【正文】 輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的 內(nèi)摩擦阻力等。?? ? 齒扇寬度 mmB 25? 根據(jù)表 ，列出變厚齒扇的齒形參數(shù)： 齒頂高系數(shù) 1 ? 徑向間隙系數(shù) ?? 齒頂高 mmmxh a ????? 徑向間隙 mmcmc ????? ? 齒根高 mmhch af ????? 全齒高 mmhhh fa ????? 汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 變位系數(shù) 4 n5mta na 0 ???? ?? A 齒頂圓直徑 mmmxzD A )()22( 1 ?????????? ? 分度圓弧齒厚 mmmsA )ta n22( 0 ??? ??? 齒頂圓壓力角 ?)d c o s(a r c c o s 01 ?? D?? 齒頂圓齒厚 minvvdsDs )]in([ 011 ?? ??? = ]52 [ ????? 表 變厚齒扇（ A－ A）處的齒形參數(shù)選擇與計(jì)算 （ mm） 參數(shù)名稱 參數(shù)的選擇與計(jì)算 齒頂高系數(shù) 1x 或 齒頂高 ah 1ah x m?? 齒根高 fh fah c h?? 齒全高 h fa hhh ?? 徑向間隙 c c m c??? 變位系數(shù) A? 齒頂圓直徑 D 1( 2 2 )AD z x m? ? ? ? 分度圓弧齒厚 0( 2 ta n )2 Asm?? ? ? ? 說明：基準(zhǔn)截面見圖 的截面 A—A，為齒扇寬度的中間位置處的截面。30′；切削角 ? 為 6176。在切削角 ? 一定得條件下，各剖面的變?yōu)橄禂?shù) ? 取決于距離基準(zhǔn)剖面 AA 的距離 a ，此次設(shè)計(jì) a 取 5mm。 ? 為切削角。變厚齒扇的齒頂及齒根的輪廓面為圓錐面，其分度圓上的齒厚是成比例變化的，形成變厚齒扇，如圖 所示。 圖 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計(jì)算簡圖 圖 用于選擇偏心 n 的線圖 齒扇的齒厚沿齒寬方向變化，故稱為變厚齒扇。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達(dá)為 ]c o sc o s[t a n2t a n2 2222 nrnnrrs ww ???????? ???? （ ） 式中 r? —— 徑向間隙； ? —— 嚙合角； wr —— 齒扇的分度圓半徑； ? —— 搖臂軸的轉(zhuǎn)角。為此， 汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙特性，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成在離開中間位置以后呈圖 所示的逐漸增大的形狀。研究該特性的意義在于，他與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用 壽命有關(guān)。導(dǎo)管壁厚取為 1mm。一個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見表 本設(shè)計(jì)選取工作鋼球圈數(shù) W 為 圈。 因此根據(jù)式（ ）反推出螺旋線導(dǎo)程角 0? 為 176。 聯(lián)立式（ ）、（ ）得 P/r2 P???? ，將 ? 對 P? 求導(dǎo)，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 wi 為 2/wi r P?? （ ） 由式（ ）可知，螺距 P 影響轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的值。以使軸向力和徑向力分配均勻。為了減少摩擦，螺桿和螺母溝槽的半徑 cr 應(yīng)大于鋼球半徑 d/2，一般取 cr =（ ~） d。故 ?cos ? 1。因?yàn)殇撉蛑睆奖旧碛姓`差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部的鋼球數(shù)。 根據(jù)表 ，本設(shè)計(jì)初選鋼球中心距為 25mm，螺桿外徑 25mm， D2D1=8%D，所以螺母內(nèi)徑 D2 為 27mm。選取 D 值的規(guī)律是隨著扇齒模數(shù)的增大，鋼球中心距 D也相應(yīng)增加（表 ）。 30′ 6176。 （ 1） 鋼球中心距 D、螺桿外徑 D1和螺母內(nèi)徑 D2 鋼球中心距是基本尺寸。它們各有兩個(gè)傳動(dòng)副，前者為：螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副以及螺母上的齒條和搖臂軸上的齒扇傳動(dòng)副；后者為螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副以及螺母上的銷座與搖臂軸的錐銷或球銷傳動(dòng)副。雙橫臂互相平行的懸架能滿足此要求，見圖 和 c。 圖 斷 開式轉(zhuǎn)向梯形 以上是在前輪沒有轉(zhuǎn)向的情況下，確定斷開點(diǎn) D 位置的方法。 3)連接 S 和 B 點(diǎn)，延長直線 SB。其求法如下 ： 1)延長 BKB 與 AKA ，交于立柱 AB 的瞬心 P 點(diǎn)， 由 P 點(diǎn)作直線 PS。斷開式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點(diǎn)是它與前輪采用獨(dú)立懸架相配合，能夠保證一側(cè)車輪上、下跳動(dòng)時(shí)，不會影響另一側(cè)車輪。對于發(fā)動(dòng)機(jī)位置低或前輪驅(qū)動(dòng)汽車，常采用前置梯形。 圖 整體式轉(zhuǎn)向梯形 其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。無論采用哪一種方案，都必須正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)，做到汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動(dòng)的車輪，作無滑動(dòng)的純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是長度可調(diào)，通過調(diào)整橫拉桿的 長度，可以調(diào)整前輪前束 ，如圖 。轉(zhuǎn)向搖臂的大端用錐形三角細(xì)花鍵與轉(zhuǎn)向器中搖臂軸的外端連接，小端通過球頭銷與轉(zhuǎn)向直拉桿作空間鉸鏈連接 ，如圖 。 汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 4 章 汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動(dòng)桿件總稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快，工作效率低。 這種轉(zhuǎn)向器曾在汽車上廣泛使用過。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。載質(zhì)量不大，前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)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)量比較少；傳動(dòng)效率高達(dá) 90%；轉(zhuǎn)向器占用的體積小，沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等。 圖 Mazda6 型轎車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖 目前已有的車速感應(yīng)型動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，有電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)兩種。這樣駕駛員施于轉(zhuǎn)向盤上很小的轉(zhuǎn)向力 矩，便能克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩。其中屬于動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。 對最大總質(zhì)量在 50 噸以上的重型汽車而言，一旦動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置失效，駕 駛員通過機(jī)械傳動(dòng)系加于萬向節(jié)的力遠(yuǎn)不足以使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。 汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 為了減輕轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用到轉(zhuǎn)向 盤上的手力和提高行駛安全，在有些汽車上裝設(shè)了動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 圖 紅旗 CA7220 型轎車的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 圖 汽車轉(zhuǎn)向系示意圖 轉(zhuǎn)向盤在駕駛室內(nèi)的安置位置與各國交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道路左側(cè)還是右側(cè)通行有關(guān)。 目前，許多國內(nèi)外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬向傳動(dòng)裝置（轉(zhuǎn)向萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸）。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少，一般約在 圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過 6 圈。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大小的不同而改變，這種變化和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 對于循環(huán)齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比 2/i r P? ?? 。 考慮到 0ii??? ，由 0i? 的定義可知：對于一定的轉(zhuǎn)向盤角速度，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度與轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比成反比。 pkd li dl? ???? （ ） 在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中， 2l 與 1l 的比值大約在 ～ 之間，可粗略認(rèn)為其比值為1，即 39。轉(zhuǎn)向盤直徑 sD? 對輕便性有影響，選用尺寸小寫的轉(zhuǎn)向盤，雖然占用的空間少，但轉(zhuǎn)向時(shí)需要對轉(zhuǎn)向盤施以較大的力，而選用尺寸大些的轉(zhuǎn)向盤又會使駕駛員進(jìn)出駕駛室時(shí)入座困難。 /P P Pw K K Kw d d t di w d d t d??? ? ? （ ） 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力 F? 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 rM 有如下關(guān)系： rMF a?? （ ） 式中 ,a 為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。0w wwi i i? （ ） 轉(zhuǎn)向盤角速度 Ww 與搖臂軸角速度 Pw 之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 wi ，即 /Ww P P Pw d dt di w d dt d????? ? ? （ ） 式中， Pd? 為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。 從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 2F? 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF之比，稱為力傳動(dòng)比，即 2/phi F F?? 。通常螺線的導(dǎo)程角選在 8176。它的逆效率較低，因此在壞路上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件，所受沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。同時(shí)，它不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺。因此，這類轉(zhuǎn)向器適用于在良好路 面上行駛的車輛。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種轉(zhuǎn)向器是可逆式的。根據(jù)試驗(yàn)，其余兩種轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的效率分別為 70%和 75%。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，其正效率 ?? 可達(dá)到 85%。 121()PPP?? ?? （ ） 323()PPP?? ?? （ ） 式中 1P —— 作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； 2P —— 轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； 3P —— 作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 轉(zhuǎn)向器的效率 轉(zhuǎn)向系的效率 0? 由轉(zhuǎn)向器的效率 ?和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的效率 39。 (2)汽車轉(zhuǎn)向器方案的設(shè)計(jì)。因此 , 開發(fā)適合助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)使用的低成本的直流無刷電機(jī)是今后助力電機(jī)的研究方向。今后 , 控制策略研究的重點(diǎn)主要集中在如何抑制電機(jī)的力矩波動(dòng)、如何獲得較好的路感、如何抑制路面干擾和傳感器的噪聲等方面 , 以進(jìn)一步優(yōu)化和改善助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性。具體來說 , 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步發(fā)展 : （ 1） 傳感器技術(shù) 性能完 善的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要采集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速信號、電機(jī)電壓信號、電機(jī)電流信號等。但是由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱之間無機(jī)械連接 , 生成讓駕駛員能夠感知汽車實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難 ,而且電子器件的可靠性難以保證。該系統(tǒng)具有兩個(gè)電機(jī) :路感電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。日本早期開發(fā)的 EPS 僅低速和停車時(shí)提供助力 , 高速時(shí) EPS 將停止工作。 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS) EPS 在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用 , 1988 年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) , 并裝在其生產(chǎn)的 Cervo 車上 , 隨后又配備在 Alto 上。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下 , 泵的流量會相應(yīng)地減少 , 從而有利于減少不必要的功耗電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵 , 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào) , 可以即時(shí)關(guān)閉 , 所以也能夠起到降低功耗的功效。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉 , 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 作為汽車的一個(gè)重要組成部分 , 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成 ,如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性 , 使汽 車具有良好的操縱性能 , 始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。有些汽車還裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器。 本文在消化，吸收，總結(jié)，歸納前人的成果上，系統(tǒng)、全面地對機(jī)械轉(zhuǎn)向系進(jìn)行理論分析，設(shè)計(jì) 及優(yōu)化。利用相關(guān)汽車設(shè)計(jì)和連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識，首先對轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇，接著再對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后，利用軟件 CATIA 完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維實(shí)體設(shè)計(jì)。 汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 汽車在行駛的過程中，需要按照駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂的汽車轉(zhuǎn)向。 轉(zhuǎn)向器在設(shè)計(jì)中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器，在對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中，包括了螺桿 — 鋼球 — 螺母傳動(dòng)副的設(shè) 計(jì)和