【正文】 6 汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展汽車在行駛過程中，經(jīng)常需要改變行駛的方向，稱為轉(zhuǎn)向。因此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響著操縱穩(wěn)定性和安全性。汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上增設(shè)了一套轉(zhuǎn)向加力裝置所構(gòu)成的轉(zhuǎn)向系(如液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向油罐、油泵、控制閥、動(dòng)力缸等)，它兼用駕駛員的體力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力作為轉(zhuǎn)向能源。為緩和這一矛盾，過去人們常將轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)成可變速比，在轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角時(shí)以“靈”為主，在轉(zhuǎn)向盤大轉(zhuǎn)角時(shí)以“輕”為主。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制式機(jī)械—液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EHPS)應(yīng)運(yùn)而生，該系統(tǒng)在某些性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但仍然無法根除液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有缺憾。而按高速性能要求設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，低速時(shí)轉(zhuǎn)向力往往過大。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的狀況及發(fā)展趨勢1988 年2 月日本鈴木公司首次在其Cervo 車上裝備EPS , 隨后還用在了其Alto 車上。 本田汽車公司的Accord 車目前已經(jīng)選裝EPS , S2000 轎車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向也將傾向于選擇EPS 。1999 年3 月, 他們的EPS 已經(jīng)裝備在轎車上, 如Ford Fiesta 和Mazda 323F 等 。其中南摩股份有限公司( 生產(chǎn)轉(zhuǎn)向柱式的EPS 產(chǎn)品) 在2003 年開始進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段, 其他廠家和科研院校均在開發(fā)階段中。未來的EPS將朝著電子四輪轉(zhuǎn)向的方向發(fā)展, 并與電子懸架統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。特別是EPS用電動(dòng)機(jī)直接提供助力，助力大小由電子控制單元（ECU）控制。 研究的主要內(nèi)容對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行分析確定其布置形式。第2章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分析 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理EPS 主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元( ECU) 、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成。如果不轉(zhuǎn)向, 則本套系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)等待調(diào)用。根據(jù)汽車上轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式不同，EPS可分為:循環(huán)球螺母式()、蝸輪蝸桿式()、齒輪齒條式()三種。 1——力矩傳感器 1——電磁離合器 2——循環(huán)球螺母 2——電動(dòng)機(jī) 3——功率放大器 3——扭矩傳感器 4——電控單元 4——轉(zhuǎn)向軸 5——齒條 5——蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 6——轉(zhuǎn)向盤 6——齒輪齒條機(jī)構(gòu) 7——電動(dòng)機(jī) 8——轉(zhuǎn)向減速機(jī)構(gòu) 循環(huán)球螺母式 蝸輪蝸桿式 1——扭矩傳感器 2——轉(zhuǎn)接盤3——電動(dòng)機(jī) 4——電磁離合器5——齒輪齒條機(jī)構(gòu) 齒輪齒條式根據(jù)電動(dòng)機(jī)布置位置不同，EPS可分為:轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式三種。 電動(dòng)機(jī)布置位置不同的EPS的類型 助力電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的概述助力電動(dòng)機(jī)是EPS 系統(tǒng)的動(dòng)力源, 它根據(jù)ECU 輸出的控制指令, 在不同的工況下輸出不同的助力轉(zhuǎn)矩, 對(duì)整個(gè)EPS 性能影響很大, 因此需要具備良好的動(dòng)態(tài)特性、調(diào)速特性和隨動(dòng)特性并易于控制, 而且要求輸出波動(dòng)小、低轉(zhuǎn)大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小質(zhì)量輕等, 因此, 常采用無刷式永磁直流電動(dòng)機(jī)。從而可知，人所需用的轉(zhuǎn)矩為T=Fh==當(dāng)車速低于某一設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)向助力，保證轉(zhuǎn)向的輕便性。目前采用較多的是在轉(zhuǎn)向軸位置加以扭桿，通過測量扭桿的變形得到扭矩。 非接觸式扭距傳感器扭矩傳感器額定電壓 5V額定輸出電壓 最大阻抗 本章小結(jié)本章主要對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對(duì)其結(jié)構(gòu)組成有了深入的了解。目前常用的減速機(jī)構(gòu)有多種結(jié)構(gòu)形式，主要分為蝸輪蝸桿式、行星齒輪式和循環(huán)球螺母式等三種。在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。這種材料耐磨性好，但價(jià)格較高，用于滑動(dòng)速度3m/s的重要傳動(dòng)。mm，傳動(dòng)比i=，工作載荷較穩(wěn)定，沖擊不大。不過，蝸桿頭數(shù)過多，導(dǎo)程角大，制造困難。通常取=28~80，一般不大于100。根據(jù)軸的受載情況不同，軸可以分為心軸，轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸。轉(zhuǎn)軸既支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件又傳遞動(dòng)力，它是既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩作用的軸。. 軸常用材料的C值軸的材料45C12614911213510312697112 i==30=n=P===轉(zhuǎn)向軸選用45鋼，正火處理，估計(jì)直徑d100mm,=600MPa，取C=118。滾子軸承的承載能力和抗沖擊能力較強(qiáng)，但極限轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度不如球軸承，適合于兩軸孔能嚴(yán)格對(duì)中，載荷較大或受沖擊載荷的中低速軸。兩端軸承的軸向載荷F= F=F=F+ F=求系數(shù)X和YF/ F==F/ F==F/ Fe時(shí)X=1，Y=0 而F/ Fe時(shí) X=，Y= f= 載荷系數(shù)f載荷性質(zhì)及其舉例f無沖擊或輕微沖擊電機(jī)，汽輪機(jī)，水泵，通風(fēng)機(jī)—中等沖擊振動(dòng)車輛，機(jī)床，傳動(dòng)裝置，起重機(jī)，內(nèi)燃機(jī)，減速器—強(qiáng)大沖擊振動(dòng)破碎機(jī)，軋鋼機(jī)，石油鉆機(jī)，振動(dòng)篩— P=f(xF+YF)=(+)=p= f(xF+YF)=(+)=因p P取p=p==3軸承C=14000NL=（）=（）=14600h故該對(duì)軸承滿足預(yù)期壽命要求。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當(dāng)?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平衡。 齒輪的概述齒輪是一只切有齒形的軸。因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以操縱前輪。 設(shè)計(jì)要求齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)要求。齒輪螺旋角取值范圍多為9176。～35176。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。 c)計(jì)算許用應(yīng)力取,應(yīng)力修正系數(shù) 初步確定齒輪的基本參數(shù)的主要尺寸根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪與斜齒條嚙合傳動(dòng)。=++== () = =[] 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求 軸設(shè)計(jì)與軸承的選擇 軸的設(shè)計(jì)=97=取最小軸徑d=12mm第一軸段軸徑12，軸長12，軸長35第三軸段軸徑20，軸長22第四軸段軸徑16，軸長15第五軸段軸徑14，軸長10 軸的校核===（1）繪制軸受力簡圖（圖a）（2）繪制垂直彎矩圖（圖b）軸承支反力： = 計(jì)算彎矩 截面C右側(cè)彎矩 截面C左側(cè)彎矩 (3) 繪制水平彎矩圖（圖c） 軸承支反力 截面C處的彎矩(4) 繪制合成彎矩圖（圖d）=(5) 繪制轉(zhuǎn)矩圖（圖e） (6) 繪制當(dāng)量彎矩圖（圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生扭剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取a=,截面C處的當(dāng)量彎矩為（7）校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度 強(qiáng)度足夠 軸承的選取軸承1 深溝球軸承6004軸承2 滾針軸承 NA4901 軸的受力圖和彎矩圖 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了齒輪齒條材料的選取，對(duì)其基本參數(shù)及幾何尺寸進(jìn)行了計(jì)算與確定，并對(duì)齒輪進(jìn)行了強(qiáng)度校核，同時(shí)對(duì)軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核，軸承選取為滾針軸承。減速器設(shè)計(jì)計(jì)算中，蝸輪的破壞形式主要是蝸輪輪齒表面產(chǎn)生膠合。再次，再對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)當(dāng)中使我學(xué)會(huì)如何變位來防止根切，同時(shí)對(duì)齒輪轉(zhuǎn)向器工作原理有了進(jìn)一步的了解。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 In turn blocking when can also provide power torque. For large vehicles, or even should be able to provide the opposite direction of power and rotational torque. 附錄B助力電機(jī)為EPS提供動(dòng)力，是EPS系統(tǒng)的動(dòng)力源，它根據(jù)ECU單元的指令，輸出適宜的助力轉(zhuǎn)矩。其次，體積盡量小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，寬廣的調(diào)速范圍，控制特性好，低速運(yùn)行平穩(wěn)，力矩波動(dòng)小，轉(zhuǎn)速低。42