【正文】 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級質(zhì)量要求取值 lim1 500F MPa? ? ； lim 2 280F MPa? ? ； lim1 ? ；lim2 ? ； 121NNYY??； ? lim2 lim1FF??? 故以 lim2F? 計算 Fp? l im 2 2l im 22 8 0 2 1 3 7 3 . 3 31 . 5F S TF p NFY Y M P aS?? ?? ? ? ? (512) 據(jù)齒數(shù)查表有： ? ； ? ； ?? ； ?? 。故取小齒輪 1 6z? ， ? ，10???右旋，壓力角 20???，精度等級 8級。 所以我的設(shè)計選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器為動力轉(zhuǎn)向裝置。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 28 頁 圖 52 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。齒條移動時導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動，齒條旋轉(zhuǎn)時導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。 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； Y 形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。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)計的要求。 采用兩端輸出方案時，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)動干涉。 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式，如圖 51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)。能自動消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。在中間附近位置因磨損造成的間隙過大時，必須經(jīng)調(diào)整消 除該處間隙。 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)。否則轉(zhuǎn)向過分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動有困難。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，以提高汽車的機(jī)動能力。 揚(yáng)州大學(xué) 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 23 頁 傳動比變化特性 轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 pi 。 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算 00tan )tan( aa ?? ??? （ 44） 式（ 43）和式（ 44）表明：增加導(dǎo)程角 a0 ，正、逆效率均增大。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10%。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。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。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對汽車的自身質(zhì)量影響較小。 對轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動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 間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達(dá)到?？砂聪率接嬎悖? aLoR?? ?m axm in sin (32) 通常 ?maxi 為 35186。 兩 軸汽車在轉(zhuǎn)向時，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 33所示，由下式?jīng)Q定： LKBD CODOio ???? ?? c otc ot (31) 式中： ?o — 外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； ?i — 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K— 兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點間的距離 ； 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。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，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 4steering axis。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。 10) 進(jìn)行運(yùn)動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。 6）操縱輕便。 2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤 的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。山區(qū)使用的汽車制動頻繁，制動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。 為了提高汽車的動力因數(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。 輪胎的選擇 輪胎的尺寸和型號是進(jìn)行汽車性能計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。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按 65kg計，于是 nnmm a ???? 650 （ 21） 式中， n為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)； ? 為行李系數(shù)。 質(zhì)量系數(shù) ?0m 質(zhì)量系數(shù) ?0m是指汽車車載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值，即 ?0m= 0mme。汽車在碎石路面上行駛時，載質(zhì)量約為好的行駛路面的 75％～ 85％。整車整備質(zhì)量在設(shè)計階段需估算確定。 GB1589— 1989對汽車外廓尺寸界限作了規(guī)定。 各類汽車的輪距可參考表 11提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行初選。 表 21提供的數(shù)據(jù)可供初選軸距時參考 表 21 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)動機(jī)排量 V/L V 2022～ 2200 1100～ 1380 V≤ 2100～ 2540 1150～ 1500 V≤ 2500～ 2860 1300～ 1500 V≤ 2850～ 3400 1400～ 1580 V 2900～ 3900 1560～ 1620 商用車 客車 城市客車 4500～ 5000 1740～ 2050 長途客車 5000～ 6500 4 2貨車 汽車總質(zhì)量 ≤ 1700～ 2900 1150～ 1350 ～ 2300～ 3600 1300～ 1650 ～ 3600～ 5500 1700～ 2022 4500～ 5600 1840～ 2022 前輪距 B1 和后輪距 B2 改變汽車輪距 B會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)動性變壞。微型及普通級轎車要求制造成本低，使用經(jīng)濟(jì)性好，機(jī)動靈活，因此汽車應(yīng)輕而短，故軸距應(yīng)取短一些；中高級轎車對乘坐舒適性、行駛乎順性和操縱穩(wěn)定性要求高，故軸距應(yīng)設(shè)計得長一些。但軸距過短也會帶來一系列問題，例如車廂長度不足或后懸過長；汽車 行駛時其縱向角振動過大；汽車加速、制動或上坡時軸荷轉(zhuǎn)移過大而導(dǎo)致其制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；萬向節(jié)傳動的夾角過大等。選取內(nèi)容為齒輪齒條轉(zhuǎn)向器與電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，除了重型汽車和高檔轎車早已安裝動力轉(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)開始安裝動力轉(zhuǎn)向器，隨著動力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計水平的提高、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)安裝動力轉(zhuǎn)向器。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。 1． 4 國內(nèi)外發(fā)展情況 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 ③ 電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有調(diào)校靈活的特點，通過修改轉(zhuǎn)向控制單元內(nèi)存儲的軟件，可以很容易地按照行駛需要設(shè)定或修改轉(zhuǎn)向助力的特性，因此在低速和高速行駛時都能有良好的助力效果。 ∴ PR— 不斷助力轉(zhuǎn)向； P=R—— 維持助力轉(zhuǎn)向； PR—— 不能助力轉(zhuǎn)向。由于油液不可壓縮，堆積產(chǎn)生壓力，助力油壓多為 6～ 7MPa，有些重型車的助力油壓可達(dá) 14～ 16MPa，壓力差推動活塞而轉(zhuǎn)向助力。 1．不轉(zhuǎn)向時。 EHPS 的工作原理： 電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是轉(zhuǎn)閥液 壓常流式工作原理，只是增加了電控系統(tǒng)，對車速的高低有感知能力，隨機(jī)反饋調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向助力油壓，產(chǎn)生良好的手感，無轉(zhuǎn)向發(fā)飄的感覺。由于齒輪箱小 ,齒條本身具有傳動桿系的作用 ,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。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向器齒輪 11 轉(zhuǎn)動，使與之嚙合的齒條 4 沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 圖 11 簧 兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖 11 所示，作為傳動副主動件的轉(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。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。 （ 2）去掉了原來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個模塊之間的剛性機(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。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、齒條位移傳感器等 , 實現(xiàn)兩個功能 : 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)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SteeringByWire Systerm，簡稱 SBW）的發(fā)展，正是滿足這種客觀需求。但 EPS是由電動機(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進(jìn)行實時調(diào)節(jié)與控制，可以很好地解決這個矛盾。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)，實現(xiàn)起來很困難。 (2)改善了轉(zhuǎn)向回正特性。相反 EPS 僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要向電機(jī)提供的能量。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點 (1)節(jié)約了能源消耗。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(jīng)將這 2 個功能集成為一體）。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 ,完全依靠電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動轉(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。 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動力轉(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。其中電動泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。 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的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的轉(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）。由于液壓轉(zhuǎn)向可以減少駕駛員手動轉(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。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。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由液壓和機(jī)械等兩部分組成，它是以液壓油做動力傳遞介質(zhì)，通過液壓泵產(chǎn)生動力來推動機(jī)械轉(zhuǎn)向器，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 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，整個機(jī)構(gòu)笨拙，特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的重型汽車，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大，這就大大限制了其使用范圍。 (4) 轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動回正，并應(yīng)使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài) 。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。 按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn) 向系。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)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SBW）。 動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。 (3) 傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖要盡可能的小 。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。該系統(tǒng)是建立在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，額外增加了一個液壓系統(tǒng)。其分配閥、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向軸上的撥叉撥動。 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)動機(jī)帶動液壓