【正文】 a] 主銷偏移距 [mm] 50 貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 15 方向盤直徑 [mm] 425 最小轉彎半徑 [m] 12 轉向搖臂 [mm] 200 轉向節(jié)臂 [mm] 200 兩主銷延長線至地面交點的距離 [mm] 1300 軸距 [mm] 3308 輪距 [前輪 后輪 ][mm] 1665 1525 最小轉彎半徑 [沿前外輪中心 ][mm] 12020 質量參數(shù) 最大裝載質量 [kg] 2020 整車裝備質量 [kg] 2495 前橋軸荷 [整車裝備質量時 ][kg] 2805 后橋軸荷 [整車裝備質量時 ][kg] 4685 最大總質量 [kg] 7490 轉向系主要性能參數(shù) 轉向器的效率 功率從轉向軸輸入，經(jīng)轉向搖臂軸輸出所求得的效率稱之為正效率，用符號 ?? 表示，121 /)( PPP ???? ；反之則稱為逆效率，用符號 ?? 表示， 323 /)( PPP ???? 。 因本車型采用非獨立懸架 ,故本文采用后置整體式轉向梯形 。 分段式轉向梯形機構用于獨立懸架的汽車 ,以保證任一前輪的跳動不致牽動拉桿而涉及另一車輪的偏轉 。 根據(jù)前懸架形式的不同 ,轉向梯形機構又可分為整體式和分段式兩種 。 后置轉向梯形機構是將轉向梯形放在前軸之后 ,簡單可靠 ,因此應用廣泛 。 轉向梯形機構由梯形臂、橫拉桿和前軸組成 。在轉向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內循環(huán)，不會脫出。 轉向螺桿轉動時，通過鋼球將力傳給轉向螺母，螺母即沿軸向移動。導管內也裝滿了鋼球。螺母側面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內。轉向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成 的近似半圓的螺旋槽。循環(huán)球式轉向器是目前國內外 應用最廣 泛的結構型式之一，一般有兩級傳動副，第一級廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 12 是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。其輔助動力也是通過向金屬塊一側注入高壓液體來提供的。而 如果轉向器中沒有滾珠，輪齒之間會暫時脫離，從而造成方向盤松動。滾珠軸承有兩個作用：第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。由于螺栓與金屬塊之間相對固定，因此旋轉時，它不會像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動金屬塊旋轉，進而驅動轉動車輪的齒輪。方向盤連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金屬塊的孔內。第一部分是帶有螺 紋孔的金屬塊。 循環(huán)球式轉向器有一蝸桿。高速車輛需要在高速時有較好的轉向穩(wěn)定性，必須保證轉向器具有較高的剛度。并且該轉向器可以被設計成具有等強度結構，這也是它應用廣泛的原因之一。由于循環(huán)球式轉向器可實現(xiàn)變速比，應用正日益廣泛。中間位置轉向力小、且經(jīng)常使用，要求轉向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。特別適合大、中型車輛和動力轉向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好。 循環(huán)球式轉向器的特點是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線 。我們主要介紹前幾種。剛性萬 向節(jié)多是十字軸式 ,可使用單萬向節(jié) ,也可使用雙萬向節(jié) .雙萬向節(jié)要求布置適當 ,達到等角速運動 .本課題選用裝有單十字軸萬向節(jié)的轉向軸 . 轉向器 轉向器 (也常稱為轉向機 )是完成由旋轉運動到直線運動 (或近似直線運動 )的一組貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 11 齒輪機構，同時也是轉向系中的減速傳動裝置。 萬向節(jié)有 柔性和剛性兩種。目前大多數(shù)汽車轉向軸上裝置了萬向節(jié)，使轉向盤和轉向器再汽車上布置更為合理，拆裝方便，從而提高了操縱方便性、行駛安全性和轉向機構的壽命。 表 各類車型的轉向盤直徑 汽車類型 轉向盤直徑 /mm 轎車、小 型客車、輕型貨車汽車 380、 400、 425 中型客車、中型載貨汽車 450、 47 500 大客車、重型載貨車 550 轉向軸 早期汽車的轉向軸通常用一根無縫鋼管制造，其結構簡單，制造容易，成本低，但從汽車上拆、裝轉向器較為困難。該標準規(guī)定：轉向盤直徑尺寸 380mm、 400mm、 425mm、 450mm、 500mm、 550mm。選用大直徑轉向盤會使駕駛員進、出駕駛室感到困難；選用小直徑轉向盤轉向時要求駕駛員施加較大的力，從而使汽車操縱困難。一般輪輻有兩根和三根的，也有四根的。轉向器的結構型式對汽車的自身質量影響較小。至于對轉向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結構以及結構布置來解決。 對轉向后轉向盤或轉向輪能自動回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動性的要求 則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內傾角，消除轉向器傳動間隙以及選用可逆式轉向器來達到。最小轉彎半徑是指汽車在轉向輪處于最大轉角的條件下以低速轉彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構成圓周的半徑。 1轉向搖臂； 2轉向縱拉桿； 3轉向節(jié)臂； 4轉向梯形臂； 5轉向橫拉桿 圖 轉向傳動機構 汽車的最小轉彎半徑 Rmin 與其內、外轉向輪在最大轉角 i max 與 o max 、軸距 L、主銷距 K 及轉向輪的轉臂 a 等尺寸有關。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉向輪的擺振和轉向機構的震動，有的還裝有轉向減振器。采用液力式動力轉向時，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉向器結構。 機械轉向器與動力系統(tǒng)相結合，構成動力轉向系統(tǒng)。（見圖 ） 轉向傳動機構用于把轉向器輸出的力和運動傳給左、右轉向節(jié)并使左、右轉向輪按一定關系進行偏轉。采用動力轉向時，還應有轉向動力系統(tǒng)。有時為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對運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，在轉向軸與轉向器的輸入端之間安裝轉向萬向節(jié)，如圖 31。 10)進行運動校核，保證轉向輪與轉向盤轉動方向一致。 貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 7 8)轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調整機構。 6）操縱輕便。 4）轉向傳動機構和懸架導向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調使車輪產(chǎn)生的擺動應最小。 2）汽車轉向行駛時，在駕駛員松開轉向盤的條件下，轉向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 轉向系設計概述 對轉向系的要求 1）汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側滑。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際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉向盤回正力矩的控制變量，使轉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的 “ 路感 ” 。 （ 4） 改善駕駛員的 “ 路感 ” 。 （ 3） 提高了汽車的操縱性。 線控轉向系統(tǒng)特點 （ 1） 取消了方向盤和轉向車輪之 間的機械連接，通過軟件協(xié)調它們之間的運動關系，因而消除了機械約束和轉向干涉問題，可以根據(jù)車速和駕駛員喜好由程序根據(jù)汽車的行駛工況實時設置傳動比。主控制器控制轉向盤模塊和轉向執(zhí)行模塊的協(xié)調工作。轉向盤模塊包括路感電機和轉向盤轉角傳感器等，轉向盤模塊向駕駛員提供合適的轉向感覺（ 也稱為路感） 并為前輪轉角提供參考信號。它是繼 EPS 后發(fā)展起來的新一代轉向系統(tǒng)，具有比 EPS 操縱穩(wěn) 定性更好的特點，它取消轉向盤與轉向輪之間的機械連接，完全由電能實現(xiàn)轉向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)所固有的限制，提高了汽車的安全性和駕駛的方便性。 線控轉向系統(tǒng)（ SBW） 在車輛高速化、駕駛人員大眾化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛人群 ， 汽車的易操縱性設計顯得尤為重要。 。傳統(tǒng)液壓動力轉向由于不能很好地對助力進行實時調節(jié)與控制，所以協(xié)調轉向力與路感的能力較差，特別是汽車高速行駛時，仍然會提供較大助力，使駕駛員缺乏路感，甚至感覺汽車發(fā)飄，從而影響操縱穩(wěn)定性。 。通過靈活的軟件編程，容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉矩特性，這些轉矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉向能力，提供了與車輛動態(tài)性能相匹配的轉向回正特性。 當駕駛員轉動方向盤一角度然后松開時， EPS 系統(tǒng)能夠自動調整使車輪回到正中。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了 “ 按需供能 ” ，是真正的 “ 按需供能型 ” （ ondemand）系統(tǒng)，在各種行駛條件下可節(jié)能 80 左右。而且， EPS 系統(tǒng)能量的消耗與轉向盤的轉向及當前的車速有關。液壓動力轉向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，再加上存在管流損失等因素，浪費了部分能量。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運轉轉向油泵，且電動機只是在需要轉向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。這樣，助力扭矩就傳到了轉向柱并最終完成了助力轉向。同時控制單元也會收到來自方向盤位置傳感器的信號，這個傳感器一般是和扭矩傳感器裝在一起的（有些傳感器已經(jīng)將這 2 個功能集成為一體） 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)預先設計好的程序產(chǎn)生助力指令。 電動助力轉向系統(tǒng)構成 電動助力轉向系統(tǒng)一般是由轉矩（轉向）傳感器、電子控制單元 ECU、電動機、電磁離合器以及減速機構組成。 EPS 是在 EHPS 的基礎上發(fā)展起來的 它取消 EHPS 的液壓油泵、油管、油缸和密封圈等部件完全依靠電動機通過減速機構直接驅動轉 向機構其結構簡單、零件數(shù)量大大減少、可靠性增強 解決了長期以來一直存在的液壓管路泄漏和效率低下的問題。 電動助力轉向系統(tǒng)（ EPS） 1988 年日本 Suzuki 公司首先在小型轎車 Cervo 上配備了 Koyo 公司研發(fā)的轉向柱助力式電動助力轉向系統(tǒng)。 電控液壓助力轉向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動力轉向系統(tǒng)的基礎上有了較大的改進，但液壓裝置的存在，使得該系統(tǒng)仍有難以克服如滲油、不便于安裝維修及檢測等 問題。 電控液壓轉向系統(tǒng)的工作原理：在汽車直線行駛時，方向盤不轉動，電動泵以很低的速度運轉，大部分工作油經(jīng)過轉向閥流回儲油罐，少部分經(jīng)液控閥然后流回儲油罐；當駕駛員開始轉動方向盤時， ECU 根據(jù)檢測到的轉角、車速以及電動機轉速的反饋信號等，判斷汽車的轉向狀態(tài)，決定提供助力大小，向驅動單元發(fā)出控制指令，使電動機產(chǎn)生相應的轉速以驅動油泵，進而輸出相應流量和壓力的高壓油。其中電動泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。電控液壓助力轉向系統(tǒng)是將液壓助力轉向與電子控制技術相結合的機電一體化產(chǎn)品。 電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS） 由于液壓助力轉向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉向輕便性和高速時的轉向穩(wěn)定性，貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 3 因此，在 1983 年日本 Koyo 公司推出了具備車速感應功能的電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS）。汽車起動之后，無論車子是否轉向，系統(tǒng)都要處于工作狀態(tài)，而且在大轉向車速較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，所以在一定程度上浪費了發(fā)動機動力資源。由于液壓轉向可以減少駕駛員手動轉向力矩，從而改善了汽車的轉向輕便性和操縱穩(wěn)定性。轉向盤轉動時，轉向軸（連主動齒輪軸）帶動閥芯相對滑套運動，使油液通道發(fā)生變化，液壓油從油泵排出，經(jīng) 控制閥流向動力缸的一側，推動活塞帶動齒條運動，通過橫拉桿使車輪偏轉而轉向。轉向軸用銷釘與閥中的彈性扭桿相接，該扭桿起到閥的中心定位作用。為確保系統(tǒng)安全，在液壓泵上裝有限壓閥和溢流閥。液壓轉向系統(tǒng)是由液壓和機械等兩部分組成，它是以液壓油做動力傳遞介質，通過液壓泵產(chǎn)生動力來推動機械轉向器，從而 實現(xiàn)轉向。 液壓助力轉向系統(tǒng)（ HPS） 裝配機械式轉向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉向操縱負擔過于沉重，為解決這個問題，美國 GM 公司在 20 世紀 50 年代率先在轎車上采用了液壓助力轉向系統(tǒng)。 純機械式轉向系統(tǒng)為了產(chǎn)生足夠大的轉向扭矩需要使用大直徑的轉向盤，需占用較大的空間，整個機構笨拙，特別是對轉向阻力較大的中重型汽車，實現(xiàn)轉向難度很大，這就大 大限制了其使用范圍。機械式轉向系統(tǒng)工作過程為：駕駛員對轉向盤施加的轉向力矩通過轉向軸輸入轉向器，減速傳動裝置的轉向器中有 2 級減速傳動副，經(jīng)轉向器放大后的力矩和廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 減速后的運動傳到轉向橫拉桿，再傳給固定于轉向節(jié)上的轉向節(jié)臂，使轉向節(jié)和它所支承的轉向輪偏轉，從而實現(xiàn)汽車的轉向。 5 發(fā)生車禍時，當轉向盤和轉向軸由于車架和車身變形一起后移時，轉向系統(tǒng)最好有保護機構防止傷及乘員 。 3 傳給轉向盤的反沖要盡可能的小 。 通常，對轉向系的主要要求是 : 1 保證汽車有較高的機動性，在有限的場地面積內，具有迅速和小半徑轉彎的能力，同時操作輕便 。 動力轉向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉向助力裝置。 機械轉向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉向操縱機構方向盤、轉向器、轉向傳動機構三大部分組成。隨著現(xiàn)代汽車技 術的迅速發(fā)展，汽車轉向系統(tǒng)已從純機械式轉向系統(tǒng)、液壓助力轉向 系 (HPS）、電控液壓助力轉向系統(tǒng)（ EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術的電動助力轉向系 統(tǒng)（ EPS）及線控轉向系統(tǒng)（ SBW） 。 Circulating ball type。s physical power source, power transmission devices are mechanical steering mechanism, steering gear an