轉(zhuǎn)向節(jié)

轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋上的主要零件之一，能夠使汽車(chē)穩(wěn)定行駛并靈敏傳遞行駛方向，轉(zhuǎn)向節(jié)的功用是承受汽車(chē)前部載荷，支承并帶動(dòng)前輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)而使汽車(chē)轉(zhuǎn)向。在汽車(chē)行駛狀態(tài)下，它承受著多變的沖擊載荷，因此，要求其具有很高的強(qiáng)度。

轉(zhuǎn)向節(jié)的簡(jiǎn)介

轉(zhuǎn)向節(jié)通過(guò)三個(gè)襯套和兩個(gè)螺栓與車(chē)身相連，并通過(guò)法蘭盤(pán)的制動(dòng)器安裝孔與制動(dòng)系統(tǒng)相連。在車(chē)輛高速行駛時(shí)，路面通過(guò)輪胎傳遞到轉(zhuǎn)向節(jié)上的振動(dòng)，是我們分析時(shí)考慮的主要因素。計(jì)算時(shí)利用已有的整車(chē)模型，對(duì)整車(chē)施加4G的重力加速度，算出轉(zhuǎn)向節(jié)三個(gè)襯套中心點(diǎn)和兩個(gè)螺栓安裝中心點(diǎn)的支反力作為施加載荷，并約束法蘭盤(pán)連接制動(dòng)系統(tǒng)端面上所有結(jié)點(diǎn)的123456自由度。

轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸由轉(zhuǎn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，有時(shí)還加裝中間支承。它主要用來(lái)在工作過(guò)程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸在汽車(chē)上應(yīng)用比較廣泛。在發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪或全輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動(dòng)器輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸的軸線相對(duì)位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，內(nèi)、外半軸之間的夾角隨行駛需要而變，這時(shí)多采用等速轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸。當(dāng)后驅(qū)動(dòng)橋?yàn)楠?dú)立懸架時(shí)，也必須采用轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸。

轉(zhuǎn)向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性轉(zhuǎn)向節(jié)和撓性轉(zhuǎn)向節(jié)。剛性轉(zhuǎn)向節(jié)是靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞動(dòng)力的，可分成不等速轉(zhuǎn)向節(jié)(如十字軸式)、準(zhǔn)等速轉(zhuǎn)向節(jié)(如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等)和等速轉(zhuǎn)向節(jié)(如球叉式、球籠式等)。撓性轉(zhuǎn)向節(jié)是靠彈性零件傳遞動(dòng)力的，具有緩沖減振作用。

不等速轉(zhuǎn)向節(jié)是指轉(zhuǎn)向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時(shí)，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，但平均角速度比為1的轉(zhuǎn)向節(jié)。準(zhǔn)等速轉(zhuǎn)向節(jié)是指在設(shè)計(jì)角度下工作時(shí)以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，而在其它角度下工作時(shí)瞬時(shí)角速度比近似等于1的轉(zhuǎn)向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向節(jié)，稱之為等速轉(zhuǎn)向節(jié)。

組成特點(diǎn)

轉(zhuǎn)向節(jié)形狀比較復(fù)雜，集中了軸、套、盤(pán)環(huán)、叉架等四類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要由支承軸頸、法蘭盤(pán)、叉架三大部分組成。支承軸頸的結(jié)構(gòu)形狀為階梯軸，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由同軸的外圓柱面、圓錐面、螺紋面，以及與軸心線垂直的軸肩、過(guò)渡圓角和端面組成的回轉(zhuǎn)體；法蘭盤(pán)包括法蘭面、均布的連接螺栓通孔和轉(zhuǎn)向限位的螺紋孔；叉架是由轉(zhuǎn)向節(jié)的上、下耳和法蘭面構(gòu)成叉架形體的。

工作原理及功能

主銷內(nèi)傾角

主銷內(nèi)傾角的作用是使車(chē)輪自動(dòng)回正。通常車(chē)輪軸線不在水平面，為了方便說(shuō)明這里假設(shè)直線行駛時(shí)車(chē)輪軸線在水平面上。對(duì)于車(chē)輪軸線不在水平面的情況，只要把下圖的水平面改為錐面。如下圖所示，考慮該水平面上和主銷有交點(diǎn)的直線，主銷與這些直線的夾角有一個(gè)最大值。而汽車(chē)直線行駛時(shí)，車(chē)輪軸線與主銷的交角恰為這個(gè)最大值。車(chē)輪軸線與主銷夾角在轉(zhuǎn)向過(guò)程中是不變的，當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，車(chē)輪軸線就離開(kāi)水平面往下傾斜，致使車(chē)身上抬，勢(shì)能增加。這樣汽車(chē)本身的重力就有使轉(zhuǎn)向輪回復(fù)到原來(lái)中間位置的效果。當(dāng)汽車(chē)水平停放時(shí)，在汽車(chē)的橫向垂面內(nèi)，主銷軸線與地面垂線的夾角為主銷內(nèi)傾角。

前輪外傾角

如果空車(chē)時(shí)車(chē)輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時(shí)車(chē)橋因承載變形而可能出現(xiàn)車(chē)輪內(nèi)傾，這樣將加速車(chē)輪胎的磨損。另外，路面對(duì)車(chē)輪的垂直反力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低它們的壽命。因此，為了前輪有一個(gè)外傾角。但是外傾角也不宜過(guò)大，否則也會(huì)使輪胎產(chǎn)生偏磨損。如左圖所示，當(dāng)汽車(chē)水平停放時(shí)，在汽車(chē)的橫向垂面內(nèi)，車(chē)輪平面與地面垂線的夾角為前輪外傾角。

前輪前束

輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)就類似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車(chē)輪向外滾開(kāi)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車(chē)橋的約束車(chē)輪不致向外滾開(kāi)，車(chē)輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊向內(nèi)滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了避免這種由于圓錐滾動(dòng)效應(yīng)帶來(lái)的不良后果，將兩前輪適當(dāng)向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，即形成前輪前束。