【正文】 沒(méi)有轉(zhuǎn)向操作時(shí)，電機(jī)可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低能耗。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類 ：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS（ElectroHydraulic Power Steering）和電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。 隨著上世紀(jì)五十年代起，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，標(biāo)志著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)革命的開(kāi)始。汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，代表著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，汽車工業(yè)隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進(jìn)。論文首先對(duì)轉(zhuǎn)向系的作用，基本構(gòu)成、要求和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體性能進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向系的空間位置及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定了轉(zhuǎn)向梯形的型式，簡(jiǎn)單的概述了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。確定了轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)和布置形式，分析了轉(zhuǎn)向器的嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)和傳動(dòng)效率。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向動(dòng)力的來(lái)源由以前的人力轉(zhuǎn)變?yōu)槿肆右簤褐?。這種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要的特點(diǎn)是液壓力支持轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，減小駕駛者作用在方向盤上的力，改善了汽車轉(zhuǎn)向的輕便性和汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性。電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與液壓助力系統(tǒng)不同的是，電動(dòng)液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源不是發(fā)動(dòng)機(jī)而是電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，節(jié)省了發(fā)動(dòng)機(jī)能量，減少了燃油消耗。雖然電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)克服了液壓助力轉(zhuǎn)向的一些缺點(diǎn)。原來(lái)由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力由電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。由此看出，我國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展 在國(guó)外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國(guó)德?tīng)柛９維AGINAW分部；英國(guó)BURM0；AN公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計(jì)成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。根據(jù)該車型對(duì)于市場(chǎng)的定位及對(duì)制造成本的考慮，同時(shí)參考同類車型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一款機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)做簡(jiǎn)單分析，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向器零件設(shè)計(jì)、工藝性及尺寸公差等級(jí)分析，同時(shí)按以下步驟對(duì)轉(zhuǎn)向器及零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)方案論證：第一步對(duì)所選的轉(zhuǎn)向器總成進(jìn)行剖析；第二部利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)總成中的零部件進(jìn)行力學(xué)分析和分析；第三步對(duì)分析中發(fā)現(xiàn)的不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。在轉(zhuǎn)向盤尺寸和轉(zhuǎn)向輪阻力一定時(shí)，角傳動(dòng)比增加，則轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向靈敏度降低；角傳動(dòng)比減小，則轉(zhuǎn)向沉重，轉(zhuǎn)向靈敏度提高。轉(zhuǎn)向輪的回正力來(lái)源于輪胎的側(cè)偏特性和車輪的定位參數(shù)。4） 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，應(yīng)有消除因磨損而產(chǎn)生的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)以及提高轉(zhuǎn)向系的可靠性。機(jī)動(dòng)性是通過(guò)汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)體現(xiàn)的，而最小轉(zhuǎn)彎半徑由內(nèi)轉(zhuǎn)向車輪的極限轉(zhuǎn)角、汽車的軸距、主銷偏移距決定的，一般的極限轉(zhuǎn)角越大，軸距和主銷偏移距越小，則最小轉(zhuǎn)彎半徑越小。轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外車輪間的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)關(guān)系是通過(guò)合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形來(lái)保證的。轉(zhuǎn)向系逆效率的提高會(huì)使回正能力提高，但是會(huì)造成“打手”現(xiàn)象。因此其半徑在5—，并盡量取小值以保證良好的機(jī)動(dòng)性， 。mm）。為了減輕在不平路面上行使時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。此車的轉(zhuǎn)向系的空間位置是根據(jù)參照車的掃描數(shù)據(jù)及測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行布置的，圖22所示的為本次設(shè)計(jì)車的轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器小齒輪、轉(zhuǎn)向器齒條以及拉桿的軸線在車身坐標(biāo)下的空間位置，此時(shí)的車輪轉(zhuǎn)角為零，轉(zhuǎn)向上軸處于上極限位置。圖中點(diǎn)畫(huà)線表示假想的前軸軸線，綠色的線表示轉(zhuǎn)向器與拉桿，紅色的線表示假想的主銷軸（此處的主銷軸是指車輪轉(zhuǎn)向時(shí)所圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)的衡擺臂球頭中心與前支柱上安裝點(diǎn)的連線。176。）十分的接近。模擬分析與實(shí)際測(cè)量的坐標(biāo)原點(diǎn)不同，所以會(huì)導(dǎo)致結(jié)果存在差異，只要差異不大（工程要求一般為5%），就可以認(rèn)為模擬分析符合實(shí)際。這些分力的大小與拉桿作用力的大小以及夾角的大小相關(guān)，夾角的大小受拉桿長(zhǎng)度以及汽車工況的影響。轉(zhuǎn)向橫拉桿總成與轉(zhuǎn)向拉桿端接頭總成各有一個(gè)球頭副，球頭尺寸的選擇應(yīng)參照汽車的前軸負(fù)荷，前軸負(fù)荷越大，則相應(yīng)的球頭尺寸越大。因?yàn)辇X輪齒條轉(zhuǎn)向器在設(shè)計(jì)上并沒(méi)有固定的對(duì)稱中心，這就會(huì)使得汽車有正確的前束，但左右拉桿的長(zhǎng)度不同，使得汽車穩(wěn)定直線行駛的方向盤位置發(fā)生漂移。轉(zhuǎn)向橫拉桿總成與轉(zhuǎn)向拉桿端接頭總成之間是通過(guò)螺紋副聯(lián)接的，要保證足夠的螺紋旋入深度，保證在使用過(guò)程中螺紋聯(lián)接傳遞載荷的可靠性。根據(jù)機(jī)械轉(zhuǎn)向器的結(jié)果特點(diǎn)，可分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器等 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu) 1轉(zhuǎn)向拉桿總成；2防塵罩；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(wàn)向節(jié)；11轉(zhuǎn)向小齒輪；12小齒輪軸承；13滾針軸承 圖31 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器總成根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，兩端輸也（圖32a）；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖32b）；側(cè)面輸入，中間輸出（圖32c）；側(cè)面輸入，一端輸出（圖32d）圖32 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式采用側(cè)面輸入、中間輸出方案時(shí)，由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)位桿擺角減小，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。 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。 齒條實(shí)際上是齒數(shù)為無(wú)窮的齒輪的一部分。圖34齒輪齒條嚙合傳動(dòng)時(shí)，根據(jù)小齒輪螺旋角與齒條齒傾角的大小和方向不同，可以構(gòu)成不同的傳動(dòng)方案。齒輪為普通的漸開(kāi)線斜齒輪。根據(jù)嚙合傳動(dòng)的要求，兩齒廓上與點(diǎn)P重合的點(diǎn)的速度在tt 方向的分量相等。于是就有 （39）從而可以得到齒輪齒條傳動(dòng)的線角傳動(dòng)比為 i == mn但是小齒輪的模數(shù)不能太小，否則會(huì)使齒條齒廓在嚙合時(shí)嚙合點(diǎn)離齒頂太近，齒根的彎曲應(yīng)力增大，易產(chǎn)生崩齒。轉(zhuǎn)向器的正逆效率主要受轉(zhuǎn)向器內(nèi)摩擦功率的影響，P入=P出+P摩擦，所以當(dāng)摩擦功率不變時(shí)，隨著負(fù)載的增大，轉(zhuǎn)向器的效率也增大。1）齒輪齒條副正向傳動(dòng)時(shí)的效率為 = （312）式中，f—齒輪齒條副的摩擦因數(shù)，齒輪與齒條都是用銑齒加工的，； α—齒輪齒條的壓力角； θ—齒輪軸線與齒條軸線的交角 逆向傳動(dòng)時(shí)的效率為 = （313）式中，f—齒輪齒條副的摩擦因數(shù)，；α—齒輪齒條的壓力角；β1—齒輪的螺旋角；β2—齒條的傾斜角。則效率為 對(duì)于齒條與殼體 = = （314）式中，fv—當(dāng)量摩擦系數(shù)，fv=nf，取n=，取f=。本次設(shè)計(jì)只考慮非EPS狀態(tài)轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條參數(shù)小齒輪：mn=，z=6，β1=30176。；此時(shí)轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比為 i= mn轉(zhuǎn)向盤和車輪轉(zhuǎn)角比： I = *360/2/32 = （43）齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪多數(shù)采用斜齒輪。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度 。據(jù)此，初步選定齒輪： 齒條： 齒條齒部結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算[5]： 分度圓直徑 齒輪： = = （44）齒頂高 齒輪： = （45） 齒條： （46） 齒根高 齒輪： = （47）齒條： = （48）齒全高 h 齒輪： （49）齒條： （410）齒頂圓 齒輪： = （411） 齒根圓 齒輪： （412）基圓直徑 由 得