【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 蝸桿滾輪式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式及齒輪齒條式汽車轉(zhuǎn)向器總成， 不適用于動(dòng)力轉(zhuǎn)向器 。 本標(biāo)準(zhǔn)包括下列三種試驗(yàn)： a. 性能試驗(yàn) b. 強(qiáng)度試驗(yàn) c. 疲勞壽命試驗(yàn) 。 強(qiáng)度試驗(yàn)中 靜扭試驗(yàn)的試驗(yàn)條件為搖臂軸或齒條應(yīng)在兩極端位置以外的任意位置固定。試驗(yàn)方法： a. 將轉(zhuǎn)向器固定，轉(zhuǎn)向搖臂軸或齒條固定，在輸入軸上施加規(guī)定的扭矩載荷測(cè)出輸入的扭矩隨輸入軸扭角變化的曲線； b. 測(cè)量誤差不得大于 5%； c. 試驗(yàn)后，檢查零件損壞情況。 2） QC／ T 5292021 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于汽車常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器總成，不適用于全液壓轉(zhuǎn)向器 。 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下列試驗(yàn)方法： a. 性能試驗(yàn)； b. 可靠性試驗(yàn) 。 強(qiáng)制轉(zhuǎn)向試驗(yàn)將總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上，試驗(yàn)時(shí)油泵不工作，轉(zhuǎn)動(dòng)輸入端，調(diào)整輸出端載荷，使輸入端上的轉(zhuǎn)矩分別為 125Nm（輸出力矩 ≤ 2500Nm 的總成）或 175Nm＞的總成），完成 10 個(gè)循環(huán)。試驗(yàn)后繼續(xù)按 功能試驗(yàn) 進(jìn)行試驗(yàn)。 3） QC／ T 5631999 汽車轉(zhuǎn)向盤(pán)試驗(yàn)方法。 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了轉(zhuǎn)向盤(pán)試驗(yàn)方法，適用于金屬骨架包覆 塑料的汽車、拖拉機(jī)用轉(zhuǎn)向盤(pán)。 轉(zhuǎn)向盤(pán)受力變形試驗(yàn)包括軸向力試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向扭力試驗(yàn)。其目的是轉(zhuǎn)向盤(pán)在受軸向力和轉(zhuǎn)向扭力的情況下，檢查軸向和切向變形情況。軸向力試驗(yàn)（整體加載法）試驗(yàn)條件：負(fù)荷 P 垂直加在轉(zhuǎn)向盤(pán)的上面，保持 20min。試驗(yàn)步驟：在轉(zhuǎn)向盤(pán)的輪緣上標(biāo)記測(cè)量點(diǎn)，以便測(cè)定轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣的外徑和轉(zhuǎn)向盤(pán)高度變上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 20 化。首先用卡尺和直尺在標(biāo)記點(diǎn)上測(cè)量輪緣的外徑和轉(zhuǎn)向盤(pán)高度，然后把轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣朝地平面水平放置在光潔、平整的鐵板上，鐵板厚度不應(yīng)小于10mm。轉(zhuǎn)向盤(pán)上部加載，在負(fù)荷 P 下保持 20min 后卸載，室溫放置 20min。測(cè)定在標(biāo) 記點(diǎn)上的外徑和高度，并求出永久變形量。（注：負(fù)荷 P，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)結(jié)構(gòu)和適用車型由供需雙方確定。） 轉(zhuǎn)向扭力試驗(yàn)試驗(yàn)條件：負(fù)荷P 加在轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣的切線方向，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)在加載點(diǎn)對(duì)面輻條上，離軸心 L處， L 的大小為輻條長(zhǎng)度的 4/5。（注：負(fù)荷 P，根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)結(jié)構(gòu)和適用車型，由供需雙方協(xié)商確定。）試驗(yàn)步驟：把轉(zhuǎn)向盤(pán)裝配在與轉(zhuǎn)向軸相同的夾具上，夾具固定在方箱上，將百分表測(cè)量頭放在指定的位置上，并調(diào)到零點(diǎn)。開(kāi)始加載荷，在負(fù)荷 P 下保持 20min 后卸載，室溫放置 20min，讀出百分表讀數(shù)，并求出扭轉(zhuǎn)永久變形量 。 4 試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 試驗(yàn)條件 本課題設(shè)計(jì)的方向盤(pán) 動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置主要是用來(lái)檢測(cè)方向盤(pán)骨架在受到支撐力和扭轉(zhuǎn)力作用時(shí)方向盤(pán)產(chǎn)生的受力變形和損壞情況，找出方向盤(pán)存在的質(zhì)量缺陷，從而改進(jìn)完善方向盤(pán)的設(shè)計(jì)， 提高方向盤(pán)在汽車 任何 行駛狀況下的 質(zhì)量 安全性。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 21 表 支撐力試驗(yàn) 條件 ① 支撐力試驗(yàn) 試驗(yàn)力 FAD = 100177。 200N 頻率 /波形 f = 1~3Hz/正弦 循環(huán)數(shù) N50% ≥ 180,000 次 偏差 SLOG ≤ 失效標(biāo)準(zhǔn) 裂紋 ≥ 5mm，或螺栓及鉚接松懈，或 NG≥ 360,000 次 試件數(shù)量 ≥ 4 示意圖 表 扭轉(zhuǎn) 力試驗(yàn) 條件 ② 扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn) 試驗(yàn)力 FTD = 177。 250N 頻率 /波形 F = 1~3Hz/正弦 循環(huán)數(shù) N50% ≥ 180,000 次 偏差 SLOG ≤ 失效標(biāo)準(zhǔn) 裂紋 ≥ 5mm，或螺栓及鉚接松懈，或 NG≥ 360,000 次 試件數(shù)量 ≥ 4 示意圖 試驗(yàn)裝置 設(shè)計(jì) 原理 針對(duì)方向盤(pán)骨架的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度檢驗(yàn)有兩種基本試驗(yàn)載荷要求，即扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)和支撐力試驗(yàn)。扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)是檢驗(yàn)方向盤(pán)在 駕駛員 正常的 功能性操作條件下的承載耐久強(qiáng)度， 而支撐力試驗(yàn)則是檢驗(yàn)方向盤(pán)在駕駛員 非正常或習(xí)慣性地在大致垂直于方向盤(pán)切向的方向上施加載荷的耐久強(qiáng)度。這兩個(gè)試驗(yàn)在不同版本 的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，其載荷和載荷方向是有所不同的。這些試驗(yàn)條件的改進(jìn)原因或合理性可由個(gè)人的理解來(lái)評(píng)判，但是有一點(diǎn) 應(yīng)該做上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 22 到，即必須保證試驗(yàn)載荷的準(zhǔn)確性，不管按哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。 兩個(gè)試驗(yàn)的載荷導(dǎo)入基本要求是通過(guò)方向盤(pán)骨架外圈截面中心按規(guī)定方向和大小施加純力（沒(méi)有任何附帶力矩）。按這一要求，比較直觀或理想化的做法是采用一球面軸承來(lái)連接試件，使施力桿作用于試件一端的球鉸中心和方向盤(pán)骨架外圈截面中心 重合。但這樣考慮必須把球鉸做成“ half”才能套上試件，而被做成“ half”的球心為與試件固定被夾緊后要保證兩邊“ half”在同一球面上是幾乎不可能的?，F(xiàn)在使用 4 個(gè)球鉸搭成一個(gè)使十字架繞開(kāi)中心（兩正交回轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，即方向盤(pán)骨架外圈截面中心）的十字 機(jī)構(gòu) ，可以消除繞兩個(gè)正交回轉(zhuǎn)軸的力矩傳遞，而另一繞垂直于兩正交回轉(zhuǎn)軸的軸向力矩則可通過(guò)在施力桿的另一端（與力傳感器或作動(dòng)缸聯(lián)接端）處設(shè)置的球鉸來(lái)解除，軸向力傳遞是沒(méi)有問(wèn)題的。 試驗(yàn)裝置各部件的設(shè)計(jì) 1. 正交輸出軸線 由兩個(gè)球鉸的球心連線構(gòu)成。與正交輸入軸線 垂直并相交于方向盤(pán)骨架外圈截面中心。 2. 正交輸入軸線 由兩個(gè)球鉸的球心連線構(gòu)成。與正交輸出軸線垂直并相交于方向盤(pán)骨架外圈截面中心。 3. 輸入梁 與施力桿連接，作為載荷輸入的橋梁 。 4. 繞開(kāi)中心的“十字架” 即十字 萬(wàn)向節(jié) 中的“十字架”。但為了避免其與試件干涉，在軸向（加上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 23 力方向）上作了偏移。另外扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)的這一零件還必須做成框形才能避開(kāi)試件（方向盤(pán)骨架外圈）。 5. 輸入軸球鉸 構(gòu)成正交輸入軸線的兩個(gè)球鉸 。 6. 輸出軸球鉸 構(gòu)成正交輸出軸線的兩個(gè)球鉸 。 7. 輸入軸球鉸 輸入梁連接塊 連接輸入軸球鉸和 輸入梁。在扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)中其長(zhǎng)短應(yīng)考慮使輸入梁不碰方向盤(pán)骨架外圈。 8. 輸出軸球鉸墊塊 在扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)中，為輸出軸球鉸與安裝連接塊的過(guò)渡件，它可調(diào)整兩個(gè)輸入軸球鉸的間距。在支撐力試驗(yàn)中，為輸出軸球鉸與“十字架”的過(guò)渡件，它可調(diào)整“十字架”的軸向偏距。 9. 輸入軸球鉸 “十字架”連接球夾頭 為輸入軸球鉸與“十字架”的連接件。它也決定“十字架”在軸向（施力方向）上的偏距。 10. 安裝內(nèi)夾緊件 為試件的直接固定（接觸）件。 11. 安裝外夾緊件 為試件的間接固定（夾緊）件。作為安裝內(nèi)夾緊件和安裝連接塊的中間過(guò)渡， 通過(guò)它可以調(diào)整試件與整個(gè)夾具的相對(duì)方向。 12. 安裝連接塊 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 24 連接輸出軸球鉸（或球鉸墊塊）和安裝外夾緊件。在扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)中，它可以決定輸出軸線與輸入軸線的相對(duì)夾角（是否正交）。 試驗(yàn)裝置的材料 除了夾緊方向盤(pán)的外夾緊件用鋼材料外，試驗(yàn)裝置其余各零部件都采用鋁合金材料。 鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的，如鋁 錳合金、鋁 銅合金、鋁 銅 鎂系硬鋁合金、鋁 鋅 鎂 銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學(xué)性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類 ，各種類均有各自的使用范圍，并有各自的代號(hào)，以供使用者選用。 鋁合金仍然保持了質(zhì)輕的特點(diǎn)，但機(jī)械性能明顯提高。鋁合金材料的應(yīng)用有以下三個(gè)方面：一是作為受力構(gòu)件；二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料；三是作為裝飾和絕熱材料。利用鋁合金陽(yáng)極氧化處理后可以進(jìn)行著色的特點(diǎn)，制成各種裝飾品。鋁合金板材、型材表面可以進(jìn)行防腐、軋花、涂裝、印刷等二次加工，制成各種裝飾板材、型材，作為裝飾材料。 成本低，而且使用一種加工工藝可以大量生產(chǎn)同樣的零部件，這也是 它 的特點(diǎn)之一。 它的材料特性是輕、容易加工、以及在可耐強(qiáng)度方面不 像 碳 素纖維有一個(gè)最大受力范圍。這是什么意思呢？也就是說(shuō)，碳素纖維因?yàn)橛欣w維的特性所以在一定的纖維方向上受力能力很強(qiáng)，但是在在別的方向上的受力就會(huì)很差。在制造一個(gè)比較大的零部件時(shí)可能會(huì)使用好幾層碳素纖維，在超過(guò)受力能力時(shí)該 零部件就會(huì) 像 酥餅一樣變得一層一層的。而鋁合金在承上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 25 受了一定的力量后，會(huì)慢慢變形再損壞。 試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖 支撐力試驗(yàn)臺(tái)及夾具 2. 正交輸入軸 線 方向盤(pán)骨架外圈 5. 輸入軸球鉸 6. 輸出軸球鉸 7. 輸入軸球鉸 輸入梁連接塊 3. 輸入梁 9. 輸入軸球鉸 “十字架”連接球夾頭 12. 安裝連接塊 10. 安裝內(nèi)夾緊件 11. 安裝外夾緊件 8. 輸出軸球鉸墊塊 4. 繞開(kāi)中心的“十字架” 1. 正交輸出軸線 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 26 圖 扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)臺(tái)及夾具 4. 繞開(kāi)中心的“十字架” 2. 正交輸入軸線 1. 正交輸出軸線 方向盤(pán)骨架外圈 5. 輸入軸球鉸 6. 輸出軸球鉸 7. 輸入軸球鉸 輸入梁連接塊 3. 輸入梁 9. 輸入軸球鉸 “十字架”連接球夾頭 12. 安裝連接塊 10. 安裝內(nèi)夾緊件 11. 安裝外夾緊件 8. 輸出軸球鉸墊塊 繞開(kāi)中心的“十字架”正交輸出軸線上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 27 5 傳力裝置 設(shè)計(jì) 傳力裝置 設(shè)計(jì)方案 在試驗(yàn)中由于外力無(wú)法準(zhǔn)確地直接施加到方向盤(pán)骨架上 ，因此要用一個(gè) 能夠傳遞力 的裝置來(lái)解決這一個(gè)問(wèn)題， 所以 就 需要用到 了 萬(wàn)向節(jié) 這個(gè)東西。 萬(wàn)向節(jié) 的結(jié)構(gòu)和作用有點(diǎn)象人體四肢上的關(guān)節(jié)，它允許被連接的零件之間的夾角變化。但它與肢體關(guān)節(jié)的活動(dòng)形式又有所不同，它僅允許夾角在一定范圍內(nèi)變化。 萬(wàn)向節(jié) 有十字軸式剛性 萬(wàn)向節(jié) ，準(zhǔn)等速 萬(wàn)向節(jié) （雙聯(lián)軸式和三銷軸式），等速 萬(wàn)向節(jié) （球叉 式和球籠式），擾性 萬(wàn)向節(jié) 等 。 目前應(yīng)用最廣的一種普通 萬(wàn)向節(jié) 由 萬(wàn)向節(jié) 叉、十字軸等基本零件構(gòu)成。十字軸裝配在 萬(wàn)向節(jié) 叉上做連接，十字軸的軸頭上裝有滾針軸承，當(dāng)軸頭接入 萬(wàn)向節(jié) 叉時(shí)，十字軸與 萬(wàn)向節(jié) 叉之間就可以有相對(duì)旋轉(zhuǎn)，也就產(chǎn)生了多角度變化。 萬(wàn)向節(jié) 叉上的花鍵連接又可以做小許的軸向移動(dòng)，這樣就適應(yīng)了夾角和距離同時(shí)變化的需要。 在本試驗(yàn)裝置中，為了能夠很好地固定住方向盤(pán)， 并且 使作用力準(zhǔn)確地施加到方向盤(pán)上，傳力裝置決定做成十字軸式萬(wàn)向節(jié)的形狀， 把方向盤(pán)固定在十字的中心。 傳力裝置 設(shè)計(jì)原理 萬(wàn)向節(jié) 的作用是在不同軸線 上的軸之間進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞，所能傳遞載荷的大小受到材料性能的限制。因此，在評(píng)價(jià) 萬(wàn)向節(jié) 性能時(shí)，首要的任務(wù)是確定滾動(dòng)體與其軌道之間的壓力。 另外，還必須分別考慮它是受長(zhǎng)期載荷上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤(pán)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 28 的作用，還是受短期載荷的作用：對(duì)長(zhǎng)期載荷，應(yīng)力狀態(tài)是動(dòng)態(tài)的， 萬(wàn)向節(jié) 必須能經(jīng)受住數(shù)百萬(wàn)次循環(huán)應(yīng)力的作用；對(duì)短期載荷，應(yīng)力狀態(tài)是準(zhǔn)靜態(tài)的， 萬(wàn)向節(jié) 應(yīng)設(shè)計(jì)成不會(huì)發(fā)生過(guò)大的塑性變形。 在本試驗(yàn)裝置中，傳力裝置將使用十字軸式萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)原理，并且做成類似于十字軸式萬(wàn)向節(jié)的形狀卻不與十字軸式萬(wàn)向節(jié)相同。 在支撐力試驗(yàn)中，外力作用桿前端做成螺栓形狀，與試驗(yàn)裝置 里呈 水平方向的 輸入梁上中心的螺紋孔連接擰緊，輸入梁 由此受到外力作用，通過(guò)梁兩端與輸入軸球鉸連接的輸入梁連接塊把力傳遞給 兩個(gè)輸入軸球鉸，輸入軸球鉸再把力傳給與之連接的剛性十字架，十字架受 力 后沿受力方向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)與之連接的呈豎直方向的兩個(gè)輸出軸球鉸 ，輸出軸球鉸再把力傳到夾緊方向盤(pán)的內(nèi)、外夾緊件上 ，通過(guò)這一系列的傳遞，作用力終于傳到方向盤(pán)上。 其中，兩個(gè) 水平方向 輸入軸球鉸與兩個(gè) 豎直方向輸出軸球鉸呈十字形狀分布，與十字軸式萬(wàn)向節(jié)形狀極為相近，方向盤(pán)則置于十字連線的中心，如此便形成了一個(gè)完整的傳力裝置。 十字軸有兩種設(shè)計(jì) 方式，分為按彎曲強(qiáng)度和按表面應(yīng)力。本傳力裝置將 按表面應(yīng)力設(shè)計(jì) 十字軸。 按照一般理解表面壓強(qiáng)是指作用于零件表面 dA 的作用力 dQ ，即p dQ dA? ，由此可得 Q dQ pdA????。 假定物體表面是由于子午線 AB繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)形成的。表面上的任意點(diǎn)由坐標(biāo) Z 和