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PAGE50PAGE49摘要本課題的題目是轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)。以齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心,一是汽車總體構(gòu)架參數(shù)對汽車轉(zhuǎn)向的影響;二是機(jī)械轉(zhuǎn)向器的選擇;三是齒輪和齒條的合理匹配,以滿足轉(zhuǎn)向器的正確傳動(dòng)比和強(qiáng)度要求;四是動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);五是梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此本課題在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向,通過萬向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向齒條嚙合,從而促使轉(zhuǎn)向齒條直線運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單緊湊,軸向尺寸短,且零件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)又能增加助力,從而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏性。在本文中主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)向器齒輪齒條的設(shè)計(jì)和對轉(zhuǎn)向齒輪軸的校核,主要方法和理論采用汽車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和大學(xué)所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì),其結(jié)果滿足強(qiáng)度要求,安全可靠。關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向系;機(jī)械型轉(zhuǎn)向器;齒輪齒條;液壓式助力轉(zhuǎn)向器AbstractThetitleofthistopicisthedesignofsteeringsystem.Rackandpinionsteeringgeartothedesignasthecenter,onevehicleparametersontheoverallframeworkoftheimpactofvehiclesteering;Second,thechoiceofmechanicalsteering;thirdrackgearandareasonablematchtomeetthecorrectsteeringgearratioandstrengthrequirements;Fourth,powersteeringmechanismdesign;Fifth,thestructuraldesignoftrapezoidal.Therefore,takingintoaccounttheaboveissuesandfactorsthatrequirestudy,basedonthesteeringwheelrotarydrivetransmissionshaftofthesteeringrackandpinionsteering,throughtheuniversaljointdriveshaftrotationgearshift,steeringrackandsteeringgearshaftmeshing,therebyencouragingsteeringracklinearmotiontoachievesteering.Simplestructuretoachievethesteeringtight,shortaxialdimension,andthenumberofpartscanincreasetheadvantagesoflesspowerinordertoachievethevehiclesteeringstabilityandsensitivity.Inthisarticleamajordesignsteeringrackandpinionsteeringgearshaftandthecheck,themainmethodsandtheoreticalexperienceintheuseofautomotivedesignparametersandtheUniversityofmechanicaldesignschoolcurriculumdesignandtheresultsmeetthestrengthrequirements,safeandreliable.

Keywords:steering;mechanicaltypesteeringgear;gearrack;hydraulicpowersteering第一章緒論1.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性,它對于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的迅速發(fā)展,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系(HPS)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS),發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術(shù)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW)。按轉(zhuǎn)向力能源的不同,可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力,所有傳力件都是機(jī)械的,由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng))的機(jī)構(gòu),是轉(zhuǎn)向系的核心部件[2]。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外,其最主要的動(dòng)力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng),因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐,它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。通常,對轉(zhuǎn)向系的主要要求是:(1)保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性,在有限的場地面積內(nèi),具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力,同時(shí)操作輕便;(2)汽車轉(zhuǎn)向時(shí),全部車輪應(yīng)繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn),不應(yīng)有側(cè)滑;(3)傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖要盡可能的小;(4)轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正,并應(yīng)使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài);(5)發(fā)生車禍時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸由于車架和車身變形一起后移時(shí),轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最好有保護(hù)機(jī)構(gòu)防止傷及乘員1.1.1機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是由駕駛員操縱方向盤,通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向輪來完成的。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過程為:駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸輸入轉(zhuǎn)向器,減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向器中有1、2級(jí)減速傳動(dòng)副,經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿,再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂,使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向器形式可以分為:齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤,需占用較大的空間,整個(gè)機(jī)構(gòu)笨拙,特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的重型汽車,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大,這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉,目前該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除在一些轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的農(nóng)用車上使用外已很少被采用。1.1.2液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(HPS)裝配機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車,在泊車和低速行駛時(shí)駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負(fù)擔(dān)過于沉重,為解決這個(gè)問題,美國GM公司在20世紀(jì)50年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)是建立在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上,額外增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由液壓和機(jī)械等兩部分組成,它是以液壓油做動(dòng)力傳遞介質(zhì),通過液壓泵產(chǎn)生動(dòng)力來推動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)向器,從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由機(jī)械轉(zhuǎn)向器、液壓泵、油管、分配閥、動(dòng)力缸、溢流閥和限壓閥、油缸等部件組成。為確保系統(tǒng)安全,在液壓泵上裝有限壓閥和溢流閥。其分配閥、轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸置于一個(gè)整體,分配閥和主動(dòng)齒輪軸裝在一起(閥芯與齒輪軸垂直布置),閥芯上有控制槽,閥芯通過轉(zhuǎn)向軸上的撥叉撥動(dòng)。轉(zhuǎn)向軸用銷釘與閥中的彈性扭桿相接,該扭桿起到閥的中心定位作用。在齒條的一端裝有活塞,并位于動(dòng)力缸之中,齒條左端與轉(zhuǎn)向橫拉桿相接。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)向軸(連主動(dòng)齒輪軸)帶動(dòng)閥芯相對滑套運(yùn)動(dòng),使油液通道發(fā)生變化,液壓油從油泵排出,經(jīng)控制閥流向動(dòng)力缸的一側(cè),推動(dòng)活塞帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng),通過橫拉桿使車輪偏轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在駕駛員的控制下,借助于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)生的壓力來實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。由于液壓轉(zhuǎn)向可以減少駕駛員手動(dòng)轉(zhuǎn)向力矩,從而改善了汽車的轉(zhuǎn)向輕便性和操縱穩(wěn)定性。為保證汽車原地轉(zhuǎn)向或者低速轉(zhuǎn)向時(shí)的輕便性,液壓泵的排量是以發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的流量來確定。汽車起動(dòng)之后,無論車子是否轉(zhuǎn)向,系統(tǒng)都要處于工作狀態(tài),而且在大轉(zhuǎn)向車速較低時(shí),需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力,所以在一定程度上浪費(fèi)了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力資源。并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在低溫工作性能差等缺點(diǎn)。1.1.3電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)由于液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性,因此,在1983年日本Koyo公司推出了具備車速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)。EHPS是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)起來的,在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了電控裝置,其特點(diǎn)是原來由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液壓助力泵改由電機(jī)驅(qū)動(dòng),取代了由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式,節(jié)省了燃油消耗;具有失效保護(hù)系統(tǒng),電子元件失靈后仍可依靠原轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全工作;低速時(shí)轉(zhuǎn)向效果不變,高速時(shí)可以自動(dòng)根據(jù)車速逐步減小助力,增大路感,提高車輛行使穩(wěn)定性。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將液壓助力轉(zhuǎn)向與電子控制技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一般由電氣和機(jī)械兩部分組成,電氣部分由車速傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和電控單元ECU組成;機(jī)械部分包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、控制閥、管路和電動(dòng)泵。其中電動(dòng)泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號(hào)計(jì)算出的最理想狀態(tài)。簡單地說,在低速大轉(zhuǎn)向時(shí),電子控制單元驅(qū)動(dòng)液壓泵以高速運(yùn)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(shí),液壓控制單元驅(qū)動(dòng)液壓泵以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn),在不至影響高速打轉(zhuǎn)向的需要的同時(shí),節(jié)省一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率。電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理:在汽車直線行駛時(shí),方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng),電動(dòng)泵以很低的速度運(yùn)轉(zhuǎn),大部分工作油經(jīng)過轉(zhuǎn)向閥流回儲(chǔ)油罐,少部分經(jīng)液控閥然后流回儲(chǔ)油罐;當(dāng)駕駛員開始轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),ECU根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)角、車速以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋信號(hào)等,判斷汽車的轉(zhuǎn)向狀態(tài),決定提供助力大小,向驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出控制指令,使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)油泵,進(jìn)而輸出相應(yīng)流量和壓力的高壓油。高壓油經(jīng)轉(zhuǎn)向控制閥進(jìn)入齒條上的動(dòng)力缸,推動(dòng)活塞以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹Γ瑓f(xié)助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作,從而獲得理想的轉(zhuǎn)向效果。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上有了較大的改進(jìn),但液壓裝置的存在,使得該系統(tǒng)仍有難以克服如滲油、不便于安裝維修及檢測等問題。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過渡。1.1.4電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)1988年日本Suzuki公司首先在小型轎車Cervo上配備了Koyo公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1990年日本Honda公司也在運(yùn)動(dòng)型轎車NSX上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),從此揭開了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向在汽車上應(yīng)用的歷史。EPS是在EHPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它取消EHPS的液壓油泵、油管、油缸和密封圈等部件,完全依靠電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量大大減少、可靠性增強(qiáng),解決了長期以來一直存在的液壓管路泄漏和效率低下的問題。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在本田飛度、思域以及豐田新皇冠、奔馳新A-class等車型上紛紛被采用。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)成電動(dòng)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ECU、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器以及減速機(jī)構(gòu)組成。1.1.4.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程其工作過程為:扭矩傳感器檢測駕駛員打方向盤的扭矩,然后根據(jù)這個(gè)扭矩給控制單元一個(gè)信號(hào)。同時(shí)控制單元也會(huì)收到來自方向盤位置傳感器的信號(hào),這個(gè)傳感器一般是和扭矩傳感器裝在一起的(有些傳感器已經(jīng)將這2個(gè)功能集成為一體)。扭矩和方向盤位置信息經(jīng)過控制單元處理,連同傳入控制單元的車速信號(hào),根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序產(chǎn)生助力指令。該指令傳到電機(jī),由電機(jī)產(chǎn)生扭矩傳到助力機(jī)構(gòu)上去,這里的齒輪機(jī)構(gòu)則起到增大扭矩的作用。這樣,助力扭矩就傳到了轉(zhuǎn)向柱并最終完成了助力轉(zhuǎn)向。1.1.4.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn)(1)節(jié)約了能源消耗。與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,沒有系統(tǒng)要求的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵,且電動(dòng)機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時(shí)才接通電源,所以動(dòng)力消耗和燃油消耗均可降到最低。還消除了由于轉(zhuǎn)向油泵帶來的噪音污染。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵,使液壓油不停地流動(dòng),再加上存在管流損失等因素,浪費(fèi)了部分能量。相反EPS僅在需要轉(zhuǎn)向操作時(shí)才需要向電機(jī)提供的能量。而且,EPS系統(tǒng)能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向時(shí),電機(jī)不工作;需要轉(zhuǎn)向時(shí),電機(jī)在控制模塊的作用下開始工作,輸出相應(yīng)大小及方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動(dòng)轉(zhuǎn)向力矩。該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了“按需供能”,是真正的“按需供能型”(on-demand)系統(tǒng),在各種行駛條件下可節(jié)能80%左右。(2)改善了轉(zhuǎn)向回正特性。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤一角度然后松開時(shí),EPS系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)整使車輪回到正中。同時(shí)還可利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以獲得最佳的回正特性。通過靈活的軟件編程,容易得到電機(jī)在不同車速及不同車況下的轉(zhuǎn)矩特性,這些轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉(zhuǎn)向能力,提供了與車輛動(dòng)態(tài)性能相匹配的轉(zhuǎn)向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中,要改善這種特性必須改造底盤的機(jī)械結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)起來很困難。(3)提高了操縱穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要因素之一。傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向由于不能很好地對助力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制,所以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向力與路感的能力較差,特別是汽車高速行駛時(shí),仍然會(huì)提供較大助力,使駕駛員缺乏路感,甚至感覺汽車發(fā)飄,從而影響操縱穩(wěn)定性。但EPS是由電動(dòng)機(jī)提供助力,助力大小由電子控制單元(ECU)根據(jù)車速、方向盤輸入扭矩等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制,可以很好地解決這個(gè)矛盾。(4)安全可靠。EPS系統(tǒng)控制單元ECU具有故障自診斷功能,當(dāng)ECU檢測到某一組件工作異常,如各傳感器、電磁離合器、電動(dòng)機(jī)、電源系統(tǒng)及汽車點(diǎn)火系統(tǒng)等,便會(huì)立即控制電磁離合器分離停止助力,并顯示出相應(yīng)的故障代碼,轉(zhuǎn)為手動(dòng)轉(zhuǎn)向,按普通轉(zhuǎn)向控制方式進(jìn)行工作,確保了行車的安全。1.1.5線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW)在車輛高速化、駕駛?cè)藛T大眾化、車流密集化的今天,針對更多不同水平的駕駛?cè)巳海嚨囊撞倏v性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steering-By-WireSysterm,簡稱SBW)的發(fā)展,正是滿足這種客觀需求。它是繼EPS后發(fā)展起來的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng),具有比EPS操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn),它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接,完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制,提高了汽車的安全性和駕駛的方便性。SBW系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器ECU、自動(dòng)防故障系統(tǒng)以及電源等模塊組成。轉(zhuǎn)向盤模塊包括路感電機(jī)和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等,轉(zhuǎn)向盤模塊向駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向感覺(也稱為路感)并為前輪轉(zhuǎn)角提供參考信號(hào)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、齒條位移傳感器等,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能:跟蹤參考前輪轉(zhuǎn)角、向轉(zhuǎn)向盤模塊反饋輪胎所受外力的信息以反饋車輛行駛狀態(tài)。主控制器控制轉(zhuǎn)向盤模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的協(xié)調(diào)工作。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)向傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器檢測到駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸入到ECU,ECU根據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的位移傳感器的信號(hào)來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向,并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬,生成反饋轉(zhuǎn)矩,控制轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度,通過機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置,使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。1.1.5.3線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn)(1)取消了方向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間的機(jī)械連接,通過軟件協(xié)調(diào)它們之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,因而消除了機(jī)械約束和轉(zhuǎn)向干涉問題,可以根據(jù)車速和駕駛員喜好由程序根據(jù)汽車的行駛工況實(shí)時(shí)設(shè)置傳動(dòng)比。(2)去掉了原來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的剛性機(jī)械連接,采用柔性連接,使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置更加靈活,轉(zhuǎn)向盤的位置可以方便地布置在需要的位置。(3)提高了汽車的操縱性。由于可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的任意設(shè)置,并針對不同的車速,轉(zhuǎn)向狀況進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償,從而提高了汽車的操縱性。(4)改善駕駛員的“路感”。由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無機(jī)械連接,駕駛員“路感”通過模擬生成。使得在回正力矩控制方面可以從信號(hào)中提出最能夠反映汽車實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息,作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量,使轉(zhuǎn)向盤僅僅向駕駛員提供有用信息,從而為駕駛員提供更為真實(shí)的“路感”。(5)減少了機(jī)構(gòu)部件數(shù)量,而減少了從執(zhí)行機(jī)構(gòu)到轉(zhuǎn)向車輪之間的傳遞過程,使系統(tǒng)慣性、系統(tǒng)摩擦和傳動(dòng)部件之間的總間隙都得以降低,從而使系統(tǒng)的響應(yīng)速度和響應(yīng)的準(zhǔn)確性得以提高。1.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器概述1.2.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間(或單端)輸出式兩種。圖1-1

1.轉(zhuǎn)向橫拉桿2.防塵套3.球頭座4.轉(zhuǎn)向齒條5.轉(zhuǎn)向器殼體6.調(diào)整螺塞7.壓緊彈簧

8.鎖緊螺母9.壓塊10.萬向節(jié)11.轉(zhuǎn)向齒輪軸12.向心球軸承13.滾針軸承兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖1-1所示,作為傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸11通過軸承12和13安裝在轉(zhuǎn)向器殼體5中,其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉10和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條4水平布置,兩端通過球頭座3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1相連。彈簧7通過壓塊9將齒條壓靠在齒輪上,保證無間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞6調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí),轉(zhuǎn)向器齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng),使與之嚙合的齒條4沿軸向移動(dòng),從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng),使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。

中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖1-2所示,其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同,不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓6與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上,齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。圖1-2

1.萬向節(jié)叉2.轉(zhuǎn)向齒輪軸3.調(diào)整螺母4.向心球軸承5.滾針軸承6.固定螺栓7.轉(zhuǎn)向橫拉桿8.轉(zhuǎn)向器殼體9.防塵套10.轉(zhuǎn)向齒條11.調(diào)整螺塞12.鎖緊螺母13.壓緊彈簧14.壓塊1.2.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器功能特點(diǎn)(1)構(gòu)造筒單,結(jié)構(gòu)輕巧。由于齒輪箱小,齒條本身具有傳動(dòng)桿系的作用,因此,它不需耍循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器上所使用的拉桿(2)因齒輪和齒條直接嚙合,操縱靈敏性非常高。(3)滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小,轉(zhuǎn)矩傳遞性能較好,因此,轉(zhuǎn)向力非常輕。(4)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成完全封閉,可免于維護(hù)。1.3液壓助力轉(zhuǎn)向器概述兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)(或電機(jī))的動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),它是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。其中屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是:

轉(zhuǎn)向油泵5、轉(zhuǎn)向油管4、轉(zhuǎn)向油罐6以及位于整體式轉(zhuǎn)向器10內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸等。圖1-3方向盤2.轉(zhuǎn)向軸3.轉(zhuǎn)向中間軸4.轉(zhuǎn)向油管5.轉(zhuǎn)向油泵6.轉(zhuǎn)向油罐7.轉(zhuǎn)向節(jié)臂8.轉(zhuǎn)向橫拉桿9.轉(zhuǎn)向搖臂10.整體式轉(zhuǎn)向器11.轉(zhuǎn)向直拉桿12.轉(zhuǎn)向減振器

圖1-4當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤1時(shí),轉(zhuǎn)向搖臂9擺動(dòng),通過轉(zhuǎn)向直拉桿11、橫拉桿8、轉(zhuǎn)向節(jié)臂7,使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn),從而改變汽車的行駛方向。與此同時(shí),轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng),使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓作用力,幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操縱。這樣,為了克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩,駕駛員需要加于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩,比用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多。

在直線行駛時(shí),方向盤處于中間位置,方向盤輻條處于水平位置,閥芯和閥套之間也處于中間位置,所有控制口接通,液壓油毫無阻礙地流經(jīng)轉(zhuǎn)向閥返回到儲(chǔ)油罐。方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)閥芯相對于閥套運(yùn)動(dòng),由于閥的控制邊口位置的變化,液壓油將進(jìn)入轉(zhuǎn)向器的油缸內(nèi),推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生推力。在齒條與小齒輪嚙合位置的背面裝有由彈簧壓緊的壓力塊,通過調(diào)節(jié)螺釘來改變彈簧的預(yù)緊力,可消除齒輪齒條嚙合的間隙。當(dāng)向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),轉(zhuǎn)向力矩使得彈性扭力桿扭轉(zhuǎn),并且轉(zhuǎn)向管柱的轉(zhuǎn)角要比轉(zhuǎn)向機(jī)小齒輪轉(zhuǎn)得多一點(diǎn),這就使得右邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯下移,使得進(jìn)油通道開大;左邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯上移,關(guān)閉進(jìn)油通道,此時(shí)左右旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯分別打開和關(guān)閉各自的回油通道。根據(jù)右邊旋轉(zhuǎn)柱塞閥芯進(jìn)油通道開度大小,來控制流入工作缸左邊的液壓油的流量和油壓。工作缸左邊的液壓油推動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)活塞向右運(yùn)動(dòng),起到助力作用。轉(zhuǎn)向機(jī)活塞移動(dòng)距離的大小,則取決于施加在轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)向力矩的大小。轉(zhuǎn)向機(jī)工作缸右邊的液壓油在轉(zhuǎn)向機(jī)活塞的作用下,通過打開的回油環(huán)槽返回到儲(chǔ)油罐中。當(dāng)向左轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),情況與向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)相反。動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的閥孔同時(shí)也具有節(jié)流阻尼的作用,不需要象機(jī)械轉(zhuǎn)向器那樣另外加轉(zhuǎn)向避振器。在轉(zhuǎn)向回正時(shí),通過閥的阻尼力來防止轉(zhuǎn)向回正速度過快,增加轉(zhuǎn)向回正的舒適性,或者通過阻尼作用減小汽車直線行駛時(shí)由于路面的不平對前輪的沖擊引起方向盤的抖動(dòng)和打手,提高其保持直線行駛的能力。1.4國內(nèi)外發(fā)展情況1.5本課題研究的目的和意義改革開放以來,我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關(guān)鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示,國外有很多國家的轉(zhuǎn)向器廠,都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠,年產(chǎn)超過百萬臺(tái),壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn),并且銷售點(diǎn)遍布了全世界。由于汽車轉(zhuǎn)向器屬于汽車系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,它在汽車系統(tǒng)中占有重要位置,因而它的發(fā)展同時(shí)也反映了汽車工業(yè)的發(fā)展,它的規(guī)模和質(zhì)量也成為了衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。隨著汽車高速化和超低扁平胎的通用化,過去采用循環(huán)球轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器只能相對地解決轉(zhuǎn)向輕便性和操縱靈便性的問題,要想從跟本上解決這兩個(gè)問題只有安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。因此,除了重型汽車和高檔轎車早已安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器外,近年來在中型貨車、豪華客車及中檔轎車上都已經(jīng)開始安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器,隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)水平的提高、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和市場的需要,其他的一些車型也必須陸續(xù)安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。液壓助力型轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)使汽車在低速行駛或車輛就位時(shí),駕駛員只需用較小的操作力就能靈活進(jìn)行轉(zhuǎn)向;而在高速行駛時(shí),則自動(dòng)控制,使操作力逐漸增大,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定操縱。雖然這種轉(zhuǎn)向器具有很多優(yōu)點(diǎn),在目前的技術(shù)水準(zhǔn)下它仍然存在某些不足之處,例如助力較小等;因此,目前液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器仍然占據(jù)著很大的市場份額,其性能也在不斷地提高。對于液壓助力型動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的研究有著非常深遠(yuǎn)的意義。因此本課題在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向,通過萬向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向齒條嚙合,從而促使轉(zhuǎn)向齒條直線運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單緊湊,軸向尺寸短,且零件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)又能增加助力,從而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏性。1.6本文主要研究內(nèi)容第二章汽車主要參數(shù)的選擇2.1汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸參數(shù)包括軸距、輪距、總長、總寬、總高、前懸、后懸、接近角、離去角、最小離地間隙等,如圖1-1所示。圖2-1汽車的主要參數(shù)尺寸2.1.1軸距L軸距L的選擇要考慮它對整車其他尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。軸距短一些,汽車總長、質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過半徑就小一些。但軸距過短也會(huì)帶來一系列問題,例如車廂長度不足或后懸過長;汽車行駛時(shí)其縱向角振動(dòng)過大;汽車加速、制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大而導(dǎo)致其制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞;萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角過大等。因此,在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮對有關(guān)方面的影響。當(dāng)然,在滿足所設(shè)計(jì)汽車的車廂尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下,將軸距設(shè)計(jì)得短一些為好。普通車的軸距轎車的軸距與其類型、用途、總長有密切關(guān)系。微型及普通級(jí)轎車要求制造成本低,使用經(jīng)濟(jì)性好,機(jī)動(dòng)靈活,因此汽車應(yīng)輕而短,故軸距應(yīng)取短一些;中高級(jí)轎車對乘坐舒適性、行駛乎順性和操縱穩(wěn)定性要求高,故軸距應(yīng)設(shè)計(jì)得長一些。轎車的軸距約為總長的54%—60%。軸距與總長之比越大,則車廂的縱向乘坐空間就愈大,這對改善汽車縱向角振動(dòng)也有利。但若軸距與總長之比超過62%,則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)、行李箱和備胎的布置困難,外形的各部分比例也不協(xié)調(diào)。表2-1提供的數(shù)據(jù)可供初選軸距時(shí)參考表2-1各類汽車的軸距和輪距車型類別軸距L/mm輪距B/mm乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/LV<1.02000~22001100~13801.0<V≤1.62100~25401150~15001.6<V≤2.52500~28601300~15002.5<V≤4.02850~34001400~1580V>4.02900~39001560~1620商用車客車城市客車4500~50001740~2050長途客車5000~65004×2貨車汽車總質(zhì)量≤1.81700~29001150~13501.8~6.02300~36001300~16506.0~14.03600~55001700~2000>14.04500~56001840~20002.1.2前輪距B1和后輪距B2改變汽車輪距B會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化、增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加,并導(dǎo)致汽車的比功率、轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降,機(jī)動(dòng)性變壞。受汽車總寬不得超過2.5m限制,輪距不宜過大。但在選定的前輪距B1范圍內(nèi),應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪,并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間,同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距B2時(shí),應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度以及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。各類汽車的輪距可參考表1-1提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行初選。2.1.3外廓尺寸汽車的外廓尺寸包括其總長、總寬、總高。它應(yīng)根據(jù)汽車的類型、用途、承載員、道路條件、結(jié)構(gòu)選型與布置以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)限制等因素來確定。在滿足使用要求的前提下,應(yīng)力求減小汽車的外廓尺寸,以減小汽車的質(zhì)量,降低制造成本,提高汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性。GB1589—1989對汽車外廓尺寸界限作了規(guī)定。(附1)2.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、載客量裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量ma、軸荷分配等。2.2.1整車整備質(zhì)量整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備(包括隨車工具、備胎等),加滿燃料、水、但沒有裝貨和在人時(shí)的整車質(zhì)量。整車整備質(zhì)量對汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟(jì)型有影響。整車整備質(zhì)量在設(shè)計(jì)階段需估算確定。在日常工作中,收集大量同類汽車各總成、部件和整車的有關(guān)質(zhì)量數(shù)據(jù),結(jié)合新車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)、工藝水平等初步估算各總成、部件的質(zhì)量,再累計(jì)成整車整備質(zhì)量。乘用車和商用客車的整備質(zhì)量,也可按每人所占汽車整備質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)平均值估計(jì),可參考表2-2表1-2乘用車和商用客車人均整備質(zhì)量值[2]乘用車人均整備質(zhì)量值商用客車人均整備質(zhì)量值發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/LV≤1.00.15~0.16車輛總長La/m≤10.00.096~0.1601.0<V≤1.60.17~0.241.6<V≤2.50.21~0.292.5<V≤4.00.29~0.34>10.00.065~0.130V>4.00.29~0.342.2.2汽車的載客量和裝載質(zhì)量(1)汽車的載客量乘用車的載客量包括駕駛員在內(nèi)不超過9座,又稱之為M1類汽車,其他M2、M3類汽車的座位數(shù)、乘員數(shù)及汽車的最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量見表1-3。(2)汽車的裝載質(zhì)量me汽車的載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)所允許的額定載質(zhì)量。汽車在碎石路面上行駛時(shí),載質(zhì)量約為好的行駛路面的75%~85%。越野汽車的載質(zhì)量是指越野汽車行駛時(shí)或在土路上行駛的額定在質(zhì)量。商用貨車載質(zhì)量me的確定,首先應(yīng)與企業(yè)商品規(guī)劃符合,其次要考慮到汽車的用途和使用條件。原則上,貨流大、運(yùn)距長或礦用自卸車應(yīng)采用大噸位貨車以利降低運(yùn)輸成本,提高效率;對貨源變化頻繁、運(yùn)距短的市內(nèi)運(yùn)輸車,宜采用中、小噸位的貨車比較經(jīng)濟(jì)。2.2.3質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù)是指汽車車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值,即=。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平,值越大,說明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。2.2.4汽車總質(zhì)量汽車總質(zhì)量是指裝備齊全,并按規(guī)定裝滿客、貨時(shí)的整車質(zhì)量。乘用車和商用客車的總質(zhì)量由整備質(zhì)量、乘員和駕駛員質(zhì)量以及乘員的行李質(zhì)量三部分構(gòu)成。其中,乘員和駕駛員每人質(zhì)量按65kg計(jì),于是(1-2)式中,n為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù);為行李系數(shù)。2.2.5軸荷分配汽車的軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù),它對汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱件和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此,在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。汽車的布置型式對軸荷分配影響較大,對轎車而言,前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)的前軸負(fù)荷最好在55%以上,以保證爬坡時(shí)有足夠的附著力;前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)的后軸負(fù)荷一般不大于52%;后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的轎車滿載時(shí)后軸負(fù)荷最好不超過59%,否則,會(huì)導(dǎo)致汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性而使操縱性變壞。2.3輪胎的選擇輪胎的尺寸和型號(hào)是進(jìn)行汽車性能計(jì)算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一,因此,在總體設(shè)計(jì)開始階段就應(yīng)選定,而選擇的依據(jù)是車型、使用條件、輪胎的靜負(fù)荷、輪胎的額定負(fù)荷以及汽車的行駛速度。當(dāng)然還應(yīng)考慮與動(dòng)力—傳動(dòng)系參數(shù)的匹配以及對整車尺寸參數(shù)(例如汽車的最小離地間隙、總高等)的影響輪胎所承受的最大靜負(fù)荷與輪胎額定負(fù)荷之比,稱為輪胎負(fù)荷系數(shù)。大多數(shù)汽車的輪胎負(fù)荷系數(shù)取為0.9~1.0,以免超載。轎車、輕型客車及輕型貨車的車速高、輪胎受動(dòng)負(fù)荷大,故它們的輪胎負(fù)荷系數(shù)應(yīng)接近下限。為了提高汽車的動(dòng)力因數(shù)、降低汽車及其質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量,對公路用車在其輪胎負(fù)荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。采用高強(qiáng)度尼龍簾布輪胎可使輪胎的額定負(fù)荷大大提高,從而使輪胎直徑尺寸也大為縮小。例如裝載員4t的載貨汽車在20世紀(jì)50年代多用的9.0~20輪胎早己被8.25—20,7.50~20至8.25~16等更小尺寸的輪胎所取代。越野汽車為了提高在松軟地面上的通過能力常采用胎面較寬、直徑較大、具有越野花紋的超低壓輪胎。山區(qū)使用的汽車制動(dòng)頻繁,制動(dòng)鼓與輪輞之間的間隙應(yīng)大一些,以便散熱,故應(yīng)采用輪輞尺寸較大的輪胎。轎車都采用直徑較小、面形狀扁平的寬輪輞低壓輪胎,以便降低質(zhì)心高度,改善行駛平順性、橫向穩(wěn)定性、輪胎的附著性能并保證有足夠的承載能力。3.轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述3.1對轉(zhuǎn)向系的要求1)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn),任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損,并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。2)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí),在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下,轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置,并穩(wěn)定行駛。3)汽車在任何行駛狀態(tài)下,轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振,轉(zhuǎn)向盤沒有擺動(dòng)。4)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí),由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。5)保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性,具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。6)操縱輕便。 7)轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后,傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。8)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處,有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。9)在車禍中,當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí),轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核,保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。3.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤,轉(zhuǎn)向軸,轉(zhuǎn)向管柱。有時(shí)為了布置方便,減小由于裝配位置誤差及部件相對運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷,提高汽車正面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轉(zhuǎn)向萬向節(jié),如圖3-1。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng),但柔性萬向節(jié)如果過軟,則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí),還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng)。圖3-1轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)1-轉(zhuǎn)向萬向節(jié);2-轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸;3-轉(zhuǎn)向管柱;4-轉(zhuǎn)向軸;5-轉(zhuǎn)向盤1-steeringuniversalshaft;2-steeringpropeller;3-steeringcolumn;4-steeringaxis;5-steeringwheel3.3轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。(見圖3-2)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。圖3-2轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Fig3-2thetransmissionsystemofsteering1-轉(zhuǎn)向搖臂;2-轉(zhuǎn)向縱拉桿;3-轉(zhuǎn)向節(jié)臂;4-轉(zhuǎn)向梯形臂;5-轉(zhuǎn)向橫拉桿3.4轉(zhuǎn)向器機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)(或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動(dòng)),并按一定的角轉(zhuǎn)動(dòng)比和力轉(zhuǎn)動(dòng)比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合,構(gòu)成動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級(jí)轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便,多采用這種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí),由于液體的阻尼作用,吸收了路面上的沖擊載荷,故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。為了避免汽車在撞車時(shí)司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害,除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外,還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的震動(dòng),有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向;為了提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性,某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向;多軸汽車根據(jù)對機(jī)動(dòng)性的要求,有時(shí)要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目,制止采用全輪轉(zhuǎn)向。3.5轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑汽車的機(jī)動(dòng)性,常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量,但汽車的高機(jī)動(dòng)性則應(yīng)由兩個(gè)條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的2~2.5倍范圍內(nèi);其次,應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比。兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時(shí),若不考慮輪胎的側(cè)向偏離,則為了滿足上述對轉(zhuǎn)向系的第(2)條要求,其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖3-3所示,由下式?jīng)Q定:(3-1)式中:—外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角;—內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角;K—兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離;L—軸距內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來保證。圖3-3理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角與、軸距L、主銷距K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂a等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外,其他參數(shù)是不變的。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時(shí)前外輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡構(gòu)成圓周的半徑??砂聪率接?jì)算:(3-2)通常為35o~40o,為了減小值,值有時(shí)可達(dá)到45o操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比、力傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率來達(dá)到。對轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動(dòng)性的要求則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角,消除轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達(dá)到。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小,則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來解決。轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重,約為中級(jí)以及上轎車、載貨汽車底盤干重的1.0%~1.4%;小排量以及下轎車干重的1.5%~2.0%。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對汽車的自身質(zhì)量影響較小。第四章.轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)4.1轉(zhuǎn)向系的效率功率從轉(zhuǎn)向軸輸入,經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率,用符號(hào)表示,;反之稱為逆效率,用符號(hào)表示。正效率計(jì)算公式:(4-1)逆效率計(jì)算公式:(4-2)式中,為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率;為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率;為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。正效率高,轉(zhuǎn)向輕便;轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率,以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力,防止打手,又要求此逆效率盡可能低。影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。3.1.1轉(zhuǎn)向器的正效率影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。(1)轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率在四種轉(zhuǎn)向器中,齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高,而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。同一類型轉(zhuǎn)向器,因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。選用滾針軸承時(shí),除滾輪與滾針之間有摩擦損失外,滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失,故這種軸向器的效率η+僅有54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為70%和75%。轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10%。(2)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失,只考慮嚙合副的摩擦損失,對于蝸桿類轉(zhuǎn)向器,其效率可用下式計(jì)算(4-3)式中,a0為蝸桿(或螺桿)的螺線導(dǎo)程角;ρ為摩擦角,ρ=arctanf;f為磨擦因數(shù)。3.1.2轉(zhuǎn)向器的逆效率根據(jù)逆效率不同,轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車輪上的力,經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤,這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正,既可以減輕駕駛員的疲勞,又可以提高行駛安全性。但是,在不平路面上行駛時(shí),傳至轉(zhuǎn)向盤上的車輪沖擊力,易使駕駛員疲勞,影響安全行駕駛。屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。不可逆式和極限可逆式轉(zhuǎn)向器不可逆式轉(zhuǎn)向器,是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受,因而這些零件容易損壞。同時(shí),它既不能保證車輪自動(dòng)回正,駕駛員又缺乏路面感覺,因此,現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí),此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失,只考慮嚙合副的磨擦損失,則逆效率可用下式計(jì)算(4-4)式(4-3)和式(4-4)表明:增加導(dǎo)程角,正、逆效率均增大。受增大的影響,不宜取得過大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時(shí),逆效率為負(fù)值或者為零,此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此,導(dǎo)程角必須大于磨擦角。4.2傳動(dòng)比變化特性4.2.1轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比:(4-5)轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比:(4-6)轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比組成,即(4-7)轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比:(4-8)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比:(4-9)4.2.2力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系轉(zhuǎn)向阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩的關(guān)系式:(4-10)作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力與作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩的關(guān)系式:(4-11)將式(4-10)、式(4-11)代入后得到(4-12)如果忽略磨擦損失,根據(jù)能量守恒原理,2Mr/Mh可用下式表示(4-13)將式(4-10)代入式(4-11)后得到(4-14)當(dāng)a和Dsw不變時(shí),力傳動(dòng)比越大,雖然轉(zhuǎn)向越輕,但也越大,表明轉(zhuǎn)向不靈敏。4.2.3轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車,不存在轉(zhuǎn)向沉重問題,應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比,以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大,汽車低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問題突出,應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí),要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏,轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。汽車高速直線行駛時(shí),轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過小。否則轉(zhuǎn)向過分敏感,使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線,如圖3-1所示。圖4-1轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線4.3轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△t傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同而改變,并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性(圖4-2)。研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時(shí)要極小,最好無間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)間隙,一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用,車輪將偏離原行駛位置,使汽車失去穩(wěn)定。傳動(dòng)副在中間及其附近位置因使用頻繁,磨損速度要比兩端快。在中間附近位置因磨損造成的間隙過大時(shí),必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。為此,傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖4-2所示的逐漸加大的形狀。圖4-2轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性圖中曲線1表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性;曲線2表明使用并磨損后的間隙變化特性,并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙;曲線3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性。4.4轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān),并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少,一般約在3.6圈以內(nèi);貨車一般不宜超過6圈。第五章機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析及設(shè)計(jì)5.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、緊湊;殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成,轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??;傳動(dòng)效率高達(dá)90%;齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后,利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧。能自動(dòng)消除齒間間隙,這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲;轉(zhuǎn)向器占用的體積?。粵]有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿,所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大;制造成本低。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是:因逆效率高,汽車在不平路面上行駛時(shí),發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤,稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員精神緊張,并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向,轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成打手,同時(shí)對駕駛員造成傷害。根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式,如圖5-1所示:中間輸入,兩端輸出(a);側(cè)面輸入,兩端輸出(b);側(cè)面輸入,中間輸出(c);側(cè)面輸入,一端輸出(d)。圖5-1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式采用側(cè)面輸入,中間輸出方案時(shí),與齒條連的左,右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長度增加,車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小,有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接,因此,兩拉桿會(huì)與齒條同時(shí)向左或右移動(dòng),為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽,從而降低了它的強(qiáng)度。采用兩端輸出方案時(shí),由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受到限制,容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。側(cè)面輸入,一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,常用在平頭貨車上。采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合,則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低,沖擊大,工作噪聲增加。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(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,重合度增加,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),沖擊與工作噪聲均下降,而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)樾饼X工作時(shí)有軸向力作用,所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用推力軸承,使軸承壽命降低,還有斜齒輪的滑磨比較大是它的缺點(diǎn)。齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較,消耗的材料少,約節(jié)省20%,故質(zhì)量小;位于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(zhuǎn)動(dòng);Y形斷面齒條的齒寬可以做得寬些,因而強(qiáng)度得到增加。在齒條與托座之間通常裝有用減磨材料(如聚四氟乙烯)做的墊片,以減少滑動(dòng)摩擦。當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí),如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí),應(yīng)選用V形和Y形斷面齒條,用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。為了防止齒條旋轉(zhuǎn),也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計(jì)導(dǎo)向槽的,槽內(nèi)嵌裝導(dǎo)向塊,并將拉桿、導(dǎo)向塊與齒條固定在一起。齒條移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動(dòng),齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。要求這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向塊與導(dǎo)向槽之間的配合要適當(dāng)。配合過緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難,配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn),并伴有敲擊噪聲。根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對前軸位置的不同,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置:形式轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,后置梯形(a);轉(zhuǎn)向器位于前軸后方,前置梯形(b);轉(zhuǎn)向器位于前軸前方,后置梯形(c);轉(zhuǎn)向器位于前軸前方,前置梯形(d)。圖5-2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上。車載質(zhì)量不大,前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。5.2其他轉(zhuǎn)向器有循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器,蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器等。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是:逆效率高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難,制造精度要求高。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是:正效率低;工作齒面磨損以后,調(diào)整嚙合間隙比較困難;轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比不能變化。固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易;但是因銷子不能自轉(zhuǎn),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(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。所以我的設(shè)計(jì)選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器為動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。5.3齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器布置和結(jié)構(gòu)形式的選擇圖5-3采用如圖所示的布置形式。圖5-4采用如圖所示的側(cè)面輸入兩端輸出的結(jié)構(gòu)形式。5.4數(shù)據(jù)的確定根據(jù)以上的論述,本次設(shè)計(jì)初選數(shù)據(jù)如下:輪距1440mm軸距275滿載軸荷分配:前/后877/1643(kg)總質(zhì)量/kg1255(kg)輪胎175/60R14(附2)主銷偏移距a50mm輪胎壓力p/MPa0.45方向盤直徑307mm最小轉(zhuǎn)彎半徑6.9m轉(zhuǎn)向梯形臂200mm表5-1初選數(shù)據(jù)參考BJ121型輕型載貨汽車底盤架構(gòu)和上海通用別克賽歐汽車轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)5.5設(shè)計(jì)計(jì)算過程5.5.1(5-1)(5-2)4.5.2轉(zhuǎn)向器參數(shù)選取齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪多采用斜齒輪,齒輪模數(shù)在之間,主動(dòng)小齒輪齒數(shù)在之間,壓力角取,螺旋角在之間。故取小齒輪,,右旋,壓力角,精度等級(jí)8級(jí)。轉(zhuǎn)向節(jié)原地轉(zhuǎn)向阻力矩:(4-3)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù):(4-4)角傳動(dòng)比:(4-5)方向盤上的手力:(4-6)作用在轉(zhuǎn)向盤上的操縱載荷:對轎車該力不應(yīng)超過150~200N,對貨車不應(yīng)超過500N。所以符合設(shè)計(jì)要求(4-7)力傳動(dòng)比:(4-8)取齒寬系數(shù),(4-9)齒條寬度圓整取,則取齒輪齒寬4.5.3選擇齒輪齒條材料小齒輪:齒輪通常選用國內(nèi)常用、性能優(yōu)良的20CrMnTi合金鋼,熱處理采用表面滲碳淬火工藝,齒面硬度為HRc58~63。而齒條選用與20CrMnTi具有較好匹配性的40Cr作為嚙合副,齒條熱處理采用高頻淬火工藝,表面硬度HRc50~56。4.5.4強(qiáng)度校核(1)、校核齒輪接觸疲勞強(qiáng)度選取參數(shù),按ME級(jí)質(zhì)量要求取值,;,,故以計(jì)算(4-10)查得:,,,;,,,則,(4-11)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格(2)、校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度選取參數(shù),按ME級(jí)質(zhì)量要求取值;;;;;故以計(jì)算(4-12)據(jù)齒數(shù)查表有:;;;。則(4-13)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度合格4.5.5齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示:名稱符號(hào)公式齒輪齒條齒數(shù)631分度圓直徑15.2314—變位系數(shù)—1—齒頂高52.5齒根高0.6253.125齒頂圓直徑25.2314—齒根圓直徑13.9814—齒輪中圓直徑20.2314—螺旋角—10°齒寬3020表24.6齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4-6齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.7軸承的選擇軸承1深溝球軸承6004(GB/T276-1994) 軸承2滾針軸承NA4901(GB/T5801-1994)4.8轉(zhuǎn)向器的潤滑方式和密封類型的選擇轉(zhuǎn)向器的潤滑方式:人工定期潤滑潤滑脂:石墨鈣基潤滑脂(ZBE36002-88)中的ZG-S潤滑脂。密封類型的選擇密封件:旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈FB1630GB13871—19925.動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1對動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求1.運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。2.隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增大(或減?。饔迷谵D(zhuǎn)向盤上的手力必須增大(或減?。?,稱之為“路感”。3.當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力≥0.025~0.190kN時(shí),動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就應(yīng)開始工作。4.轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正,并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。5.工作靈敏,即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后,系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。6.動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí),仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。7.密封性能好,內(nèi)、外泄漏少。5.2動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。根據(jù)分配閥、轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸三者相互位置的不同,它分為整體式(a)和分置式兩類。后者按分配閥所在位置不同又分為:分配閥裝在動(dòng)力缸上的稱為聯(lián)閥式(b),分配閥裝在轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸之間的拉桿上稱為連桿式(c),分配閥裝在轉(zhuǎn)向器上的稱為半分置式(d)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案圖圖5-11-分配閥2-轉(zhuǎn)向器3-動(dòng)力缸在分析比較上述幾種不同動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案時(shí),常從結(jié)構(gòu)上是否緊湊;轉(zhuǎn)向器主要零件是否承受由動(dòng)力缸建立起來的載荷;拆裝轉(zhuǎn)向器是否容易;管路,特別是軟管的管路長短;轉(zhuǎn)向輪在側(cè)向力作用下是否容易引起轉(zhuǎn)向輪擺振;能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來做比較。例如整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器,由于分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸三者裝在一起,因而結(jié)構(gòu)緊湊,管路也短。在轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)不會(huì)影響分配閥的振動(dòng),因而不能引起轉(zhuǎn)向輪擺振。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向搖臂軸、搖臂等轉(zhuǎn)向器主要零件,都要承受由動(dòng)力缸所建立起來的載荷,因此必須加大它們的尺寸和質(zhì)量,這對布置它們帶來不利的影響。同時(shí)還不能采用典型轉(zhuǎn)向器,拆裝轉(zhuǎn)向器時(shí)要比分置式的困難。除此之外,由于對轉(zhuǎn)向器的密封性能要求高,這對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì),特別是重型汽車的轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)帶來困難。整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器多用于轎車和中型貨車。動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸殼體壁厚。圖5-2動(dòng)力缸的布置綜上所述:我選用整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)5.3液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算5.3.1動(dòng)力缸尺寸計(jì)算動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸體壁厚。動(dòng)力缸產(chǎn)生的推力F為式中,為轉(zhuǎn)向搖臂長度;L為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動(dòng)力缸活塞之間的距離。推力F與工作油液壓力p和動(dòng)力缸截面面積S之間有如下關(guān)系(6-1)因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同,應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來計(jì)算,即(6-2)式中,D為動(dòng)力缸內(nèi)徑;為活塞桿直徑,初選=0.35D,壓力p=6.3Mpa。聯(lián)立式(6-1)和式(6-2)后得到(6-3)=63mm所以d=22mm活塞行程是車輪轉(zhuǎn)制最大轉(zhuǎn)角時(shí),由直拉桿的的移動(dòng)量換算到活塞桿處的移動(dòng)量得到的。圖5-3確定動(dòng)力缸長度尺寸簡圖活塞厚度可取為B=0.3D。動(dòng)力缸的最大長度s為

(6-4)=130mm動(dòng)力缸殼體壁厚t,根據(jù)計(jì)算軸向平面拉應(yīng)力來確定,即(6-5)式中,p為油液壓力;D為動(dòng)力缸內(nèi)徑;t為動(dòng)力缸殼體壁厚;n為安全系數(shù),n=3.5~5.0;為殼體材料的屈服點(diǎn)。殼體材料用球墨鑄鐵采用QT500-05,抗拉強(qiáng)度為500MPa,屈服點(diǎn)為350MPa。t=5mm活塞桿用45剛制造,為提高可靠性和壽命,要求表面鍍鉻并磨光。5.3.2分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算分配閥的要參數(shù)有:滑閥直徑d、預(yù)開隙密封長度、滑閥總移動(dòng)量e、滑閥在中間位置時(shí)的液流速度v、局部壓力降和泄漏量等。.油泵排量與油罐容積的確定轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸能比無動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)以更高的轉(zhuǎn)向時(shí)汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向,否則動(dòng)力轉(zhuǎn)向反而會(huì)形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。油泵排量要達(dá)到這一要求,必須滿足如下不等式:式中Q—油泵的計(jì)算排量;—油泵的容積,計(jì)算時(shí)一般?。?.75~0.85;—泄漏系數(shù),=0.05~0.10;—?jiǎng)恿Ω赘讖?;—?jiǎng)恿Ω谆钊苿?dòng)速度;=式中—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大可能頻率,計(jì)算時(shí)對轎車取=1.5~1.7;則動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的油泵排量Q可表達(dá)為(6-6)=47L/s圖5-4預(yù)開隙.預(yù)開隙預(yù)開隙,為滑閥處于中間位置時(shí)分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開啟量,也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動(dòng)量。值過小會(huì)使油液常流時(shí)局部阻力過大;值過大則轉(zhuǎn)向盤需轉(zhuǎn)過一個(gè)大的角度才能使動(dòng)力缸工作,轉(zhuǎn)向靈敏度低。一般要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角時(shí)滑閥就移動(dòng)的距離。==(6-7)=0.2mm式中—相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角,°t—轉(zhuǎn)向螺桿的螺距,mm..滑閥總移動(dòng)量滑閥總移動(dòng)量e過大時(shí),會(huì)使轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長,致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”,從而使靈敏度降低;如e值過小,則使密封長度過小導(dǎo)致密封不嚴(yán),這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。通常,當(dāng)滑閥總移動(dòng)量為e時(shí),轉(zhuǎn)向盤允許轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為20°左右。(6-8)=0.49mm.局部壓力降當(dāng)汽車宜行時(shí),滑閥處于中間位置,油液流經(jīng)滑閥后再回到油箱。油液流經(jīng)滑閥時(shí)產(chǎn)生的局部壓力降(MPa)為(6-9)式中—油液密度,kg/m3;—局部阻力系數(shù),通常取=3.0;v—油液的流速,m/s。的允許值為0.03~0.04MPa。.油液流速的允許值[v]由于的允許值[]=0.03~0.04MPa,代入上式,則可得到油液流速的允許值[v]=(6-10).滑閥直徑d(6-11)=110mm式中—溢流閥限制下的油液最大排量,L/min,—般約為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的1.5倍;—預(yù)開隙,mm;v—滑閥在中間位置時(shí)的油液流速,m/s.滑閥在中間位置時(shí)的油液流速v(6-12)=5m/s.分配閥的泄漏量(6-13)=2.26cm/s式中—滑閥也閥體建的徑向間隙,一般=0.0005~0.00125cm;—滑閥進(jìn)、出口油液的壓力差;d—滑閥直徑;—密封長度;—油液的動(dòng)力粘度。5.4動(dòng)力轉(zhuǎn)向的評(píng)價(jià)指標(biāo)5.4.1動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能用效能指標(biāo)來評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能?,F(xiàn)有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的效能指標(biāo)s=1~15。5.4.2路感駕駛員的路感來自于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí),所要克服的液壓阻力。液壓阻力等于反作用閥面積與工作液壓壓強(qiáng)的乘積。在最大工作壓力時(shí),轎車:換算以轉(zhuǎn)向盤上的力增加約30~50N。5.4.3轉(zhuǎn)向靈敏度轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值來評(píng)價(jià)(6-14)比值越小,則動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。5.4.4動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性是指輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化關(guān)系曲線,是用來評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。因輸出轉(zhuǎn)矩等于油壓壓力乘以動(dòng)力缸工作面積和作用力臂,對于已確定的結(jié)構(gòu),后兩項(xiàng)是常量,所以可以用輸入轉(zhuǎn)矩Mφ與輸出油壓p之間的變化關(guān)系曲線來表示動(dòng)力轉(zhuǎn)向的靜特性,如圖5-5示。常將靜特性曲線劃分為四個(gè)區(qū)段。在輸入轉(zhuǎn)矩不大的時(shí)候,相當(dāng)于圖中A段;汽車原地轉(zhuǎn)向或調(diào)頭時(shí),輸入轉(zhuǎn)矩進(jìn)入最大區(qū)段(圖中C段);B區(qū)段屬常用快速轉(zhuǎn)向行駛區(qū)段;D區(qū)段曲線就表明是一個(gè)較寬的平滑過渡區(qū)間。圖5-5靜特性曲線分段示意圖要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向器向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的靜特性曲線應(yīng)對稱。對稱性可以評(píng)價(jià)滑閥的加工和裝配質(zhì)量。要求對稱性大于0.85。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖6-1轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓如上圖6-1所示:轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn),并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上,實(shí)現(xiàn)車輪無滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求,則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來保證。圖6-2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向原理簡圖由于一般齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與左右橫拉桿鉸接,而左右橫拉桿一般直接與轉(zhuǎn)向節(jié)下節(jié)臂鉸接,所以在這里我假定把左右梯形臂轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)向節(jié)的一部分。由4.4表1初選數(shù)據(jù)得轉(zhuǎn)向梯形臂長200mm通過作圖計(jì)算可得轉(zhuǎn)向齒條左右移動(dòng)的最大距離為180mm。圖6-3作圖計(jì)算6.2轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20、30或35號(hào)鋼的無縫鋼管制造,其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接.球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙,也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A,18MnTi,或20CrN制造,工作表面經(jīng)滲碳淬火處理,滲碳層深1.5~3.0mm,表面硬度HRC56~63。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理,球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。6.3轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時(shí),在球頭銷上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上,這些防塵套阻止雜物進(jìn)入球銷及齒條中。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊(圖6-4)。圖6-4轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭橫拉桿2-鎖緊螺母3-外接頭殼體4-球頭銷5-六角開槽螺母6-球碗7-端蓋8-梯形臂9-開口銷表3轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)()1橫拉桿總長2812橫拉桿直徑153螺紋長度604外接頭總長1205球頭銷總長626球頭銷螺紋公稱直徑M10×17外接頭螺紋公稱直徑M12×1.58內(nèi)接頭總長65.39內(nèi)接頭螺紋公稱直徑M16×1.56.4桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 轉(zhuǎn)向梯形臂/mm200轉(zhuǎn)向橫拉桿/mm281圖6-5本文所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖7.結(jié)論轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu),在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí),保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。本次設(shè)計(jì),所選用的轉(zhuǎn)向器為適用于各種車型的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,對于已知的汽車數(shù)據(jù)如軸距,整備質(zhì)量等參數(shù),計(jì)算轉(zhuǎn)向系所需要的相關(guān)數(shù)據(jù),并且對其進(jìn)行了強(qiáng)度校核的分析。同時(shí)還進(jìn)行了,轉(zhuǎn)向器的正,逆效率計(jì)算,轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比,力傳動(dòng)比,角傳動(dòng)比等計(jì)算。動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及常流式滑閥的設(shè)計(jì)計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求,并且滿足強(qiáng)度條件。還有就是液壓助力轉(zhuǎn)向裝置與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的配合及工作原理由于受到相關(guān)公司的技術(shù)封鎖,所以尚不知道其原理。也沒有圖紙奉上。懇請老師諒解!在這里我只能畫出液壓缸之類的圖紙。謝謝!汽車轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)簡圖是參考上海通用別克賽歐轉(zhuǎn)向簡圖而成。但由于經(jīng)驗(yàn)較少,所選用的桿件長度,

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