【正文】 dd???? （ ） 式中 d —活塞桿直徑（ m ）； F—?jiǎng)恿Ω棕?fù)載（ KN）； []? —活塞桿材料許用應(yīng)力，鑄鐵 [ ] 60MPa? ? ； 1d —空心活塞桿孔徑，對(duì)實(shí)心桿 1 0d? 。 (2)動(dòng)力缸行程 s 和活塞寬度 B 的計(jì)算 根據(jù)液壓元件選用手冊(cè)和轉(zhuǎn)向器工作情況計(jì)算選擇活塞最大行程 100L mm? 活塞寬度 (? ～ 1 .0 ) 0 .6 5 2 6D D m m?? 則動(dòng)力缸行程 10 (?? ~ 0 .6 ) 1 5 6D B L m m??? 取為標(biāo)準(zhǔn)值 160s mm? (3)動(dòng)力缸工作時(shí)所需流量 q 的計(jì)算 2 2 3 3 30 . 0 4 5 / m in 6 . 2 8 1 0 / m in 6 . 2 8 / m in44q A v D v m m L?? ?? ? ? ? ? ? ? ? (4)動(dòng)力缸的選型 根據(jù)上述計(jì)算的 L 和 d 值 ,參照液壓元件及選用手冊(cè) ， 選用 雙 活塞桿雙作用 等速 缸 ，其型號(hào)為 選用 CG25025MPa40/25160A10/02CGDMA。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個(gè)系統(tǒng)的性能，工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，但對(duì)元件的強(qiáng)度，剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵。 本設(shè)計(jì)采用錐形恒節(jié)流面積的緩沖裝置 。 （ 4）活塞的材料 活塞常用材料為耐磨鑄鐵、灰鑄鐵、鋼及鋁合金等。 動(dòng)力缸的主要零件的結(jié)構(gòu)和材料 （ 1）缸體的材料 動(dòng)力缸缸體的常用材料為 3 45 號(hào)無(wú)縫鋼管。并且用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，減少助力系統(tǒng)工作時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速直接的機(jī)械干涉。因此本設(shè)計(jì)采用電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 。但這類(lèi)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。因此，目前只有少數(shù)重型汽車(chē)采用常壓式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則廣泛應(yīng)用于各種汽車(chē)。因轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流阻力很小，故油泵輸出壓力也很低，油泵實(shí)際上處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。動(dòng)力缸輸出的液壓作用力，作用在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，以助機(jī)械轉(zhuǎn)向器輸出力之不足。汽車(chē)向右轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向控制閥將轉(zhuǎn)向液壓泵泵出來(lái)的工作液與 R 腔接通，將 L 腔與油罐接通，在油壓的作用下，活塞向下移動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4 使左、右輪向右偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)右轉(zhuǎn)向，向左轉(zhuǎn)向時(shí)，情況與上述相反。并對(duì)車(chē)速傳感器，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、電動(dòng)機(jī)等部件計(jì)算選型。 提高系統(tǒng)的可靠性。據(jù) TRW 公司預(yù)測(cè)，到 20xx 年，全世界生產(chǎn)的每 3 輛轎車(chē)中就有 1 輛裝備 EPS，特別是低排放汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)將構(gòu)成未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的主體，這給電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)帶來(lái)了更加廣闊的應(yīng)用前景。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 目前由于汽車(chē)供電系統(tǒng)的因素，轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)難以提供較大功率，現(xiàn)階段電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究以及近期的應(yīng)用對(duì)象主要針對(duì)轎車(chē)。由 Delphi 公司為 Funte 車(chē)開(kāi)發(fā)的 EPS 為全范圍助力型，并且設(shè)置了兩個(gè)開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)用于郊區(qū)，另一個(gè)用于市區(qū)和停車(chē)。日本的大發(fā)汽車(chē)公司、三菱汽車(chē)公司、本田汽車(chē)公司，美國(guó)的 Delphi公司，英國(guó)的 Lueas 公司，德國(guó)的 ZF 公司，都研制出了各自的 EPS。 EHPS 和 EPS 等助力系統(tǒng)在汽車(chē)上的采用，改善了汽車(chē)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(chē)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)比固定，汽車(chē)轉(zhuǎn)向特性隨車(chē)速變化進(jìn)行一定的操作補(bǔ)償，從而控制汽車(chē)按其意愿行駛。它所采用的液壓泵不再靠發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶直接驅(qū)動(dòng)，而是采用一個(gè)電動(dòng)泵，它所有的工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車(chē)輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號(hào)計(jì)算出的最理想狀態(tài)。同時(shí)，控制器根據(jù)車(chē)速的高低來(lái)控制路感。雖然液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可提供轉(zhuǎn)向助力，但卻存在很多缺點(diǎn)：油泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，持續(xù)工作，能量消耗多；液壓油泄漏、橡膠管污染環(huán)境；助力特性與控制閥結(jié)構(gòu)有關(guān)，系統(tǒng)一旦定型，助力特性便不能改變；助力和車(chē)速無(wú)關(guān)，不能協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向輕便性和路感的 矛盾；系統(tǒng)元件較多，所占空間大；低溫助力性能不好。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向動(dòng)力的來(lái)源可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。40 致 謝 24 換向機(jī)能 21 油泵的選型 11 電動(dòng)式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 8 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 4 電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展概況 3 汽車(chē)電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成、 VariablePower Characteristics。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可解決汽車(chē)轉(zhuǎn)向輕便性和靈敏性的矛盾 ,使駕駛員在汽車(chē)低速行駛時(shí)獲得較大助力 ,高速行駛時(shí)獲得較強(qiáng)的路感。 Auxiliary Force。 12 本章小結(jié) 15 動(dòng)力缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì) 算選型 21 油泵的最高供油壓力 p 的計(jì)算 22 與油泵匹配的電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇 28 車(chē)速傳感器 34 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算 汽車(chē)駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)控制汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到 汽車(chē)行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛的舒適性。轉(zhuǎn)向控制閥根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向和力矩大小控制通向助力油缸的油壓大小，從而控制助力大小。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩越大，助力電機(jī)提供的助力轉(zhuǎn)矩也越大，從而解決了轉(zhuǎn)向輕便性的問(wèn)題。因此，可以使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)任何目標(biāo)和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，而不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)； （ 5）消除了撞車(chē)事故中轉(zhuǎn)向柱后移傷害駕駛員的可能性，不必設(shè)置轉(zhuǎn)向防傷機(jī)構(gòu)； 汽車(chē)電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成 電控液壓轉(zhuǎn)向動(dòng) 力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點(diǎn)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從簡(jiǎn)單的純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Hydraulic Power Steering，簡(jiǎn)稱(chēng)HPS）、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Electric Hydraulic Power Steering，簡(jiǎn)稱(chēng) 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)（ Electrical Power Steering，簡(jiǎn) 稱(chēng) EPS）。 此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車(chē)向大型轎車(chē)和客車(chē)方向發(fā)展。如日本鈴木公司裝備在 WagonR+車(chē)上的 EPS 是一個(gè)負(fù)載 路面 車(chē)速感應(yīng)型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) [4]。目前許多汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)了自己的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，一些國(guó)際著名汽車(chē)生產(chǎn)商已在其概念車(chē)上安裝了該系統(tǒng)。隨著直流電機(jī)性能的改進(jìn)，其應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣。 將根據(jù)車(chē)速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向速度、橫向加速度、前軸重力等多種信號(hào)進(jìn)行與汽車(chē)特性相吻合的綜合控制，以獲得更好的轉(zhuǎn)向路感。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是對(duì)汽車(chē)電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓部分和機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先確定液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行液壓動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與液壓元件的計(jì)算 選型再進(jìn)行齒輪齒 條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算。 汽車(chē) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械 式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電子伺服轉(zhuǎn)向 循環(huán)球式 齒輪齒條式 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向 電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向 電控液壓動(dòng) 力轉(zhuǎn)向（ EPHS） 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向(EPS) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸總成 傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 圖 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖 當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥將轉(zhuǎn)向液壓泵泵出來(lái)的工作液與油罐接通，轉(zhuǎn)向液壓泵處于卸荷狀態(tài)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器不起助力作用。此時(shí)儲(chǔ)能器中的壓力油即流入轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。轉(zhuǎn)向油泵輸出的油液流入轉(zhuǎn)向控制閥，又由此流回轉(zhuǎn)向油罐。常流式的優(yōu)點(diǎn)則是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油泵壽命長(zhǎng)，泄漏較少，消耗功率也較少。在采用氣壓制動(dòng)或空氣懸架的大型車(chē)輛上，也有采用氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的。因此，在高速時(shí)轉(zhuǎn)向油泵內(nèi)大部分泵流量通過(guò)溢流閥返回，在轉(zhuǎn)向油泵內(nèi)循環(huán)，造成轉(zhuǎn)向油泵發(fā)熱，更重要是造成能源浪費(fèi)，不符合汽車(chē)節(jié)能要求。當(dāng)車(chē)輛在一定的車(chē)速范圍內(nèi)（車(chē)速較低）行駛或者停止時(shí)，轉(zhuǎn)向助力較大，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)比較輕松；車(chē)輛高速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向助力較小，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)比較費(fèi)力，安全性能提高，同時(shí)還可以減少燃料消耗。 本次設(shè)計(jì)選擇單桿雙作用活塞式液壓缸。 （ 3）缸體端部聯(lián)接型式 采用法蘭聯(lián)接，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工與拆卸方便，應(yīng)用廣泛。 動(dòng)力缸的緩沖裝置 動(dòng)力缸中緩沖裝置的工作原理，是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)在活塞和缸筒之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。 工作壓力 是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。 3 22m i nm i n0 . 0 5 1 0 510qA c m c mv ?? ? ? （ ） 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 動(dòng)力缸工作腔的有效工作面積 2 2 2 2 2 2( ) ( 4 2 . 5 ) 7 . 6 544A D d c m c m??? ? ? ? ? ? 可見(jiàn)上述不等式滿(mǎn)足，動(dòng)力缸能達(dá)到所需低速 。 由式（ ）計(jì)算得 3 2 2 31 0 1 ( 0 . 0 4 0 . 0 2 5 ) 1 0 0 . 7 6 54F p A K N?? ? ? ? ? ? ? ? 動(dòng)力缸的輸出速度 雙 桿活塞式 動(dòng)力缸活塞縮入時(shí)的速度 60 vqv A? （ ） 式中 v —雙桿 活塞 動(dòng)力缸 的 輸出 速度（ /minm ）； vq —進(jìn)入 （或流出） 動(dòng)力缸的流量（ 3/ms）； A —活塞 作用面積（ 2m ） 22()4A D d??? D —活塞直徑（ m ）； d —活塞桿直徑（ m ）。常用葉片泵為 YB 系列葉片泵。 它的用途很廣，種類(lèi)也很多。其滿(mǎn)足在不同工況下轉(zhuǎn)向靈敏、迅速的工作要求。額定流量： 330L/min。常用的車(chē)速傳感器有磁感應(yīng)式、光電式、霍爾效應(yīng)式、磁阻式等多種類(lèi)型。 因此本設(shè)計(jì)采用光電式轉(zhuǎn)角傳感器，安裝于轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)軸上， 用于向電子控制單元輸送轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號(hào)。 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 兩端輸出 (圖 )；側(cè)面輸入，兩端輸出 (圖 )；側(cè)面輸入，中間輸出 (圖 )；側(cè)面輸入，一端輸出 (圖 )。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線(xiàn)與齒條軸線(xiàn)之間的夾角易于滿(mǎn)足總體設(shè)計(jì)的