【正文】 出 (b)；側(cè)面輸入，中間輸出 (c)；側(cè)面輸入，一端輸出 (d)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 若轉(zhuǎn)向軸負荷小或采用動力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，以提高汽車的機動能力。 如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計算 00tan )tan( aa ?? ??? （ 44） 式（ 43）和式（ 44）表明：增加導程角 a0 ，正、逆效率均增大。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對汽車的自身質(zhì)量影響較小?？砂聪率接嬎悖? aLoR?? ?m axm in sin (32) 通常 ?maxi 為 35186。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機構(gòu)的震動，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。 4steering axis。 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。 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。 為了提高汽車的動力因數(shù)、降低汽車及其質(zhì)心的高度、減小非簧載質(zhì)量，對公路用車在其輪胎負荷系數(shù)以及汽車離地間隙允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡量選取尺寸較小的輪胎。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按 65kg計，于是 nnmm a ???? 650 （ 21） 式中， n為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)； ? 為行李系數(shù)。汽車在碎石路面上行駛時，載質(zhì)量約為好的行駛路面的 75％～ 85％。 GB1589— 1989對汽車外廓尺寸界限作了規(guī)定。 表 21提供的數(shù)據(jù)可供初選軸距時參考 表 21 各類汽車的軸距和輪距 車型 類別 軸距 L/mm 輪距 B/mm 乘用車 發(fā)動機排量 V/L V 2022～ 2200 1100～ 1380 V≤ 2100～ 2540 1150～ 1500 V≤ 2500～ 2860 1300～ 1500 V≤ 2850～ 3400 1400～ 1580 V 2900～ 3900 1560～ 1620 商用車 客車 城市客車 4500～ 5000 1740～ 2050 長途客車 5000～ 6500 4 2貨車 汽車總質(zhì)量 ≤ 1700～ 2900 1150～ 1350 ～ 2300～ 3600 1300～ 1650 ～ 3600～ 5500 1700～ 2022 4500～ 5600 1840～ 2022 前輪距 B1 和后輪距 B2 改變汽車輪距 B會影響車廂或駕駛室內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化、增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，并導致汽車的比功率、轉(zhuǎn)矩指標下降，機動性變壞。但軸距過短也會帶來一系列問題，例如車廂長度不足或后懸過長；汽車 行駛時其縱向角振動過大；汽車加速、制動或上坡時軸荷轉(zhuǎn)移過大而導致其制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；萬向節(jié)傳動的夾角過大等。因此，除了重型汽車和高檔轎車早已安裝動力轉(zhuǎn)向器外，近年來在中型貨車、豪華客車及中檔轎車上都已經(jīng)開始安裝動力轉(zhuǎn)向器，隨著動力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計水平的提高、生產(chǎn)規(guī)模的擴大和市場的需要，其他的一些車型也必須陸續(xù)安裝動力轉(zhuǎn)向器。 1． 4 國內(nèi)外發(fā)展情況 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用范圍不斷擴大。 ∴ PR— 不斷助力轉(zhuǎn)向； P=R—— 維持助力轉(zhuǎn)向； PR—— 不能助力轉(zhuǎn)向。 1．不轉(zhuǎn)向時。由于齒輪箱小 ,齒條本身具有傳動桿系的作用 ,因此 ,它不需耍循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器上所使用的拉桿 (2)因齒輪和齒條直接嚙合 ,操縱靈敏性非常高。 圖 11 簧 兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖 11 所示，作為傳動副主動件的轉(zhuǎn)向齒輪軸 11通過軸承 12 和 13 安裝在轉(zhuǎn)向器殼體 5 中，其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉 10 和轉(zhuǎn)向軸連接。 （ 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。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SteeringByWire Systerm，簡稱 SBW）的發(fā)展，正是滿足這種客觀需求。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(gòu)，實現(xiàn)起來很困難。相反 EPS 僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要向電機提供的能量。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）。 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(chǔ)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。 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，因此，在 1983年日本 Koyo 公司推出了具備車速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EHPS）。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。 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(gòu)笨拙，特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的重型汽車，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大，這就大大限制了其使用范圍。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當于電路系統(tǒng)中的電池、導線、開關(guān)、電機和地線的作用。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系（ HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術(shù)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ EPS）及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SBW）。 (3) 傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖要盡可能的小 。該系統(tǒng)是建立在機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，額外增加了一個液壓系統(tǒng)。 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。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。 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(yīng)用的歷史。這樣，助力扭矩就傳到了轉(zhuǎn)向柱并最終完成了助力轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了“按需供能”，是真正的“按需供能型”（ ondemand）系統(tǒng)，在各種行駛條件下可節(jié)能 80%左右。傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向由于不能很好地對助力進行實時調(diào)節(jié)與控制，所以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向力與路感的能力較差，特別是汽車高速行駛時，仍然會提供較大助力，使駕駛員缺乏路感，甚至感覺汽車發(fā)飄，從而影響操縱穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向盤模塊包括路感電機和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等，轉(zhuǎn)向盤模塊向駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向感覺（ 也稱為路感） 并為前輪轉(zhuǎn)角提供參考信號。 （ 4） 改善駕駛員的“路感”。 彈簧的預緊力可用調(diào)整螺塞 6 調(diào)整。 揚州大學 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 9 頁 電控液壓助力 轉(zhuǎn)向 器概述 的簡單介紹： 電 控 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 簡 稱 為 EHPAS(ElectroHydraulic Power Assist Steering)，系統(tǒng)部件主要包括電動機、液壓泵、轉(zhuǎn)向機、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、轉(zhuǎn)向控制單元、 EHPAS 警告燈以及助力油儲液罐等，其中轉(zhuǎn)向控制單元和電動機及液壓泵通常安裝在一起。油液通過分配閥的轉(zhuǎn)換油道，流入動力缸的右側(cè) R或左側(cè) L，進行油液換位。電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動機在不需要提供助力時只有很小的電流通過，只有在需要提供 助力時才會提高通過的電流，這樣可以避免消耗不必要的電能。如果轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪通過控制信號連接，即采用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ SteeringByWireSystem，簡稱 SBWS），轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和汽車前輪轉(zhuǎn)角之間關(guān)系（汽車轉(zhuǎn)向的角傳遞特性）的設(shè)計就可以得到改善，從而降低駕駛員的操縱負擔，改善人 — 車閉環(huán)系統(tǒng)性能 本課題研 究的目的和意義 改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。 本文主要研究內(nèi)容 汽車動力轉(zhuǎn)向系在給出數(shù)據(jù)計算結(jié)果下 所選取合適的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的設(shè)計。 普通車的軸距 轎車的軸距與其類型、用途、總長有密切關(guān)系。在確定后輪距 B2時，應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度 以及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。 整車整備質(zhì)量對汽車的制造成本和燃油經(jīng)濟型有影響。原則上，貨流 大、運距長或礦用自卸車應(yīng)采用大噸位貨車以利降低運輸成本，提高效率；對貨源變化頻繁、運距短的市內(nèi)運輸車，宜采用中、小噸位的貨車比較經(jīng)濟。汽車的布置型式對軸荷分配影響較大，對轎車而言，前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的轎車滿載時的前軸負荷揚 州大學 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 16 頁 最好在 55％以上，以保證爬坡時有足夠的附著力；前置發(fā)動機后輪驅(qū)動的轎車滿載時 的后軸負荷一般不大于 52％；后置發(fā)動機后輪驅(qū)動的轎車滿載時后軸負荷最好不超過59％，否則，會導致汽車具有過多轉(zhuǎn)向特性而使操縱性變壞。越野汽車為了提高在松軟地面上的通 過能力常采用胎面較寬、直徑較大、具有越野花紋的超低壓輪胎。 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。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。 圖 32 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) Fig 32 the transmission system of steering 1轉(zhuǎn)向搖臂； 2轉(zhuǎn)向縱拉桿； 3轉(zhuǎn)向節(jié)臂； 4轉(zhuǎn)向梯形臂； 5轉(zhuǎn)向橫拉桿 揚州大學 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 19 頁 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(gòu)。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的 2~；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比。 操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達到。 正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動返回能力。另 外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%。 不可逆式和極限可逆式轉(zhuǎn)向器 不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。為此，導程角必須大于磨擦角。汽車高速直線行駛時，轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜過小。 傳動副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較?。粋鲃有矢哌_ 90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿會與揚州大學 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 27 頁 齒條同時向左或右移動，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽，從而降低了它的強度。圓形斷 面齒條的制作工藝比較簡單。 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置：形式轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形 (a)；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形 (b)；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形 (c)；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形 (d)。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高、磨損慢，但結(jié)構(gòu)復雜。而齒條選用與 20CrMnTi具有較好匹配性的 40Cr作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度 HRc50～ 56。 ，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。高速轉(zhuǎn)向時，電控電源使電磁閥的開度減小，進入動力缸的油液流量較小，轉(zhuǎn)向助力較小，確保駕駛員有很好的路感，使轉(zhuǎn)向靈敏性和輕便性得到很好的兼顧。二是結(jié)構(gòu)緊湊，主要部件（電動機、油泵和電子控制單元）均可以組合在一起，具有很好的模塊化設(shè)計，所以整體外形尺寸比傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要小，質(zhì)量要輕，這就為整車布置帶來了方便；三是根據(jù)車型的不同和轉(zhuǎn)向工況的不同，提供不同的助力，有舒適的轉(zhuǎn)向路感。 (3)活塞行程的計算 圖 66 揚 州大學 汽車動力轉(zhuǎn)向系設(shè)計 馮荔星 第 40 頁 S= 2e1 +S1 + B (63) e1— 導向間隙 — S1 — 活塞桿行程 B — 活塞寬度 S1 的取值可根據(jù)同類汽車的活塞桿行程 取 S1=130mm。 活塞桿在導向套中移動，一般采用 78hH 的配合，圓度和圓柱度公差 不大于直徑公差的一半 ，為了提高活塞桿的耐磨性和防銹性，活塞桿的表面需進行鍍鉻處理 鍍層厚 —— mm 并進行