【正文】 沒有轉(zhuǎn)向操作時，電機可以停止轉(zhuǎn)動，從而降低能耗。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類 ：電動液壓助力轉(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)革命的開始。汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，代表著一個國家的綜合國力，汽車工業(yè)隨著機械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進。論文首先對轉(zhuǎn)向系的作用，基本構(gòu)成、要求和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體性能進行了分析，同時對轉(zhuǎn)向系的空間位置及結(jié)構(gòu)特點進行分析，確定了轉(zhuǎn)向梯形的型式，簡單的概述了轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。確定了轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)和布置形式，分析了轉(zhuǎn)向器的嚙合傳動的特點和傳動效率。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機械意義上的汽車了，它是機械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向動力的來源由以前的人力轉(zhuǎn)變?yōu)槿肆右簤褐?。這種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要的特點是液壓力支持轉(zhuǎn)向運動，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行的穩(wěn)定性。電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，與液壓助力系統(tǒng)不同的是，電動液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動力來源不是發(fā)動機而是電機，由電機驅(qū)動液壓系統(tǒng)，節(jié)省了發(fā)動機能量，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。原來由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力由電動機來完成。此后，電動助力轉(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 在國外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時以專業(yè)廠為主、大力進行試驗和研究，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，如美國德爾福公司SAGINAW分部；英國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，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)計成具有等強度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。根據(jù)該車型對于市場的定位及對制造成本的考慮，同時參考同類車型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計為一款機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)做簡單分析，并進行轉(zhuǎn)向器零件設(shè)計、工藝性及尺寸公差等級分析，同時按以下步驟對轉(zhuǎn)向器及零部件進行設(shè)計方案論證：第一步對所選的轉(zhuǎn)向器總成進行剖析；第二部利用所學(xué)的知識對總成中的零部件進行力學(xué)分析和分析；第三步對分析中發(fā)現(xiàn)的不合理的設(shè)計進行改進。在轉(zhuǎn)向盤尺寸和轉(zhuǎn)向輪阻力一定時，角傳動比增加，則轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向靈敏度降低；角傳動比減小，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)向傳動機構(gòu)的球頭處，應(yīng)有消除因磨損而產(chǎn)生的間隙的調(diào)整機構(gòu)以及提高轉(zhuǎn)向系的可靠性。機動性是通過汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑來體現(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)向時內(nèi)外車輪間的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)關(guān)系是通過合理設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形來保證的。轉(zhuǎn)向系逆效率的提高會使回正能力提高，但是會造成“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動性， 。mm）。為了減輕在不平路面上行使時駕駛員的疲勞，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)及測量數(shù)據(jù)進行布置的，圖22所示的為本次設(shè)計車的轉(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，此時的車輪轉(zhuǎn)角為零，轉(zhuǎn)向上軸處于上極限位置。圖中點畫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)向時所圍繞轉(zhuǎn)動的衡擺臂球頭中心與前支柱上安裝點的連線。176。）十分的接近。模擬分析與實際測量的坐標(biāo)原點不同，所以會導(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球頭副，球頭尺寸的選擇應(yīng)參照汽車的前軸負荷，前軸負荷越大，則相應(yīng)的球頭尺寸越大。因為齒輪齒條轉(zhuǎn)向器在設(shè)計上并沒有固定的對稱中心，這就會使得汽車有正確的前束，但左右拉桿的長度不同，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，保證在使用過程中螺紋聯(lián)接傳遞載荷的可靠性。根據(jù)機械轉(zhuǎn)向器的結(jié)果特點，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，由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動時位桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動時轉(zhuǎn)向系與懸架系的運動干涉。 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，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降。 齒條實際上是齒數(shù)為無窮的齒輪的一部分。圖34齒輪齒條嚙合傳動時，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)成不同的傳動方案。齒輪為普通的漸開線斜齒輪。根據(jù)嚙合傳動的要求，兩齒廓上與點P重合的點的速度在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的線角傳動比為 i == mn但是小齒輪的模數(shù)不能太小，否則會使齒條齒廓在嚙合時嚙合點離齒頂太近，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，隨著負載的增大，轉(zhuǎn)向器的效率也增大。1）齒輪齒條副正向傳動時的效率為 = （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 逆向傳動時的效率為 = （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。；此時轉(zhuǎn)向器的傳動比為 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)計時應(yīng)驗算齒輪的抗彎強度和接觸強度 。據(jù)此，初步選定齒輪： 齒條： 齒條齒部結(jié)構(gòu)尺寸的計算[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