取?0为7°；f取0.03，??arctanf?1.146?；

???tan?0tan7???85.7%

tan(?0??)tan(7??1.146?)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

???tan(?0??) （2-2）

tan?0tan(?0??)tan(7??1.146?)?????83.5%

tan?0tan7?式（2-1）和（2-2）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。

2.3.2 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i?0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 （2-3）

转向盘角速度?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 i?0??wd?/dtd? （2-4） ???kd?k/dtd?k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。它又由转向器角

?所组成，即i?0?i?i??。 传动比i?和转向传动机构角传动比i? 10

转向盘角速度?w与摇臂轴角速度?p之比，称为转向器角传动比i?，即

i???wd?/dtd? （2-5） ???pd?p/dtd?p式中，d?p为摇臂轴转角增量。此定义适应于除齿轮齿条式之外的转向器。

?，即 摇臂轴角速度?p与同侧转向节偏转角速度?k之比，称为转向机构的角传动比i??pd?p/dtd?p?? i? （2-6） ???kd?L/dtd?L(2) 力传动比与转向系角传动比的关系

轮胎与地面之间的阻力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 （2-7） a式中，a为主销偏移距，指从转向节主销轴线的延长线与支撑平面的交点至车轮中心平面与支承平面交线间的距离。

作用在方向盘上的手力Fh可用下式表示

Fh?2Mh （2-8） Dsw式中，Mh为作用在转向盘上的力矩；DSW为转向盘直径。 将式（2-3）和（2-4）带入ip?2Fw/Fh后得到

iP?MrDsw （2-9） Mha分析式（2-5）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。通常轻型越野车的a值在0.4～0.6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取。转向盘直径DSW应根据车型不同在GB5911—86转向盘尺寸标准中规定的系列内选取。本次设计用原有车型的数据。

如果忽略摩擦损失，根据能量守恒原理，2Mr/Mh可用下式表示

2Mrd? ??i?0 （2-10）

Mhd?k将式（2-6）代入（2-5）后得到

i?0Dsw （2-11） 2a当a和DSW不变时，力传动比ip越大，虽然转向越轻，但i?0也越大，表明转向不灵敏。

iP?(3) 转向系的角传动比i?0

??d?P/d?k表示以外，还可以近似地用转向节臂臂长L2转向传动机构角传动比，除用i???d?P/d?k?L2/L1。现代汽车结构中，L2与L1的比值大约与摇臂长L1之比来表示，即i?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（2-7）表明：增大角传动比可以增加力传动比。从ip?2Fw/Fh可知，当FW一定时，

11

增大ip能减少作用在方向盘上的手力Fh，使操纵轻便。

考虑到i?0?i?，由i?0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影响应变得迟钝，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。

齿轮齿条式、循环球式、蜗杆指销式转向器都可以制成变速比转向器。循环球齿条齿扇式转向器的角传动比i??2?r/P，因结构原因，螺距P不能变化，但可用改变齿扇啮合半径

r的方法，使循环球齿条齿扇式转向器实现变速比的目的。

2.4 主要尺寸参数的选择

BJ2020前轴载荷根据表（2-2）取得为757Kg，再根据表（2-3）选择齿扇模数为4。在确定齿扇模数后，转向器其他参数根据表（2-1）和表（2-4）进行选取。

表2-1 循环球转向器的主要参数

参数 齿扇模数/mm 摇臂轴直径/mm 钢球中心距/mm 螺杆外径/mm 钢球直径/mm 螺距/mm 工作圈数 环流行数 齿扇齿数 齿扇整圆齿数

齿扇压力角

切削角

齿扇宽/mm

6°30′

5 12 13

13 22°30′ 27°30′

6°30′ 7°30′ 34 38

35 38

3.0 22 20 20 5.556 7.938

3.5 26 23 23 6.350 8.731

1.5

2

5

14 15

4.0 30 25 25 6.350

9.525

数值 4.5 32 28 28

7.144

10.000 2.5 5.0 32 30 29

6.0 38 35 34

8.000 11.000 2.5

6.5 42 40 38

22 25

25 27

25 28

30 28-32

12

表2-2 BJ2020的主要技术参数 BJ2020汽车系列

全长[mm] 全宽[mm]

全高[整车装备质量时][mm]

轴距[mm] 轮距[前轮、后轮][mm] 最小离地间隙[满载][mm] 最小转弯直径[沿前外轮中心][mm]

接近角[满载][°] 离去角[满载][°] 最大装载质量[kg] 整车装备质量[kg] 前桥轴荷[整车装备质量时][kg] 后桥轴荷[整车装备质量时][kg]

最大总质量[kg]

最大拖挂质量[挂车和货物][kg]

最高车速[满载][km/h]

最低稳定车速[变速器一档，分动器低档][km/h] 最大爬坡度[满载、无拖挂、干燥的碎石路

面][°]

最大涉水深度[mm] 一百公里燃油耗量[L] 汽车的制动性能、排放、噪声

100

3 30 500 不大于12 满足国家法规要求 1560 757 803 1990

800

98

41 33

425

1520 780 740 1945

1470 210

12

45 35

BJ2020S系

列 4068 1768 1990

2300

1440 215 BJ2020N系列 3860 1750 1830

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