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轉向節

轉向節是汽車轉向橋上的主要零件之一,能夠使汽車穩定行駛并靈敏傳遞行駛方向,轉向節的功用是承受汽車前部載荷,支承并帶動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下,它承受著多變的沖擊載荷,因此,要求其具有很高的強度。

轉向節的簡介

  轉向節通過三個襯套和兩個螺栓與車身相連,并通過法蘭盤的制動器安裝孔與制動系統相連。在車輛高速行駛時,路面通過輪胎傳遞到轉向節上的振動,是我們分析時考慮的主要因素。計算時利用已有的整車模型,對整車施加4G的重力加速度,算出轉向節三個襯套中心點和兩個螺栓安裝孔中心點的支反力作為施加載荷,并約束法蘭盤連接制動系統端面上所有結點的123456自由度。

  轉向傳動軸由轉向節和傳動軸組成,有時還加裝中間支承。它主要用來在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉矩和旋轉運動。

  轉向傳動軸在汽車上應用比較廣泛。在發動機前置后輪或全輪驅動的汽車上,由于彈性懸架的變形,變速器或分動器輸出軸與驅動橋輸入軸的軸線相對位置經常變化,所以普遍采用十字軸轉向傳動軸。在轉向驅動橋中,內、外半軸之間的夾角隨行駛需要而變,這時多采用等速轉向傳動軸。當后驅動橋為獨立懸架時,也必須采用轉向傳動軸。

  轉向節按扭轉方向是否有明顯的彈性,可分為剛性轉向節和撓性轉向節。剛性轉向節是靠零件的鉸鏈式連接傳遞動力的,可分成不等速轉向節(如十字軸式)、準等速轉向節(如雙聯式、凸塊式、三銷軸式等)和等速轉向節(如球叉式、球籠式等)。撓性轉向節是靠彈性零件傳遞動力的,具有緩沖減振作用。

  不等速轉向節是指轉向節連接的兩軸夾角大于零時,輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運動,但平均角速度比為1的轉向節。準等速轉向節是指在設計角度下工作時以等于1的瞬時角速度比傳遞運動,而在其它角度下工作時瞬時角速度比近似等于1的轉向節。輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時角速度比傳遞運動的轉向節,稱之為等速轉向節

組成特點

  轉向節形狀比較復雜,集中了軸、套、盤環、叉架等四類零件的結構特點,主要由支承軸頸、法蘭盤、叉架三大部分組成。支承軸頸的結構形狀為階梯軸,其結構特點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、過渡圓角和端面組成的回轉體;法蘭盤包括法蘭面、均布的連接螺栓通孔和轉向限位的螺紋孔;叉架是由轉向節的上、下耳和法蘭面構成叉架形體的。

工作原理及功能

主銷內傾角

  主銷內傾角的作用是使車輪自動回正。通常車輪軸線不在水平面,為了方便說明這里假設直線行駛時車輪軸線在水平面上。對于車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的直線,主銷與這些直線的夾角有一個最大值。而汽車直線行駛時,車輪軸線與主銷的交角恰為這個最大值。車輪軸線與主銷夾角在轉向過程中是不變的,當車輪轉過一個角度,車輪軸線就離開水平面往下傾斜,致使車身上抬,勢能增加。這樣汽車本身的重力就有使轉向輪回復到原來中間位置的效果。當汽車水平停放時,在汽車的橫向垂面內,主銷軸線與地面垂線的夾角為主銷內傾角。

前輪外傾角

  如果空車時車輪的安裝正好垂直于路面,則滿載時車橋因承載變形而可能出現車輪內傾,這樣將加速車輪胎的磨損。另外,路面對車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荷,降低它們的壽命。因此,為了前輪有一個外傾角。但是外傾角也不宜過大,否則也會使輪胎產生偏磨損。如左圖所示,當汽車水平停放時,在汽車的橫向垂面內,車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,在滾動時就類似于滾錐,從而導致兩側車輪向外滾開。由于轉向橫拉桿和車橋的約束車輪不致向外滾開,車輪將在地面上出現邊滾邊向內滑的現象,從而增加了輪胎的磨損。為了避免這種由于圓錐滾動效應帶來的不良后果,將兩前輪適當向內偏轉,即形成前輪前束。  (全球汽配采購網整理

 
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