齿轮—齿条式转向器转向梯形机构优化设计.pdf

维普资讯 第l5卷 第2期 江 苏 工 学 院 学 报 Vo1．I5No2 l2塑生 目 g卿 !吐 Jj坠g靶 墅也地 虹 Tj￡Ⅱ翻Q M ：I2坠 j 齿轮一齿条式转向器转向梯形机构优化设计 张 教 中 LJ4~7， 摘 要 介绍一种与齿轮一啬条式转向嚣配套 的转 向待神采置 的恍化设计方法， 并蛤 出 了恍化设计 的 目标 函数夏 宽量选取 的范 围． 关键词 转向传劝装置， 中图分类号 U463．4 摇J勾覆 恍一 稃 轧 构 1 结构与布置概述 齿轮一齿条式转 向器具有结构简单 紧凑，制造工艺简便等优点，不仅适用 逝 于整俸式前轴也适用于前轮采用独立悬 架的断开式前轴， 目前广泛地被采用于 轿车 、轻型客货 车、微型汽车等车辆 上。但与之相配的转 向梯形机构与传统 的整俸式转 向梯形机构相比有其特殊之 处。故有必要加 以研究和探讨 ． 这种转 向系统的结构大多如图 1所 示。转向轴 l的末端与转向器的齿轮轴 2直接相连或通过万 向节轴相连；齿轮 圈 1 转向系统结拘简圈 2与 同装干一壳俸 内的齿条 3啮合。外 Fig．1 Schematicdiagram of 壳则固定于车身或车架上。齿条通过两 steeringsystem structure 端的球铰接头与两根分开的横拉杆 4相连I两横拉杆又通过球头销与左右车轮上 的梯形臂 5、6相连。这里齿条 3既是转向器的传动件又是转向梯形机构中三段式横拉杆的一部分． 绝大多数齿轮一齿条式转 向器都布置在前轴后方，这样既可避让发动机的下部，又便 于与转 向轴下端连接 。安装时齿条中心线应与汽车纵向对称轴垂直’并且当转 向器处于 中 立位置时，齿条两端球铰 中心应对称地处于汽车纵 向对称轴 的两倒． 对于给定的汽车，其轴距 L’主销后倾角 以及左右两主销轴线延长线与地面交点间 距离 均为 已知定值。对于选定的转 向器，其齿条两端中心距 也为已知定值．故在设 收穑 日期：1993-08—31 张教中 江苏工学l完汽车工程系 镇江市 212013 维普资讯 24 江 苏 工 学 院 学 报 1994年 3月 计中需确定的参数为：梯形底角 孔 梯形臂长 ，l以及齿条中心线到梯形底边的安装距离 h．而横拉杆长度 如则可 由上述参数确定．其表达式为 ，=√((一M)／2一lhcos7)+(』】sIn一^) (1) 2 解析法求转向梯形机构 内外轮转角关系 转动方向盘．齿条便 向左或向右移动，使左右两边的杆系产生不同的运动，从而使左右车 轮分别获得一个转角．现以汽车左转弯为例来分析 由该机构所实现的内外轮转角对应关系 此时右轮为外轮+左轮为 内轮．如 图 2所示齿条向右移动某一行程 ，通过右播拉杆推动右 ． 梯形臂，使之转过 0。．右梯形臂由虚线位置运动至实线位置． 囤 2 外轮 一侧扦系运 动情况 周 3 内轮一僵f扦系运动情况 Fig．2 M ovementofl