磨 损 杂质 。 为 了 减 少 摩 擦 ， 螺 杆 和 螺 母 沟 槽 的 半 径 R2应大 于 钢 球 半 径 d 2 一 般 取 R2=(0 510 53)d。图 6-17 四 段 圆 弧 滚 道 截 面 (4)接 触 角 钢 球 与 螺 杆 滚 道 接 触 点 的 正 压 力 方向 与 螺 杆 滚 道 法 面 轴 线 间 的 夹 角 称 为 接 触 角 ， 如图 617所 示 。 角 多 取 为 45 ， 以 使 轴 向 力 和径 向 力 分 配 均 匀 。 (5)螺 距 P和 螺 旋 线 导 程 角 0 转 向 盘 转 动 角 ， 对应 螺 母 移 动 的 距 离 s为 s= P/(2) (611)式 中 ， P为 螺 纹 螺 距 。 与 此 同 时 ， 齿 扇 节 圆 转 过 的 弧 长 等 于 s， 相 应 摇 臂轴 转 过 p角 ， 其 间 关 系 可 表 示 如 下 s= p r (6-12)式 中 ， r为 齿 扇 节 圆 半 径 。 (6)工 作 钢 球 圈 数 W 多 数 情 况 下 ， 转 向 器 用 两 个 环路 ， 而 每 个 环 路 的 W又 与 接 触 强 度 有 关 ： 增 加 W，参 加 工 作 的 钢 球 增 多 ， 能 降 低 接 触 应 力 ， 提 高 承载 能 力 ； 但 钢 球 受 力 不 均 匀 、 螺 杆 增 长 而 使 刚 度降 低 。 工 作 钢 球 圈 数 有 1 5和 2.5圈 两 种 。 2 齿 条 、 齿 扇 传 动 副 设 计 如 图 618所 示 ， 变 厚 齿 扇 的 齿 顶 和 齿 根 的 轮廓 面 是 圆 锥 的 一 部 分 ， 其 分 度 圆 上 的 齿 厚 是 变 化的 ， 故 称 之 为 变 厚 齿 扇 . 图 6-18 变 厚 齿 扇 齿 形计 算 简 图 四 、 循 环 球 式 转 向 器 零 件 强 度 计 算 1 钢 球 与 滚 道 之 间 的 接 触 应 力 ， 用 下 式 计 算 钢 球 与 滚 道 之 间 的 接 触 应 力 式 中 ， k为 系 数 ， 根 据 A B值 从 表 61查 取 ，A=(1 r)-(1 R2)/2， B=(1 r)+(1 R1)/2；R2为 滚 道 截 面 半 径 ； r为 钢 球 半 径 ； R1为 螺 杆 外 半径 ； E为 材 料 弹 性 模 量 ， 等 于 2 1x105N mm2；F 3为 钢 球 与 螺 杆 之 间 的 正 压 力 ， 可 用 下 式 计 算 3 22 2223 )( )( rR rREFk coscos 023 n FF 式 中 ， 0为 螺 杆 螺 线 导 程 角 ； 为 接 触 角 ； n为 参与 工 作 的 钢 球 数 ； F2为 作 用 在 螺 杆 上 的 轴 向 力 ，见 图 619。 当 接 触 表 面 硬 度 为 5864HRC时 ，许 用 接 触 应 力 =2500N mm2。图 6-19 螺 杆 受 力 简 图 表 6-1 系 数 k与 A B的 关 系 A B 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3K 0.388 0.400 0.410 0.440 0.468 0.490 0.536 0.600A B 0.2 0.15 0.1 0.05 0.02 0.01 0.007K 0.716 0.800 0.970 1.280 1.800 2.271 3.202 2 齿 的 弯 曲 应 力 用 下 式 计 算 齿 扇 齿 的 弯 曲 应 力 式 中 ， F为 作 用 在 齿 扇 上 的 圆 周 力 ； h为 齿 扇 的 齿高 ： B为 齿 扇 的 齿 宽 ： s为 基 圆 齿 厚 。 许 用 弯 曲 应 力 为 w=540N mm2。 螺 杆 和 螺 母 用 20CrMnTi钢 制 造 ， 表 面 渗 碳 。前 轴 负 荷 不 大 的 汽 车 ， 渗 碳 层 深 度 在 0.81.2mm；前 轴 负 荷 大 的 汽 车 ， 渗 碳 层 深 度 在1.051.45mm。 表 面 硬 度 为 5863HRC。 应 根 据 材 料 力 学 提 供 的 公 式 ， 对 接 触 应 力 进 行 验 算 。26BsFhw 3 转 向 摇 臂 轴 直 径 的 确 定 用 下 式 计 算 确 定 摇 臂 轴 直 径 d 式 中 ， K为 安 全 系 数 ， 根 据 汽 车 使 用 条 件 不 同 可 取2.53 5； MR为 转 向 阻 力 矩 ； 0为 扭 转 强 度 极限 。 摇 臂 轴 用 20CrMnTi钢 制 造 ， 表 面 渗 碳 ， 渗 碳层 深 度 在 0 8 1.2mm。 前 轴 负 荷 大 的 汽 车 ， 渗碳 层 深 度 为 1 05 1 45mm。 表 面 硬 度 为5863HRC。 3 02.0 RKMd 第 五 节 动 力 转 向 机 构 为 了 减 轻 转 向 时 驾 驶 员 作 用 到 转 向 盘 上 的 手力 和 提 高 行 驶 安 全 性 ， 在 有 些 汽 车 上 装 设 了 动 力转 向 机 构 。 中 级 以 上 轿 车 ， 由 于 对 其 操 纵 轻 便 性 的 要 求越 来 越 高 ， 采 用 或 者 可 供 选 装 动 力 转 向 器 的逐 渐 增 多 。 转 向 轴 轴 载 质 量 超 过 2 5t的 货 车 可 以采 用 动 力 转 向 ， 当 超 过 4t时 应 该 采 用 动 力 转 向 。 一 、 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 Fh0 0250 190kN时 (因 汽 车 形 式 不 同 而 异 )， 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 。 7)密 封 性 能 好 ， 内 、 外 泄 漏 少 。 二 、 动 力 转 向 机 构 布 置 方 案 分 析 液 压 式 动 力 转 向 因 为 油 液 工 作 压 力 高 ， 动 力缸 尺 寸 小 、 质 量 小 ， 结 构 紧 凑 ， 油 液 具 有 不 可 压缩 性 ， 灵 敏 度 高 以 及 油 液 的 阻 尼 作 用 可 吸 收 路 面冲 击 等 优 点 而 被 广 泛 应 用 。 1 动 力 转 向 机 构 布 置 方 案 由 分 配 阀 、 转 向 器 、 动 力 缸 、 液 压 泵 、 贮 油 罐和 油 管 等 组 成 液 压 式 动 力 转 向 机 构 。 根 据 分 配 阀 、转 向 器 和 动 力 缸 三 者 相 互 位 置 的 不 同 ， 它 分 为 整体 式 (图 620a)和 分 置 式 ： 分 配 阀 装 在 动 力 缸 上的 称 为 联 阀 式 ， 图 620b； 分 配 阀 装 在 转 向 器 和动 力 缸 之 间 的 拉 杆 上 称 为 连 杆 式 ， 图 620c； 分配 阀 装 在 转 向 器 上 的 称 为 半 分 置 式 ， 图 6-20d两类 。 图 620 动 力 转 向 机 构 布 置 方 案 图1-分 配 阀 2-转 向 器 3-动 力 缸 在 分 析 比 较 上 述 几 种 不 同 动 力 转 向 机 构 布 置方 案 时 ， 应 从 以 下 几 方 面 来 做 比 较 ： 结 构 上 是 否 紧 凑 ； 转 向 器 主 要 零 件 是 否 承 受 由 动 力 缸 建 立 起 来的 载 荷 ； 拆 装 转 向 器 是 否 容 易 ； 管 路 ， 特 别 是 软 管 的 管 路 长 短 ； 转 向 轮 在 侧 向 力 作 用 下 是 否 容 易 引 起 转 向 轮摆 振 ； 能 不 能 采 用 典 型 转 向 器 。 整 体 式 动 力 转 向 器 ， 由 于 分 配 阀 、 转 向 器 、 动力 缸 三 者 装 在 一 起 ， 因 而 结 构 紧 凑 ， 管 路 也 短 。在 转 向 轮 受 到 侧 向 力 作 用 时 或 者 发 动 机 的 振 动 不会 影 响 分 配 阀 的 振 动 ， 因 而 不 能 引 起 转 向 轮 摆 振 。 其 缺 点 是 转 向 摇 臂 轴 、 摇 臂 等 转 向 器 主 要 零件 ， 都 要 承 受 由 动 力 缸 所 建 立 起 来 的 载 荷 ， 因 此必 须 加 大 它 们 的 尺 寸 和 质 量 ， 这 对 布 置 它 们 带 来不 利 的 影 响 。 同 时 还 不 能 采 用 典 型 转 向 器 ， 拆 装转 向 器 时 要 比 分 置 式 的 困 难 。 对 转 向 器 的 密 封 性能 要 求 高 ， 这 对 转 向 器 的 设 计 ， 特 别 是 重 型 汽 车的 转 向 器 设 计 带 来 困 难 。 整 体 式 动 力 转 向 器 多 用 于 轿 车 和 中 型 货 车 。 2 分 配 阀 的 结 构 方 案 分 配 阀 有 两 种 结 构 方 案 ： 分 配 阀 中 的 阀 与 阀体 以 轴 向 移 动 方 式 来 控 制 油 路 的 称 为 滑 阀 式 ， 以旋 转 运 动 来 控 制 油 路 的 称 为 转 阀 式 。 滑 阀 式 分 配 阀 结 构 简 单 ， 生 产 工 艺 性 较 好 ，易 于 布 置 ， 使 用 性 能 较 好 ， 曾 得 到 广 泛 应 用 。 转 阀 式 与 滑 阀 式 比 较 ， 灵 敏 度 高 ， 密 封 件 少 ，结 构 较 为 先 进 。 由 于 转 阀 式 是 利 用 扭 杆 弹 簧 使 转阀 回 位 ， 所 以 结 构 复 杂 。 转 阀 式 分 配 阀 在 国 内 、外 均 得 到 广 泛 应 用 。 三 ， 动 力 转 向 机 构 的 计 算 1 动 力 ， 缸 尺 寸 的 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 壳 体 壁 厚 。 动 力 缸 的 布 置 若 如 图 621所 示 ， 则 在 计 算 前 ，应 先 行 确 定 作 用 在 直 拉 杆 上 的 力 F1此 力 应 用 式(69)计 算 出 来 的 转 向 阻 力 矩 换 算 。图 6-21 动 力 缸 的 布 置 动 力 缸 应 产 生 的 推 力 F用 下 式 计 算 F= F1 L1 /L式 中 ， L1 为 转 向 摇 臂 长 度 ； L为 转 向 摇 臂 轴 到 动 力 缸 活 塞之 间 的 距 离 。 推 力 F与 工 作 油 液 压 力 p和 动 力 缸 截 面 面 积 S之 间 有 如 下 关 系 F=pS S= F1 L1 /(pL) (614) 因 为 动 力 缸 活 塞 两 侧 的 工 作 面 积 不 同 ， 应 按 较 小 一 侧的 工 作 面 积 来 计 算 ， 即 S= (D2-d2p)/4 (615)式 中 ， D为 动 力 缸 内 径 ； d p为 活 塞 杆 直 径 ， 一 般 初 选 时 可取 dp=0.35D。 (616)式 中 ， 压 力 p 一 般 在 610MPa ， 最 高 可 取16.518.0MPa。 211 )/(4 pdpLLFD 活 塞 行 程 是 车 轮 转 至 最 大 转 角 时 ， 由 直 拉 杆的 移 动 量 换 算 到 活 塞 杆 处 的 移 动 量 得 到 的 。 如 图 622所 示 ， 活 塞 移 到 两 端 极 限 位 置 ， 还 要留 有 一 定 间 隙 。 活 塞 移 到 左 侧 极 限 位 置 时 ， 其 端面 到 动 力 缸 之 间 ， 应 当 留 有 10mm间 隙 。 活 塞 移 到右 侧 极 限 位 置 时 ， 其 端 面 到 缸 盖 之 间 应 留 有e=(0.5 0.6)D的 间 隙 ， 以 利 于 活 塞 导 向 作 用 。图 6-22 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用下 式 计 算 确 定 s=10+(0.50.6)D+0.3D+s1 (617)式 中 ， s1为 活 塞 最 大 位 移 量 。 动 力 缸 壳 体 壁 厚 t， 按 计 算 轴 向 平 面 拉 应 力 确 定 (6-18)式 中 ，