【正文】 2~ 內；其次，應這樣選擇轉向系的角傳動比。 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。 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。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。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。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡單。旋轉銷式轉向器的效率高、磨損慢，但結構復雜。 ，即轉向盤轉動后，系統(tǒng)內壓力能很快增長到最大值。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。 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。t— 動力缸殼體厚度 n — 安全系數(shù) n=—— 取 n=。因為助力特性曲線可以通過軟件來調節(jié)，所以該系統(tǒng)可以適合多種車型。 密封類型的選擇 密封件： 旋轉軸唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871— 1992 對動力轉向機構的要求 系。 循環(huán)球式轉向器的主要缺點是：逆效率高，結構復雜，制造困難，制造精度要求高。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應而遭淘汰。 轉向盤的總轉動圈數(shù) 轉向盤從一個極端位 置轉到另一個極端位置時所轉過的圈數(shù)稱為轉向盤的總轉動圈數(shù)。影響選取角傳動比變化規(guī)律的主要因素是轉向軸負荷大小和對汽車機動能力的要求。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉向系可大部分傳遞到轉向盤，這種逆效率較高的轉向器屬于可逆式。 轉向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的%～ %；小排量以及下轎車干重的 %～ %。 為了避免汽車在撞 車時司機受到的轉向盤的傷害，除了在轉向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉向系中設置防傷裝置。 9) 在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同后 移時，轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。轎車、輕型客車及輕型貨車的車速高、輪胎受動負荷大，故它們的輪胎負荷系數(shù)應接近下限。 （ 2）汽車的裝載質量 me 汽車的載質量是指在硬質良好路面上行駛時所允許的額定載質量。但若軸距與總長之比超過 62％，則會使發(fā)動機、行李箱和備胎的布置困難，外形的各部分比例也不協(xié)調。隨著汽車高速化和超低扁平胎的通用化，過去采用循環(huán)球轉向器和循 環(huán)球變傳動比轉向器只能相對地解決轉向輕便性和操縱靈便性的問題，要想從跟本上解決這兩個問題只有安裝動力轉向器。 P 總是和 R 成正比；與 F 成反 比； R不是定值（與路面有關），并與車速成反比。 圖 12 向橫拉桿 彈簧 齒輪 齒條式轉向器 功能特點 (1)構造筒單 ,結構輕巧。 線控轉向系統(tǒng)特點 （ 1） 取消了方向盤和轉向車輪之間的機械連接，通過軟件協(xié)調它們之間的運動關系，因而消除了機械約束和轉向干涉問題，可以根據(jù)車速 和駕駛員喜好由程序根據(jù)汽車的行駛工況實時設置傳動比。通過靈活的軟件編程，容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉矩特性，這些轉矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉向能力，提供了與車輛動態(tài)性能相匹配的轉向回正特性。 電動助力轉向系統(tǒng)工作原理 電動助力轉向系統(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。并且轉向系統(tǒng)還存在低溫工作性能差等缺點。純機械式轉向系統(tǒng)根據(jù)轉向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。 按轉向力能源的不同，可將轉向系分為機械轉向系和動力轉 向系。液壓轉向系統(tǒng)是由液壓和機械等兩部分組成，它是以液壓油做動力傳遞介質，通過液壓泵產(chǎn)生動力來推動機械轉向器，從而實現(xiàn)轉向。其中電動泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。 電動助力轉向系統(tǒng)特點 (1)節(jié)約了能源消耗。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節(jié)與控制，可以很好地解決這個矛盾。由于轉向盤和轉向輪之間無機械連接， 駕駛員“路感”通過模擬生成。 EHPS 的工作原理： 電控動力轉向系統(tǒng) 的基礎，是轉閥液壓常流式工作原理，只是增加了電控系統(tǒng)，對車速的高低有感知能力，隨機反饋調節(jié)轉向助力油壓，產(chǎn)生良好的手感，無轉向發(fā)飄的感覺。 ③ 電子控制助力轉向系統(tǒng)具有調校靈活的特點，通過修改轉向控制單元內存儲的軟件，可以很容易地按照行駛需要設定或修改轉向助力的特性，因此在低速和高速行駛時都能有良好的助力效果。選取內容為齒輪齒條轉向器與電控液壓助力轉向系統(tǒng)。 各類汽車的輪距可參考表 11 提供的數(shù)據(jù)進行初選。 質量系數(shù) ?0m 質量系數(shù) ?0m是指汽車車載質量與整車整備質量的比值，即 ?0m= 0mme。山區(qū)使用的汽車制動頻繁，制動鼓與輪輞之間的間隙應大一些，以便散熱，故應采用輪輞尺寸較大的輪胎。采用動力轉向時，還應有轉向動力系統(tǒng)。 兩軸汽車在轉向時，若不考慮輪胎的側向偏離，則為了滿足上述對轉向系的第 (2)條要求，其內、外轉向輪理想的轉角關系如圖 33所示，由下式?jīng)Q定： LKBD CODOio ???? ?? c otc ot (31) 式中： ?o — 外轉向輪轉角； ?i — 內轉向輪轉角； K— 兩轉向主銷中心線與地面交點間的距離； L— 軸距 內、外轉向輪轉角的合理匹配是由轉向梯形來保證。但為了減小傳至轉向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。該沖擊力轉向傳動機構的零件承受，因而這些零件容易損壞。否則轉向過分敏感，使駕駛員 精確控制轉向輪的運動有困難。能自動消除齒間間隙，這不僅可以提高轉向系統(tǒng)的剛度。 V 形和 Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省 20%，故質量小；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉動； Y 形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強度得到增加。 所以我的設計選用齒輪齒條式轉向器為動力轉向裝置。 ，仍能用機械系統(tǒng)操縱車輪轉向。 EHPS 系統(tǒng)的設計計算 動力缸殼體采用 ZL105 鑄造而成，缸內表面應光潔，粗糙度為 Ra=— ,硬度為 HB241285，活塞采用優(yōu)質碳素鋼 45；活塞與缸筒之間的間隙采用橡膠密封圈。 (6)導向套的設計計算 圖 67 導向套 420 DsH ?? (68) 其中 S— 活塞工作行程 S =130mm。Dc— 動力缸直徑 50mm。壓力油經(jīng)轉閥進入齒條上的液壓缸，推動活塞以產(chǎn)生適當?shù)闹?，來協(xié)助駕駛員進行轉向操縱，從而獲得理想的轉向效果。 齒寬 b 1db d?? 30 20 齒輪軸的結構設計 圖 56 齒輪軸的結構設計 軸承的選擇 軸承 1 深溝球軸承 6004 (GB/T2761994) 軸承 2 滾針軸承 NA4901 (GB/T58011994) 揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 35 頁 轉向器的潤滑方式和密封類型的選擇 轉向器的潤滑方式：人工定期潤滑 潤滑脂：石墨鈣基潤滑脂（ ZBE3600288）中的 ZGS 潤滑脂。 其他轉向器 有循環(huán)球式轉向器，蝸桿滾輪式轉向器，蝸桿指銷式轉向器等。 采用齒輪齒條式轉向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運轉平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲增加。 圖 42 轉向器傳動副傳動間隙特性 轉向器傳動副傳動間隙特性 圖中曲線 1 表明轉向器在磨損前的間隙變化特性；曲線 2表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙；曲線 3 表明調整后并消除中間位置處間隙的轉向器傳動間隙變化特性。 轉向器角傳動比的選擇 轉向器角傳動比可以設計成減小、增大或保持不變的。 轉向器的逆效率 ?? 根據(jù)逆效率不同，轉向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。至于對轉向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結構以及結構布置來解決。采用液力式動力轉向時，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉向器結構。 8) 轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調整機構。大多數(shù)汽車的輪胎負荷系數(shù)取為 ～ ，以免超載。 乘用車和商用客車的整備質量，也可按每人 所占汽車整備質量的統(tǒng)計平均值估計，可參考表 22 表 22 乘用車和商用客車人均整備質量值 [2] 乘用車 人均整備質量值 商用客車 人均整備質量值 發(fā)動機排量 V/L V≤ ～ 車輛總長La/m ≤ ～ V≤ ～ V≤ ～ V≤ ～ ～ V ～ 揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 15 頁 汽車的載客量和裝載質量 （ 1）汽車的載客量 乘用車的載客量包括駕駛員在內不超過 9座，又稱之為 M1類汽車，其他 M M3 類汽車的座位數(shù)、乘員數(shù)及汽車的最大設計總質量本次設計未涉及，不予示例。軸距與總長之比越大，則車廂的縱向乘坐空間就愈大，這對改善汽車揚州大學 汽車動力轉向系設計 馮荔星 第 13 頁 縱向角振動也有利。 由于汽車轉向器屬于汽車系統(tǒng)中的關鍵部件，它在汽車系統(tǒng)中占有重要位置，因而它的發(fā)展同時也反映了汽車工業(yè)的發(fā)展，它的規(guī)模和質量也成為了衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。 其關系式為： P=R/F （ 11） P—— 助力油壓； R—— 轉向阻力； F—— 活塞的工作面積。在單端輸出的齒輪齒條式轉向器上，齒條的一端通過內外托架與轉向橫拉桿相連。 線控轉向系統(tǒng)的工 作原理 當轉向盤轉動時 , 轉向傳感器和轉向角傳感器檢測到駕駛員轉矩和轉向盤的轉角并轉變成電信號輸入到 ECU, ECU 根據(jù)車速傳感器和安裝在轉向傳動機構上的位移傳感器的信號來控制轉矩反饋電動機的旋轉方向 ,并根據(jù)轉向力模擬 ,生成反饋轉矩 , 控制轉向電動機的旋轉方向、轉矩大小和旋轉角度 ,通過機械轉向裝置控制轉向輪的轉向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。同時還可利用軟件在最大限度內調整設計參數(shù)以獲得最佳的回正特性。 電動助力轉向系統(tǒng)構成 電動助力轉向系統(tǒng)一般是由轉矩（轉向）傳感器、電子控制單元 ECU、電動機、電磁離合器以及減速機構組成。汽車起動之后，無論車子是否轉向，系統(tǒng)都要處于工作狀態(tài)，而且在大轉向車速較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，所以在一定程度上浪費了發(fā)動機動力資源。機械式轉向系統(tǒng)工作過程為：駕駛員對轉向盤施加的轉向力矩通過 轉向軸輸入轉向器，減速傳動裝置的轉向器中有 2 級減速傳動副，經(jīng)轉向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉向橫拉桿，再傳給固定于轉向節(jié)上的轉向節(jié)臂，使轉向節(jié)和它所支承的轉向輪偏轉，從而實現(xiàn)汽車的轉向。 機械轉向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉向操縱機構 (方向盤 )、轉向器、轉向傳動機構三大部分組成。液壓助力轉向系統(tǒng)一般由機械轉向器、液壓泵、油管、分配閥、動力缸、 溢流閥和限壓閥、油缸等部件組成。簡單地說，在低速大轉向時，電子控制單元驅動液壓泵以高速運轉輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅動液壓泵以較低的速度運轉，在不至影響高速打轉向的需要的同時，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運轉轉 向油泵，且電動機只是在需要轉向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。 (4)安全可靠。使得在回正力矩控制方面可以從信號中提出最能夠反映汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉向盤回正力 矩的控制變量，使轉向盤僅僅向駕駛員提供有用信息，從而為駕駛員提供更為真實的“路感”。 油泵利用曲軸的皮帶盤驅動，多采用葉片式或齒輪式油泵，都裝有量孔及流量控制閥和安全閥（限壓閥），控制油泵的輸出流量的多少和油壓的高低。 ④ 由于采用了轉向控制單元，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以使用故障診斷儀輔助故障的檢修。