目的與作用

為了轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)布置方便，減少由于裝置位置誤差及部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，同時(shí)考慮汽車(chē)碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝兩個(gè)轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)。

由于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包含了不等速萬(wàn)向節(jié)。不可避免存在轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)問(wèn)題。轉(zhuǎn)向力矩波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生轉(zhuǎn)向力時(shí)輕時(shí)重的現(xiàn)象。影響到駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的感覺(jué)從而引起駕駛員的不舒服和疲勞，給駕駛帶來(lái)潛在的危險(xiǎn)因此，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置過(guò)程中．必須考慮如何減少轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩波動(dòng)。

以下確定轉(zhuǎn)向柱下軸最優(yōu)相位角，并根據(jù)生產(chǎn)工藝，規(guī)定相位角設(shè)計(jì)公差，來(lái)指導(dǎo)轉(zhuǎn)向柱布置設(shè)計(jì)工作，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)比滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

十字萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)計(jì)算：

中間軸相位角：

中間軸相位角：轉(zhuǎn)向柱下軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉平面的夾角；

其方向判定方法：

做轉(zhuǎn)向管柱中間軸軸線(xiàn)L0的法面Plane A（如上圖）；

做出中間軸上下兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉的軸線(xiàn)L1，L2；

將L1，L2分別投影到Plane A上，投影結(jié)果為L(zhǎng)1’，L2’；

從駕駛室端向轉(zhuǎn)向器端觀察（如圖3），L1’順時(shí)針轉(zhuǎn)到L2’的角度為中間軸相位角ψ。

平面夾角：

平面夾角α：

做輸入軸（轉(zhuǎn)向管柱）軸線(xiàn)L3與中間軸軸線(xiàn)L0的平面Plane B；

做中間軸軸線(xiàn)L0與輸出軸（轉(zhuǎn)向機(jī)）軸線(xiàn)L4的平面Plane C；

從駕駛室端向轉(zhuǎn)向器端觀察平面Plane A（如圖），Plane C順時(shí)針轉(zhuǎn)到Plane B的角度為α。

波動(dòng)力矩：

定義轉(zhuǎn)向管柱軸線(xiàn)L3與中間軸軸線(xiàn)L0的空間夾角為β1，轉(zhuǎn)向器輸入軸L4與中間軸L0的空間夾角為β2。

其當(dāng)量夾角越小傳動(dòng)性能越好，而當(dāng)量夾角與轉(zhuǎn)向柱管的布置形式密切相關(guān)，要得到最佳傳動(dòng)性能，在轉(zhuǎn)向柱管的空間軸交點(diǎn)確定以后可以通過(guò)調(diào)整相位角來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，當(dāng)當(dāng)量夾角取得最小值的時(shí)候的相位角即為最佳相位角，計(jì)算其等效當(dāng)量夾角：

為了達(dá)到最佳的傳動(dòng)性能，要求等效當(dāng)量夾角βe盡可能小。

從上式可以看出，當(dāng)α＋ψ＝180°時(shí)，等效當(dāng)量夾角βe最小，

根據(jù)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)瞬時(shí)功率相等的條件，從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩為：

當(dāng)θ＝90°和270°時(shí)，從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值：

T2max＝T1／cosβe

當(dāng)θ＝0°和180°時(shí)，從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最小值：

T2min＝T1cosβe

因此轉(zhuǎn)向管柱波動(dòng)力矩范圍為：

乘用車(chē)力矩波動(dòng)范圍控制目標(biāo)值K≤7％；

貨運(yùn)車(chē)力矩波動(dòng)范圍控制目標(biāo)值K≤10％。