【正文】 向系統(tǒng)，是將機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合而構(gòu)成。 ，保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。 ，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。在系統(tǒng)的某一部件發(fā)生故障時(shí)，可以斷開電磁離合器使助力系統(tǒng)脫離機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并同時(shí)驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)指示燈，保障駕駛的安全性。它采用的液壓泵是一個(gè)電動(dòng)泵，其工作狀態(tài)是由電子控制單元根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向等信號(hào)計(jì)算出的理想狀態(tài)，并控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大倍率實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力要求，但即使是最新的 EH— PS也無法根除液壓助力系統(tǒng)在布置、安裝、密封性、操控性、能量 消耗、磨損與噪音的固有缺陷。它與日 — EPS 比較相似，兩者的主要區(qū)別是扭矩傳感器的安裝位置有所不同。但由于助力電機(jī)安裝在駕駛艙內(nèi)，受到空間布置和噪聲的影響，電機(jī)的體積較小，輸出扭矩不大，一般只用在小型及緊湊型車輛上。目前，在全世界汽車行業(yè)中， EP8 系統(tǒng)每年正以 9％ 10％ 的增長速度發(fā)展，年增長量達(dá) 130萬 150 萬套。 在國外， EPS 已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，并成為汽車零部件高新技術(shù)產(chǎn)品，而我國動(dòng)力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前絕大部分采用機(jī)械轉(zhuǎn)向或液壓助力轉(zhuǎn)向， EPS 的研究開發(fā)處于起步階段。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司 , 美國的 Delphi 公司 , 英國的 Lucas 公司 , 德國的 ZF 公司 , 都研制出了各自的 EPS。在接下來的數(shù)年內(nèi) , 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng) , 比較有代表性的是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ( Variable Displacement Power Steering Pump) 和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向 ( Electric Hydraulic PowerSteering, 簡稱 EHPS) 系統(tǒng)。 1 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械本體的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1. 1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作用及簡要介紹 作為汽車的一個(gè)重要組成部分 , 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成 , 如 何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性 , 使汽車具有良好的操縱性能 , 始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下 , 泵的流量會(huì)相應(yīng)地減少 , 從而有利于減少不必要的功耗。 EPS 的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展 , 并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。 試驗(yàn)表明， EPS 還具有高效節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。據(jù) TRW 公司預(yù)測，到 2021 年全世界生產(chǎn)的轎車中每 3 輛就有 1 輛裝備 EPS，到 2021 年，全球 EPS 產(chǎn)量將達(dá)到 2500 萬套。 齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 (P— EPS)的助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。通過優(yōu)化電控單元 (ECU)內(nèi)部的算法，讓電機(jī)向齒條直接提供轉(zhuǎn)向助力可以獲得良好的轉(zhuǎn)向路感。 新一代的 EPS 是利用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)輸出扭矩的大小和方向，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。所以， EPS 可以在各種路況和車速下，給駕駛員提供一個(gè)安全、穩(wěn)定、輕便、舒適的駕駛環(huán)境。 ，轉(zhuǎn)向輪不得產(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。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器。 側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車上。當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用 V 形和 Y形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。扭矩傳感器主要有接觸式和非接觸式兩種。裝配有離合器的 EPS，多采用渦輪蝸 桿減速機(jī)構(gòu)，裝配在減速機(jī)構(gòu)的一側(cè)。此外還要求電機(jī)低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩、波動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕、可靠性高、抗干擾能力 1 強(qiáng)。 取η +=75％ ， ? =10176。 方向盤的轉(zhuǎn)角和駕駛員同側(cè)的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比，稱為轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比。通常貨車的 a 值在 40— 60mm之間，轎車的 a 值取 — 。在后一種情況下，一旦轉(zhuǎn)向器受到側(cè)向力的作用，就能在間隙的范圍內(nèi)，允許轉(zhuǎn)向輪偏離原來的行駛位置，而使汽車失去安穩(wěn)性。然而，這在實(shí)際上是不可能的，因?yàn)樵谡麄€(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，各個(gè)傳動(dòng)件之間必存在著轉(zhuǎn)配間隙，而且，這些間隙將隨著零件的磨損而逐漸增大。aC 為考慮轉(zhuǎn)向系剛度時(shí)的輪胎側(cè)偏剛度，則有以下關(guān)系式： 39。 方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)總?cè)?shù)與轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角及角傳動(dòng)系的角傳動(dòng)比有關(guān)，它影響著駕駛員的操縱的輕便性。 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示 表 44 齒輪齒條參數(shù) 名稱 符號(hào) 公式 齒輪 齒條 齒數(shù) z z 6 31 分度圓直徑 d cosnmzd ?? — 變位系數(shù) nx — 1 — 齒頂高 ah ()a an n nh h x m??? 5 齒根高 fh *()f an n n nh h x c m?? ? ? 齒頂圓直徑 ad aa hdd 2?? — 齒根圓直徑 fd ff hdd 2?? — 齒輪中圓直徑 md 2m n nd d x m?? — 螺旋角 ? — 10176。則 1 1112 2 8 3 . 7 2 3F F a s a F pnKT Y Y Y Y M P ab d m ????? ? ? 由上面可知道，齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度合格。不裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向的重型汽車一般方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的總?cè)?shù)不應(yīng)該超過 7圈，對(duì)于轎車不宜超過 。 —— 整個(gè)輪胎的剛度； b —— 拖后距（后傾拖距和輪胎拖距之和），由上面的式子可知道：當(dāng) sC 值很大的時(shí)， 39。此后，才需要對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加更大的力來克服從車輪傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的阻力矩，從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。 因?yàn)槠囉眯∞D(zhuǎn) 彎行駛的次數(shù)多于大轉(zhuǎn)彎，所以轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副工作表面磨損不均勻。 汽車在瀝青或者混凝土路面的原地轉(zhuǎn)向阻力矩，可用下面的半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： rM =PG313? mmN? (39) 式中 1G —— 前軸靜負(fù)荷， N ； ? —— 輪胎和地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般在 ； P —— 輪胎氣壓， 2/mmN 。 作用在方向盤上的手力 hF 可以由下面的式子來表示： hF