力臂,因主销后倾角一般不大,如K1为3°±30’,M11为°±30’,在三维模拟技术尚不成熟的传统设计理论中,便于计算,一般以主销穿地点A与B点距离作为评价回正力矩的主参数。这个距离叫做后倾拖距ξ。
回正力矩M=ξ* Fy 附加转角δ= Fy/Cs
Fy----汽车受到的侧向力,与汽车质量、侧向加速度成正比。 Cs----转向系统刚度,包括转向节、转向器、转向管柱的刚度。 回正力矩M,附加转角δ就是转向系统的力反馈和角反馈。
ξ越大回正力矩越大,同时,车辆转向时,这个力矩就成了转向需要克服的阻力矩,转向也变得困难。
回正力矩与后倾拖距ξ和车速v的平方都成正比例关系。 汽车中高速的回正力矩主要来自于后倾拖距ξ。 3.2 主销内倾角
当汽车水平停放时,在汽车的横向垂面内,主销轴线与地面垂线的夹角为主
销内倾角。
主销内倾角的作用是使车轮自动回正。通常车轮轴线不在水平面,为了方便说明,
这里假设直线行驶时车轮轴线在水平面上。对于车轮轴线不在水平面的情况,只要把下图的水平面改为锥面。如下图所示,考虑该水平面上和主销有交点的直线,主销与这些直线的夹角有一个最大值。而汽车直线行驶时,车轮轴线与主销的交角恰为这个最大值。车轮轴线与主销夹角在转向过程中是不变的,当车轮转过一个角度,车轮轴线就离开水平面往下倾斜,致使车身上抬,势能增加。这样汽车本身的重力就有使转向轮回复到原来中间位置的效果。
由于主销内倾,前轮转向时将使车身有抬高的倾向,这种系统位能的提
高产生回正力矩M'。假设Q为轮荷,δ为前轮转角,有如下关系: M'=(Q*C*sin(2β)*sinδ)/2
可以看出,M'与侧向力Fy无关,有:M比M'在高速时大得多,低速时,M'
比M大得多。所以说:汽车低速时回正主要由主销内倾角决定。 同样主销内倾角β越大,转向越困难。 3.3 车轮外倾角
当汽车水平停放时,在汽车的横向垂面内,车轮平面与地面垂线的夹角为
前轮外倾角。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面,则满载时车桥因承载变形而可能出现车轮内倾,这样将加速车轮胎的磨损。另外,路面对车轮的垂直反力沿轮毂的轴向分力将使轮毂压向外端的小轴承,加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷,降低它们的寿命。因此,为了前轮有一个外倾角。但是外倾角也不宜过大,否则也会使轮胎产生偏磨损。
现代汽车设计中也有将车轮外倾角α取为负值,比如M11的车轮外倾角α为
-1°±30’,其目的是使转向轮在转向时,车轮上下跳动引起的车轮偏转方向与车身在离心力作用下的偏转方向一致,提高操作稳定性。 3.4 车轮前束
车轮有了外倾角后,在滚动时就类似于滚锥,从而导致两侧车轮向外滚开。由于
转向横拉杆和车桥的约束车轮不致向外滚开,车轮将在地面上出现边滚边向内滑的现象,从而增加了轮胎的磨损。为了避免这种由于圆锥滚动效应带来的不良后果,将两前轮适当向内偏转,即形成前轮前束。
前束的度量方式有两种:在水平面内,左右车轮中间平面在前后两侧的间距差,
既A-R,如M11为0~2mm。另一种是车轮中心平面与纵向平面的夹角。 驱动轮的前束形成推力线,推力线必须与车辆纵向对称平面重合,否则出现行驶
跑偏。
4 机械转向系统结构
下面是机械转向系统主要部件介绍 4.1 机械转向器—转向执行机构 4.1.1齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器有四种形式:
侧面输入,两端输出。这是普遍采用的形式。M11也是这种。
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 11.转向齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承
中间输入两端输出,其最大的好处是:一个汽车同时开发左右舵时,转向器可以共用,不用重新开发。
其缺点是:考虑共用,齿轮轴和齿条轴线必须垂直,齿轮和齿条的螺旋角不能取的较大。这样,齿轮齿条重叠系数低,承载能力也低,齿轮齿条平顺性也差。 侧面输入,中间输出,这样转向横拉杆可以做得较长,主要是满足与悬挂匹配和布置的需要。
侧面输入,一端输出。很少采用。长安奥托采用这种结构 齿轮齿条式转向器的基本参数:
在整车坐标系下,内外球头中心坐标、输入轴与齿条 沿压块中心线的投影点、
输入轴与齿条夹角
(即安装角),这需要在整车布置阶段确定。特别是内外球头中心必须与悬挂所决定
的转向节的运动轨迹 充分协调。
转向器基本性能参数:力特性、线角传动比、齿条行程、输入轴总圈数(一般
来说就是方向盘总圈
数)、转向器逆效率、转向器正效率、齿轮齿条啮合间隙特性、静扭刚度。 线角传动比i=mn*z*π/cosα
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