【正文】 p? — 滑閥進(jìn)、出口油液的壓力差； d — 滑閥直徑； e2 — 密封長度； ? — 油液的動力粘度。 ?— 局部阻力系數(shù)，通常取 ? ＝ ； v— 油液的流速， m/s。通常，當(dāng)滑閥總移動量為 e 時，轉(zhuǎn)向盤允許轉(zhuǎn)動的角度約為 20176。 e1 值過小會使油液常流時局部阻力過大； e1 值過大則轉(zhuǎn)向盤需轉(zhuǎn)過一個大的角度才能使動力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計計算 分配閥的要參數(shù)有 :滑閥直徑 d、預(yù)開隙 e1 密封長度 e2 、滑閥總移動量 e、滑閥在中間 39 位置時的液流速度 v、局部壓力降和泄漏量等 。動力缸的最大長度 s 為 sDDs )~(10 ???? (64) =130mm 動力缸殼體壁厚 t,根據(jù)計算軸向平面拉應(yīng)力 ?z 來確定，即 nDtp sz tD ?? ??? ])(4[ 22 （ 65） 式中， p 為油液壓力； D 為動力缸內(nèi)徑； t 為動力缸殼體壁厚； n 為安全系數(shù)， n=~。 動力缸產(chǎn)生的推力 F 為 LF LF 11? 式中， L1 為轉(zhuǎn)向搖臂長度； L 為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動力缸活塞之間的距離。除此之外，由于對轉(zhuǎn)向器的密封性能要求高，這對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計，特別是重型汽車的轉(zhuǎn)向器設(shè)計帶來困難。例如整體式動力轉(zhuǎn)向器，由于分配閥、轉(zhuǎn)向 器、動力缸三者裝在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊，管路也短。 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案 由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成液壓式動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 ,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 齒寬 b 1db d?? 30 20 表 2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 圖 46 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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) 轉(zhuǎn)向 器的潤滑方式和密封類型的選擇 轉(zhuǎn)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。所以符合設(shè) 計要求 (47) 力傳動比 ： (48) 取齒寬系數(shù) ?? ， 11 2 .5 6 1 5 .2 3 1 4c o s c o s 1 0nmzd m m? ?? ? ?? (49) 齒條寬 度 21 314 78db d mm?? ? ? ?圓整取 2 20b mm? ，則取齒 輪齒寬 32 12 10 30b b mm? ? ? 選擇齒輪 齒條材料 小齒輪：齒輪通常選用國內(nèi)常用、性能優(yōu)良的 20CrMnTi 合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為 HRc58～ 63。 圖 54 采用 如圖所示的側(cè)面輸入兩端輸出的結(jié)構(gòu)形式。 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 28 部位基本保持不變，所以磨 損快、工作效率低。 其他轉(zhuǎn)向器 有循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器等。配合過緊會為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來困難，配合過松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。當(dāng)車輪跳動、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時，應(yīng)選用 V形和 Y形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 齒條斷面形狀有圓形、 V形和 Y 形三種。 采用 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲增加。由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動時拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動時轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動干涉。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高，汽車在不平路面上行駛時，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤，稱之為反沖。 第五章 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析及設(shè)計 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。 25 圖 42 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 圖中曲線 1 表明轉(zhuǎn)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(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動間隙變化特性。若轉(zhuǎn)向器傳動副存在傳動間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。 圖 41 轉(zhuǎn)向器角傳動比變化特性曲線 轉(zhuǎn)向器傳動副的 傳動間隙△ t 傳動間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動副之間的間隙。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當(dāng)小些。 轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇 轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計成減小、增大或保持不變的。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時，逆效率為負(fù)值或者為零，此時表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。 屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 轉(zhuǎn)向器的逆效率 ?? 根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。選用滾針軸承時，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動摩擦損失，故這種軸向器的效率η +僅有 54%。 轉(zhuǎn)向器的正效率 ?? 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 正效率 ??計算公式： ppp 1 21???? （ 41） 逆效率 ??計算公式： ppp323???? （ 42） 式中， p1 為作 用在轉(zhuǎn)向軸上的功率； p2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率； p3為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。至于對轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來解決。為了減小 Rmin 值， ?maxi 值有時可達(dá)到 45186。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。 轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 汽車的機(jī)動性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量，但汽車的高機(jī)動性則應(yīng)由兩個條件保證。采用液力式動力轉(zhuǎn)向時，由于液體的阻尼作用，吸 19 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(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。（見圖 32） 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 2steering propeller 。有時為了布置方便，減小由于裝 配 位置誤差及部件相對運(yùn)動所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖 31。 8) 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 4）轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時，由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。 3. 轉(zhuǎn)向系設(shè)計概述 對轉(zhuǎn)向系的要求 1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。例如裝載員 4t的載貨汽車在 20世紀(jì) 50年代多用的 ～ 20輪胎早己被 — 20， ~20至 ～16 等更小尺寸的輪胎所取代。大多數(shù)汽車的輪胎負(fù)荷系數(shù)取為 ～ ，以免超載。因此，在總體設(shè)計時應(yīng)根據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。 16 汽車總質(zhì)量 ma 汽車總質(zhì)量 ma 是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質(zhì)量。 商用貨車載質(zhì)量 me 的確定，首先應(yīng)與企業(yè)商品規(guī)劃符合，其次要考慮到汽車的用途和使用條件。 乘用車和商用客車的整備質(zhì)量，也可按每人所占汽車整備質(zhì)量的統(tǒng)計平均值估計，可參考表 22 表 12乘用車和商用客車人均整備質(zhì)量值 [2] 乘用車 人均整備質(zhì)量值 商用客車 人均整備質(zhì)量值 發(fā)動機(jī)排量 V/L V≤ ～ 車輛總長La/m ≤ ～ V≤ ～ V≤ ～ V≤ ～ ～ V ～ 汽車的載客量和裝載質(zhì)量 （ 1）汽車的載客量 乘用車的載客量包括駕駛員 在內(nèi)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(shè)計總質(zhì)量見表 13。 15 整車整備質(zhì)量 m0 整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水、但沒有裝貨和在人時的整車質(zhì)量。它應(yīng)根據(jù)汽車的類型、用途、承載員、道路條件、結(jié)構(gòu)選型與布置以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)限制等因素來確定。但在選定的前輪距 B1范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動間隙。軸距與總長之比越大，則車廂的縱向乘坐空間就愈大，這對改善汽車縱向角振動也有利。當(dāng)然，在滿足所設(shè)計汽車的車廂尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計得短一些為好。 13 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(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。對于液壓助力型動力轉(zhuǎn)向器的研究有著非常深遠(yuǎn)的意義。液壓助力型轉(zhuǎn)向器的設(shè)計使汽車在低速行駛或車輛就位時，駕駛員只需用較小的操作力就能靈活進(jìn)行轉(zhuǎn) 向 。有資料顯示，國外有很多國家的轉(zhuǎn)向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過百萬臺，壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，并且銷售點(diǎn)遍布了全世界。 動力轉(zhuǎn)向器的閥孔同時也具有節(jié)流阻尼的作用，不需要象機(jī)械轉(zhuǎn)向器那樣另外加轉(zhuǎn)向避振器。工作缸左邊的液壓油推動轉(zhuǎn)向機(jī)活塞向右運(yùn)動，起到助力作用。方向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向軸帶動閥芯相對于閥套運(yùn)動，由于閥的控制邊口位置的變化，液壓油將進(jìn)入轉(zhuǎn)向器的油缸內(nèi)，推動活塞運(yùn)動而產(chǎn)生推力。 10 圖 13 1. 方向盤 圖 14 當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 1時，轉(zhuǎn)向搖臂 9擺動，通過轉(zhuǎn)向直拉桿 1橫拉桿 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 7，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。 (3)滑動和轉(zhuǎn)動阻力小 ,轉(zhuǎn)矩傳遞性能較好 ,因此 ,轉(zhuǎn)向力非常輕。 中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖 12 所示，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓 6 與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿 7 相連。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條 4 水平布置，兩端通過球頭座 3 與轉(zhuǎn)向橫拉桿 1 相連。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(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量， 使轉(zhuǎn)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(shí)的“路感”。 （ 3） 提高了汽車的操縱性。主控制器控制轉(zhuǎn)向盤模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的協(xié)調(diào)工作。它是繼 EPS 后發(fā)展起來的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比 EPS 操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制，提高了汽 車的安全性和駕駛的方便性。 (4)安全可靠 。 (3)提高了操縱穩(wěn)定性 。 當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤一角度然后松開時， EPS 系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。而且， EPS系統(tǒng)能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān)。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，且電動 機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。扭矩和方向盤位置信息經(jīng)過控制單元處理，連同傳入控制單元的車速信號，根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的程序產(chǎn)生助力指令。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在本田飛度、思域以及豐田新皇冠、奔馳新 Aclass等車型上紛紛被采用。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過渡。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動液壓泵以高速運(yùn)轉(zhuǎn)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(qū)動液壓泵以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)， 在不至 影響高速打轉(zhuǎn)向的需要的同時，節(jié)省一部分發(fā)動機(jī)功率。EHPS 是在液壓助力系統(tǒng) 基礎(chǔ)上發(fā) 起來的，在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了電控裝置，其特點(diǎn)是原來由發(fā)動機(jī)帶動的液壓助力泵改由電機(jī)驅(qū)動，取代了由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的方式，節(jié)省了燃油消耗；具有失效保護(hù)系統(tǒng)，電子元件失靈后仍可依靠原轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全工作；低速時轉(zhuǎn)向效果不變，高速時可以自動根據(jù)車速逐步減小助力，增大路感，提高車輛行使穩(wěn)定性。為保證汽車原地轉(zhuǎn)向或者低速轉(zhuǎn)向時的輕便性，液