機械式轉(zhuǎn)向器應用比較多,根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)特點不同,可分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器
齒輪齒條式
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其它形式轉(zhuǎn)向器比較,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單、緊湊;殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成,轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較小;傳動效率高達90%;齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后,利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧,可自動消除齒間間隙,這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度,還可以防止工作時產(chǎn)生沖擊和噪聲;轉(zhuǎn)向器占用的體積??;沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿,所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大;制造成本低。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點是:
因逆效率高(60%~70%),汽車在不平路面上行駛時,發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間的沖擊力,大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤,稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張,并難以準確控制汽車行駛方向,轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手,對駕駛員造成傷害。
根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點不同,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式:中間輸入,兩端輸出;側(cè)面輸入,兩端輸出;側(cè)面輸入,中間輸出;側(cè)面輸入,一端輸出。
采用側(cè)面輸入、中間輸出方案時,與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長度增加,車輪上、下跳動時拉桿擺角減小,有利于減少車輪上、下跳動時轉(zhuǎn)向系與懸架系的運動干涉。拉桿與齒條用螺栓固定聯(lián)接,因此,兩拉桿與齒條同時向左或右移動,為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向方向的長槽,從而降低了它的強度。
采用兩端輸出方案時,由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受到限制,容易與懸架系統(tǒng)導向機構(gòu)產(chǎn)生運動干涉。
側(cè)面輸入、一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,常用在乎頭微型貨車上。
如果齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合,則運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低,沖擊大,工作噪聲增加。此外,齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角,為此因與總體布置不適應而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,重合度增加,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),沖擊與工作噪聲均下降,而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設計的要求。
齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種。圓形斷面齒條制作工藝比較簡單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較,消耗的材料少,約節(jié)省20%,故質(zhì)量?。晃挥邶X下面的兩斜面與齒條托座接觸,可用來防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動;Y形斷面齒條的齒寬可以做得寬些,因而強度得到增加;在齒條與托座之間通常裝有用減摩材料(如聚四氟乙烯)做的墊片用來減少滑動摩擦。
根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對前軸位置的不同,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置形式:轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,后置梯形;轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,前置梯形;轉(zhuǎn)向器位于前軸前方,后置梯形;轉(zhuǎn)向器位于前軸前方,前置梯形。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應用于微型、普通級、中級和中高級轎車上,甚至在高級轎車上也有采用的。裝載量不大、前輪采用獨立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。
循環(huán)球式
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝有鋼球構(gòu)成的傳動副,以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是:在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動的鋼球,將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦,因而傳動效率可達到75%~85%;在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施,包括提高制造精度,改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工,使之有足夠的硬度和耐磨損性能,可保證有足夠的使用壽命;轉(zhuǎn)向器的傳動比可以變化;工作平穩(wěn)可靠;齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進行;適合用來做整體式動力轉(zhuǎn)向器。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點是:逆效率高,結(jié)構(gòu)復雜,制造困難,制造精度要求高。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于貨車和客車上。
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