【正文】 滾道截面 .................................................... 26 接觸角 ? ..................................................... 26 螺距 P 和螺旋線導程角 ........................................ 26 工作鋼球圈數 ............................................... 27 轉向器的 計算和校核 ................................................ 27 循環(huán)球式轉向器零件的強度計算 ................................ 27 循環(huán)球式轉向器零件強度計算 ........................................ 29 鋼球與滾道間的接觸應力 ...................................... 29 齒的彎曲應力 ................................................ 30 轉向搖臂軸直徑的確定 ........................................ 30 4 動力轉向機構設計 ...................................................... 31 對動力轉向機構的要求 .............................................. 31 動力轉向機構布置方案 ............................................. 31 動力轉向機構布置方案 ......................................... 31 分配閥的結構方案 ............................................ 32 動力轉向機構的計算 ................................................ 33 動力缸尺寸的計算 ............................................. 33 分配滑閥參數的選擇 .......................................... 35 5 轉向傳動機構設計 ...................................................... 39 轉向傳動機構原理 .................................................. 39 轉向梯形的布置 .................................................... 40 轉向梯形機構尺寸的初步確定 ....................................... 40 轉向傳送機構的臂、桿與球銷 ........................................ 41 轉向橫拉桿及其端部 ................................................ 41 桿件設計結果 ...................................................... 42 結論 .................................................................... 43 參考文獻 ................................................................ 44 致謝 .................................................................... 46 貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 1 1 緒論 汽車轉向系統(tǒng)概述 轉向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分，轉向系統(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 術的迅速發(fā)展，汽車轉向系統(tǒng)已從純機械式轉向系統(tǒng)、液壓助力轉向 系 (HPS）、電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術的電動助力轉向系 統(tǒng)（ EPS）及線控轉向系統(tǒng)（ SBW） 。 按 轉向力能源的不同，可將轉向系分為機械轉向系和動力轉向系。 機械轉向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉向操縱機構方向盤、轉向器、轉向傳動機構三大部分組成。其中轉向器是將操縱機構的旋轉運動轉變?yōu)閭鲃訖C構的直線運動嚴格講是近似直線運動的機構，是轉向系的核心部件。 動力轉向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉向助力裝置。由于轉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、活塞和儲油罐，它們分別相當于電路系統(tǒng)中的電池、導線、開關、電機和 地線的作用。 通常，對轉向系的主要要求是 : 1 保證汽車有較高的機動性，在有限的場地面積內，具有迅速和小半徑轉彎的能力，同時操作輕便 。 2 汽車轉向時，全部車輪應繞一個瞬時轉向中心旋轉，不應有側滑 。 3 傳給轉向盤的反沖要盡可能的小 。 4 轉向后，轉向盤應自動回正，并應使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài) 。 5 發(fā)生車禍時，當轉向盤和轉向軸由于車架和車身變形一起后移時，轉向系統(tǒng)最好有保護機構防止傷及乘員 。 機械式轉向系統(tǒng) 汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向 輪來完成的。機械式轉向系統(tǒng)工作過程為：駕駛員對轉向盤施加的轉向力矩通過轉向軸輸入轉向器，減速傳動裝置的轉向器中有 2 級減速傳動副，經轉向器放大后的力矩和廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 減速后的運動傳到轉向橫拉桿，再傳給固定于轉向節(jié)上的轉向節(jié)臂，使轉向節(jié)和它所支承的轉向輪偏轉，從而實現(xiàn)汽車的轉向。純機械式轉向系統(tǒng)根據轉向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。 純機械式轉向系統(tǒng)為了產生足夠大的轉向扭矩需要使用大直徑的轉向盤，需占用較大的空間，整個機構笨拙，特別是對轉向阻力較大的中重型汽車，實現(xiàn)轉向難度很大，這就大 大限制了其使用范圍。但因結構簡單、工作可靠、造價低廉，目前該類轉向系統(tǒng)除在一些轉向操縱力不大、對操控性能要求不高的農用車上使用外已很少被采用。 液壓助力轉向系統(tǒng)（ HPS） 裝配機械式轉向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉向操縱負擔過于沉重，為解決這個問題，美國 GM 公司在 20 世紀 50 年代率先在轎車上采用了液壓助力轉向系統(tǒng)。該系統(tǒng)是建立在機械系統(tǒng)的基礎之上，額外增加了一個液壓系統(tǒng)。液壓轉向系統(tǒng)是由液壓和機械等兩部分組成，它是以液壓油做動力傳遞介質，通過液壓泵產生動力來推動機械轉向器，從而 實現(xiàn)轉向。液壓助力轉向系統(tǒng)一般由機械轉向器、液壓泵、油管、分配閥、動力缸、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、轉向器和動力缸置于一個整體，分配閥和主動齒輪軸裝在一起（閥芯與齒輪軸垂直布置），閥芯上有控制槽，閥芯通過轉向軸上的撥叉撥動。轉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，并位于動力缸之中，齒條左端與轉向橫拉桿相接。轉向盤轉動時，轉向軸（連主動齒輪軸）帶動閥芯相對滑套運動，使油液通道發(fā)生變化，液壓油從油泵排出，經 控制閥流向動力缸的一側，推動活塞帶動齒條運動，通過橫拉桿使車輪偏轉而轉向。 液壓助力轉向系統(tǒng)是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機帶動液壓泵產生的壓力來實現(xiàn)車輪轉向。由于液壓轉向可以減少駕駛員手動轉向力矩，從而改善了汽車的轉向輕便性和操縱穩(wěn)定性。為保證汽車原地轉向或者低速轉向時的輕便性，液壓泵的排量是以發(fā)動機怠速時的流量來確定。汽車起動之后，無論車子是否轉向，系統(tǒng)都要處于工作狀態(tài)，而且在大轉向車速較低時，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了發(fā)動機動力資源。并且轉向系統(tǒng)還存在低溫 工作性能差等缺點。 電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS） 由于液壓助力轉向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉向輕便性和高速時的轉向穩(wěn)定性，貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 3 因此，在 1983 年日本 Koyo 公司推出了具備車速感應功能的電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS）。 EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎上發(fā)起來的，在傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)的基礎上增設了電控裝置，其特點是原來由發(fā)動機帶動的液壓助力泵改由電機驅動，取代了由發(fā)動機驅動的方式，節(jié)省了燃油消耗；具有失效保護系統(tǒng)，電子元件失靈后仍可依靠原轉向系統(tǒng)安全工作；低速時轉向效果不變，高速時可以自動根據 車速逐步減小助力，增大路感，提高車輛行使穩(wěn)定性。電控液壓助力轉向系統(tǒng)是將液壓助力轉向與電子控制技術相結合的機電一體化產品。一般由電氣和機械兩部分組成，電氣部分由車速傳感器、轉角傳感器和電控單元 ECU 組成；機械部分包括齒輪齒條轉向器、控制閥、管路和電動泵。其中電動泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉向時，電子控制單元驅動液壓泵以高速運轉輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅動液壓泵以較低的速度運轉，在不至影響高速打轉向 的需要的同時，節(jié)省一部分 的 發(fā)動機 的 功率。 電控液壓轉向系統(tǒng)的工作原理：在汽車直線行駛時，方向盤不轉動，電動泵以很低的速度運轉，大部分工作油經過轉向閥流回儲油罐，少部分經液控閥然后流回儲油罐；當駕駛員開始轉動方向盤時， ECU 根據檢測到的轉角、車速以及電動機轉速的反饋信號等，判斷汽車的轉向狀態(tài)，決定提供助力大小，向驅動單元發(fā)出控制指令，使電動機產生相應的轉速以驅動油泵，進而輸出相應流量和壓力的高壓油。高壓油經轉向控制閥進入齒條上的動力缸，推動活塞以產生適當的助力，協(xié)助駕駛員進行轉向操作，從而獲得理想的轉向效果 。 電控液壓助力轉向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動力轉向系統(tǒng)的基礎上有了較大的改進，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。電控液壓助力轉向系統(tǒng)是傳統(tǒng) 的 液壓助力轉向系統(tǒng)向電動 的 助力轉向系統(tǒng)的過渡。 電動助力轉向系統(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)的轉向柱助力式電動助力轉向系統(tǒng)。 1990 年日本 Honda 公司也在運動型轎車 NSX 上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動助力轉向系統(tǒng)，從此揭開了電動助力轉向在 汽車上應用的歷史。 EPS 是在 EHPS 的基礎上發(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機通過減速機構直接驅動轉 向機構其結構簡單、零件數量大大減少、可靠性增強 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。電廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 動助力轉向系統(tǒng)在本田飛度、思域以及豐田新皇冠、奔馳新 Aclass 等車型上紛紛被采用。 電動助力轉向系統(tǒng)構成 電動助力轉向系統(tǒng)一般是由轉矩（轉向）傳感器、電子控制單元 ECU、電動機、電磁離合器以及減速機構組成。 電動助 力轉向系統(tǒng)工作原理 電動助力轉向系統(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，然后根據這個扭矩給控制單元一個信號。同時控制單元也會收到來自方向盤位置傳感器的信號，這個傳感器一般是和扭矩傳感器裝在一起的（有些傳感器已經將這 2 個功能集成為一體） 扭矩和方向盤位置信息經過控制單元處理，連同傳入控制單元的車速信號，根據預先設計好的程序產生助力指令。該指令傳到電機，由電機產生扭矩傳到助力機構上去，這里的齒輪機構則起到增大扭矩的作用。這樣，助力扭矩就傳到了轉向柱并最終完成了助力轉向。 電動助力轉向系統(tǒng)特點 。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運轉轉向油泵，且電動機只是在需要轉向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。還消除了由于轉向油泵帶來的噪音污染。液壓動力轉向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，再加上存在管流損失等因素，浪費了部分能量。相反 EPS 僅在需要轉向操作時才需要向電機提供的能量。而且， EPS 系統(tǒng)能量的消耗與轉向盤的轉向及當前的車速有關。當轉向盤不轉向時，電機不工作；需要轉向時，電機在控制模塊的作用下開始工作，輸出 相應大小及方向的轉矩以產生助動轉向力矩。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了 “ 按需供能 ” ，是真正的 “ 按需供能型 ” （ ondemand）系統(tǒng)，在各種行駛條件下可節(jié)能 80 左右。 。 當駕駛員轉動方向盤一角度然后松開時， EPS 系統(tǒng)能夠自動調整使車輪回到正中。同時還可利用軟件在最大限度內調整設計參數以獲得最佳的回正特性。通過靈活的軟件編程，容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉矩特性，這些轉矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉向能力，提供了與車輛動態(tài)性能相匹配的轉向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓