1、-_前言100 多年前，汽车刚刚诞生后不久，其转向操作是模仿马车和自行车的转向方式，用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转实现转向的。由于操纵费力且不可靠，以致时常发生车毁人亡的事故。第一辆不用马拉的四轮汽车问世时，它已经吧前桥和前轮组成为了一总成。该总成别安装在枢轴上，可以绕前桥中心的一个点转动，利用一个杆柱连接前桥的中点，通过地板往上延伸，转向盘就紧固再杆柱上端，以此操纵汽车。这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，还是很好用的，但当车速提高后，驾驶员就要求提高转向的准确性，以减少轮胎的磨损，延长轮胎的使用寿命。后来他们发现，正在探索的这种理论在 1817 年就已经呗阐明了。1817 年，德国人林肯
2、斯潘杰提出了类似于现代汽车的将前轮用转向节与前梁连接方式。 （即改进转向器的想法） 。他研制了一种允许汽车前轮在主轴上独立回转的结构把车轮与转向节连接起来，转向节又用可转动的销轴与前轴连接，从而发明了转向梯形机构，并与第二年将其向英国政府申请专利的权力转让给了出版商、英籍德国人阿克曼。不久，阿曼克向英国专利局申请了“平行连杆式转向机构”专利。1879 年，法国四轮马车制造商杰特发明了第一个平行四边形转向联动机构。杰特的转向机构可以把转向中心点移向两侧。他把一根杆子与带有两个连接臂的转向节相连。当时称为转向臂和随动臂。杰特把转向柱的一端与转向臂连接，当转动转向柱时，通过转向臂和随动臂、横拉杆和车
3、轮轴转动车轮，实现汽车转向。1857 年，英国的达吉恩蒸汽汽车是第一辆采用转向盘来实现汽车转向的机动车辆。1872 年苏格兰的查理士第一个把转向盘安装到煤气发动机车辆上。此前，想把转向盘安装到车辆上的多次尝试均未得到认可。1878 年， “现代汽车之父” 、德国的卡尔本茨在他的三轮乘坐车上首次采用了所谓的齿轮齿条式转向器，但却考一根操纵杆来控制汽车行使方向。1886 年，英国的弗雷德里克斯特里克兰说服了他的朋友、汽车制造商雷克，把一个用于轮船上的转向柱和转向盘装到了一辆新的戴姆勒弗顿敞蓬车上。斯特里克是以建造蒸汽机船为职业的，德雷克则是戴姆勒英国公司的领导人。后来，向大西洋两岸销售的每一辆戴姆
4、勒弗顿汽车都装上了舵柄（转向盘） 。早期的那些试验，包括戴姆勒弗顿敞篷汽车上的转向器都已消亡，因为高踞在垂直转向柱上短的转向盘的高度几微型汽车转向系统设计2乎已达到驾驶员眼睛的位置，因此，对任何一个人来说，驾驶这种车辆都会感到困难。汽车转向盘是关系着驾驶员与乘客生命安危的重要部件，它控制着车辆的行使方向。早期的蒸汽汽车上安装的转向盘都心爱用垂直安装方式，专项通过向上或下旋转实现。这种安装方式不利于驾驶员操纵，也常常妨碍驾驶视线。这一切在 1887 年秋因一次意外事故而发生了改变。1887 年，一辆戴姆勒弗顿汽车呗送往英国考文垂的戴姆勒工厂作一次大修，当时汽车上的转向器仍能使用。大修需要把 车身
5、与底盘分离，当车身落到转向柱上，把转向柱崖城倾斜状态。当一个工人上车做到驾驶员座位上时，立即发现转向柱和转向盘的倾斜角使驾驶条件大为改善。这个偶然的发现，促成了戴妙勒帕利生于1890 年制成世界上第一辆转向柱与转向盘倾斜的汽车，从此，人类的汽车驾驶就踏上了更舒适、安全的旅程。此后，各国汽车公司纷纷效仿，使转向盘日臻完善并最终定性，于是转向盘就以现在的样子出现在我们的面前。最早采用的传动减速机构蜗轮副，被安装在转向柱的末端。蜗杆驱动一个蜗轮，再有蜗轮副被装配在铸铁壳里，这个壳被固定在汽车的大桥梁上。基于蜗轮副的减速机构在汽车工业中应用已有很多年了，但还有两种结构是值得注意的。其中一种是于 190
6、8 年投产的美国福特 T 型车采用的转向齿轮结构（行星齿轮转向器） 。福特 T 型车装置了一套周转（或行星）轮系，把齿轮安装在减速器壳体内直接固定到转向盘的下方，行星齿轮盘直接驱动紧固在转轴上的主齿轮。这就把转向装置置于驾驶员的手下方，即转向柱的上端，而不是在转向柱的下端。所谓“现在”齿轮齿条式转向器，是奔驰汽车于 1885 年首先采用的。这种形式的转向器同样也使用在 1905 年生产的凯迪拉克汽车和 19111920 年制造的许多其他型式的汽车上。在 20 世纪初，汽车已经是一个沉重而又高速疾驰的车辆，充气轮胎代替了实心车轮。由于转向柱直接于转向节连接，所以转动车轮式很费劲的。即使是一个健壮
7、的驾驶员，要控制转向仍然是很劳累的事情。因此，汽车常常冲出路外。于是，降低转向操纵力的问题就变得赐教迫切了。为了使转向操纵轻便，工程师设计了在转向盘和转向节之间安装齿轮减速机构的转向器。从那时起，转向机构就一直被这样沿用下来。从 1903 年开始，助力辅助转向机构不断出现，多数是用在可车上。助力辅助转向机构中，有一些采用真空助力，还有一些是采用压缩空气助力。1905 年出版的汽车时代杂志谈到了哥伦比亚汽车的助力转向器。据说这总简单-_的装置在车速为 29 公里/小时时，仍能使汽车保持不偏离路线。1923 年，美国底特律市的亨利马尔斯为了减少蜗轮副和滚动轴之间的接触摩擦力，在两者之间接触处放置滚
8、珠支撑，这就出现了滚珠蜗轮转向器。这种型式的转向器就成为现在大家所熟知的循环球式转向器，目前仍被广泛地应用在美国和日本制造的汽车上。1928 年，弗朗西斯戴维斯所研制成功并首次应用了液压助力辅助转向器。这种转向器由维克斯公司制造，该公司并制定了此项标准，26 后为汽车工业所采纳。第二次世界大战时期，汽车转向虽然采用了转向器，但对其实施操纵仍然不是一键轻松的事。当汽车质量增大、转向费劲时，驾驶员要求能有更好的办法来解决，这才重新推广了一种已经大约有 3/4 个世纪历史的助力辅助转向器。1954 年，凯迪拉克汽车公司首先把液压助力转向器应用于汽车上，助力专项的历史又回到了以前的道路。早在第二次世界
9、大战期间，较高级的助力转向系统就开始应用于各种军用车辆。20世纪 50 年代初期，由于出现了重型的汽车以及速度很高的高级小客车，指靠转向器本身的结构，既要是汽车转向操纵省力，又要灵活，显然已难以兼顾，于是把战争时期使用的助力转向器经过改进，使用在了中型汽车和高级小客车上。后来，因为得到普遍使用，在 20 世纪 50 年代末就研制出了质量小、结构紧凑、自行润滑的助力转向器。这种助力转向器使转向操纵十分省力，只要适当选择转向器传动比，就可以同时满足转向灵敏的要求。1967 年，美国的汤姆森制造了一辆四轮专项的印迪赛车，但未进行实际使用。1981 年，日本研制出能原地转向的汽车。他们在车身尾部下边装
10、设了一直横向小车轮，只需按一下电钮就可使小车轮落地并把后轮抬起，在转动横向小车轮，汽车变以前轮为中心原地转向。1985 年，日本丰田公司的克雷西达汽车成了第一个采用计算机控制辅助转向系统的汽车产品，丰田公司称此系统为先进的动力齿轮齿条转向系。该机构在变速器力有个传感器，它可以监视车辆车速度，把信号输入计算机，计算机再根据此信号控制电磁液流控制阀，通过液压系统供给转向齿条高压动力油流。汽车在公路上高速行使使，转向需要的动力需要的动力较少，计算机液流控制阀降低油压，同时把转向器稳住，当停车或汽车低速行驶转向时，计算机液流控制阀提高油流压力，这就使得驾驶员很容易操纵转向盘。微型汽车转向系统设计419
11、86 年 10 月 8 日，日本本田汽车公司宣布，已研制出一种被称为 4WS 的四轮转向汽车。汽车转向盘转动的角度首先使前轮转向，同时经输出轴带动后转向机，使后轮与前轮同向或反向转动。现在，动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高。QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取-_1. 汽车主要参数的选择 11.1 汽车主要尺寸的确定汽车的主要尺寸参数包括轴距、轮距、总长、总宽、总高、前悬、后悬、接近角、离去角、最小离地间隙等，如
12、图 1-1 所示。图 1-1 汽车的主要参数尺寸Fig.1-1 The main parameters of vehicle size 1.1.1 轴距 L轴距 L 的选择要考虑它对整车其他尺寸参数、质量参数和使用性能的影响。轴距短一些，汽车总长、质量、最小转弯半径和纵向通过半径就小一些。但轴距过短也会带来一系列问题，例如车厢长度不足或后悬过长；汽车行驶时其纵向角振动过大；汽车加速、制动或上坡时轴荷转移过大而导致其制动性和操纵稳定性变坏；万向节传动的夹角过大等。因此，在选择轴距时应综合考虑对有关方面的影响。当然，在满足所设计汽车的车厢尺寸、轴荷分配、主要性能和整体布置等要求的前提下，将轴距设计
13、得短一些为好。(1)载货汽车的轴距在整车选型初期，可根据要求的货厢长度及驾驶室布置尺寸初步确定轴距 L：LL H+LJ+S-LR (1-1)式中 L H货厢长度，可根据汽车的装载质量、载货长度来确定，或参考同类型LJ前轮中心至驾驶室后壁的距离,在该布置方案选定后可通过对驾驶室、发动机和前轴的初步布置或参考同型、同类布置的汽车的这一尺寸初步确定S驾驶室与货厢之间的间隙，一般取 50100mm,应考虑发动机维修时的需要；微型汽车转向系统设计6LR后悬尺寸，可根据道路条件或参考同类型汽车初步确定。轴距的最终确定应通过总布置和相应的计算来完成，其中包括检查最小转弯半径和万向节传动的夹角是否过大，轴荷分
14、配是否合理，乘坐是否舒适以及能否满足整车总体设计的要求等。轻型货车、鞍式牵引车和矿用自卸车等车型要求有小的转弯半径，故其轴距比一般货的短，而经常运送大型构件、长尺寸或轻抛货物的货车和集装箱运输车，则轴距可取得长一些。汽车总质量愈大，轴距一般也愈长。为了满足不同用户的需要，常同时选定几种轴距，构成汽车的系列产品，如基本型、长轴距、短轴距等汽车变型。数据，是基本型货车轴距的选择范围，供设计时参考。三轴汽车的中后轴之间的轴距，多取为轮胎直径的 1.11.25 倍。(2)轿车的轴距轿车的轴距与其类型、用途、总长有密切关系。微型及普通级轿车要求制造成本低，使用经济性好，机动灵活，因此汽车应轻而短，故轴距
15、应取短一些；中高级轿车对乘坐舒适性、行驶乎顺性和操纵稳定性要求高，故轴距应设计得长一些。轿车的轴距约为总长的 5460。轴距与总长之比越大，则车厢的纵向乘坐空间就愈大，这对改善汽车纵向角振动也有利。但若轴距与总长之比超过 62，则会使发动机、行李箱和备胎的布置困难，外形的各部分比例也不协调。(3)大客车的铀距大客车的轴距范围一般为 47.2m。总长为 1112m 的城市大客车，其轴距多为5.56.3m，而总长在 10m 以内的大客车，其轴距多为 4.55m。表 1-1 提供的数据可供初选轴距时参考-_QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文翻译可获取微型汽车转向系
16、统设计8各国对公路运输车辆的外廓尺寸都有法规限制，以使其适应该国的公路、桥梁、涵洞和铁路运输的有关标准，保证行驶安全及交通畅通。我国对公路车辆的限制尺寸是：总高不大于 4m；总宽(不包括后视镜)不大于 2.5m，左、右后视镜等突出部分的侧向尺寸总共不大于 250mm；总长：载货汽车及越野汽车不大于 12m；牵引车带半挂车不大于16m；汽车拖带挂车不大于 20m；挂车不大于 8m；大客车不大于 12m；铰接式大客车不大于 18m。在设计重型汽车和大客车时要特别注意这些限制。还应注意，即使同一种车型在不同的使用条件下，设计也会不同。例如城市公共汽车因有站立乘客易超载且要求有较好的机动性，因此设计时
17、车身不宜过长；而长途公共汽车、团体用和旅游用大客车技座位数乘客，车身则可设计得长些。大客车的总宽多在 2.452.5m。一般大客车的总高多为 2.93.1；而长途大型公共汽车由于设置行李舱地板较高，则总高为 3.13.55m。总质量为 15t 以上的重型货车的总宽多为 2.42.5m；总高则为 2.52.9m。中型货车的总宽多为 2.12.4m；总高多为 2.22.6m。集装箱运输汽车的总高为 3.83.9m。汽车的外廓尺寸要由总布置最后确定。1.1.4 前悬 LF 和后悬 LR前悬尺寸对汽车通过性、碰撞安全性、驾驶员视野、前钢板弹簧长度、上车和下车的方便性以及汽车造型等均有影响。增加前悬尺寸
18、，减小了汽车的接近角，使通过性降低，并使驾驶员视野变坏。因在前悬这段尺寸内要布置保险杠、散热器风扇、发动机、转向器等部件，故前悬不能缩短。长些的前悬尺寸有利于在撞车时对乘员起保护作用，也有利于采用长些的钢板弹簧。对平头汽车，前悬还会影响从前门上、下车的方便性。初选的前悬尺寸，应当在保证能布置下上述各总成、部件的同时尽可能短些。对载客量少些的平头车，考虑到真面碰撞能有足够多的结构件碰撞能量，保护前排乘员的安全，这又要求前悬有一定的尺寸。1.2 汽车质量参数的确定汽车的质量参数包括整车整备质量 、载客量装载质量、质量系数、汽车总质量m0ma、轴荷分配等。1.2.1 整车整备质量 0整车整备质量是指
19、车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等） ，加满燃料、水、但没有装货和在人时的整车质量。-_整车整备质量对汽车的制造成本和燃油经济型有影响。目前，尽可能见嫂整车整备质量的目的是：通过减轻整备质量增加载质量或载客量，抵消因满足安全标准、排气净化标准和噪声标准所带来的整备质量的增加，节约燃料。减少整车整备质量的措施主要有：新设计的车型应使其结构更合理，采用强度足够的轻质材料，如塑料、铝合金等等。过去用金属材料制作的仪表板、油箱等大型结构件，用塑料取代后减重效果十分明显，目前得到比较广泛的应用。今后，塑料载汽车上会进一步得到应用。QQ:123536215 、870862708 全套图纸及说明书，英文
20、翻译可获取微型汽车转向系统设计101.2.2 汽车的载客量和装载质量（1）汽车的载客量 乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过 9 座，又称之为 M1 类汽车，其他 M2、 M3 类汽车的座位数、乘员数及汽车的最大设计总质量见表 1-3。（2）汽车的载质量 me 汽车的载质量是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。汽车在碎石路面上行驶时，载质量约为好路面的 7585。越野汽车的载质量是指越野汽车行驶时或在土路上行驶的额定在质量。商用货车载质量 me 的确定，首先应与企业商品规划符合，其次要考虑到汽车的用途和使用条件。原则上，货流大、运距长或矿用自卸车应采用大吨位货车以利降低运输成本，提高效率
21、；对货源变化频繁、运距短的市内运输车，宜采用中、小吨位的货车比较经济。1.2.3 质量系数 0m质量系数 是指汽车载质量与整车整备质量的比值，即 = 。该系数反映了汽0me车的车的总质量 由整备质量 、乘员和驾驶员质量以及乘员的行李质量三部分构成。a0其中，乘员和驾驶员每人质量按 65kg 计，于是（1-kgnmea65103）式中， 为包括驾驶员以及随行人员在内的人数，应等于座位数。n11.2.5 轴荷分配汽车的轴荷分配是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵件和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。因此，在总体设计时应根载前轴负荷控制在 2627，以减小前轮的滚动阻力并增大后驱动轮的附着力。对于常在潮湿路面上行驶的后驱动轮装用单胎的 42 平头货车，空载时后铀负荷应不小于 41，以免引起例滑。在确定轴荷分配时还要充分传动系参数的匹配以及对整车尺寸参数(例如汽车的最小离地间隙、总高等)的影响轮胎所承受的最大静负荷与轮胎额定负荷之比，称为轮胎负荷系数。大多数汽车的
