循环球式转向器简介
循环球式转向器的原理
1 绪论循环球式转向器主要由蜗杆、扇形齿轮轴、钢球、转向器壳、钢球螺母、调整螺钉、向心推力轴承等组成。
为了降低摩擦，采用了具有循环球结构的滚动螺母，蝶、母的一侧制成齿条与转向摇臂轴的齿扇啃合。
其结构和工作原理如下。
转动转向盘时，与转向轴结合成一体的螺杆便带动方形螺套做轴向移动。
螺套的一个面切成齿条，故能进而带动与转向摇臂轴制成一体的齿扇转动。
为了减小蜗杆与螺套间摩擦和磨损，二者的螺纹均制成半圆形凹槽，并不直接接触，其间装有许多钢球，因为借助钢球的滚动，蜗杆和球螺母之间的摩擦阻力小，从而构成了滚动摩擦传动副。
蜗杆的上、下端支承在两个滚锥轴承上，轴承的松紧度可用轴承端盖和壳体间的调整垫片调整。
螺杆与方形螺套二者的螺旋槽对合而成近似圆形断面的螺旋形通道。
方形螺套的外面有两根钢球导管，每根导管的两端分别塞入方形螺套侧面的孔内，导管内也塞满了钢球。
这样，两根导管和方形螺套内的螺旋形通道组合成两个各自独立的封闭钢球"流道"。
转向轴连同螺杆转动时，通过钢球将力传给方形蝶、套，螺套就产生轴向移动。
同时，由于摩擦力作用，所有钢球便在螺杆与螺套之间滚动，形成“球流”。
钢球在螺套内绕行两周之后，就流出螺套而进入导管，再由导管流回螺套内。
故在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不致脱出。
与齿扇制成一体的转向摇臂轴支承在壳体内的材套上，在转向摇臂轴的端部嵌入调整螺钉的圆柱形端头，调整螺钉拧在侧盖上，用螺母锁紧。
因齿扇的齿高是做成沿齿扇轴线倾斜变化的，故转动调整螺钉使转向摇臂轴做轴向移动，即可调整齿条与齿扇的啮合间隙。
循环球式转向器的英文名称是Recirculating Ball Steering Gear。
循环球式转向器由两队传动副组成，一对是螺杆﹑螺母，另一对是齿条、齿扇或曲柄销。
在螺杆和螺母之间装有可循环滚动的钢球，使滑动摩擦变为滚动摩擦，从而提高了传动效率。
循环球式:这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向，这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力装置所应用。
机械毕业设计1535循环球式转向器的设计
Abstract
Automobile is a transport machinewithhigh-performance and variable loads.Steering systemisone of the key componentsfor vehiclesandneed tobeunderstoodand grasped.As the most important part of steering system,steering gearneed to be studiedimportantly.Circulating ball-type steering gearcontainsscrew, nut,ball, steering gear housing, etc.Ithas many Advantages,such ashigh transmission efficiency, light manipulation, less wearandlong service life,soas tobewidelyused in recent years.According to current national standards andthe ball steering vehicle data of BJ2020,a cycle ball steeringis designedbytheautomotiveprinciples, andsomethree-dimensional graphics and rendering parts of the planare completed, so as tomeet the national standards of Modernutility vehicle.
循环球式液压助力方向机构造
循环球式液压助力方向机构造循环球式液压助力方向机构是一种常见的汽车方向盘助力装置，它通过利用液压力来提供驾驶员操纵车辆方向的辅助力量。
本文将介绍循环球式液压助力方向机构的工作原理、结构组成以及优点和应用。
循环球式液压助力方向机构的工作原理是基于流体力学原理的。
它由液压缸、转向球、转向机壳、动力泵、转向助力阀等组成。
当驾驶员转动方向盘时，转向球会随之转动，通过转向机壳传递给转向助力阀。
转向助力阀根据驾驶员的操纵力度和方向，控制动力泵输出的油液流向液压缸，从而产生助力力矩，帮助驾驶员操纵车辆的转向。
循环球式液压助力方向机构的结构组成主要包括液压缸、转向球、转向机壳、动力泵、转向助力阀等。
液压缸是该方向机构的核心部件，它负责产生助力力矩。
转向球是转动方向盘时产生的转动力矩的传递器，它能够把驾驶员的操纵力度和方向传递给转向助力阀。
转向机壳则起到支撑和固定液压缸和转向球的作用。
动力泵负责产生高压油液，为液压缸提供动力。
转向助力阀则控制动力泵输出的油液流向液压缸，从而产生助力力矩。
循环球式液压助力方向机构具有许多优点。
首先，它可以根据驾驶员的操纵力度和方向提供相应的助力，使驾驶变得更加轻松和舒适。
其次，它具有良好的动态响应性能，可以快速响应驾驶员的操纵指令，提高车辆的操控性。
此外，循环球式液压助力方向机构结构简单、可靠性高，且易于维修和保养。
最后，它适用于各种类型的汽车，广泛应用于乘用车、商用车等各类车辆中。
循环球式液压助力方向机构在汽车领域有着广泛的应用。
在日常生活中，我们常见的私家车、出租车等都采用了循环球式液压助力方向机构。
它不仅提高了驾驶的舒适性和操控性，还增强了行车安全性。
特别是在低速行驶、转弯等操作时，循环球式液压助力方向机构的优势更加明显。
总结起来，循环球式液压助力方向机构是一种常见的汽车方向盘助力装置，它通过利用液压力来提供驾驶员操纵车辆方向的辅助力量。
它的工作原理基于流体力学原理，结构包括液压缸、转向球、转向机壳、动力泵、转向助力阀等。
循环球式转向器的结构和工作原理
循环球式转向器的结构和工作原理循环球式转向器是一种用于汽车、船舶和工程机械等车辆的转向
机构，它采用直接传动和球形转向机构，具有结构简洁、灵活性和可
靠性高的特点。
该转向器由两个主要部分组成：球壳和球头。
球壳是固定在车辆
底盘上的一半球形压轴轮，内部安装有导向波纹，用于引导球头的运
动方向。
球头是安装在前轮悬挂上的一半球形压轴轮，外部表面有球
头凸缘，可以与球壳内部的导向波纹配合，转动方式类似于球和球架
的运动方式。
工作原理是这样的：当车辆需要进行转向时，驾驶员将方向盘向
左或向右扭转，方向盘经过传动轴与助力装置相联，不断地转动转向机。
转向机将动力通过联轴器传送到轴向球，轴向球与球壳内部的导
向波纹配合后，绕球心进行循环运动，球壳也随之转动。
球头的凸缘
同时与球壳内部的导向波纹配合，将转向力传递到车轮并使车辆转向。
循环球式转向器具有诸如运动平稳、转向方向自动恢复、转向角
度可达720度等优点，使得驾驶员可以精准掌控车辆的转向，提高了
驾驶安全性和舒适性。
同时，其简单的结构和可靠的性能，也使得该
转向器的维护成本较低，深受汽车制造商和用户的青睐。
需要注意的是，循环球式转向器的使用寿命较长，但在平时使用
中需要保持清洁和润滑，避免过度磨损。
同时，驾驶员要注意在拐弯
时适当减速，避免过度应力对转向器造成损伤。
总的来说，循环球式转向器的结构和工作原理是既简单又有效的，它作为重要的汽车转向机构，已经被广泛应用于各种车辆中。
了解其
原理和使用方法有助于驾驶员更好地掌握转向技巧，提高驾驶安全性
和行车舒适性。
循环球式转向器的结构及工作特点
循环球式转向器的结构及工作特点循环球式转向器是一种常见的转向器，其结构主要由两个部分组成：球壳和球内部的转向机构。
球壳是循环球式转向器的主体部分，由两个半球壳体组成。
半球
壳体内装有减速齿轮，通过固定齿轮和摆动内部转向部件来实现方向
变化。
球壳的中心有一个中心孔，其作用是为球内部的转向机构提供
导向。
球内部的转向机构是循环球式转向器的关键部分，主要由多个齿
轮和摆臂组成。
通常情况下，球内部的齿轮是十字形排列的，并通过
传感器和控制器来进行精确调节。
摆臂的作用是使齿轮在运动中进行
平衡，以实现更加稳定的方向转换。
循环球式转向器的工作特点是高效、精准和可靠。
其特殊的结构
设计使其能够承受振动和冲击，并适应各种复杂的路面和驾驶条件。
在车辆行驶过程中，循环球式转向器可以迅速响应驾驶员指令并适时
转向，确保汽车行驶方向的准确性和安全性。
总之，循环球式转向器的结构和工作原理是现代汽车转向系统中
不可或缺的一部分。
其独特的设计和高效的性能使之成为越来越多汽
车厂商的理想选择。
越来越多汽车的采用，也体现了科技的不断进步，为我们的出行带来了更加便捷和安心的保障。
第43讲循环球和齿轮齿条转向器(修改)
2、转向摇臂
把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉 杆，进而推动转向轮偏转
2、转向摇臂
转向器与直拉杆之间的传动件；
大端用花键与摇臂轴连接，小端用球头销与直拉杆连接；
3、转向直拉杆
（1）作用： 转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。
（2）结构：
在转向轮偏转或悬架弹性变形相对于车架跳动时，转向直拉 杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为不发 生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。
循环球式转向器结构—齿条齿扇式
3、原理： 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴 向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下， 所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。在转向 器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱 出。
循环球式转向器结构—齿条齿扇式
动力路线： 转向螺杆——循环球——螺母——齿扇——摇臂
齿轮齿条式转向器
传动副：转向齿轮(主动件)、转向齿条(从动件) 。
齿轮 齿条
齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器
齿轮齿条转向器工作过程
动力路线： 方向盘——转向轴——转向齿轮——转向齿条——转向拉杆
图 片
视 频
齿轮齿条式转向器
弹簧通过垫片、 压块将齿条压靠 在齿轮上，保证 无间隙配合。弹 簧预紧力用调整 螺钉调节，螺钉 端部起到限位作 用，防止跳齿。
各种定义：
传动效率：转向器的输出功率与输入功率之比 正向传动：作用力从转向盘到转向摇臂传递 逆向传动：转向摇臂受到路面冲击力传递到转向盘
各种定义：
可逆式转向器： 作用力在方向盘和摇臂之间都容易传递的转向器 作用力在转向盘和转向摇臂之间都很容易传递有利于转向 回正，也容易“打手”现象。
循环球式转向器的设计
转向系包括转向器和转向传动机构。
转向系的要求；转向器的工作原理：转向器的分类；重点突出循环球式转向器优点缺点；怎么改进缺点，循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。
循环球式转向器是汽车转向系中最重要的部件，它的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。
它由两级传动副构成：第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。
在第一级传动副中，螺杆螺母的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，实现滚动摩擦，可使正效率可达到90%。
因此循环球式转向器是目前国内外机械式和液压动力式汽车转向器应用最广泛的结构型式之一。
转向螺母是循环球式转向器中核心件之一，工作时与钢球接触，发生滚动摩擦，并有由于路面不平传到螺母的冲击。
由此转向螺母的钢球滚道轮廓形状是设计的关键，如果滚道与钢球的接触点不正确，将导致转向器卡死，造成翻车事故。
文中使用SolidWorks软件建立某车型汽车循环球式转向器的组件——转向螺母的精确三维模型，以便为后续的有限元分析、工作过程仿真和建立虚拟样机提供真实精确的三维仿真模型。
1 转向螺母的滚道设计原理转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽，它们的螺旋滚道槽法截面轮廓见图1。
采用双圆弧滚道型面可以保证钢球滚珠和滚道面的“三点接触”，通过第三接触点C的法向反力Nc来和摩擦力fA、fB相平衡，使滚珠在几乎无滑移的情况下即可达到力的平衡，大大减轻其自锁效应。
自锁效应是指在两个摩擦力fA、fB组成力偶的作用下，滚珠向螺母或螺杆滚道侧的滑动现象。
如果滚珠滑动过大，将导致滚珠和接触滚道发生塑性变形，使整个螺旋副传动卡死，造成转向器不能转向，引发交通事故。
采用双圆弧滚道型面的滚珠螺旋副能减小自锁效应的关键是严格控制三者的配合间隙，过大的间隙将使得滚珠必须滑移一个较大的间隙值后才能与滚道的第三点接触，甚至不出现第三点接触。
简述汽车循环球式转向器的结构和工作原理。
简述汽车循环球式转向器的结构和工作原理。
汽车循环球式转向器是汽车转向系统的一种重要组成部分。
它通过将输入的转向力转化成输出的转向力，实现车辆行驶方向的控制。
本文将对汽车循环球式转向器的部件构成、结构原理、工作流程等进行详细介绍。
汽车循环球式转向器主要由外壳、油路系统、球栓、轴套、皮碗、球道、小球、杆头、齿轮、齿轮壳、轴等多个部件组成。
球栓和轴套结构比较特殊，是汽车循环球式转向器的核心组成部分。
球栓是一个类似小球的部件，由两个半球体组成。
半球体内部有一个球道，可以与轴套的球道相匹配。
轴套则是一个中空的部件，外部呈圆柱体状，内部有一个球道。
轴套与球栓之间有一道缝隙，用以通油。
齿轮和齿轮壳是汽车循环球式转向器的另一个重要组成部分，用来减小输入输出转向力之间的误差。
汽车循环球式转向器的结构原理比较简单。
当车辆进行转弯时，方向盘旋转产生的力矩将通过油路系统传递到汽车循环球式转向器。
接着，球栓和轴套开始相互接触，形成油路通道，将油液润滑到齿轮和齿轮壳之间。
齿轮和齿轮壳将输入的转向力转化成输出的转向力，调整车轮的转向角度，使车辆正确行驶。
汽车循环球式转向器的核心组成部分是球栓和轴套。
其结构原理可以基于液压力学来解释。
当方向盘发生旋转时，会产生一个流动液体的液压力。
这种力会通过球栓和轴套的结构进行转化，使得液压力在油路系统中形成一个闭合循环，从而实现转向的目的。
汽车循环球式转向器的工作流程可以描述为如下几个步骤：1.方向盘旋转：当车辆需要转向时，司机会通过方向盘控制汽车的转向角度。
这种旋转会产生力矩，传递到汽车循环球式转向器中。
2.液压力传递：转向力矩会通过油路系统传递到球栓和轴套中，使两者之间的接触面积增加。
在这个过程中，液压力在油路系统中形成一个封闭的循环，从而使球栓和轴套之间不断地进行相互接触和分离。
这种接触和分离形成的油道可以将压缩液体传递到齿轮和齿轮壳之间。
3.输出转向力：经过齿轮和齿轮壳的作用，输入的转向力被转化成了输出的转向力。
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循环球式转向器概述
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1 转向器概述
转向器总成是汽车行驶系统中的重要安全部件，其质量好坏对汽车直线行驶的稳定性和操纵稳定性都有直接影响［1]。
转向器一般固定在汽车车架或车身上，是转向系统中的减速机构,它一般由1~2级传动副组成，其结构有多种形式[2]。
转向器的功用有：将转向力的放大；将方向盘的转矩变为转向摇臂的前后摆动[3］。
对转向器的要求：转向灵敏，故转向器的减速比不可太大，一般轿车转向器的减速比为12~21［4］；有较高的传动效率；增大由方向盘传到转向节的力并改变力的传递方向,获得所要求的摆动速度和角度;有一定的可逆性，即从转向轮自动回正和传递适当路感这两个因素综合考虑[5]。
2 机械式转向器分类
按转向器结构形式可分为齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等［6].
按其作用力的传递情况可分为可逆式、不可逆式、极限可逆式三种［7］。
转向器的逆效率表示转向器的可逆性［8］。
可逆式转向器正、逆传动效率都高，有利于转向后转向轮的自动回正,但也容易出现“打手”现象。
不可逆式转向器转向器零件易损坏,且没有“路感”。
极限可逆式转向器有一定的路感，转向轮自动回正也能实现,“打手"现象不太明显。
驾驶员作用在商用车转向盘的切向力在一定条件下不超过250N［9］.经常在良好路面上行驶的汽车多用可逆式转向器［10］。
3 循环球式转向器的特点及应用
正传动效率很高,故操作轻便，工作平稳可靠，使用寿命长.但其逆效率也高，易将路面冲击力传到转向盘。
不过对于轻型的、前轴轴载质量不大而又经常在良好路面上行驶的汽车而言，
这一缺点影响不大。
因此，循环球式转向器在各类各级汽车上,特别是商用车和越野车上获得了广泛的应用［13］。
4 循环球式转向器的组成
1。
万向节叉 2.转向齿轮轴 3。
调整螺母 4.向心球轴承 5。
滚针轴承 6。
固定螺栓 7。
转向横拉杆 8。
转向器壳体 9.防尘套 10.转向齿条 11.调整螺塞 12.锁紧螺母 13.压紧弹簧 14。
压块［14］。
循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一，有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。
为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球,以实现滚动摩擦。
转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。
二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道.
螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。
转向螺母外有两根钢球导管,每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。
导管内也装满了钢球。
这样,两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球”流道"。
转向螺杆转动时,通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。
同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动,形成”球流”。
在转向器工作时，
两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。
5循环球式转向器的工作原理
循环球式转向器是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合,直线运动再次变为旋转运动,使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。
循环球式转向器的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力,所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动。
在汽车中直观的表示如下
循环球式转向器有一个蜗杆。
您可以将此转向器想像为两部分。
第一部分是带有螺纹孔的金属块。
此金属块外围有切入的轮齿,这些轮齿与驱动转向摇臂的齿轮相结合（参见上图)。
方向盘连接在类似螺栓的螺杆上,螺杆则插在金属块的孔内。
转动方向盘时，它便会转动螺栓。
由于螺栓与金属块之间相对固定，因此旋转时，它不会像普通螺栓那样钻入金属块中，而是带动金属块旋转，进而驱动转动车轮的齿轮。
6 转向器的发展趋势
自汽车发明100多年来，转向器发展经历了从最初的机械式转向器逐步发展到液压助力式转向器、电控液压助力式转向器、电动助力式转向器的过程。
有业内专家介绍，将来有可能向线控转向系统和主动前轮转向系统发展[15]。
循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器，而蜗轮、蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器,正在逐步被淘汰或保留较小的地位。
“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。
转向系统的速比特性是决定
汽车转向轻便性、操纵稳定性和机动性的重要因素之一。
选择速比时除了要考虑具体车型特点外，还必须考虑两种基本工况，即高速直线行驶和低速大转角行驶。
不同的工况和不同的使用性能对速比特性互相矛盾的要求是等速比转向器所不能满足的。
因此，近年来变速比转向器应运而生，得到迅速发展[16]。
专业化生产已成为一种趋势，只有走这条道路,才能使产品质量高、产量大、成本低，在市场上有竞争力。
循环球式转向器在国外实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试验和研究,大大提高了产品的产量和质量.
动力转向是发展方向。
动力转向系统的应用日益广泛，不仅在重型汽车上必须装备,在高级轿车上应用的也较多,在中型汽车上的应用也逐渐推广。
主要是从减轻驾驶员疲劳，提高操纵轻便性和稳定性出发；次要是从减小因在高速行驶中前轮突然爆胎而造成的事故出发。
动力转向有3种形式：整体式、半分置式及联阀式动力转向结构.从发展趋势上看,国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向[17]。
参考文献：
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北京:机械工业出版社，2009。
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[6] 刘涛，赵立军，赵桂范。
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北京：北京大学出版社，2008。
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汽车概论［M]。
北京：电子工业出版社,2010。
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北京：人民交通出版社,2005。
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[9］欧阳爱国，徐衡，卜永丽.汽车技术实训基础篇[M].北京:北京理工大学出版社,2007.199～207。