【正文】 500F MPa? ? ； lim 2 280F MPa? ? ； lim1 ? ；lim2 ? ； 121NNYY??； ? lim2 lim1FF??? 故以 lim2F? 計(jì)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： ? ； ? ； ?? ； ?? 。 ，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 EHPS的工作原理如圖 63所示。 EHPS 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)力缸殼體采用 ZL105鑄造而成，缸內(nèi)表面應(yīng)光潔，粗糙度為 Ra=— ,硬度為 HB241285，活塞采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼 45；活塞與缸筒之間的間隙采用橡膠密 封圈。 (4)動(dòng)力缸殼體壁厚 t 的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)缸體在橫斷平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件和在軸向平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件，計(jì)算出缸的壁厚，取計(jì)算結(jié)果大的一個(gè)。 (6)導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 67 導(dǎo)向套 420 DsH ?? (68) 其中 S— 活塞工作行程 S =130mm。主要有以下幾個(gè)方面原因： ①。則活塞桿的長度取為揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 41 頁 600mm。初取 b = 7mm 設(shè)計(jì)草 圖如下： 圖 65 活塞的外徑配合一般采用 97fH 的配合公差帶，外徑和內(nèi)徑的同軸度公差不大于，端面與軸線的垂直度公差不大于 于外徑公差之半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)不同而各異，材料用和活塞相同的材料 45。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 38 頁 圖 63 EHPS系統(tǒng)的原理圖 圖 64 體積流量的通用特性場 EHPS系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：一是節(jié)能，高速時(shí)最多能節(jié)約 85%的能源（相對于傳統(tǒng)的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的系統(tǒng)），實(shí)際行 駛過程中能節(jié)約燃油 。汽車原地轉(zhuǎn)向時(shí)，電磁閥的開度最大，進(jìn)入動(dòng)力缸的油液流量最大，以減少駕駛員的體力消耗。 ,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。所以符合設(shè)計(jì)要求 (57) 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 32 頁 力傳動(dòng)比 ： (58) 取 齒 寬 系 數(shù) ?? ， 11 2 .5 6 1 5 .2 3 1 4c o s c o s 1 0nmzd m m? ?? ? ?? (59) 齒條寬度 21 314 78db d mm?? ? ? ?圓整取 2 20b mm? ，則取齒輪齒寬12 10 30b b mm? ? ? 選擇齒輪齒條材料 小齒輪：齒輪通常選用國內(nèi)常用、性能優(yōu)良的 20CrMnTi 合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為 HRc58～ 63。 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單、制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作 部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。配合過緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難，配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。 齒條斷面形狀有圓形、 V 形和 Y 形三種。由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 26 頁 5 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析及設(shè)計(jì) 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。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，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故這種軸向器的效率η +僅有 54%。 正效率 ??計(jì)算公式： ppp 1 21???? （ 41） 逆效率 ?? 計(jì)算公式： p pp323 ???? （ 42） 式中， p1 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； p2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率； p3為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了減小 Rmin 值， ?maxi 值有時(shí)可達(dá)到 45186。 轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 汽車的機(jī)動(dòng)性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量，但汽車的高機(jī)動(dòng)性則應(yīng)由兩個(gè)條件保證。（見圖 32） 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖 31。 4）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。例如裝載員 4t 的載貨汽車在 20 世紀(jì) 50 年代多用的 ～ 20 輪胎早己被 — 20，~20至 ～ 16 等更小尺寸的輪胎所取代。因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。 商用貨車載質(zhì)量 me 的確定，首先應(yīng)與企業(yè)商品規(guī)劃符合，其次要考慮到汽車的用途和使用條件。 整車整備質(zhì)量 m0 整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水、但沒有裝貨和在人時(shí)的整車質(zhì)量。但在選定的前輪距 B1范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。當(dāng)然，在滿足所設(shè)計(jì)汽車的車廂尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計(jì)得短一些為好。在采用氣壓制動(dòng)或空氣懸架的大型車輛上，也有采用氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的。 EHPS 和 EPS 等助力系統(tǒng)在汽車上的采用，改善了汽車轉(zhuǎn)向力的控制特性，降低了駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)，然而汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)始終處于機(jī)械傳動(dòng)階段，由于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 11 頁 固定，汽車轉(zhuǎn)向特性隨車速變化進(jìn)行一定的操作補(bǔ)償，從而控制汽車按其意愿行駛。 ② 根據(jù)技術(shù)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果，車輛在正常行駛時(shí)，在超過 85%的行駛時(shí)間內(nèi)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不需要提供助力。 2．轉(zhuǎn)向時(shí)。 (4)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成完全封閉 ,可免于維護(hù)。揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 8 頁 彈簧 7 通過壓塊 9 將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。由于可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的任意設(shè)置，并針對不同的車速，轉(zhuǎn)向狀況進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，從而提高了汽車的操縱性。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 6 頁 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成 SBW 系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向盤模塊、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。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要 因素之一。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤不轉(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。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。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 4 頁 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS） 1988 年日本 Suzuki 公司首先在小型轎車 Cervo 上配備了 Koyo 公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將液壓 助力轉(zhuǎn)向與電子控制技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向軸（連主動(dòng)齒輪軸）帶動(dòng)閥芯相對滑套運(yùn)動(dòng)，使油液通道發(fā)生變化，液壓油從油泵排出，經(jīng)控制閥流向動(dòng)力缸的一側(cè)，推動(dòng)活塞帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，通過橫拉桿使車輪偏轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向。 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ HPS） 裝配機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時(shí)駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負(fù)擔(dān)過于沉重，為解決這個(gè)問題，美國 GM 公司在 20 世紀(jì) 50 年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 (2) 汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，全部車輪應(yīng)繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)有側(cè)滑 。揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 1 頁 1 緒論 汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，它對于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。 通常，對轉(zhuǎn)向系的主要要求是 : (1) 保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，在 有限的場地面積內(nèi)，具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力，同時(shí)操作輕便 。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉，目前該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除在 一些轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的農(nóng)用車上使用外已很少被采用。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。 EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)起來的，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)車速逐步減小助力，增大路感，提高車輛行使穩(wěn)定性。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過渡。扭矩和方向盤位置信息經(jīng)過控制單元處理，連同傳入控制單元的車速信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序產(chǎn)生助力指令。而且， EPS 系統(tǒng)能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 5 頁 向及當(dāng)前的車速有關(guān)。 (3)提高了操縱穩(wěn)定性。它是繼 EPS 后發(fā)展起來的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比 EPS 操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的 限制，提高了汽車的安全性和駕駛的方便性。 （ 3） 提高了汽車的操縱性。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條 4水平布置，兩端通過球頭座 3與轉(zhuǎn)向橫拉桿 1相連。 (3)滑動(dòng)和 轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小 ,轉(zhuǎn)矩傳遞性能較好 ,因此 ,轉(zhuǎn)向力非常輕。油泵輸出的油液，通過分配閥直接流回油罐，是“低壓循環(huán)常流”狀態(tài)（ ～ ），油泵無負(fù)荷 運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失小。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 10 頁 EHPS 的技術(shù)特點(diǎn)： 相對于機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言，電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) ： 1)優(yōu)點(diǎn) ① 由于電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用了電動(dòng)機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械液壓泵，這在一定程度上降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，從而降低了燃油消耗。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從簡單的純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ HydraulicPowerSteering，簡稱HPS）、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ ElectricHydraulicPowerSteering，簡稱 EHPS）發(fā)展到如今的更為節(jié)能及操縱性能更為優(yōu)越的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ ElectricalPowerSteering，簡稱 EPS）。 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力和工作靈敏度較高，外廓尺寸較小，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。因此，在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮對有關(guān)方面的影響。 受汽車總寬不得超過 ，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 m0 、載客 量裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量ma、軸荷分配等。越野汽車的載質(zhì)量是指越野汽車行駛時(shí)或在土路上行駛的額定載質(zhì)量。 汽車的軸荷分配是汽車的重要質(zhì)量參數(shù)，它對汽車的牽引性、通過性、制動(dòng)性、操縱件和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。采用高強(qiáng)度尼龍簾布輪胎可使輪胎的額定負(fù)荷大大提高，從而使輪胎直徑尺寸也大為縮小。 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動(dòng)。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。 5steering wheel 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。 多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對機(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 ?！?40186。 揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 21 頁 轉(zhuǎn)向系的效率 功率 p1 從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號(hào) ??表示，；反之稱為逆效率，用符號(hào) ??表示。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以