目的與作用

為了轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)布置方便，減少由于裝置位置誤差及部件相對運動所引起的附加載荷，同時考慮汽車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轉(zhuǎn)向萬向節(jié)。

由于轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包含了不等速萬向節(jié)。不可避免存在轉(zhuǎn)向力矩波動問題。轉(zhuǎn)向力矩波動會導致產(chǎn)生轉(zhuǎn)向力時輕時重的現(xiàn)象。影響到駕駛員對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的感覺從而引起駕駛員的不舒服和疲勞，給駕駛帶來潛在的危險因此，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置過程中．必須考慮如何減少轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力矩波動。

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)計公差，來指導轉(zhuǎn)向柱布置設(shè)計工作，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比滿足設(shè)計要求。

十字萬向節(jié)傳動計算：

中間軸相位角：

中間軸相位角：轉(zhuǎn)向柱下軸兩端的萬向節(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L0的法面Plane A（如上圖）；

做出中間軸上下兩個萬向節(jié)叉的軸線L1，L2；

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

從駕駛室端向轉(zhuǎn)向器端觀察（如圖3），L1’順時針轉(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L3與中間軸軸線L0的平面Plane B；

做中間軸軸線L0與輸出軸（轉(zhuǎn)向機）軸線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順時針轉(zhuǎn)到Plane B的角度為α。

波動力矩：

定義轉(zhuǎn)向管柱軸線L3與中間軸軸線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。

其當量夾角越小傳動性能越好，而當量夾角與轉(zhuǎn)向柱管的布置形式密切相關(guān)，要得到最佳傳動性能，在轉(zhuǎn)向柱管的空間軸交點確定以后可以通過調(diào)整相位角來進行進一步的優(yōu)化，當當量夾角取得最小值的時候的相位角即為最佳相位角，計算其等效當量夾角：

為了達到最佳的傳動性能，要求等效當量夾角βe盡可能小。

從上式可以看出，當α＋ψ＝180°時，等效當量夾角βe最小，

根據(jù)萬向節(jié)傳動瞬時功率相等的條件，從動軸上的轉(zhuǎn)矩為：

當θ＝90°和270°時，從動軸上的轉(zhuǎn)矩達到最大值：

T2max＝T1／cosβe

當θ＝0°和180°時，從動軸上的轉(zhuǎn)矩達到最小值：

T2min＝T1cosβe

因此轉(zhuǎn)向管柱波動力矩范圍為：

乘用車力矩波動范圍控制目標值K≤7％；

貨運車力矩波動范圍控制目標值K≤10％。