13 武汉理工大学华夏学院本科毕业论文

2.2.2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和转向系的力传动比 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之比，称为力传动比，即 ip=2Fw／Fh

转向盘转动角速度 ωw 与同侧转向节偏转角速度 ωk 之比，称为转向系角传动比 ，即iwo=ωw/ωk=( dφ/dt)/( dβkdt),式中，dφ 为转向盘转角增量；dβk 为转向节转角增量；dt为时间增量。它又由转向器角传动比iw 和转向传动机构角传动比iw′ 所组成，即 iwo=iw iw′ 。

转向盘角速度ωw与摇臂轴转动角速度ωp之比，称为转向器角传动比iw, 即iw=ωw/ωp= (dφ/dt)/(dβp/dt),式中,dβp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ωp与同侧转向节偏转角速度ωk之比，称为转向传动机构的角传动比iw′，即iw=ωp/ωk= (dβp/dt)/ (dβk/dt)。

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/α （2—3）

式中，α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 (2—4）

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)、式(2—4)代入 ip=2 Fw／Fh 后得到

ip= MrDsw/Mhα （2—5）

分析式(2—5)可知，当主销偏移距为a时，力传动比 ip 应取大些才

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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d值在40～60mm范围内选取。转向盘直径 Dsw 根据车型不同在JB4505—86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 2Mr／Mh= dφ／dβk （2—6） 将式(2—6)代人式(2—5)后得到

ip=iwoDsw/2α （2—7）

当 α 和 Dsw 不变时，力传动比 ip 越大，虽然转向越轻，但 iwo 也越大，表明转向不灵敏。

3）转向系的角传动比iwo

转向传动机构角传动比，除用 iw′=dβp／dβk表示以外，还可以近似地用转向节臂臂长L2与摇臂臂长Ll之比来表示，即 iw′=dβp／dβk≈L2／Ll 。现代汽车结构中，L2与Ll的比值大约在0．85～1．1之间，可近似认为其比值为 iwo≈iw=dφ／dβ 。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iw 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 iwo≈iw ，由iwo 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。

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iw =2πr／P。因结构原因，螺距 P 不能变化，但可以用改变齿扇啮合半径 r 的方法，达到使循环球齿条齿

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扇式转向器实现变速比的目的。

随转向盘转角变化，转向器角传动比可以设计成减小、增大或保持不变的。影响选取角传动比变化规律的因素，主要是转向轴负荷大小和对汽车机动能力的要求。若转向轴负荷小，在转向盘全转角范围内，驾驶员不存在转向沉重问题。装用动力转向的汽车，因转向阻力矩由动力装置克服，所以在上述两种情况下，均应取较小的转向器角传动比并能减少转向盘转动的总圈数，以提高汽车的机动能力。 转向轴负荷大又没有装动力转向的汽车，因转向阻力矩大致与‘车轮偏转角度大小成正比变化，汽车低速急转弯行驶时的操纵轻便性问题突出，故应选用大些的转向器角传动比。汽车以较高车速转向行驶时，转向轮转角较小，转向阻力矩也小，此时要求转向轮反应灵敏，转向器角传动比应当小些。因此，转向器角传动比变化曲线应选用大致呈中间小两端大些的下凹形曲线，如图2-1所示： 转向盘在中间位置的转向器角传动比不宜过小。过小则在汽车高速直线行驶时，对转向盘转角过分敏感和使反冲效应加大，使驾驶员精确控制转向轮的运动有困难。直行位置的转向器角传动比不宜低于15～16。 iwβ图2-1转向器角传动比特性 β 3．15 16 武汉理工大学华夏学院本科毕业论文

2.2.3转向盘自由行程

对转向盘自由行程的认识

转向盘在空转阶段中的角行程，称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，以免过分影响灵敏性。一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过10°～15°。当零件磨损严重到十转向盘自由行程超过25°～35°时，必须进行调整。

2）转向盘自由行程过大的原因

造成转向盘自由行程过大的原因，主要有如下几个方面： (1)转向器蜗杆与滚轮(或齿扇、指销等)间隙过大； (2)转向传动装置松动；

(3)转向传动装置的球铰链间隙过大(松动)； (4)前轮轴承或转向节主销与衬套配合不紧等。

2.3 转向操纵机构及转向传动机构

2.3.1转向操纵机构

转向盘的功能：

现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。转向盘的集电环：转向盘上有喇叭开关，必须时刻与车身电器线路相连，而旋转的转向盘与组合开关之间显然不能用导线直接相连，因此就必须采用集电环装置。集电环好比环形的地铁轨道，喇叭开关的触点时刻保持接通的状态。由于是机械接触，长时间使用触点会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭不鸣甚至气囊不工作。因此，最近装备气囊的汽车开始装用电缆盘，代替集电环。

转向盘的端子与组合开关的端子用电缆线连接，电缆盘将电线卷入盘内，在转向盘旋转范围内，电线靠卷筒自由伸缩。这种装置大大提高了电

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