【正文】 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。并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在低溫 工作性能差等缺點。高壓油經(jīng)轉(zhuǎn)向控制閥進入齒條上的動力缸，推動活塞以產(chǎn)生適當?shù)闹?，協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作，從而獲得理想的轉(zhuǎn)向效果 。 電動助 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程其工作過程為：扭矩傳感器檢測駕駛員打方向盤的扭矩，然后根據(jù)這個扭矩給控制單元一個信號。相反 EPS 僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要向電機提供的能量。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性 必須改造底盤的機械結(jié)構，實現(xiàn)起來很困難。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) （ SteeringByWireSysterm，簡稱 SBW）的發(fā)展，正是滿足這種客觀需求。 （ 2）去掉了原來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個模塊之間的剛性機械連接，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。不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并 降低汽車的行駛穩(wěn)定性。 9)在車禍中，當轉(zhuǎn)向軸和 轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 圖中 1轉(zhuǎn)向萬向節(jié)； 2轉(zhuǎn)向傳動軸； 3轉(zhuǎn)向管柱； 4轉(zhuǎn)向軸； 5轉(zhuǎn)向盤 圖 轉(zhuǎn)向操縱機構 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 轉(zhuǎn)向器 機械轉(zhuǎn)向器是將司機對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動），并按一定的角轉(zhuǎn)動比和力轉(zhuǎn)動比進行傳遞的機構。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 10 2 轉(zhuǎn)型系方案的選擇及主要參數(shù)的確定 轉(zhuǎn)向系方案的選擇 轉(zhuǎn)向盤 轉(zhuǎn)向盤有盤 轂、輪緣和輪輻組成。這種結(jié)構在某些輕型汽車上還有應用。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒 輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿 銷 式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。 通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。此金屬塊外圍有切入的輪齒，這些輪齒與驅(qū)動轉(zhuǎn)向搖臂的齒 輪相結(jié)合（參見圖 ）。循環(huán)球式系統(tǒng)中的動力轉(zhuǎn)向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類似。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч?，每根導管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。 根據(jù)梯形機構相對前軸的位置可分為前置式和后置式兩種 。 轉(zhuǎn)向設計的前提條件 : 整車形式及布置形式 :平頭 ,發(fā)動機前置 ,非獨立懸架 ,輪胎規(guī)格 14PR,發(fā)動機采用型號 YN33CRD1。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構不同效率也不一樣。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提 高了行駛安全性。它的逆 效率較低，在不平路面上行駛時，駕駛員并不十分緊張，同時轉(zhuǎn)向傳動機構的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。此定義適應于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 轉(zhuǎn)向傳動機構角傳動比，除用 kP ddi ??? /?? 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長 2L 與搖臂長 1L 之比來表示，即 12 // LLddi kP ??? ??? 。 齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。為此可在齒扇的切齒過程中使毛坯繞工藝中心 1O 轉(zhuǎn)動，如圖 所示， 1O 相對于搖臂軸的中心 O 有距離為 n 的偏心。在確定齒扇模數(shù)后，轉(zhuǎn)向器其他參數(shù)根據(jù)表（ ） 和表（ ）進行選取。 螺桿外徑 D1通常在 20～ 38mm范圍內(nèi)變化，設計時應根據(jù)轉(zhuǎn)向軸負荷的不同來選定，螺母內(nèi)徑 2D 應大于 1D ，一般要求 DDD %)10%5(12 ??? 根據(jù)（表 ）：得 1D =34mm, 取2D =,D= ,滿足要求 . 鋼球直徑 d 及數(shù)量 n 鋼球直徑應符合國家標準，一般常 在 6～ 9mm范圍內(nèi)，根據(jù)（表 ）。 圖 四段圓弧滾道截面 接觸角 ? 鋼球與螺桿滾道接觸點的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角稱為接觸角 ? 。 工作鋼球圈數(shù) W 多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向器用兩個環(huán)路，而每個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W又與接觸強度有關：增加工作鋼球 圈數(shù)，參加工作的鋼球增多，能降低接觸應力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻、螺桿增長而使剛度降低。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對接成導管，并經(jīng)氰化處理使之耐磨。鋼球的數(shù)量 n 也影響承載能力，增多鋼球使承載能力增大，但也使鋼球的流動性變差，從而需要降低傳動效率。由 表 可知道前軸負荷 2805Kg,因此 NG 2 7 4 8 8 0 51 ??? ；Mpap ? )27489(3 3 ??RM 確定計算載荷后，即可計算轉(zhuǎn)向系零件的強度。但對前軸負荷大的重型載貨汽車，用關系式計算出來的力，往往會超過司機在體力上的所能施展的力量。鋼球直徑 d 約為 6～ 9mm。 螺桿－鋼球－螺母傳動副與通常的螺桿－螺母傳動副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動摩擦為滾動摩擦。螺距 P一般在 8～ 11mm 內(nèi)選取。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 26 滾道截面 當螺桿 和螺母各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時，見圖 ，鋼球和滾道又四點接觸，傳動時軸向間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求。 30′ 6176。一般是將齒條 (一般有 4個齒 )兩側(cè)的齒槽寬制成比廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 22 中間齒槽大 ～ 即可。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。從 hwp FFi /2? 可知，當 WF 一定時，增大 pi 能減少作用在方向盤上的手力 hF ，使操縱輕便。通常輕型越野車的 a 值在 ～ 倍輪胎的胎面寬 度尺寸范圍內(nèi)選取。 傳動比的變化特性 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 。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動機構的零件承受，因而這些零件容易損壞。取 0? 為 8176。為了減輕在不平路面上行駛時駕駛員的疲勞，車輪于路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機構用于非獨立懸架的汽車 。同時，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成 “ 球流 ”。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。 螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結(jié)合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當齒輪轉(zhuǎn)動時，這些滾珠將循環(huán)轉(zhuǎn)動。 齒條齒扇副磨損后可以重新調(diào)整間隙，使之具有合適的轉(zhuǎn)向器傳動間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，也是這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點之一?？梢詫崿F(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。柔性萬向節(jié)，若剛性很大則不能滿足使用要求，剛性大小又不能適應汽車轉(zhuǎn)向要求，故一般應用較少。 轉(zhuǎn)向盤必須符合 JB45051986 轉(zhuǎn)向盤尺寸標準。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。 為了避免汽車在撞車時司機受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設置防傷裝置。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。 5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無機械連接，駕駛員 “ 路感 ” 通過模擬生成。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)向電機、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)。但 EPS 是由電動機提供助力，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行實時調(diào)節(jié)與控制，可以很好地解決這個矛盾。 。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點 。 1990 年日本 Honda 公司也在運動型轎車 NSX 上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從此揭開了電動助力轉(zhuǎn)向在 汽車上應用的歷史。一般由電氣和機械兩部分組成，電氣部分由車速傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和電控單元 ECU 組成；機械部分包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、控制閥、管路和電動泵。 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)動機帶動液壓泵產(chǎn)生的壓力來實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)是建立在機械系統(tǒng)的基礎之上，額外增加了一個液壓系統(tǒng)。 4 轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應自動回正，并應使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài) 。 按 轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。五是 整體式轉(zhuǎn)向梯形機構的設計以及驗算 ,并根據(jù)梯形數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)向傳動機構作尺寸設計。輪式汽車行駛是通過轉(zhuǎn)向輪 (一般是前輪 )對汽車縱向軸線偏轉(zhuǎn)一定角度來實現(xiàn)的。 本課題的題目是 貨車循環(huán)球式 轉(zhuǎn)向系 統(tǒng) 的設計。 Circulating ball type。 通常，對轉(zhuǎn)向系的主要要求是 : 1 保證汽車有較高的機動性，在有限的場地面積內(nèi)，具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力，同時操作輕便 。 純機械式轉(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，整個機構笨拙，特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的中重型汽車，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大，這就大 大限制了其使用范圍。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。 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，貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計 3 因此，在 1983 年日本 Koyo 公司推出了具備車速感應功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EHPS）。 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)的基礎上有了較大的改進，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。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） 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，根據(jù)預先設計好的程序產(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)向及當前的車速有關。 。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，它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，完全由電能實現(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。 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。 10)進行運動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。 機械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構成圓周的半徑。一般輪輻有兩根和三根的，也有四根的。目前大多數(shù)汽車轉(zhuǎn)向軸上裝置了萬向節(jié)，使轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器再汽車上布置更為合理，拆裝方便，從而提高了操縱方便性、行駛安全性和轉(zhuǎn)向機構的壽命。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的特點是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線 。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設計成具有等強度結(jié)構，這也是它應用廣泛的原因之一。方向盤連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金屬塊的孔內(nèi)。其輔助動力也是通過向金屬塊一側(cè)注入高壓液體來提供的。導管內(nèi)也裝滿了鋼球。 后置轉(zhuǎn)向梯形機構是將轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之后 ,簡單可靠 ,因此應用廣泛 。 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計 13 圖 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 圖 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計算 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 14 2 0 0 03 3 0 8s in ??? RL? a= o s12020 3308c o st a n ???????OBR L ?? ?? 數(shù)據(jù)的初定 : 表 主要技術參數(shù) 數(shù) 據(jù) 全長 [mm] 5990 全寬 [mm] 2240 全高 [整車裝備質(zhì)量時 ][mm] 2320 輪胎 14PR 輪胎壓力 [Mpa] 主銷偏移距 [mm] 50 貨車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計 15 方向盤直徑 [mm] 425 最小轉(zhuǎn)彎半徑 [m] 12 轉(zhuǎn)向搖臂 [mm] 200 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 [mm] 200 兩主銷延長線至地面交點的距離 [mm] 1300 軸距 [mm] 3308 輪距 [前輪 后輪 ][mm] 1665 1525 最小轉(zhuǎn)彎半徑 [沿前外輪中心 ][mm] 12020 質(zhì)量參數(shù) 最大裝載質(zhì)量 [kg] 2020 整車裝備質(zhì)量 [kg] 2495 前橋軸荷 [整車裝備質(zhì)量時 ][kg] 2805 后橋軸荷 [整車裝備質(zhì)量時 ][kg] 4685 最大總質(zhì)量 [kg] 7490 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 轉(zhuǎn)向器的效率 功率從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱之為正效率，用符號 ?? 表示，121 /)( PPP ???? ；反之則稱為逆效率，用符號 ?? 表示， 323 /)( PPP ???? 。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、圓錐滾子軸的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗結(jié)果分別為 70%和 75%。但是，在不平路面上行駛時，車輪受到的沖擊力能