【正文】 主要有以下幾個(gè)方面原因： ①。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外汽車采用葉片泵的越來(lái)越多，當(dāng)然仍有部分車型采用齒輪泵。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 42 頁(yè) ．油泵與油罐容積的計(jì)算和選擇 (1)油泵排量與油管容積的計(jì)算 vhsc ndDQ ?? )1(4 ??? =)(4 22??? ?????=6419 min/mL = min/L (610) 式中 Q ――油泵的計(jì)算排量； sd —— 扭桿彈簧直徑； v? ――油泵的容積效率，計(jì)算時(shí)一般取了 v? ＝ 0． 75～ 0 ． 85,根據(jù)同類汽車設(shè)計(jì)參數(shù)取 v? =； ? ――漏泄系數(shù)， ? ＝ 0． 05―― 0． 10，根據(jù)同類汽車設(shè)計(jì)參數(shù)取 ? =； hn ――轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大可能頻率，計(jì)算時(shí)對(duì)轎車取 hn =～ 1?s ；對(duì)貨車取 hn =～ 1?s ，取 hn = （ 2） 油泵的選擇 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用的轉(zhuǎn)向油泵的類型很多，如齒輪泵、葉片泵、柱塞泵。 (6)導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 67 導(dǎo)向套 420 DsH ?? (68) 其中 S— 活塞工作行程 S =130mm。則活塞桿的長(zhǎng)度取為揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 41 頁(yè) 600mm。 s? — 殼體的屈服點(diǎn) 殼體采用 鑄造鋁合金 ZL105，抗拉強(qiáng)度為 500Mpa,屈服點(diǎn)為 160— 230Mpa ? ?2301502501322 ??????? ????? ttr? t ? (66) ? ? 5013 22 ??????? ?? ttz? t ? (67) 取 t = 10 mm。Dc— 動(dòng)力缸直徑 50mm。 (4)動(dòng)力缸殼體壁厚 t 的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)缸體在橫斷平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件和在軸向平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件，計(jì)算出缸的壁厚，取計(jì)算結(jié)果大的一個(gè)。初取 b = 7mm 設(shè)計(jì)草 圖如下： 圖 65 活塞的外徑配合一般采用 97fH 的配合公差帶，外徑和內(nèi)徑的同軸度公差不大于，端面與軸線的垂直度公差不大于 于外徑公差之半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)不同而各異，材料用和活塞相同的材料 45。 F— 液壓缸理論推力 揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 39 頁(yè) 根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦的活塞桿直徑 系列 初選 d = 30mm D = 26 1634 ???? = mm (62) 取 D = 50 mm 此時(shí) d = D85 ， 符合 d = D8531 ?? 的范圍。 (1)缸徑尺寸 Dc 的計(jì)算 由上面可知，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求動(dòng)力缸所提供的動(dòng)力為 F = 163N 動(dòng)力缸的缸徑尺寸 Dc可由作用在活塞上的力的平衡計(jì)算，得： D = 2 4 dPF ?? (61) P— 供油壓力 MPa 取 P=13 MPa。 EHPS 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 動(dòng)力缸殼體采用 ZL105鑄造而成，缸內(nèi)表面應(yīng)光潔，粗糙度為 Ra=— ,硬度為 HB241285，活塞采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼 45；活塞與缸筒之間的間隙采用橡膠密 封圈。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 38 頁(yè) 圖 63 EHPS系統(tǒng)的原理圖 圖 64 體積流量的通用特性場(chǎng) EHPS系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：一是節(jié)能，高速時(shí)最多能節(jié)約 85%的能源（相對(duì)于傳統(tǒng)的由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的系統(tǒng)），實(shí)際行 駛過(guò)程中能節(jié)約燃油 。在電子控制單元中，還有安全保護(hù)措施和故障診斷功能。壓力油經(jīng)轉(zhuǎn)閥進(jìn)入齒條上的液壓缸，推動(dòng)活塞以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹?，?lái)協(xié)助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱，從而獲得理想的轉(zhuǎn)向效果。 EHPS的工作原理如圖 63所示。汽車原地轉(zhuǎn)向時(shí)，電磁閥的開(kāi)度最大，進(jìn)入動(dòng)力缸的油液流量最大，以減少駕駛員的體力消耗。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 36 頁(yè) 圖 61 EHPS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 62 1動(dòng)力轉(zhuǎn)向回油管總成； 2— 動(dòng) 力轉(zhuǎn)向液油罐總成； 3— 動(dòng)力轉(zhuǎn)向液油罐蓋； 4— 動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵皮帶輪； 5— 動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵； 6— 動(dòng)力轉(zhuǎn)向壓力管總成； 7— 油罐到泵的油管總成；8— 轉(zhuǎn)向盤(pán)總成； 9— 綜合開(kāi)關(guān)操縱桿總成； 10轉(zhuǎn)向管柱總成 11動(dòng)力轉(zhuǎn)向中間軸總成； 12轉(zhuǎn)向搖臂； 13動(dòng)力轉(zhuǎn)向器總成； 14轉(zhuǎn)向減震器； 15轉(zhuǎn)向拉桿和橫拉桿總成 揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 37 頁(yè) 流量控制式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是根據(jù)車速傳感器信號(hào)，調(diào)節(jié)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置中油液的輸入、輸出流量和壓力，來(lái)控制液壓助力的大小，一般是在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上再增加流量控制電磁閥、車速傳感器、電子控制單元和控制開(kāi)關(guān)等元件。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案 采用電動(dòng)泵式的 EHPS 系統(tǒng)一般由電氣裝置和機(jī)械裝置兩部分組成，如圖所示，電氣部分由車速傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和電子控制單元 ECU組成；機(jī)械裝置包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向器（包括轉(zhuǎn)子閥和助力缸）、控制閥及管路、電動(dòng)泵。 ，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 ,轉(zhuǎn)向盤(pán)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)。 （或減?。?，作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力必須增大（或減?。?，稱之為“路感”。 齒寬 b 1db d?? 30 20 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 56 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 35 頁(yè) 轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式和密封類型的選擇 轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式：人工定期潤(rùn)滑 潤(rùn)滑脂：石墨鈣基潤(rùn)滑脂（ ZBE3600288）中的 ZGS潤(rùn)滑脂。 強(qiáng)度校核 （ 1）、校核齒輪接觸疲勞強(qiáng)度 選取參數(shù)，按 ME 級(jí)質(zhì)量要求取值 lim 1 1500H MPa? ? ， lim 2 650H MPa? ? ； lim1 ? ， lim2 ? ， 121NNZZ?? lim2 lim1HH??? 故以 lim2H? 計(jì)算 Hp? l i m 2 2l i m 26 5 0 1 5001 . 3HNHPHZ M P aS?? ?? ? ? 揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 33 頁(yè) (510) 查得： ? ， ? ， ?? ， ?? ； K K K K???? ? ， ? ， ? ? ， ?10?? 則 cos ? ???， ? 1212 1 4 8 3 . 4 4H H E H pKT uZ Z Z Z M P ab d k u?????? ? ? ? (511) 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格 （ 2）、校核 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 選取參數(shù)，按 ME級(jí)質(zhì)量要求取值 lim1 500F MPa? ? ； lim 2 280F MPa? ? ； lim1 ? ；lim2 ? ； 121NNYY??； ? lim2 lim1FF??? 故以 lim2F? 計(jì)算 Fp? l im 2 2l im 22 8 0 2 1 3 7 3 . 3 31 . 5F S TF p NFY Y M P aS?? ?? ? ? ? (512) 據(jù)齒數(shù)查表有： ? ； ? ； ?? ； ?? 。所以符合設(shè)計(jì)要求 (57) 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 32 頁(yè) 力傳動(dòng)比 ： (58) 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? ?? ? ?? (59) 齒條寬度 21 314 78db d mm?? ? ? ?圓整取 2 20b mm? ，則取齒輪齒寬12 10 30b b mm? ? ? 選擇齒輪齒條材料 小齒輪：齒輪通常選用國(guó)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。故取小齒輪 1 6z? ， ? ，10???右旋，壓力角 20???，精度等級(jí) 8級(jí)。 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。 所以我的設(shè)計(jì)選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器為動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。 固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。 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。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 28 頁(yè) 圖 52 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上。配合過(guò)緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來(lái)困難，配合過(guò)松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。齒條移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動(dòng)，齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用 V形和 Y形斷面齒條，用來(lái)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)。 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(zhì)量?。晃挥邶X下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； Y 形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。 齒條斷面形狀有圓形、 V 形和 Y 形三種。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。 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。 采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式，如圖 51所示：中間輸入，兩端輸出 (a)；側(cè)面輸入，兩端輸出 (b)；側(cè)面輸入，中間輸出 (c)；側(cè)面輸入，一端輸出 (d)。 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(shí)，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(pán)，稱之為反沖。能自動(dòng)消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。 揚(yáng) 州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 26 頁(yè) 5 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析及設(shè)計(jì) 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。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。 圖 42 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)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(dòng)間隙變化特性。在中間附近位置因磨損造成的間隙過(guò)大時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消 除該處間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)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。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 圖 41 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特 性曲線 揚(yáng)州大學(xué) 汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 馮荔星 第 25 頁(yè) 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△ t 傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。否則轉(zhuǎn)向過(guò)分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。 汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。 若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器