汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-wenkub.com
2025-06-27 06:30 本頁面
【正文】 總之，這次的研究工作還只是對(duì)汽車的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)開了個(gè)頭，還有更多的內(nèi)容需要更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。(5) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。介紹了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，重點(diǎn)研究了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展前景及與其他轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較，總結(jié)出EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在將來，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車尤其是豪華轎車和貨車中必定會(huì)有廣泛的應(yīng)用。隨著車輛進(jìn)入家庭步伐的加快以及對(duì)節(jié)能、駕駛舒適性要求的提高，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。汽車的轉(zhuǎn)向系就是用來改變或保持汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，它由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向輪和專用機(jī)構(gòu)組成。隨著的減小，也略有減小，不過小轉(zhuǎn)向力臂也小，操縱力會(huì)有所增大。轉(zhuǎn)向器安裝距離h對(duì)傳動(dòng)角的影響較大, h越小, 占也小, 可獲得較大的。時(shí)的內(nèi)輪一側(cè)傳動(dòng)角作為控制參數(shù)。對(duì)于一般平面連桿機(jī)構(gòu), 為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好, 設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使176。隨著車輪轉(zhuǎn)角增大, 傳動(dòng)角漸漸變小。第一, 要保證梯形臂不與車輪上的零部件(如輪胎、輪輛或制動(dòng)底板)發(fā)生干涉, 故要滿足：式中 Aoy——梯形臂球頭銷中心的Y坐標(biāo)值（見圖43）Aymin——車輪上可能與梯形臂干涉部位的Y坐標(biāo)值因，所以可知當(dāng)選定時(shí)的可取值上限為： (411) 第二, 要保證有足夠的齒條行程來實(shí)現(xiàn)要求的最大轉(zhuǎn)角。即： （49） （410）兩式中的加權(quán)因子、為：(49)、(410) 兩式是等價(jià)的, 可根據(jù)具體情況任取其中之一作為極小化目標(biāo)函數(shù)。圖43內(nèi)輪一側(cè)桿系運(yùn)動(dòng)情況取梯形左底角頂點(diǎn)O1為坐標(biāo)原點(diǎn),X 、Y軸方向如圖53所示, 則同樣可導(dǎo)出齒條行程S與內(nèi)輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系, 即: (44) (45)因此, 利用公式(42)便可求出對(duì)應(yīng)于任一外輪轉(zhuǎn)角的齒條行程S, 再將S代入公式(45)即可求出相應(yīng)的內(nèi)輪轉(zhuǎn)角。其關(guān)系式為： (41) 用解析法求內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí), 齒條便向左或向右移動(dòng),使左右兩邊的桿系產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng), 從而使左右車輪分別獲得一個(gè)轉(zhuǎn)角。 圖41轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖對(duì)于給定的汽車, 其軸距L、主銷后傾角β以及左右兩主銷軸線延長線與地面交點(diǎn)之間的距離K均為已知定值。齒條通過兩端的球鉸接頭與兩根分開的橫拉桿7相連, 兩橫拉桿又通過球頭銷與左右車輪上的梯形臂6相連。 第4章 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)與布置齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器因結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造工藝簡便等優(yōu)點(diǎn), 既適用于整體式前軸,也適用于采用獨(dú)立懸架的斷開式前軸, 被廣泛地應(yīng)用在轎車、輕型客貨車、微型汽車等車輛上。則彎曲應(yīng)力 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 切應(yīng)力 安全系數(shù)查得許用安全系數(shù)[S]=～，顯然S[S]，故aa剖面安全。(2) 計(jì)算支承反力在垂直面上 在水平面上(3) 畫彎矩圖在水平面上，aa剖面左側(cè)、右側(cè)在垂直面上，aa剖面左側(cè)aa剖面右側(cè)合成彎矩，aa剖面左側(cè)aa剖面右側(cè)(4) 畫轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 =437516/2=顯然，aa截面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為T，該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)剖面。===30176。因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)約60176。 （37）式中 ——齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）； ——齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)； ——齒輪的工作壽命（h）； c)計(jì)算許用應(yīng)力取, （38） （39）應(yīng)力修正系數(shù) （310） （311）(1) 選擇齒輪類型根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合傳動(dòng)方案(2) 選擇齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)選用7級(jí)精度(3) 初選參數(shù)初選 按當(dāng)量齒數(shù)(4) 初步計(jì)算齒輪模數(shù)轉(zhuǎn)矩 （312）閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)，相應(yīng)的齒條移動(dòng)行程應(yīng)達(dá)到的值來確定。齒輪模數(shù)取值范圍多在2～3mm之間。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器裝在前橫梁上或前圍板上。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中磨擦點(diǎn)的數(shù)目減少了，因此這種系統(tǒng)輕便緊湊。前輪轉(zhuǎn)向1176。這種傳動(dòng)比過于小，因而轉(zhuǎn)向盤最輕微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使車輛突然改變方向。若傳動(dòng)比是1:1，轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)1176。在齒條與托座之間裝有用減磨材料（聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動(dòng)摩擦。齒條導(dǎo)向座1和與殼體螺紋連接的調(diào)節(jié)螺塞3之間連有一個(gè)彈簧2。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過螺紋與齒條連接。斜齒的彎曲增加了一對(duì)嚙合齒輪參與嚙合的齒數(shù)。齒輪齒條上的齒可以是直齒也可以是斜齒。導(dǎo)向座將齒條支持在轉(zhuǎn)向器殼體上。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)(一) EPS系統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要元件 （1)齒條是在金屬殼體內(nèi)來回滑動(dòng)的，加工有齒形的金屬條。對(duì)給定的汽車，用上式計(jì)算出來的作用力是最大值。mm (31)式中 f——輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)；——轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，單位為N；P——輪胎氣壓，單位為MPa。精確地計(jì)算出這些力是困難的。圖31 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 （4）轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。還有分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各主要部件的結(jié)構(gòu)及工作過程和助力特性。圖26示出的車速感應(yīng)型助力特性曲線表明，助力既是作用到轉(zhuǎn)向盤上的力矩的函數(shù)，同時(shí)也是車速的函數(shù)。 電子控制單元電子控制單元（ECU）的功能是依據(jù)扭矩傳感器和車速傳感器的信號(hào)，進(jìn)行分析和計(jì)算后，發(fā)出指令，控制電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作。通過轉(zhuǎn)角傳感器檢測電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度防止扭矩波動(dòng)。 車速傳感器車速傳感器的功能是測量汽車的行駛速度。 扭矩傳感器扭矩傳感器檢測扭轉(zhuǎn)桿扭轉(zhuǎn)變形，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào)并輸出至電子控制單元，是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。這種布置方案的特點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)布置在地板下方、轉(zhuǎn)向器上部，工作條件比較差對(duì)密封要求較高；電動(dòng)機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩基于與轉(zhuǎn)向軸助力式相同的原因可以小些，因而電動(dòng)機(jī)尺寸小，同時(shí)轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸也小，這將有利于在整車上的布置和減小質(zhì)量；轉(zhuǎn)向軸等位于轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪以上的零部件，不承受電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩的作用，故尺寸可以小些；電動(dòng)機(jī)距駕駛員遠(yuǎn)些，它的動(dòng)作噪聲對(duì)駕駛員影響不大，但震動(dòng)仍然會(huì)傳到轉(zhuǎn)向盤；電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩傳感器、電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)等與轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪裝在一個(gè)總成內(nèi)，拆裝時(shí)會(huì)因相互影響而出現(xiàn)一定的困難；轉(zhuǎn)向器與典型的轉(zhuǎn)向器不能通用，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)、制造。電流控制電路將來自微機(jī)的電流命令值同電動(dòng)機(jī)電流的實(shí)際值進(jìn)行比較后生成一個(gè)差值信號(hào)，同時(shí)將此信號(hào)送往電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并向電動(dòng)機(jī)提供控制電流，完成助力轉(zhuǎn)向作用。此后，在進(jìn)行再進(jìn)行轉(zhuǎn)向?qū)⒉?
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