【正文】 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 并進行表面拋光。二是結構緊湊，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計，所以整體外形尺寸比傳統(tǒng)液壓助力轉向系統(tǒng)要小，質量要輕，這就為整車布置帶來了方便；三是根據(jù)車型的不同和轉向工況的不同，提供不同的助力，有舒適的轉向路感。 ，即轉向盤轉動后，系統(tǒng)內壓力能很快增長到最大值。旋轉銷式轉向器的效率高、磨損慢，但結構復雜。圓形斷 面齒條的制作工藝比較簡單。與其他形式的轉向器比較，齒輪齒條式轉向器最主要的優(yōu)點是：結構簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉向器的質量比較小；傳動效率高達 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節(jié)的彈簧。汽車高速直線行駛時，轉向盤在中間位置的轉向器角傳動比不宜過小。 不可逆式和極限可逆式轉向器 不可逆式轉向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉向盤的轉向器。 正效率高，轉向輕便；轉向器應具有一定逆效率，以保證轉向輪和轉向盤的自動返回能力。即首先應使左、右轉向輪處于最大轉角時前外輪的轉彎值在汽車軸距的 2~；其次，應這樣選擇轉向系的角傳動比。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉向系的剛度。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。原則上，貨流 大、運距長或礦用自卸車應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、運距短的市內運輸車，宜采用中、小噸位的貨車比較經(jīng)濟。在確定后輪距 B2時，應考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度 以及它們之間應留有必要的間隙。 本文主要研究內容 汽車動力轉向系在給出數(shù)據(jù)計算結果下 所選取合適的轉向器和轉向助力系統(tǒng)的設計。電子控制助力轉向系統(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。 揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 9 頁 電控液壓助力 轉向 器概述 的簡單介紹： 電 控 液 壓 助 力 轉 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、轉向機、轉向角速度傳感器、轉向控制單元、 EHPAS 警告燈以及助力油儲液罐等，其中轉向控制單元和電動機及液壓泵通常安裝在一起。 （ 4） 改善駕駛員的“路感”。傳統(tǒng)液壓動力轉向由于不能很好地對助力進行實時調節(jié)與控制，所以協(xié)調轉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。這樣，助力扭矩就傳到了轉向柱并最終完成了助力轉向。一般由電氣和機械兩部分組成，電氣部分由車速傳感器、轉角傳感器和電控單元 ECU 組成；機械部分包括齒輪齒條轉向器、控制閥、管路和電動泵。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)。隨著現(xiàn)代汽車技術的迅速發(fā)展，汽車轉向系統(tǒng)已從純機械式轉向系統(tǒng)、液壓助力轉向系（ HPS）、電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術的電動助力轉向系統(tǒng)（ EPS）及線控轉向系統(tǒng)（ SBW）。 純機械式轉向系統(tǒng)為了產(chǎn)生足夠大的轉向扭矩需要使用大直徑的轉向盤，需占用較大的空間，整個機構笨拙，特別是對轉向阻力較大的重型汽車，實現(xiàn)轉向難度很大，這就大大限制了其使用范圍。 電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS） 由于液壓助 力轉向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉向輕便性和高速時的轉向穩(wěn)定性，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向系統(tǒng)（ EHPS）。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）。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構，實現(xiàn)起來很困難。 （ 2）去掉了原來轉向系統(tǒng)各個模塊之間的剛性機械連接，采用柔性連接，使轉向系統(tǒng)在汽車上的布置更加靈活，轉向盤的位置可以方便地布置在需要的位置。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。 ∴ PR— 不斷助力轉向； P=R—— 維持助力轉向； PR—— 不能助力轉向。因此，除了重型汽車和高檔轎車早已安裝動力轉向器外，近年來在中型貨車、豪華客車及中檔轎車上都已經(jīng)開始安裝動力轉向器，隨著動力轉向器的設計水平的提高、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)安裝動力轉向器。 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寬、汽車總寬、總質量、側傾剛度、最小轉彎直徑等因素發(fā)生變化、增大輪距則車廂內寬隨之增加，并導致汽車的比功率、轉矩指標下降，機動性變壞。汽車在碎石路面上行駛時，載質量約為好的行駛路面的 75％～ 85％。 為了提高汽車的動力因數(shù)、降低汽車及其質心的高度、減小非簧載質量，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應盡量選取尺寸較小的輪胎。 10) 進行運動校核，保證轉向輪與轉向盤轉動方向一致。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉向輪的擺振和轉向機構的震動，有的還裝有轉向減振器。轉向器的結構型式對汽車的自身質量影響較小。它能保證轉向輪和轉向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。 若轉向軸負荷小或采用動力轉向的汽車，不存在轉向沉重問題，應取較小的轉向器角傳動比，以提高汽車的機動能力。它與轉向輪的最大轉角及轉向系的角傳動比有關，并影響轉向的操縱輕便性和靈敏性。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉向器，重合度增加，運轉平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設計的要求。循環(huán)球式轉向器主要用于商用車上。 （或減?。饔迷谵D向盤上的手力必須增大（或減?。Q之為“路感”。在電子控制單元中，還有安全保護措施和故障診斷功能。 s? — 殼體的屈服點 殼體采用 鑄造鋁合金 ZL105，抗拉強度為 500Mpa,屈服點為 160— 230Mpa ? ?2301502501322 ??????? ????? ttr? t ? (66) ? ? 5013 22 ??????? ?? ttz? t ? (67) 取 t = 10 mm。 揚 州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 42 頁 ．油泵與油罐容積的計算和選擇 (1)油泵排量與油管容積的計算 vhsc ndDQ ?? )1(4 ??? =)(4 22??? ?????=6419 min/mL = min/L (610) 式中 Q ――油泵的計算排量； sd —— 扭桿彈簧直徑； v? ――油泵的容積效率，計算時一般取了 v? ＝ 0． 75～ 0 ． 85,根據(jù)同類汽車設計參數(shù)取 v? =； ? ――漏泄系數(shù)， ? ＝ 0． 05―― 0． 10，根據(jù)同類汽車設計參數(shù)取 ? =； hn ――轉向盤轉動的最大可能頻率，計算時對轎車取 hn =～ 1?s ；對貨車取 hn =～ 1?s ，取 hn = （ 2） 油泵的選擇 動力轉向系統(tǒng)采用的轉向油泵的類型很多，如齒輪泵、葉片泵、柱塞泵。 (1)缸徑尺寸 Dc 的計算 由上面可知，轉向系統(tǒng)要求動力缸所提供的動力為 F = 163N 動力缸的缸徑尺寸 Dc可由作用在活塞上的力的平衡計算，得： D = 2 4 dPF ?? (61) P— 供油壓力 MPa 取 P=13 MPa。 動力轉向機構布置方案 采用電動泵式的 EHPS 系統(tǒng)一般由電氣裝置和機械裝置兩部分組成，如圖所示，電氣部分由車速傳感器、轉角傳感器和電子控制單元 ECU組成；機械裝置包括齒輪齒條轉向器（包括轉子閥和助力缸）、控制閥及管路、電動泵。 圖 54 采用如圖所示的側面輸入兩端輸出的結構形式。當車輪跳動、轉向或轉向器工作時，如在齒條上作用有能使齒條旋轉的力矩時，應選用 V形和 Y形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 齒輪齒條式轉向器的主要缺點是：因逆效率高，汽車在不平路面上行駛時，發(fā)生在轉向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉向盤，稱之為反沖。 圖 41 轉向器角傳動比變化特 性曲線 揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 25 頁 轉向器傳動副的傳動間隙△ t 傳動間隙是指各種轉向器中傳動副之間的間隙。 極限可逆式轉向器介于可逆式與不可逆式轉向器兩者之間。 轉向器的正效率 ?? 影響轉向器正效率的因素有轉向器的類型、結構特點、結構參數(shù)和制造質量等。在轉向過程中除內、外轉向輪的轉角外，其他參數(shù)是不變的。 2steering propeller 。 揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 17 頁 3. 轉向系設計概述 對轉向系的要求 1）汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側滑。 汽車總質量 ma 汽車總質量 ma 是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質量。它應根據(jù)汽車的類型、用途、承載員、道路條件、結構選型與布置以及有關標準、法規(guī)限制等因素來確定。 圖 21 汽車的主要參數(shù)尺寸 軸距 L 軸距 L的選擇要考慮它對整車其他尺寸參數(shù)、質量參數(shù)和使用性能的影響。 2)缺點 ① 雖然采用了電能作為動力源，但是仍然保留有液壓動力傳遞系統(tǒng)，因此電控液壓助力轉向系統(tǒng)仍然具有一些機械液壓助力轉向系統(tǒng)缺點，例如系統(tǒng)結構復雜，以及液壓管路有泄漏的可能等問題。即利用節(jié)流原理，保持油壓不變，但其流量隨轉速變化，轉速高流量少（助力?。D速低流量大（助力大）。 （ 5）減少了機構部件數(shù)量，而減少了從執(zhí)行機構到轉向車輪之間的傳遞過程，使揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 7 頁 系統(tǒng)慣性、系統(tǒng)摩擦和傳動部件之間的總間隙都得以降低，從而使系統(tǒng)的響應速度和響應的準確性得以提高。 EPS 系統(tǒng)控制單元 ECU 具有故障自診斷功能，當 ECU 檢測到某一組件工作異常，如各傳感器、電磁離合器、電動機、電源系統(tǒng)及汽車點火系統(tǒng)等，便會立即控制電磁離合器 分離停止助力，并顯示出相應的故障代碼，轉為手動轉向，按普通轉向控制方式進行工作，確保了行車的安全。還消除了由于轉向油泵帶來的噪音污染。 電控液壓轉向系統(tǒng)的工作原理：在汽車直 線行駛時，方向盤不轉動，電動泵以很低的速度運轉，大部分工作油經(jīng)過轉向閥流回儲油罐，少部分經(jīng)液控閥然后流回儲油罐；當駕駛員開始轉動方向盤時， ECU根據(jù)檢測到的轉角、車速以及電動機轉速的反饋信號等，判斷汽車的轉向狀態(tài)，決定提供助力大小，向驅動單元發(fā)出控制指令，使電動機產(chǎn)生相應的轉速以驅動油泵，進而輸出相應流量和壓力的高壓油。為確保系統(tǒng)安全，在液壓泵上裝有限壓閥和溢流閥。其中轉向器是將操縱機構的旋轉運動轉變?yōu)閭鲃訖C構的直線運動 (嚴格講是近似直線運動 )的機構，是轉向系的核心部件 [2]。 (5) 發(fā)生車禍時，當轉向盤和轉向軸由于車架和車身變形一起后移時，轉向系統(tǒng)最好有保護機構防止傷及乘員 揚 州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 2 頁 機械式轉向系統(tǒng) 汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向輪來完成的。為保證汽車原地轉向或者低速轉向時的輕便性，液壓泵的排量是揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 3 頁 以發(fā)動機