【正文】 能要求不高的農(nóng)用車(chē)上使用外已很少被采用。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。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。為保證汽車(chē)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(lái)確定。 EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)起來(lái)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(lái)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(chē)速逐步減小助力，增大路感，提高車(chē)輛行使穩(wěn)定性。簡(jiǎn)單地說(shuō)，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(chē)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 的 發(fā)動(dòng)機(jī) 的 功率。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng) 的 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動(dòng) 的 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過(guò)渡。電廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 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 Aclass 等車(chē)型上紛紛被采用。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。還消除了由于轉(zhuǎn)向油泵帶來(lái)的噪音污染。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)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(kāi)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。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。 貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的重要因素之一。 EPS 系統(tǒng)控制單元 ECU 具有故障自診斷功能，當(dāng) ECU 檢 測(cè)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(chē)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(chē)的安全。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成 SBW 系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向盤(pán)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。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 轉(zhuǎn)向傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器檢測(cè)到駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸入到 ECU， ECU 根據(jù)車(chē)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(lái)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(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 車(chē)沿著駕駛員期望的軌跡行駛。由于可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的任意設(shè)置，并針對(duì)不同的車(chē)速，轉(zhuǎn)向狀況進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，從而提高了汽車(chē)的操縱性。 （ 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(chē)輪之間的傳遞過(guò)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。 3）汽車(chē)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(pán)沒(méi)有擺動(dòng)。 7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖力要盡可能小。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。 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。高級(jí)轎 車(chē)和重型載貨汽車(chē)為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 多數(shù)兩軸及三軸汽車(chē)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(chē)采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車(chē)根據(jù)對(duì)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 ?？砂聪率接?jì)算： aLR ??m a x0m in s in? () 中型車(chē) 的最小轉(zhuǎn)彎半徑一般為 ～ ,這里取 minR =12m. 貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 圖 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 操縱輕便型的要求是通過(guò)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(lái)達(dá)到。 轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱(chēng)重，約為中級(jí)以及上轎車(chē)、載貨汽車(chē)底盤(pán)干重的 ～ ；小排量以及下轎車(chē)干重的 ～ 。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的尺寸和形狀直接影響轉(zhuǎn)向操縱的輕便性。轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向軸采用圓柱直尺漸開(kāi)線花鍵連接形式，可參照下表選擇。特別對(duì)可翻轉(zhuǎn)駕駛室的平頭車(chē)，可將萬(wàn)向節(jié)布置在駕駛室翻轉(zhuǎn)軸線上，有利于駕駛室的翻轉(zhuǎn)。目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷(xiāo)式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球 齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。 布置方便。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一 些，以減小轉(zhuǎn)向力。 變速比結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，特別適宜高速車(chē)輛車(chē)速的提高。您可以將此轉(zhuǎn)向器想象為兩部分。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，它便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓。如果齒輪溢出，則會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)感覺(jué)到。 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱(chēng)為保安件。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球 “ 流道 ” 。 本設(shè)計(jì)采 用的是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 . 轉(zhuǎn)向梯形 汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí) ,左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)角要符合一定的規(guī)律 ,以保證所有車(chē)輪在轉(zhuǎn)向的過(guò)程中都繞一個(gè)圓心以相同的瞬時(shí)角速度運(yùn)動(dòng) .轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)可以使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向 過(guò)程中所有車(chē)輪都是純滾動(dòng)或有極小的滑移 ,從而提高輪胎的使用壽命 ,保證汽車(chē)操縱的輕便性和穩(wěn)定性 。 前置轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)是在發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或前軸為驅(qū)動(dòng)軸時(shí) ,轉(zhuǎn)向梯形實(shí)在不能布置在轉(zhuǎn)向軸之間 ,才不得不把轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之前 。 分段式轉(zhuǎn)向梯形比較復(fù)雜 ,鉸接點(diǎn)多 。式中 2P 為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； 3P 為轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 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(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等 . 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 (1)轉(zhuǎn)向器類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 在前述轉(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(xiāo)式特別是固定銷(xiāo)和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯低一些 . 同一類(lèi)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 和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對(duì)效率也有影響，用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約 10%。 路面作用在車(chē)輪上的力，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。屬于可逆式的有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。受 ?? 增大的影響，0? 不宜取得過(guò)大。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ?i 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 ?i? 所組成，即 ??? iii ??0 。 作用在方向盤(pán)上的手力 hF 可用下式表示 swhh DMF 2? （ ） 式中， hM 為作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩 ； SWD 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑。本次設(shè)計(jì)用原有車(chē)型的數(shù)據(jù)。由此可見(jiàn)，研究轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 ?i 及其變化規(guī)律即可。角傳動(dòng)比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度的影響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長(zhǎng)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對(duì)矛盾。對(duì)商用車(chē) , wi 在 2332 內(nèi)選取 . 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 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(pán)轉(zhuǎn)角 的大小不同而改變 ,這種變化關(guān)系稱(chēng)為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副 傳動(dòng)間隙特性 .(圖 ) 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 研究該特性的意義在于 ,它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命相關(guān) . 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間及其附近位置時(shí)要極小 ,最好無(wú)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(chē)輪將偏離原行駛位置 ,使汽車(chē)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(guò)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)間隙我應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖 . 圖 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 . 如何獲得傳動(dòng)間隙特性 齒扇通常有 5個(gè)齒，它與搖臂軸為一體。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過(guò)使齒扇各齒具有不同 的齒厚來(lái)達(dá)到。 圖 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖 用于選擇偏心 n的線圖 當(dāng) ? ， wr 確定后，根據(jù)上式可繪制如圖 ，用于選擇適當(dāng)?shù)?n 值，以便使齒條、齒扇傳動(dòng)副兩端齒嚙合時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 能夠適應(yīng)消除中間齒最大磨損量所形成的間隙的需要。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) 轉(zhuǎn)向盤(pán)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(guò)的圈數(shù)稱(chēng)為轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) .它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向第的角傳動(dòng)比有關(guān) ,并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性 .轎車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少 ,一般約在 圈以?xún)?nèi) 。 30′ 27176。 30′ 齒扇寬 /mm 22 25 25 30 2832 34 35 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 25 27 28 38 38 表 各類(lèi)汽車(chē)循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的齒扇齒模數(shù) 齒扇齒模數(shù) m／ mm 4． O 5． O 轎車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī)排量／ ml 500 1000 ～ 1800 1600 ～ 2020 2020 2020 — — 前軸負(fù)荷/N 3500 ～ 3800 4700 ～ 7350 7000 ～ 9000 8300 ～ 11000 10000 ～ 11000 — — 貨車(chē)和大客車(chē) 前軸負(fù)荷／ N 3000 ～ 5000 4500 ～ 7500 5500 ～ 18500 7000 ～ 19500 9000 ～ 24000 17000 ～ 37000 23000 ～ 44000 最大裝載／ kg 350 1000 2500 2700 3500 6000 8000 表 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的部分參數(shù) 模數(shù) m 螺桿外 徑 螺紋升程 螺母長(zhǎng) 度 鋼球直徑 齒扇壓力 角 齒扇切 削角 搖臂軸 外徑 25 ( ?83 ) 48 ( ?41 ) 22? 30′ 7? 30′ 29 29 ( ?3213 ) 62 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 35 34 ( ?3213 ) 72 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 38 38 ( ?3213 ) 82 ( ?329 ) 22? 30′ 6? 30′ 7? 30′ 42 貨車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 螺桿、鋼球、螺母?jìng)鲃?dòng)副設(shè)計(jì) 鋼球中心距 D 螺桿外徑 1D 螺母內(nèi)徑 2D 尺寸 D 、 1D 、 2D 如圖（ ）所示 圖 螺桿 鋼球 螺母?jìng)鲃?dòng)副 在保證足夠的強(qiáng)度條件下，盡可能將 D 值取小些。 每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)可用下式計(jì)算： dDWd DWn ??? ?? 0c o s （ ） 式中， D為鋼球中心距； W 為一個(gè)環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)； n 為不包括環(huán)流導(dǎo)管中的鋼球數(shù)； 0? 為螺線導(dǎo)程角， 0? =8176。為了減小摩擦，螺桿和螺母溝槽的半徑 2R 應(yīng)大于鋼球半徑 2/d ，一般取 dR )(2 ?? 。 ,以使軸向力與徑向力分配均勻。與此同時(shí)，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)等于 s ，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過(guò) p? ，其間關(guān)系可表示如下： rs p?? （ ） 式中， r為齒扇節(jié)圓半徑。一個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見(jiàn)（表 ）。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動(dòng)。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭 (單螺旋線 )的，且具有不變的螺距。 鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過(guò) d510128 ?? 。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件的強(qiáng)度計(jì)算 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 為了進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，首先要確定其計(jì)算載荷。確定計(jì)算載荷后，即可計(jì)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度。 2R —— 螺桿與螺母滾道截面的圓弧半徑 : mmdR ???? ； d —— 鋼球直徑； mmd ? ； A/B=,此， K取 E—— 材料彈性模量， ? ； N—— 每個(gè)鋼球與螺桿滾道之間的正壓力； ?? c o ss in 0?? nl RFN h ； hF —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)圓周力； NFh ? ； R —— 轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣半徑； mmDR SW 1 224 2 52 ??? ； 0? —— 螺桿螺線導(dǎo)程角； ??80? ； ? —— 鋼球與滾道間的接觸角； ??45