輪式轉向系統機械轉向器的類型有哪些

㈠ 方向機的機械式轉向系統

機械式轉向器應用比較多，根據它們的結構特點不同，可分為齒輪齒條式轉向器、循環球式轉向器、蝸桿滾輪式轉向器和蝸桿指銷式轉向器等。 齒輪齒條式轉向器由與轉向軸做成一體的轉向齒輪和常與轉向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其它形式轉向器比較，齒輪齒條式轉向器最主要的優點是：結構簡單、緊湊；殼體採用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉向器的質量比較小；傳動效率高達90%；齒輪與齒條之間因磨損出現間隙後，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調節的彈簧，可自動消除齒間間隙，這不僅可以提高轉向系統的剛度，還可以防止工作時產生沖擊和雜訊；轉向器佔用的體積小；沒有轉向搖臂和直拉桿，所以轉向輪轉角可以增大；製造成本低。
齒輪齒條式轉向器的主要缺點是：
因逆效率高(60%～70%)，汽車在不平路面上行駛時，發生在轉向輪與路面之間的沖擊力，大部分能傳至轉向盤，稱之為反沖。反沖現象會使駕駛員精神緊張，並難以准確控制汽車行駛方向，轉向盤突然轉動又會造成打手，對駕駛員造成傷害。
根據輸入齒輪位置和輸出特點不同，齒輪齒條式轉向器有四種形式：中間輸入，兩端輸出；側面輸入，兩端輸出；側面輸入，中間輸出；側面輸入，一端輸出。
採用側面輸入、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對稱平面附近。由於拉桿長度增加，車輪上、下跳動時拉桿擺角減小，有利於減少車輪上、下跳動時轉向系與懸架系的運動干涉。拉桿與齒條用螺栓固定聯接，因此，兩拉桿與齒條同時向左或右移動，為此在轉向器殼體上開有軸向方向的長槽，從而降低了它的強度。
採用兩端輸出方案時，由於轉向拉桿長度受到限制，容易與懸架系統導向機構產生運動干涉。
側面輸入、一端輸出的齒輪齒條式轉向器，常用在乎頭微型貨車上。
如果齒輪齒條式轉向器採用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運轉平穩性降低，沖擊大，工作雜訊增加。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。採用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉向器，重合度增加，運轉平穩，沖擊與工作雜訊均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易於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。圓形斷面齒條製作工藝比較簡單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節省20%，故質量小；位於齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉動；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。
根據齒輪齒條式轉向器和轉向梯形相對前軸位置的不同，齒輪齒條式轉向器在汽車上有四種布置形式：轉向器位於前軸後方，後置梯形；轉向器位於前軸後方，前置梯形；轉向器位於前軸前方，後置梯形；轉向器位於前軸前方，前置梯形。
齒輪齒條式轉向器廣泛應用於微型、普通級、中級和中高級轎車上，甚至在高級轎車上也有採用的。裝載量不大、前輪採用獨立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉向器。 循環球式轉向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內裝有鋼球構成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構成的傳動副組成。
循環球式轉向器的優點是：在螺桿和螺母之間因為有可以循環流動的鋼球，將滑動摩擦變為滾動摩擦，因而傳動效率可達到75%～85%；在結構和工藝上採取措施，包括提高製造精度，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；轉向器的傳動比可以變化；工作平穩可靠；齒條和齒扇之間的間隙調整工作容易進行；適合用來做整體式動力轉向器。
循環球式轉向器的主要缺點是：逆效率高，結構復雜，製造困難，製造精度要求高。
循環球式轉向器主要用於貨車和客車上。 蝸桿滾輪式轉向器由蝸桿和滾輪嚙合而構成。其主要優點是：結構簡單；製造容易；因為滾輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有比較高的強度，工作可靠，磨損小，壽命長；逆效率低。
蝸桿滾輪式轉向器的主要缺點是：正效率低；工作齒面磨損以後，調整嚙合間隙比較困難；轉向器的傳動比不能變化。
這種轉向器曾在汽車上廣泛使用過。 蝸桿指銷式轉向器的銷子若不能自轉，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉向器；銷子除隨同搖臂軸轉動外，還能繞自身軸線轉動的，稱之為旋轉銷式轉向器。根據銷子數量不同，又有單銷和雙銷之分。
蝸桿指銷式轉向器的優點是：轉向器的傳動比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損後，調整間隙工作容易進行。
固定銷蝸桿指銷式轉向器的結構簡單、製造容易。但是因銷子不能自轉，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。旋轉銷式轉向器的效率高、磨損慢，但結構復雜。
要求搖臂軸有較大的轉角時，應該採用雙銷式結構。雙銷式轉向器在直線行駛區域附近，兩個銷子同時工作，可降低銷子上的負荷，減少磨損。當一個銷子脫離嚙合狀態時，另一個銷子要承受全部作用力，而恰恰在此位置，作用力達到最大值，所以設計時要注意核算其強度。雙銷與單銷蝸桿指銷式轉向器比較，結構復雜、尺寸和質量大，並且對兩主銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。此外，傳動比的變化特性和傳動間隙特性的變化受限制。
蝸桿指銷式轉向器應用較少。