知名汽車公司轉向系統(tǒng)設計(共19頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上整車技術部設計指南16專心-專注-專業(yè)知名汽車公司換擋系統(tǒng)設計2.1 簡述汽車轉向系是用來保持或者改變汽車行使方向的機構，在汽車轉向行使時，還要保證各轉向輪之間有協(xié)調的轉角關系。駕駛員通過操縱轉向系統(tǒng)，使汽車保持在直線或轉彎運動狀態(tài)，或者使上述兩種運動狀態(tài)相互轉換。2.2 汽車轉向系統(tǒng)的基本形式和特征2.2.1 轉向系的基本形式可根據(jù)轉向輪、轉向器、轉向桿系布置以及動力轉向能源進行分類。表 2.12.2.2 電動轉向系統(tǒng)電動轉向系統(tǒng)直接利用電動機完成轉向助力功能，它由轉矩傳感器、車速傳感器、控制器、電動機、電磁離合器和減速機構等組成。整車技術部設計指南17根據(jù)電動機布

2、置的位置分為轉向軸助力式、齒輪助力式、單獨助力式及齒條助力式四種形式。a)轉向軸助力式該電動轉向系統(tǒng)的電動機固定在轉向軸一側，由離合器與轉向軸相連接，直接驅動轉向軸助力轉向。如下圖中所示。b)齒輪助力式該電動轉向系統(tǒng)的電動機和離合器與小齒輪相連，直接驅動齒輪助力轉向。整車技術部設計指南18c)單獨助力式該電動轉向系統(tǒng)的電動機和離合器固定在齒輪齒條轉向器的小齒輪相對另一側，單獨驅動齒條助力實現(xiàn)轉向動作。d)齒條助力式該電動轉向系統(tǒng)的電動機和與齒條為一體，電動機轉動帶動循環(huán)球螺母轉動，使齒條螺桿產(chǎn)生軸向位移，直接起助力轉向作用。整車技術部設計指南192.2.3 液壓式助力轉向系統(tǒng)的結構組成液壓式助

3、力轉向系統(tǒng)由：轉向機、轉向管柱、動力轉向儲液罐、轉向泵、以及轉向管路等幾部分組成。儲液罐轉向泵轉向管柱轉向機轉向管路圖 2.12.3、布置設計應滿足的基本要求1）應滿足整車最小轉彎半徑要求。2）傳動效率高，力矩波動小。3）在發(fā)生碰撞的過程中能盡量保護乘員安全。2.4、布置設計過程2.4.1 轉向梯形的確定一般而言，在平臺沿用的基礎上，轉向機構轉向直拉桿內點 B、C 的位置，直拉桿外點 A、D 的位置，優(yōu)先考慮的是沿用原有平臺車型的相關數(shù)據(jù)。如下圖 2.2 中所示。整車技術部設計指南20圖 2.22.4.2 前軸內外轉向輪的最大轉角確定在確定轉向系統(tǒng)傳動比之前，需要給定兩個輸入條件，他們分別是：

4、a)方向盤整個轉角范圍。b)轉向機齒條的行程。一般而言，方向盤的轉角范圍的大小直接關系到人機工程方面，通常情況下推薦如下的轉角范圍：3.0 圈3.5 圈之間，比較常見的是 3.2 圈左右。轉向機齒條的行程由轉向梯形以及轉向輪的內外側車輪最大轉角來確定，一般齒條的總行程在 150mm 左右，因此必須首先確定轉向輪內外側車輪的最大轉角，下圖中表示了計算內外側車輪最大轉角需要的參數(shù)。圖 2.3整車技術部設計指南21相關輸入數(shù)據(jù)：表 2.2整車前軸內外轉向輪最大轉角的計算：一般而言，無論選擇哪一種轉向梯形方案，必須在正確選擇轉向梯形參數(shù)的同時，做到汽車轉彎行使時，保證全部車輪繞一個瞬時轉向中心行使，使

5、在不同圓周上運動的車輪，做無滑動的純滾動運動。兩軸汽車以低速轉彎行使，可忽略離心力的影響，假設輪胎是剛性的，忽略輪胎側偏影響的時候，此時若各車輪繞同一瞬時轉向中心進行轉彎行使，則兩轉向前輪軸線的延長線，交在后軸延長線上，如圖 2.4 所示。內側車輪的最大轉角為：公式（一）2.4.3 確定轉向機輸出軸線的位置,中間軸兩端萬象節(jié)中心位置方向盤輸入軸管柱的長度一般而言，在平臺沿用的基礎上優(yōu)先考慮新開發(fā)車型的轉向機輸入軸軸線的位置沿用原車型,下面是確定相關參數(shù)的步驟。a、平臺沿用的基礎上優(yōu)先考慮新開發(fā)車型的轉向機輸入軸軸線的位置沿用原車型。b、根據(jù)相關經(jīng)驗值初步確定中間軸兩端萬向節(jié)中心坐標。c、根據(jù)方

6、向盤中心位置初步確定方向盤輸入軸芯軸端點坐標。d、從力矩波動的角度檢查中間軸萬向節(jié)中心布置位置的合理性。相關關鍵參數(shù)的初步確定：下面是相關關鍵尺寸的描述以及經(jīng)驗值。前軸兩主銷軸線與地面交點間距離K整車軸距L整車最小轉彎半徑要求Rmin前軸兩主銷軸線接地點與車輪中平面接地線的最小距離r數(shù)值整車技術部設計指南22表 2.3注：從減小力矩波動的角度考慮一般要求：|1-2|3.3°，相關尺寸表示如下圖中示例。圖 2.4輸入軸與中間軸夾角輸出軸與中間軸夾角輸入軸與整車 XY 平面夾角輸入軸與整車 XZ 平面夾角管柱芯軸端部與安全氣囊激發(fā)器最小間隙轉向機輸入軸長度相關代號12xyxzL1L3經(jīng)驗

7、值<=30°<=30°<30°<=1.5°20mm-25mm190 左右整車技術部設計指南圖 2.5中間軸萬向節(jié)中心布置位置的合理性計算檢查：通常情況下，轉向管柱連接機構采用十字軸萬向節(jié)，如下圖中所示。圖 2.623相關角度定義：整車技術部設計指南24:中間軸相位角，定義為中間軸主動叉所在平面（圖中 L2 線所代表位置）沿順時針方向旋轉到中間軸被動叉所在平面（圖中 L1 線所在位置）所旋轉的角度。圖 2.7：輸入軸和中間軸所在平面與中間軸和輸出軸所在平面的夾角。：輸入軸轉角，也即方向盤轉角。T2：輸出轉矩T1：輸入轉矩兩萬向節(jié)等效

8、角度e=(12-22×cos2(2(+)2+24×sin2(2(+)1/4 力矩波動T2/T1（(1sin2ecos2)/cose） 通常情況下：0.97=T2/T1<=1.03 是比較合理的范圍2.4.4 轉向管柱與周圍配合件間隙檢查一般情況下，將整個轉向系統(tǒng)的相關關鍵硬點確定以后，就可以將相關硬點坐標值提供給底盤部門，然后由底盤部門完成轉向機以及轉向管柱的結構設計工作，最后將設計好的轉向系統(tǒng)交由車型部進行下面的相關確認檢查：a)設計狀態(tài)下轉向管柱與踏板機構的間隙，如圖 2.8 中所示。b)饋縮后轉向管柱與踏板機構的間隙（如果轉向管柱輸入端饋縮后輸入端的萬向節(jié)點也跟

9、著移動），如圖 2.9 中所示。c)考慮組合開關護罩與儀表板的配合間隙。整車技術部設計指南25一般而言，轉向管柱分為兩向可調（上下角度調節(jié)）以及四向可調（上下角度可調以及軸向伸縮調整）兩種，必須考慮到轉向管柱調整到各個狀態(tài)位置時組合開關護罩與儀表板的配合間隙是否滿足要求，詳見內外飾布置指南-組合開關護罩的布置。d)考慮組合開關以及點火鎖與轉向管柱的配合情況，詳見電器布置設計指南。設計狀態(tài)時轉向管住與踏板機構的最小間隙 D1,一般要求D1>=20mm圖 2.8饋縮后轉向管柱中間軸與踏板機構最小間隙D2>=5mm2饋縮后轉向管柱輸入端萬向節(jié)點1由圖中的 1 點移動到 2 點位置圖 2.

10、9整車技術部設計指南26上圖中 1 點為設計設計狀態(tài)（還未饋縮時輸入軸萬向節(jié)中心位置），2 點為方向管柱被壓饋后輸入軸萬向節(jié)中心沿方向管柱軸線運動到的極限位置。2.4.5 轉向管柱的人機工程組合開關護罩如左圖中所示，轉向管柱調節(jié)手柄伸出組合開關護罩的外面，這樣是不合理F的，一般要求組合開關護罩罩住整個調節(jié)機構，同時從人機工程學的角度考慮，組合開關護罩距離人體小腿膝部間隙 F>=60mm調節(jié)手柄圖 2.102.4.6 轉向管柱的固定如左圖中所示，轉向管柱固定于儀表板橫梁上，一般由四點固定?？紤]到方向管柱的振動，一般而言，四點平均分布在管粱的兩側比較好，這樣固定比較牢固，同時不會形成懸臂梁，

11、可以減小方向管柱的振動。圖 2.11整車技術部設計指南272.4.7 動力轉向儲液罐的布置布置要求：a)要求吸油膠管與動力轉向儲液罐連接端的管口盡量高于動力轉向泵的管口。動 力轉 向泵 吸油 膠管口轉向儲液罐管口圖 2.12b)要求動力轉向儲液罐的布置位置易于進行動力轉向管路布置和動力轉向液的加注。動力轉向儲液罐動力轉向泵吸油膠管圖 2.13整車技術部設計指南28從上圖中可以看出動力轉向儲液罐距離動力轉向泵較近，這樣布置吸油膠管比較方便。下圖中是動力轉向加注槍的數(shù)據(jù)相關尺寸。圖 2.14從上圖中可以看出在加注的過程中加注槍體有 42mm 的長度是伸入到動力轉向儲液罐內部的，在考察動力轉向儲液罐

12、的布置位置是否滿足加注空間要求時必須先將加注槍按照要求裝配到加注的位置，然后看加注槍體是否與周圍件存在干涉現(xiàn)象，如果不存在干涉現(xiàn)象，一般要求加注槍與周圍件的間隙 D>=30mm.D圖 2.15整車技術部設計指南c )要考慮動力轉向儲液罐與周圍件的間隙，以及轉向儲液安裝和拆卸的方便性。SECTION 1-1SECTION 2-2圖 2.1629整車技術部設計指南30圖 2.17相對運動件的間隙要求：如 SECTION 1-1 中 D1>=25mm相對靜止件的間隙要求：如 SECTION 1-1 中 D2>=8mm與機艙蓋的間隙要求：如 SECTION 2-2 中 D4>=

13、70mm與大燈的間隙要求：如果動力轉向儲液壺布置在大燈的后部，考慮大燈更換燈泡的可行性，需要留出的一定的空間如 SECTION 2-2 中 D3>=60mm常見的動力轉向儲液罐的安裝固定形式：d )通過螺栓固定與車身。如左圖中所示紅色區(qū)域部分為動力轉向壺的固定點，這種固定方式固定牢固，但需要考慮足夠的工具操作空間，同時要考慮安裝和拆卸的方便性。圖 2.18e)通過插拔的形式固定圖 2.192.4.8 動力轉向管路的布置整車技術部設計指南如左圖中所示，動力轉向儲液罐直接插入車身上的焊接支架來固定，這種固定方式簡單，安裝和拆卸都比較方便。動力轉向軟管（含帶消聲作用）31回油膠管吸油膠管連接膠

14、管動力轉向硬管（冷卻油管）圖 2.20整車技術部設計指南32表 2.4布置要求：a)與周圍件的間隙要求硬管與車身板金間隙要求：D5>=5mm硬管或軟管與相對運動件的間隙要求：D6>=25mm硬管或軟管與相對靜止件的間隙要求：D7>=10mm硬管或軟管與熱源（三元催化）間隙要求：D8>=60mm(要求管路上包裹相關隔熱材料)如左圖中所示，轉向管路與三元催化的間隙為 65mm,同時此段管路需要考慮包裹隔熱材料。圖 2.21直徑長度作用硬管10mm根據(jù)需要確定散熱和傳輸轉向液軟管（含消聲）20mm>=500mm消聲連接膠管17mm>=170mm連接兩段硬管，方便安裝和拆卸同時隔離振動吸油膠管29mm>=350mm連接動力轉向泵和轉向儲液壺,同時隔離來自發(fā)動機振動回油膠管16.5mm>=200mm連接硬管和動力轉向壺b)安裝固定要求整車技術部設計指南33Point 5此段管路為油冷管路，一般布置于冷Point 4凝器的前部Point 3Point 2Point 1圖 2.22如上圖中所示的動力轉向管路由 5 個點固定其中 point 1 一般直接布置在轉向機上，而 point 2 point 3 兩點一般布置于車身或者是