EPS系統(tǒng)設(shè)計與分析

1、青島理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文）目 錄摘 要2ABSTRACT2第1章 緒論31.1課題研究的背景31.2 課題研究的意義31.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀41.4本章小結(jié)5第2章 全輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析62.1 前輪轉(zhuǎn)向汽車與全輪轉(zhuǎn)向汽車運動學分析對比62.1.1前輪轉(zhuǎn)向汽車車輪運動學分析62.1.2全輪轉(zhuǎn)向汽車運動學分析72.2全輪轉(zhuǎn)向汽車受力分析7第3章 全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定93.1液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)93.1.1 機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)93.1.2電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)113.2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)143.3全輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定173.4本章小結(jié)17第4章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)184.1轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向

2、操縱機構(gòu)184.1.1 轉(zhuǎn)向器傳動效率及轉(zhuǎn)向盤自由行程184.1.2 轉(zhuǎn)向器184.1.3轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)214.2轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)224.2.1與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)224.2.2與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)264.3轉(zhuǎn)向加力裝置274.4傳感器及電子控制單元294.4.1扭矩傳感器294.4.2電子控制單元29第五章 總結(jié)30摘 要全輪轉(zhuǎn)向是指汽車的后輪與前輪一樣具有一定的轉(zhuǎn)向功能，不僅可以與前輪同方向轉(zhuǎn)向，也可以與前輪反方向轉(zhuǎn)向。全輪轉(zhuǎn)向汽車不僅能提高工作效率，降低駕駛員的勞動強度，還能充分利用空間，減小能耗。它適應汽車未來發(fā)展的趨勢，存在廣闊的發(fā)展前景。本文對電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了研

3、究，針對課題進行了文獻檢索，查看相關(guān)資料，了解國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀;對國內(nèi)外全輪轉(zhuǎn)向汽車的研究歷史及現(xiàn)狀進行了詳細的介紹，明確了本次設(shè)計的基本內(nèi)容及需要解決的主要問題；對全輪轉(zhuǎn)向汽車系統(tǒng)與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行了分析，包括受力分析和運動學分析；對全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力方案進行確定；電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的介紹以及各部件的功能介紹。關(guān)鍵詞：全輪轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)分析，運動學分析，電動助力ABSTRACTAll wheel steering means that the rear wheels of a car have a certain steering function as the front wheels. Not

4、only can be the same direction with the front wheel steering, but also with the front wheel to reverse direction. All-wheel steering cars can not only improve work efficiency, reduce labor intensity of the driver, but also make full use of space, reduce energy consumption. It adapts to the trend of

5、the future development of the automobile, and has broad prospects for development. In this paper, electric power steering system is studied, the main problem for the study of history and present situation of all-wheel steering cars were introduced in detail, defined the basic elements of this design

6、 and need to be addressed: the subject for a literature search, review data, to understand the status of development at home and abroad ; for all-wheel steering system and the traditional automotive steering system is analyzed, including stress analysis and kinematic analysis; for all-wheel steering

7、 system booster program to determine; electric power steering system features and describes the various components of the presentation.KEY WORDS: all-wheel steering;，system analysis;，kinematics analysis;，electric Power第1章 緒論1.1課題研究的背景 隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車行駛速度的提高以及道路行駛密度的增大，作為能夠?qū)崿F(xiàn)主動安全性的方法之一的全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)日益受到重視。全輪

8、轉(zhuǎn)向的主要優(yōu)點是在轉(zhuǎn)向時能夠保持重心偏角基本為零，極大的改善了橫擺角速度和側(cè)向加速度的瞬態(tài)性能指標。另外低速行駛時能夠減少汽車的轉(zhuǎn)彎半徑，使汽車在低速行駛狀態(tài)下更加靈活，而且還能夠獨立地控制汽車的運動軌跡與姿態(tài)，使方向角與姿態(tài)角重合，提高汽車行駛時的側(cè)向穩(wěn)定性：高速行駛狀態(tài)下的同相位轉(zhuǎn)向，方向盤到后輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)彎力的時間相對滯后，使車身方向與實際行駛方向的偏差減小，從而具有較好的穩(wěn)定性。近幾年，載貨車和專用作業(yè)車的噸位逐漸增大，有的總重量已超過30t，汽車車軸由兩軸增加至多軸，因而工程機械操縱的靈活性和穩(wěn)定性要求顯得越來越重要。電子技術(shù)日新月異，控制理論的不斷完善，全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究已是眾多汽車生

9、產(chǎn)廠商占有市場的關(guān)鍵因素之一。全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)是未來重型汽車轉(zhuǎn)向靈活性的發(fā)展趨勢，在高速發(fā)展的現(xiàn)代化社會，更高的機械效率和較低的能量消耗在汽車設(shè)計中占有很重要的地位。全輪轉(zhuǎn)向汽車與現(xiàn)代化的設(shè)計理念相吻合，即它的環(huán)保性和節(jié)能性，它適應未來汽車發(fā)展的趨勢，存在廣闊的市場前景。本課題旨在對汽車全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)原理進行簡單介紹，結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，給出電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計過程，為設(shè)計開發(fā)全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供參考依據(jù)。1.2 課題研究的意義 本文主要研究了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作方式，與傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS)相比，EPS系統(tǒng)具有如下特點：（1） 工作效率高 HPS系統(tǒng)為機械和液壓連接，效率一般為

10、6070%，工作效率低；而EPS 系統(tǒng)為機械和電氣連接，效率較高，可達90%以上。（2） 能耗少，環(huán)保性能高汽車在路上行駛過程中，處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)的時間約為總行駛時間的5%，對于HPS系統(tǒng)，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，油泵始終處于工作狀態(tài)，從而使轎車燃油消耗增加46%，并且由于液壓回路中有液壓軟管和接頭，存在油液泄露問題，液壓軟管也是不可回收的，對環(huán)境造成一定污染；而EPS系統(tǒng)僅在需要轉(zhuǎn)向時，才會啟動電機產(chǎn)生助力，相比之下，轎車安裝EPS系統(tǒng)比安裝HPS系統(tǒng)燃油消耗可減少3.55.5%。EPS系統(tǒng)中不存在油液泄露問題，并且消除了轉(zhuǎn)向過程中HPS系統(tǒng)油泵的噪音，利于環(huán)保。（3） 回正性好EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部阻

11、力小，回正性好，從而得到最佳的轉(zhuǎn)向回正特性，同時極大地改善了汽車的操縱穩(wěn)定性。（4） 裝配性好 HPS系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向油泵與機械式轉(zhuǎn)向裝置相互分離，裝配時不僅需要安裝油泵、支架、油管等，而且還需要排氣；而EPS系統(tǒng)元件數(shù)目少，且大多為模塊化結(jié)構(gòu)，方便安裝、省時。1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 汽車的全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在20世紀80年代中期開始發(fā)展，全輪轉(zhuǎn)向主要有兩種方式：當后輪轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向方向相同時稱為同相位轉(zhuǎn)向；當后輪轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向方向相反時稱為逆相位轉(zhuǎn)向、全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)目前被很多公司所采用，其中大多應用在了大型車輛上，也有一些SUV以及跑車具有四輪轉(zhuǎn)向的功能。配備全輪轉(zhuǎn)向之后，車輛可以減少轉(zhuǎn)彎半徑、提高低速

12、行駛狀態(tài)下的機動性以及高速行駛狀態(tài)下的操縱性和可控制能力。近幾年國內(nèi)外都在積極開展全輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。從英國利蘭公司1934年開始生產(chǎn)四軸載貨汽車算起，至今已有60多年的歷史。進入20世紀90年代，電子技術(shù)的高速發(fā)展和微電腦在汽車上應用日趨成熟，使汽車開始進入智能化階段。新的控制理論不斷地與四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)相結(jié)合，例如自適應控制，模糊控制，最優(yōu)控制，神經(jīng)網(wǎng)絡控制以及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制，使得四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)設(shè)計理念模塊化，智能化。從20世紀初（1907年），日本政府頒發(fā)第一個關(guān)于四輪轉(zhuǎn)向的專利證書開始，對于汽車四輪轉(zhuǎn)向的研究一直伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而進行著。隨著對四輪轉(zhuǎn)向這一領(lǐng)域研究的不斷進展，出現(xiàn)了多種不同結(jié)

13、構(gòu)形式、不同控制策略的實用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一般來說，四輪轉(zhuǎn)向汽車在轉(zhuǎn)向過程中，根據(jù)不同的行駛條件，前、后輪轉(zhuǎn)向角之間應遵循一定的規(guī)律。目前，典型四輪轉(zhuǎn)向汽車的后輪偏轉(zhuǎn)規(guī)律是：(1) 逆相位轉(zhuǎn)向在低速行駛或者方向盤轉(zhuǎn)角較大時，前、后輪實現(xiàn)逆相位轉(zhuǎn)向，即后輪的偏轉(zhuǎn)方向與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反，且偏轉(zhuǎn)角度隨方向盤轉(zhuǎn)角增大而在一定范圍內(nèi)增大（后輪最大轉(zhuǎn)向角一般為5°左右）。這種轉(zhuǎn)向方式可改善汽車低速時的操縱輕便性，減小汽車的轉(zhuǎn)彎半徑，提高汽車的機動靈活性。便于汽車掉頭轉(zhuǎn)彎、避障行駛、進出車庫和停車場。（2）同相位轉(zhuǎn)向在中、高速行駛或方向盤轉(zhuǎn)角較小時，前、后輪實現(xiàn)同相位轉(zhuǎn)向，即后輪的偏轉(zhuǎn)方向與前輪的

14、偏轉(zhuǎn)方向相同（后輪最大轉(zhuǎn)角一般為1°左右）。使汽車車身的橫擺角速度大大減小，可減小汽車車身發(fā)生動態(tài)側(cè)偏的傾向，保證汽車在高速超車、進出高速公路、高架引橋及立交橋時，處于不足轉(zhuǎn)向狀態(tài)?，F(xiàn)在，有許多全輪轉(zhuǎn)向汽車把改善汽車操縱性能的重點放在提高汽車高速行駛的操縱穩(wěn)定性上，而不過分要求汽車在低速行駛時的轉(zhuǎn)向機動靈活性。其工作特點是低速時汽車只采用前輪轉(zhuǎn)向，只在汽車行駛速度達到一定數(shù)值后（50km/h），后輪才參與轉(zhuǎn)向，進行同相位四輪轉(zhuǎn)向。與普通的前輪轉(zhuǎn)向汽車相比，四輪轉(zhuǎn)向汽車具有如下特點：優(yōu)越性：（1） 轉(zhuǎn)向操作的響應加快，準確性提高；（2） 轉(zhuǎn)向操作的機動靈活性和行駛穩(wěn)定性提高；（3） 抗

15、側(cè)向干擾的穩(wěn)定性好；（4） 超車時，變換車道更容易，減小了汽車產(chǎn)生擺尾和側(cè)滑的可能性。不足性：（1） 低速行駛時，汽車尾部容易碰到障礙物；（2） 實現(xiàn)理想控制的技術(shù)難度大；（3） 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、成本高；（4） 轉(zhuǎn)向過程中，阿克曼定理難保證。1.3本章小結(jié)進入上世紀九十年代，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，使得電子技術(shù)廣泛應用于提高車輛總體性能上，尤其是改善車輛操縱穩(wěn)定性方面，加上現(xiàn)代控制理論的應用，以及計算機模擬仿真技術(shù)的融入，使得4WS發(fā)展更加成熟、應用更為廣泛在工程機械領(lǐng)域?；谒妮嗈D(zhuǎn)向的發(fā)展方向，目前國內(nèi)外的汽車廠商對于全輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的控制主要采用的是數(shù)字控制，這是鑒于數(shù)字控制的很多優(yōu)點：程序化控

16、制，控制器按照所設(shè)計的控制規(guī)律進行運算和數(shù)字信息的處理，主要通過程序（即軟件）來實現(xiàn)，若改變控制規(guī)律只需改變軟件，而不必改變系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)：控制精度高，在模擬控制系統(tǒng)中，控制器的精度由元件的精度而定，數(shù)字控制器精度由字長決定；穩(wěn)定性好；軟件復用，在模擬系統(tǒng)中，需用相同的硬件環(huán)境實現(xiàn)，數(shù)字控制器是程序控制，只需要設(shè)計和編寫實現(xiàn)其模型的子程序模塊，即可方便地實現(xiàn)多個功能的環(huán)節(jié)。第2章 全輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析2.1 前輪轉(zhuǎn)向汽車與全輪轉(zhuǎn)向汽車運動學分析對比2.1.1前輪轉(zhuǎn)向汽車車輪運動學分析 如圖2-1，交點O稱為轉(zhuǎn)向中心，對于兩軸汽車，由圖可見，內(nèi)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角應該大于外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角。在車輪為絕對

17、剛體的假設(shè)條件下，角與的理想關(guān)系式應為 （式2-1） 式中，B為兩側(cè)主銷軸線與地面相交點之間的距離；L為汽車軸距。 圖2-1由轉(zhuǎn)向中心O到外轉(zhuǎn)向輪與地面接觸點的距離，稱為汽車轉(zhuǎn)彎半徑R。由圖2-1可知，當外轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角達到最大值時，轉(zhuǎn)彎半徑R為最小。在如圖的理想情況下，最小轉(zhuǎn)彎半徑R與外轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系為 （式2-2）2.1.2全輪轉(zhuǎn)向汽車運動學分析 輪式車輛順利完成轉(zhuǎn)向的基本要求是各車輪作純滾動。為了滿足這一要求，車輛在轉(zhuǎn)向時各車輪軸心線應通過同一瞬心軸線，此軸線垂直于地面，其投影點如圖2-2中O點，水平投影車輛轉(zhuǎn)向時車身繞瞬心O點轉(zhuǎn)動。因車輛轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)彎半徑R隨前輪偏轉(zhuǎn)角的變化而變化

18、，所以稱O點為瞬時轉(zhuǎn)向中心。 圖2-2輪式車輛轉(zhuǎn)向過程 a前輪轉(zhuǎn)向 b四輪異相位轉(zhuǎn)向（1）通過駕駛?cè)藛T的操縱來實現(xiàn)前輪的偏轉(zhuǎn)，車輪的偏轉(zhuǎn)的程度決定了車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。 （2）兩前輪作純滾動，要求內(nèi)側(cè)前輪偏轉(zhuǎn)角比外側(cè)前輪偏轉(zhuǎn)角要大，內(nèi)、外側(cè)前輪偏轉(zhuǎn)角和的關(guān)系為： （式2-3）該式即為阿克曼公式。 式中：M兩轉(zhuǎn)向節(jié)立軸與前輪軸心線交點之間距離； L 車輛前后軸距。若為前、后輪同時異相位偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向，如圖2-2b則式2-1為： （式2-4） （3）轉(zhuǎn)向時，兩個驅(qū)動輪在同一時間內(nèi)走過的路程是不相等的，外側(cè)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)得要快，而內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)得慢，即： （式2-5）式中：、分別為慢、快速側(cè)驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速； R 轉(zhuǎn)彎半徑

19、； B后軸輪距。2.2全輪轉(zhuǎn)向汽車受力分析如圖2-3所示，如果前橋主銷之間距離等于后輪兩主銷之間的距離時，即圖2-3四輪轉(zhuǎn)向示意圖則有： (式2-6） （式2-7) (式2-8）式中 、兩側(cè)主銷中心距離； 、后輪到轉(zhuǎn)向中心線的軸向距離；當前、后橋兩主銷之間的距離M不相等時 ，時，要滿足通過各個車輪幾何軸線的垂直平面都應相交于同一條直線上，則 （式2-9）由上式可得：與的差值越大，與也越大。而當轉(zhuǎn)向輪偏角較大時，前后輪的瞬時轉(zhuǎn)向中心就不會重合，其差值隨著與差值的增大而增大，使機械在轉(zhuǎn)向半徑較小時，轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生一定的滑移。因此應盡量減小與的差值，最好相等。再次選擇兩者相等，由此可得： （式2-10）

20、 （式2-11） （式2-12） 第3章 全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定3.1液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3.1.1 機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳動皮帶、儲油罐等部件構(gòu)成。為保持壓力，不論是否需要轉(zhuǎn)向助力，系統(tǒng)總要處于工作狀態(tài)，一般經(jīng)濟型轎車使用機械液壓助力系統(tǒng)的比較多。 汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖圖3-1 汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理： 汽車直線行駛時，滑閥7在回位彈簧10和反作用閥8的作用下處于中間位置，動力缸15兩端均與回油道聯(lián)通，油泵輸出的油液通過進油道量孔4進入閥體9的環(huán)槽A，然后分成兩路：一路通過環(huán)槽B和D，另一路流過環(huán)槽C和E。由于滑閥

21、7在中間位置，兩路油液經(jīng)回油孔道流回油箱，整個系統(tǒng)內(nèi)油路想通，油壓處于低壓狀態(tài)。機械式助力轉(zhuǎn)向提供液壓的液壓泵由發(fā)動機通過皮帶驅(qū)動，也就是說只有發(fā)動機運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向泵才能夠運轉(zhuǎn)，這就是為什么發(fā)動機熄火后方向盤助力消失的原因。在轉(zhuǎn)向機上，有一個能夠隨轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動的機械閥，當方向盤未左右轉(zhuǎn)動時，活塞兩側(cè)腔室內(nèi)壓力一一致，處于平衡狀態(tài)。當方向盤轉(zhuǎn)動時，連接在轉(zhuǎn)向柱上的機械閥就會相應的打開或關(guān)閉，一側(cè)油液不再經(jīng)過液壓缸而直接回流至儲油罐，另一側(cè)油液繼續(xù)注入液壓缸內(nèi)，活塞兩側(cè)產(chǎn)生壓差，便會在液力的作用下被推動，進而產(chǎn)生輔助力度推動轉(zhuǎn)向拉桿，讓車輪轉(zhuǎn)向，使我們轉(zhuǎn)動方向盤所需的力度大大減小。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有

22、一個好處，就是提升舒適性和安全性，車輪的劇烈跳動和遇到坑洼路面導致輪胎出現(xiàn)非自主的轉(zhuǎn)向時，通過液壓對活塞的作用能夠很好的緩沖和吸收震動，使傳遞到方向盤上的震動大大減少。同時這種結(jié)構(gòu)還提升了安全性，比如使用傳統(tǒng)齒輪齒條機構(gòu)的車輛在轉(zhuǎn)向時輪胎遇到坑洼突然變向，齒條會帶動齒輪使方向盤反轉(zhuǎn)，出現(xiàn)“打手”的情況，很容易使駕駛者的手部受到傷害，在液壓助力的車輛上就不會有這樣的問題。機械式液壓助力類型：根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)液流方式的不同可以分為常壓式液壓助力和常流式液壓助力。常壓式液壓助力系統(tǒng)的特點是無論方向盤處于正中位置還是轉(zhuǎn)向位置、方向盤保持靜止還是在轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)管路中的油液總是保持高壓狀態(tài)；而常流式液壓轉(zhuǎn)向助力系

23、統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油泵雖然始終工作，但液壓助力系統(tǒng)不工作時，油泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，管路的負荷要比常壓式小，現(xiàn)在大多數(shù)液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)都采用常流式?？梢钥吹?，不管哪種方式，轉(zhuǎn)向油泵都是必備部件，它可以將輸入的發(fā)動機機械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力。圖3-2 機械式液壓助力特點：整套系統(tǒng)均為機械結(jié)構(gòu)，從由皮帶驅(qū)動的機械式液壓泵到轉(zhuǎn)向柱上的液壓機械閥體，沒有任何電子系統(tǒng)，技術(shù)成熟穩(wěn)定、可靠性高、適用范圍很廣，即使車輛的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，失去助力，還是能夠依靠傳統(tǒng)的齒輪齒條機構(gòu)進行轉(zhuǎn)向。缺點是構(gòu)造較復雜，占用空間較大，制造成本較高，也使得保養(yǎng)維護的難度和成本都比較高。并且由于液壓泵靠發(fā)動機皮帶驅(qū)動，無論車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都

24、要工作，所以會消耗發(fā)動機的一部分動力，影響燃油經(jīng)濟性和車輛的動力性，尤其是對于動力本身就相對孱弱的小排量車型的影響比較明顯。又由于液壓泵的壓力很大，也比較容易損害助力系統(tǒng)，使用壽命受到影響。另外，單純的機械式液壓助力系統(tǒng)助力力度不可調(diào)節(jié)，很難兼顧低速和高速行駛時對指向精度的不同需求。不妨回憶一下：開這樣的車，尤其時低速轉(zhuǎn)彎的時候，覺得方向比較沉，發(fā)動機也比較費力氣。圖3-3 3.1.2電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 所謂的電子液壓助力，Electro-hydraulic power steering，簡稱EHPS，其助力原理與機械式液壓助力完全相同，而與機械式液壓助力最大的區(qū)別就是不再使用由發(fā)動機通過皮

25、帶驅(qū)動的液壓泵，而是換成了電力驅(qū)動的電子泵。 電子液壓助力的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在能耗上，首先由電能驅(qū)動的電子泵使用發(fā)電機和電池輸出的電能，不再消耗發(fā)動機本身的動力，電子泵的啟動和關(guān)閉全部由電子系統(tǒng)控制，在不做轉(zhuǎn)向動作的時候，電子泵關(guān)閉，不像機械液壓助力泵那樣始終與發(fā)動機聯(lián)動，進一步減小能耗。圖3-4 圖3-4：電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由儲油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動泵、轉(zhuǎn)向機、助力轉(zhuǎn)向傳感器等，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動泵是一個整體結(jié)構(gòu)。其次，電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子控制單元，能夠通過對車速傳感器、橫向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器等傳感器的信息的處理，通過實時改變電子泵的流量來改變轉(zhuǎn)向助力的力度大

26、小，也就是隨速可變助力功能。當然，并不是只有電子液壓助力能夠?qū)崿F(xiàn)助力隨速可變。這種液壓式EPS是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子控制單元根據(jù)檢測到的車速信號，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵以高速運轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵以較低的速度運轉(zhuǎn)，在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要同時，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。是當前使用較為普遍的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)形式。圖3-5 圖3-5：相比一般的電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它的

27、特別之處在于其在結(jié)構(gòu)上多出了一個檢測方向盤轉(zhuǎn)動速度的角速度傳感器（轉(zhuǎn)向助力傳感器）。電子液壓助力特點：無論是從技術(shù)、功能、還是經(jīng)濟性方面來看，電子液壓助力都較機械式液壓助力更具優(yōu)勢，但是，目前電子液壓助力并沒能夠取代機械式液壓助力，主要原因有如下幾方面： 1.電子液壓助力成本更高。相對機械式的液壓助力系統(tǒng)，加入了電控系統(tǒng)換上電子泵后、電子液壓助力的制造成本更高，技術(shù)也更加復雜，保養(yǎng)維修的難度和成本也隨之提高。 2.可靠性不及機械液壓助力。電子液壓助力除了會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向機構(gòu)和液壓機構(gòu)的故障外，還增加了電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性，因而可靠性不及傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)。 3.助力力度有限。雖然使用電子泵有明顯優(yōu)

28、勢，但是，電子泵需要由發(fā)電機的電能驅(qū)動，而車載發(fā)電機的本身功率和蓄電池能夠提供的最大電流都有限，所以電子泵的功率也受到限制，能承載的負荷也有限。所以目前使用電子液壓助力的車型大多為中小型車輛。對于需要較大助力力度的車輛而言，電子液壓助力系統(tǒng)就有些鞭長莫及了。 4.進化的機械液壓助力系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，電子液壓助力的隨速可變功能在進化的機械液壓助力系統(tǒng)上也已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)（使用電磁閥體技術(shù)），甚至在機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上衍生出了可變速比的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所以可靠性和可承載負荷都更高的機械液壓助力系統(tǒng)依然受到廠商的歡迎。 3.2 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動方向助力英文全稱是Electronic P

29、ower Steering，簡稱EPS，是上世紀90年代后期開始才逐漸應用到量產(chǎn)車上的轉(zhuǎn)向技術(shù)，與液壓助力系統(tǒng)一樣，仍然是基于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機構(gòu)而來，只不過助力機構(gòu)由復雜的液壓機構(gòu)變成了依靠電動機產(chǎn)生助力的系統(tǒng)。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常簡單，沒有了液壓泵、儲液罐、液壓管路和轉(zhuǎn)向柱閥體結(jié)構(gòu)，而是由傳感器、控制單元和助力電機構(gòu)成。在轉(zhuǎn)向柱位置安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，當方向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)矩傳感器探測到轉(zhuǎn)動力矩，并將之轉(zhuǎn)化成電信號傳給控制器，車速傳感器也同時信號傳給控制器，控制器運算夠供給電機適當?shù)碾妷海?qū)動電機轉(zhuǎn)動，電動機通過減速機構(gòu)將扭矩放大推動轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向拉桿運動，實現(xiàn)助力。如果不轉(zhuǎn)向，則本套系統(tǒng)就

30、不工作，處于休眠狀態(tài)等待調(diào)用。其根據(jù)速度可變助力的特性能夠讓方向盤在低速時更輕盈，而在高速時更穩(wěn)定，俗話說方向不發(fā)飄。又由于它不轉(zhuǎn)向時不工作，所以，也多少程度上節(jié)省了能源，一般高檔轎車使用這樣的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較多。圖3-6 圖3-6：電動方向助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般是由轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)向）傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。圖3-7 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型：電動助力轉(zhuǎn)向根據(jù)作用位置的不同主要有兩種結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)分別是對轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向拉桿施加助力。對轉(zhuǎn)向軸施加助力的電動助力結(jié)構(gòu)，是將助力電機（帶有減速機構(gòu)，起放大扭矩作用）直接接駁在轉(zhuǎn)向軸上，電機輸出的輔助扭矩直接施加在轉(zhuǎn)向軸

31、上，相當于電機直接幫助我們轉(zhuǎn)動方向盤。 另一種結(jié)構(gòu)是將助力電機布置在轉(zhuǎn)向拉桿上（也分為齒輪助力式和齒條助力式），直接用助力電機（帶有減速機構(gòu)，起放大扭矩作用）推動拉桿幫助車輪轉(zhuǎn)向，這種結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且便于布置，目前使用比較廣泛。而且這種結(jié)構(gòu)相對第一種結(jié)構(gòu)而言，方向盤轉(zhuǎn)向部分與電機輔助是相對獨立的，路面的信息能夠很好的通過輪胎、齒輪齒條機構(gòu)回饋至方向盤處，較第一種結(jié)構(gòu)擁有更加清晰的“路感”，更好的兼顧了駕駛樂趣。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點：相比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電動助力轉(zhuǎn)向有諸多優(yōu)勢： 1.其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低，工藝相對簡單，后期的維護和保養(yǎng)也更加簡單。 2.系統(tǒng)損耗低（不會像液壓助力一樣有助

32、力液損耗），運行噪音低，不會有液壓泵或電子泵運轉(zhuǎn)的噪音，提升舒適性。 3.助力力度能夠隨速可變，滿足車輛高速和低速行駛時對助力大小的不同需求，響應速度較液壓助力系統(tǒng)更快更直接。 4.同時，電動助力轉(zhuǎn)向有著良好的經(jīng)濟性，純電能驅(qū)動，較機械液壓助力能耗低。 5.它可與其它電子系統(tǒng)聯(lián)用。在一些高端車型上，電動助力轉(zhuǎn)向與其他系統(tǒng)共享總線數(shù)據(jù)，與可變阻尼懸掛、電子穩(wěn)定系統(tǒng)等電子系統(tǒng)聯(lián)動，提升車輛的操控性能和主動安全表現(xiàn)。 3.3全輪轉(zhuǎn)向汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的確定 綜上對比，我們可以發(fā)現(xiàn)普通液壓助力設(shè)備麻煩，壇壇罐罐的液壓裝置比較多，能耗損失相對較大。電子液壓可以看作是液壓助力的升級，省卻了一些復雜的液壓裝置

33、，直接采用電動泵來實現(xiàn)方向助力，一方面降低了液壓的設(shè)備繁雜和能耗損失，另一方面液壓的工作可靠性仍然保持，而且能夠隨低速高速自動助力大小。電動助力就更直接，這是助力發(fā)展的趨勢，他完全不用復雜的液壓設(shè)備，直接用電機給方向柱提供助力調(diào)節(jié)。當然它們有著各自的優(yōu)點和缺點，從長遠來看，電子助力似乎成為發(fā)展趨勢所在，輕便、節(jié)能、響應迅速，不過在駕駛層面的劣勢短期內(nèi)還不能得到很好的彌補，所以機械液壓助力和電子液壓助力也還擁有自己的市場，估計未來一段時間內(nèi)都將是百家爭鳴的局面。3.3本章小結(jié) 通過本章的學習，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然各有優(yōu)劣，但是長遠看來，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加符合當今社會的發(fā)展趨勢

34、，因此電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計師本文的重點。第4章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4.1轉(zhuǎn)向器及轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)4.1.1 轉(zhuǎn)向器傳動效率及轉(zhuǎn)向盤自由行程 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的減速傳動裝置，一般有12級減速傳動副，可按傳動副的結(jié)構(gòu)形式分類。曾經(jīng)出現(xiàn)過的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式很多，但有些已被淘汰。目前，在汽車上廣泛采用的有齒輪齒條式和循環(huán)球齒條齒扇式等幾種結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)向器的輸出功率與輸入功率之比稱為轉(zhuǎn)向器傳動效率。在功率由轉(zhuǎn)向軸輸入、由轉(zhuǎn)向搖臂輸出的情況下求得的傳動效率稱為正效率；而傳動方向與上述相反時求得的效率，則成為逆效率。逆效率很高的轉(zhuǎn)向器很容易經(jīng)過傳動機構(gòu)傳來的路面反力傳到轉(zhuǎn)向盤上，故稱為可逆式轉(zhuǎn)向器。可逆式轉(zhuǎn)向盤有

35、利于汽車轉(zhuǎn)向結(jié)束后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動回正，但也能將路面對車輪的沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤對車輪的沖擊力傳動到轉(zhuǎn)向盤，發(fā)生“打手”情況。 逆效率很低的轉(zhuǎn)向器稱為不可逆式轉(zhuǎn)向器。不平路面對轉(zhuǎn)向輪的沖擊載荷輸入到這種轉(zhuǎn)向器，即由其中各傳動零件（主要是傳動副）承受，而不會傳到轉(zhuǎn)向盤上。路面作用于轉(zhuǎn)向輪上的回正力矩同樣也不能傳到轉(zhuǎn)向盤。 這就使得轉(zhuǎn)向輪自動回正稱為不可能。此外，道路的轉(zhuǎn)向阻力矩也不能反饋到轉(zhuǎn)向盤上，使得駕駛員不能得到路面反饋信息，喪失“路感”，無法據(jù)此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向力矩。 逆效率高于不可逆式的轉(zhuǎn)向器稱為極限可逆式轉(zhuǎn)向器，其反向傳力性能介于可逆式和不可逆式之間，而接近于不可逆式。采用這種轉(zhuǎn)向器時，駕駛員

36、能有一定的路感，轉(zhuǎn)向輪能有一定的路感，轉(zhuǎn)向輪自動回正也可以實現(xiàn)，而且只有在路面沖擊力很大時，才能部分的傳到轉(zhuǎn)向盤。 現(xiàn)代汽車上一般不采用不可逆式轉(zhuǎn)向盤。經(jīng)常在良好路面上行駛的汽車，多采用可逆式轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器多用于中型以上越野車和礦用自卸汽車。單從轉(zhuǎn)向操縱的靈敏性而言，最好是轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向節(jié)的運動能同時開始并同步中止。然而，這在實際上是不可能的。因為在整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，各傳動件之間都必然存在著裝配間隙，而且這些間隙將隨著零件的磨損而增大。在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動過程的開始階段，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤所施加的力矩很小，因為只是用來客服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部的摩擦，使各傳動件運動到其間的間隙完全消除，故可以認為這一階段是轉(zhuǎn)

37、向盤空轉(zhuǎn)階段。此后，才需要對轉(zhuǎn)向盤施加更大的轉(zhuǎn)向力矩，以克服經(jīng)車輪傳到轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩，從而實現(xiàn)使各轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向盤在空轉(zhuǎn)階段中的角行程稱為轉(zhuǎn)向盤自由行程。轉(zhuǎn)向盤自由行程對于緩和路面沖擊及避免使駕駛員過度緊張是有利的，但不宜過大，一面影響靈敏性。一般來說，轉(zhuǎn)向盤從相應于汽車直線行駛的中間位置向任意方向的自由行程最好不超過10°15°。當零件磨損嚴重到使轉(zhuǎn)向盤自由行程超過25°30°，必須進行調(diào)整。4.1.2 轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器的作用是把來自轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向角進行適當?shù)淖儞Q（主要是減速增矩），再輸出給轉(zhuǎn)向拉桿機構(gòu)，從而使汽車轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向器本質(zhì)上就

38、是減速傳動裝置。轉(zhuǎn)向器有多種類型，如齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷式，動力轉(zhuǎn)向器等。(1)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 它是一種最常見的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動小齒輪旋轉(zhuǎn)時，齒條便做直線運動。有時，靠齒條來直接帶動橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，如圖4-1所示。(2)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是目前國內(nèi)外汽車上較為流行的一種結(jié)構(gòu)形式。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒輪齒條傳動副或滑塊曲柄銷傳動副，如圖4-2所示。 為了減少轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，兩者之間的螺紋被沿螺旋槽滾動的許多鋼球取代，以實現(xiàn)滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。 圖4-1

39、1轉(zhuǎn)向齒輪 2轉(zhuǎn)向齒條 3彈簧 4調(diào)整螺釘 5鎖緊螺母6壓塊 7防塵罩 8油封 9軸承 10殼體 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o螺母， 螺母即沿軸線移動，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運動再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，使連桿臂搖動，連桿臂再使連動拉桿和橫拉桿做直線運動，改變車輪的方向。同時，在螺桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成“球流”。 圖4-2(3)蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副（如下圖4-3）以轉(zhuǎn)向蝸桿3為主動件，其從動件是裝在搖臂軸1曲柄端部的指銷2。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之嚙合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運動，并帶動搖臂轉(zhuǎn)動。再通過轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)

40、使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。圖4-34.1.3轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)是駕駛員操縱轉(zhuǎn)向器工作的裝置。它由轉(zhuǎn)向盤、防傷轉(zhuǎn)向機構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動軸等組成。 如圖4-4所示，它包括：轉(zhuǎn)向盤1、轉(zhuǎn)向柱管2、 轉(zhuǎn)向軸15、上萬向節(jié)8、下萬向節(jié)11和轉(zhuǎn)向傳動軸9等。轉(zhuǎn)向柱管2中部用橡膠墊3和半圓形沖壓支架4固定在駕駛室前圍板上， 下端插入鑄鐵支座5的孔中。支座5則固定在轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)支架6上。圖4-4 穿過轉(zhuǎn)向柱管的轉(zhuǎn)向軸15上端借襯套16支承，下端則支承在轉(zhuǎn)向柱管支座5中的圓錐滾子軸承（圖上未示出）上，其軸向位置由限位彈簧7限定。轉(zhuǎn)向軸通過雙萬向節(jié)萬向傳動裝置與轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)向蝸桿相連。下萬向節(jié)11與轉(zhuǎn)向傳動軸9用 滑動花鍵

41、連接。 為了保證轉(zhuǎn)向器搖臂軸在中間位置時，從轉(zhuǎn)向搖臂13起始的全套轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)也處于中間位置，在搖臂軸的外端面和轉(zhuǎn)向搖臂上孔外端面上各刻印有短線，作為裝配標記。裝配時，應將兩個零件上的標記短線對齊。 轉(zhuǎn)向盤由輪緣1、輪輻2和輪轂3（圖2）組成。輪輻一般為三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的。轉(zhuǎn)向盤輪轂孔具有細牙內(nèi)花鍵，借此與轉(zhuǎn)向軸連接。 轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部是由成形的金屬骨架構(gòu)成。骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有包皮革的，這樣可有良好的手感，而且還可防止手心出汗時握轉(zhuǎn)向盤打滑。 當汽車發(fā)生碰撞時，從安全性考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤應具有柔軟的外表皮，可起緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時，其骨架能產(chǎn)

42、生變形，以吸收沖擊能量，減輕駕駛員的受傷程度。 轉(zhuǎn)向盤上都裝有喇叭按鈕，有些轎車的轉(zhuǎn)向盤上還裝有車速控制開關(guān)和撞車時保護駕駛員的氣囊裝置。4.2轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成和布置因轉(zhuǎn)向器位置和轉(zhuǎn)向輪懸架類型而異。 4.2.1與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)1、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的組成與布置 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（圖4-5）主要包括：轉(zhuǎn)向搖臂2、轉(zhuǎn)向直拉桿3、轉(zhuǎn)向節(jié)臂4和轉(zhuǎn)向梯形。在前橋僅為轉(zhuǎn)向橋的情況下，由轉(zhuǎn)向橫拉桿6和左、

43、右梯形臂5組成的轉(zhuǎn)向梯形一般布置在前橋之后。當轉(zhuǎn)向 輪處于與汽車直線行駛相應的中立位置時，梯形臂與橫拉桿在與道路平行的平面（水平平面）內(nèi)的交角。在發(fā)動機位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動橋的情況下，為避免運動的干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前。此時上述交角。若轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動，而是在與道路平行的平面內(nèi)左右擺動，則可將轉(zhuǎn)向直拉桿3橫置，并借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿6，從而推使兩側(cè)梯形臂轉(zhuǎn)動。圖4-52、轉(zhuǎn)向搖臂 轉(zhuǎn)向搖臂是轉(zhuǎn)向器傳動副與直拉桿間的傳動件。如圖4-6所示，東風EQ1090E型汽車的轉(zhuǎn)向搖臂13的大端用錐形三角細花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸的外端連接。其小端帶有球頭銷，以便與轉(zhuǎn)向

44、直拉桿14作空間鉸鏈連接。3、轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿是轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向節(jié)臂之間的傳動桿件。圖4-7所示為解放CA1091型汽車的轉(zhuǎn)向直拉桿構(gòu)造圖。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而且因懸架彈性變形而相對于車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動。因此，為了不發(fā)生運動干涉，三者之間的連接件都是球形鉸鏈。 直拉桿體9是一段兩端擴大的鋼管。其前端（圖中為左端）帶有球頭銷2。球頭銷的尾端可用螺母1固定于轉(zhuǎn)向節(jié)臂的端部。兩個球頭座5在壓縮彈簧6的作用下將球頭銷的球頭夾持住。為保證球頭與座的潤滑，可從油嘴8注入潤滑脂，使充滿直拉桿體端部管腔。拆裝時供球頭出入的孔口用耐油橡膠片3封蓋。壓縮彈簧6隨時補償球

45、頭與座的磨損，保證二者間無間隙，并可緩和經(jīng)車輪和轉(zhuǎn)向節(jié)傳來的路面沖擊。彈簧預緊力可用端部螺塞4調(diào)節(jié)，調(diào)好后須用開口銷固定螺塞位置。當球頭銷作用在內(nèi)球頭座上的沖擊力超過壓縮彈簧預緊力時，彈簧便進一步變形而吸收沖擊能量。彈簧變形增量受到彈簧座7自由端的限制，這就可以防止彈簧超載，并保證在彈簧折斷的情況下球頭銷不致從管腔中脫出。 直拉桿體后端（圖中為右端）可以嵌裝轉(zhuǎn)向搖臂的球頭銷10。這一端的壓縮彈簧也裝在球頭座后方（圖中為右方）。這樣，兩個壓縮彈簧可分別在沿軸線的不同方向上起緩沖作用。自球頭銷2傳來的沖擊力由前壓縮彈簧承受。當球頭銷2受到向前的沖擊力時，沖擊力依次經(jīng)前球頭座、前端部螺塞4、直拉桿體

46、9和后端部螺塞傳給后壓縮彈簧。圖4-64、轉(zhuǎn)向橫拉桿 轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊。轉(zhuǎn)向橫拉桿由橫拉桿體2和旋裝在兩端的接頭1組成，見圖4-8）。兩端的接頭結(jié)構(gòu)相同，如圖4所示。其中球頭銷14的尾部與梯形臂相連。上、下球頭座9用聚甲醛制成，有很好的耐磨性。球頭座的形狀見圖4。裝配時兩球頭座的凹凸部互相嵌合。彈簧12保證兩球頭座與球頭緊密接觸，并起緩沖作用，其預緊力由螺塞11調(diào)整。 兩接頭借螺紋與橫拉桿體連接。接頭螺紋部分有切口，故具有彈性。接頭旋裝到橫拉桿體上后，用夾緊螺栓3夾緊。橫拉桿體兩端的螺紋，一為右旋，一為左旋。因此，在旋松夾緊螺栓3以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，即可改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的總長度，從

47、而可調(diào)整轉(zhuǎn)向輪前束。圖4-7 圖4-8所示的東風EQ1090E型汽車轉(zhuǎn)向橫拉桿接頭結(jié)構(gòu)形式與解放CA1091型汽車橫拉桿接頭相似，但球頭座是鋼制的。此外，螺孔切口兩邊無耳孔，而是用螺栓通過沖壓制成的卡箍12夾緊在橫拉桿體上。這樣就使接頭的結(jié)構(gòu)和制造工藝簡化了。圖4-84.2.2與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)當轉(zhuǎn)向輪獨立懸掛時，每個轉(zhuǎn)向輪分別相對于車架作獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。 與此相應，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中 的轉(zhuǎn)向梯形也必須分成兩段（圖4-9）或三段，并且由在平行于路面的平面中 擺動的轉(zhuǎn)向搖臂直接帶動或通過轉(zhuǎn)向直拉桿帶動。圖4-9 紅旗CA7560型轎車轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)即采用圖所示方案，其具體

48、結(jié)構(gòu)見圖4-10。搖桿7前端固定于車架橫梁中部，后端借球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿2和左、右橫拉桿3、4連接。轉(zhuǎn)向直拉桿外端與轉(zhuǎn)向搖臂球頭銷1相連。左、右橫拉桿外端也用球頭銷分別與左、右梯形臂5和6鉸接，故能隨同側(cè)車輪相對于車架和搖桿7在橫向平面內(nèi)上下擺動。圖4-10 轉(zhuǎn)向直拉桿僅在外端有球頭座， 故有必要在二球頭座背面各設(shè)一個壓縮彈簧， 分別吸收由橫拉桿3和4傳來的兩個方向上的路面沖擊，并自動消除球頭與座之間的間隙。4.3轉(zhuǎn)向加力裝置 用以將發(fā)動機輸出的部分機械能轉(zhuǎn)化為壓力能（液壓能或氣壓能），并在駕駛員控制下，對轉(zhuǎn)向傳動裝置或轉(zhuǎn)向器中某一傳動件施加不同方向的液壓或氣壓作用力，以助駕駛員施力不足的一系

49、列零部件，總稱為轉(zhuǎn)向加力裝置。轉(zhuǎn)向加力裝置是由機械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三大部分組成。 隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，尤其是電子計算機技術(shù)在汽車上的應用，研 究人員提出了一種汽車 轉(zhuǎn)向加力裝置的新方案一電動轉(zhuǎn)向加力裝置。 在新方案中，除 了具有機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的基本部件外，增 加的部件主要有轉(zhuǎn) 向信號轉(zhuǎn)換器、控制電腦、直流電動機及與轉(zhuǎn)向軸的嚙合機構(gòu)和有關(guān)導 13 線，電源則是車上已有的蓄電池及發(fā) 12 電機。其組成及作用原理如圖 4-11所示 駕駛員根據(jù)行駛需要，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤3，在以體能輸入部分轉(zhuǎn)向力的同時向轉(zhuǎn)向信號轉(zhuǎn)換器4輸入轉(zhuǎn)向信號(包括轉(zhuǎn)動方向、轉(zhuǎn)動角度大小、轉(zhuǎn)動角速度等 )，轉(zhuǎn)向信號轉(zhuǎn)換器4

50、把這些機械信號轉(zhuǎn)換成電信號經(jīng)信號傳輸線2輸送給控制電腦1控制電腦收到電信號后，經(jīng) 由有關(guān)軟件處理，即向轉(zhuǎn)向助力直流電動機發(fā)出工作指夸信號(諸如轉(zhuǎn)動方向、轉(zhuǎn)動角速度、轉(zhuǎn)動持續(xù)時間等)并通過控制從蓄電池輸往電動機的電流強度大小來控制轉(zhuǎn)向助力電動機輸出功率的大小，轉(zhuǎn)向助力電動機工作，通過其與轉(zhuǎn)向軸的嚙合裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸 9，進而驅(qū)動轉(zhuǎn)向器u工作，以克服轉(zhuǎn)向阻力，實現(xiàn)將 電能轉(zhuǎn)換成機械能完成轉(zhuǎn)向助力的任務。圖4-11現(xiàn)在，電動轉(zhuǎn) 向加力裝置尚處于研制階段，還有很 多復雜的技術(shù)問題有待解決，歸納起 來 是兩大問題。 (1)如何盡可能減小轉(zhuǎn)向助力直流電動機轉(zhuǎn)子及其與轉(zhuǎn)向軸嚙合件中轉(zhuǎn)動原件的轉(zhuǎn)動慣 量，以提高轉(zhuǎn)向電動機轉(zhuǎn)子及其動力傳輸機構(gòu)對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向信號的響應度。因為汽車行駛時，很多情況下需要來回轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤或急打急停轉(zhuǎn)向盤，如果 直流電動機轉(zhuǎn)子及其動力傳輸機構(gòu) 中轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動慣量大，則影響轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向車輪的動作同步性，造成 汽車操縱性能和安全性能 下降。 (2)汽