【正文】 輸入到 ECU, ECU 根據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機的旋轉(zhuǎn)方向 ,并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬 ,生成反饋轉(zhuǎn)矩 , 控制轉(zhuǎn)向電動機的旋 轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度 ,通過機械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。由于可以實現(xiàn)傳動比的任意設(shè)置，并針對不同的車速，轉(zhuǎn)向狀況進行參數(shù)補償 ，從而提高了汽車的操縱性。 （ 5）減少了機構(gòu)部件數(shù)量，而減少了從執(zhí)行機構(gòu)到轉(zhuǎn)向車輪之間的傳遞過程，使系統(tǒng)慣性、系統(tǒng)摩擦和傳動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)的準確性得以提高。從人類工程學(xué)的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱 和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。圖 21 是動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案。 在比較不同轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案時，經(jīng)常是從結(jié)構(gòu)上是否緊湊、轉(zhuǎn)向器主要零件是否承受由動力 缸建立起來的載荷、拆裝是否容易、能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來比較。其控制閥為轉(zhuǎn)閥。扭桿 6 的前段用銷 2 與轉(zhuǎn)向齒輪相連，后端與閥心連接，而閥心又與轉(zhuǎn)向軸的末端固定在一起看，因而轉(zhuǎn)向軸可通過扭桿帶動轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動。 圖 23 轉(zhuǎn)閥的構(gòu)造 1轉(zhuǎn)向齒輪 7銷 3閥體 4閥套 5閥心 6扭桿 8密封圈 9軸承 P轉(zhuǎn)閥進油口 O轉(zhuǎn)閥出油口 A通動力缸左腔出油口 B通動力缸右腔出油口 167。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向軸上設(shè)計有萬向節(jié)不僅能提高安全性，而且有利于使轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器在汽車上得到合理的布局，提高了操縱方便性并且拆裝容易。 汽車轉(zhuǎn)向時，左、右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角要符合一定的規(guī)律，以保證所有車輪在轉(zhuǎn)向過程中都繞一個圓心以相同的瞬時角速度運動。后置轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)是將轉(zhuǎn) 向梯形放在前軸之后，簡單可靠，因此應(yīng)用廣泛。分段式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)用于獨立懸架的汽車，以保證任一前輪的跳動不致牽動拉桿而涉及另一車輪的偏轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)向器類型的選擇分析 根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動副的不同， 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式有多種。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。 167。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的缺點是：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器主要缺點是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動比不能改變。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)有較少。 汽車形式的選擇 不 同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動形式以及布置形式上有區(qū)別。 為了保護公路，有關(guān)部門制定了道路法規(guī)，對汽車的軸載質(zhì)量加以限制，當(dāng)設(shè)計的汽車總質(zhì)量增加到軸荷不符合道路法規(guī)的限定值時，設(shè)計師可選擇增加汽車軸數(shù)來解決。 本設(shè)計中，由于汽車 為微型汽車 ，故采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉的兩軸方案。增加驅(qū)動輪數(shù)能夠提高汽車的通過能力，驅(qū)動輪數(shù)越多，汽車的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時也使汽車的總體布置工作變得困難。 本設(shè)計中， 采用 結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的 4 2 驅(qū)動形式。 乘用車的布置形式主要有發(fā)動機前置前輪驅(qū)動（ FF）（如圖 31），發(fā)動機前置后輪驅(qū)動（ FR）（圖 32），發(fā)動機后置后輪驅(qū)動（ RR）（圖 33）三種，少數(shù)乘用車采用發(fā)動機前置全輪驅(qū)動。 167。 查閱相關(guān)資料并參考同類車型，最終取以下數(shù)據(jù)： 總長： mm3550?長L 總寬： mm1459?寬L 總高： mm1485?高L （ 二 ）軸距 L 軸距 L 對整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。表 31 提供的數(shù)據(jù)可供初選軸距時參考。 受汽車總寬不得超過 限制，輪距不宜過大。 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量 0m 、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù) 0m? 、汽車總質(zhì)量 am 、軸荷分配等。當(dāng)汽車在碎石路或其他非良好硬路面上行駛時，裝載量應(yīng)適當(dāng)減少。 （ 三 ）汽車總質(zhì)量 am 汽車的總質(zhì)量是指已整備完好，裝備齊全并按規(guī)定載滿客，時的汽車質(zhì)量。 1） 最高車速 maxv 隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級轎車的最高車速有逐漸提高的趨勢。 總質(zhì)量小些的商用貨車最高車速稍大于總質(zhì)量大些商用貨車的最高車速。對于 maxv 100km/h 的汽車，常用加速到 100km/h所需的時間來評價；對于 maxv 100km/h 的汽車，可用 0～ 60km/h 的加速時間來評價 。 (二 )汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑 minD 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓 的直徑，稱為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑 minD 。 根據(jù)表 38 與相關(guān)車型，確定通過性幾何參數(shù)分別為： 最小離地間隙為： mmh 200min ? , 接近角： ??251? ， 離去角： ??182? ， 縱向通過性 m41?? 。 ～ 3176。 3)制動前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以 的減速度制動時，車身的前俯角度不大于 176。當(dāng)然還要考慮與動力 傳動系數(shù)的匹配以及整車尺寸參數(shù)的影響。 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的選擇 橫拉桿上斷開點的位置與獨立懸架形式有關(guān)。當(dāng)懸架搖臂的軸線斜置時，應(yīng)以垂直于搖臂軸的平面作為當(dāng)量平面進行投影和運動分析。當(dāng) S 點低于 A 點時， PQBS 線應(yīng)低于 PQAB 線。圖解方法同上，但 S 點的位置變了；當(dāng)車輪轉(zhuǎn)向時，可以認為 S 點沿垂直于主銷中心線 AB 的平面上畫弧（不計主銷后傾角）。 梯形臂長度確定 本設(shè)計采用的是與非獨立懸 架配用的整體式轉(zhuǎn)向梯形，其確定主要包括兩個參數(shù)，梯形底角 ? 以及梯形臂長 m 。 對 ? 進行校核，當(dāng)內(nèi)輪轉(zhuǎn)角為 ?20 時，外輪的轉(zhuǎn)角為 ?17 ，由 LKi ?? ?? cotcot 0 (42) 式中， 0? 內(nèi)輪轉(zhuǎn)角 ， i? 外輪轉(zhuǎn)角； 可得 ???????? ????????? ?? ot23401200c otc otc ot0 ar cLKar c i?? 即理想值與實際值之間僅相差 ? ，在誤差允許范圍之內(nèi)，故取 ??70? 符合要求 167。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進入。 167。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，這些防塵套阻止雜物進入球銷及齒條中。 圖 42 轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭 1橫拉桿 2鎖緊螺母 3外接頭殼體 4球頭銷 5六角開槽螺母 6球碗 7端蓋 8梯形臂 9開口銷 表 43 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計參數(shù) 序號 項目 符號 尺寸參數(shù) (mm ) 1 橫拉桿總長 aL 264 2 橫拉桿直徑 La? 15 3 螺紋長度 ML 60 4 外接頭總長 WL 120 5 球頭銷總長 QXL 62 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 6 球頭銷螺紋公稱直徑 qxd M10 1 7 外接頭螺紋公稱直徑 wd M12 8 內(nèi)接頭總長 NL 9 內(nèi)接頭螺紋公稱直徑 nd M16 第五章 循環(huán)球 — 齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器設(shè)計計算 167。 本設(shè)計選用的循環(huán)球 齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器。 （ 一 ）鋼球中心距 D、螺桿外徑 D1 和螺母內(nèi)徑 D2 鋼球中心距是基本尺寸。 表 5－ 2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) 齒扇模數(shù)/mm 搖臂軸直徑/mm 22 26 30 32 32 35 38 40 42 45 鋼球中心距/mm 20 23 25 25 28 60 32 35 40 螺桿外徑/mm 20 23 25 28 29 34 38 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 25 鋼球直徑/mm 螺距 /mm 工作圈數(shù) 環(huán)流行數(shù) 2 螺母長度/mm 41 45 52 46 47 58 56 59 62 72 78 80 82 齒扇齒數(shù) 3 5 5 齒扇整圓齒數(shù) 12 13 13 13 14 15 齒扇壓力角 22176。 30′ 7176。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 30 根據(jù)表 52，本設(shè)計初選鋼球中心距為 25mm，螺桿外徑 24mm， D2D1=8%D，所以螺母內(nèi)徑 D2 為 26mm。因為鋼球直徑本身有誤差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部的鋼球數(shù)。 本設(shè)計中鋼球直徑 d=8mm，工作圈數(shù) W=，由公式（ 51）可得鋼球數(shù) n 為25 （ 三 ）滾道截面 圖 51 滾道截面示意圖 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 31 當(dāng)螺桿和螺母的滾道截面各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時，如圖 51 所示，鋼球與滾道有四點接觸，傳動時軸向間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求。以使軸向力和徑向力分配均勻。 聯(lián)立式（ 42）、（ 43）得 2/PrP??? ? ，將 ? 對 P? 求導(dǎo)，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動比 wi 為 2/wi r P?? （ 54） 由式（ 54）可知，；螺距 P 影響轉(zhuǎn)向器角傳動比的值。 （ 六 ）導(dǎo)管內(nèi)徑 1d 容納鋼球而且鋼球在其內(nèi)部流動的導(dǎo)管內(nèi)徑 edd ??1 ,式中， e 為鋼球直徑 d與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙。 本設(shè)計選取 e 為 ，所以導(dǎo)管內(nèi)徑為 。研究該特性的意義在于，他與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。為此，傳動副的傳動間隙特性，應(yīng)當(dāng)設(shè)計成在離開中間位置以后呈圖 52 所示的逐漸增大的形狀。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達為 ]c o sc o s[t a n2t a n2 2222 nrnnrrs ww ???????? ???? （ 56） 式中 r? —— 徑向間隙； 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 33 ? —— 嚙合角； wr —— 齒扇的分度圓半徑； ? —— 搖臂軸的轉(zhuǎn)角。 圖 5－ 3 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計算簡圖 圖 5－ 4 用于選擇偏心 n 的線圖 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 34 齒扇的齒厚沿齒寬方向變化，故稱為變厚齒扇。變厚齒扇的齒頂及齒根的輪廓面為圓錐面，其分度圓上的齒厚是成比例變化的，形成變厚齒扇，如圖 5— 5 所示。其不同截面位置上的漸開線齒形，均為在同一基圓柱上展開的漸開線，僅僅是其輪齒的漸開線齒形離基圓的位置不同而已，故應(yīng)將其歸人圓柱齒輪范疇，而不應(yīng)歸于直齒圓錐齒輪范圍，雖然它們從外觀上更相似，因為直齒圓錐齒輪輪齒的漸開線齒形的形成基準是基錐。 ? 為切削角。在切削角 ? 一定得條件下，各剖面的變?yōu)橄禂?shù) ? 取決于距離基準剖面 AA 的距離 a 。 ~30176。 列出如下： 整圓齒數(shù) z=14； 模數(shù) m=； 法向壓力角 ??200? ； 切削角 63039。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強度計算 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強度。 精確地計算這些力是困難的，為此推薦足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 RM （ N 167。本設(shè)計為 12mm 表 54 系數(shù) K 與 A／ B 的關(guān)系 mm A/B 0 0.90 0.80 0.70 0 0 0 0 0 5 0 5 2 1 07 K 88 0.40 0.41 0.44 68 90 36 00 16 00 70 80 00 71 02 由公式（ 512）可得 Nnl RFN h i n45c os1225 i n c os 0 ?????? ??? ?? 由公式（ 511）可得 A/B=，查表 54 可得 K 為 . 由公式（ 510）可得 M P arr rrNEKccj ) (21 00 )( 3 223 22 ???????? 當(dāng)鋼球與滾道的接觸表面的硬度為 HRC58～ 64 時，許用接觸應(yīng)力 ][ j? 可取為3000～ 3500MPa。否則應(yīng)加大鋼球直徑并重新計算。本設(shè)計中取為 ； rT — 即轉(zhuǎn)向阻力矩，本設(shè)計中； wr — 齒扇節(jié)圓半徑，本設(shè)計中 wr = 。對于前軸負荷不大的汽車，滲碳層深度在 ～ 。對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其準確的轉(zhuǎn)向是汽車安全行駛的保證。同時還進行了轉(zhuǎn)向器的正、逆效率的