【正文】 設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 30 15250 2690 bppc d???? ???? 2Nmm ?????????????? （ ） 在最嚴(yán)重的接觸應(yīng)力點(diǎn)，滾動體直徑允許的永久 變形 b? 不準(zhǔn)超過%。通過兩個 增值 Z dZ? 和 11d??? 屬于 p 點(diǎn)的表 面元素，定義為： ? ?1 1 1c o sd A P R d d s x z d d s? ? ??? ???????????? ? （ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 29 而且2 2c o s c o sd z d zdsds? ?? ? ??????????????? （ ） 將（ ）式代入（ ）式得 ? ?112c o s c o sdzd A x z d???? ????? （ ） 物體上力的作用方向是沿 x 軸向 2c o sxxQ p d A p d A????????????????????? （ ） 因表面是傾斜的，這導(dǎo)致在 Z 軸有一個力的分量 2s inxxQ p d A p d A????????????????????? （ ） 將（ ）式代入（ ）式隨后得 ? ? 11c o sxQ p x z d d z??? ? ???????????????? ? （ ） 如將（ ）按 1 2 1 2c os c os c os c os? ? ? ?展開，得 ? ?2 1 1 212 c o s c o sc o s c o sx pQ d x z d z? ? ???? ?? 即得出表面壓強(qiáng)的一般公式 ? ?122 1 1 2c os c osc os c osxQp d x z dz??? ? ?? ???????????????? （ ） 靜應(yīng)力 靜態(tài)載荷指的是物體上轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的壓力，它可以是靜止的或有輕微的振蕩，轉(zhuǎn)矩可以是恒定的或變化的。 假定物體表面是由于子午線 AB繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)形成的。本傳力裝置將 按表面應(yīng)力設(shè)計(jì) 十字軸。 其中，兩個 水平方向 輸入軸球鉸與兩個 豎直方向輸出軸球鉸呈十字形狀分布，與十字軸式萬向節(jié)形狀極為相近，方向盤則置于十字連線的中心，如此便形成了一個完整的傳力裝置。 在本試驗(yàn)裝置中，傳力裝置將使用十字軸式萬向節(jié)的傳動原理，并且做成類似于十字軸式萬向節(jié)的形狀卻不與十字軸式萬向節(jié)相同。因此，在評價 萬向節(jié) 性能時，首要的任務(wù)是確定滾動體與其軌道之間的壓力。 在本試驗(yàn)裝置中，為了能夠很好地固定住方向盤， 并且 使作用力準(zhǔn)確地施加到方向盤上，傳力裝置決定做成十字軸式萬向節(jié)的形狀， 把方向盤固定在十字的中心。十字軸裝配在 萬向節(jié) 叉上做連接，十字軸的軸頭上裝有滾針軸承，當(dāng)軸頭接入 萬向節(jié) 叉時，十字軸與 萬向節(jié) 叉之間就可以有相對旋轉(zhuǎn)，也就產(chǎn)生了多角度變化。 萬向節(jié) 有十字軸式剛性 萬向節(jié) ，準(zhǔn)等速 萬向節(jié) （雙聯(lián)軸式和三銷軸式），等速 萬向節(jié) （球叉 式和球籠式），擾性 萬向節(jié) 等 。 萬向節(jié) 的結(jié)構(gòu)和作用有點(diǎn)象人體四肢上的關(guān)節(jié)，它允許被連接的零件之間的夾角變化。而鋁合金在承上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 25 受了一定的力量后，會慢慢變形再損壞。這是什么意思呢？也就是說，碳素纖維因?yàn)橛欣w維的特性所以在一定的纖維方向上受力能力很強(qiáng)，但是在在別的方向上的受力就會很差。 成本低，而且使用一種加工工藝可以大量生產(chǎn)同樣的零部件，這也是 它 的特點(diǎn)之一。利用鋁合金陽極氧化處理后可以進(jìn)行著色的特點(diǎn)，制成各種裝飾品。 鋁合金仍然保持了質(zhì)輕的特點(diǎn)，但機(jī)械性能明顯提高。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學(xué)性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。 試驗(yàn)裝置的材料 除了夾緊方向盤的外夾緊件用鋼材料外，試驗(yàn)裝置其余各零部件都采用鋁合金材料。 12. 安裝連接塊 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 24 連接輸出軸球鉸（或球鉸墊塊）和安裝外夾緊件。 11. 安裝外夾緊件 為試件的間接固定（夾緊）件。它也決定“十字架”在軸向（施力方向）上的偏距。在支撐力試驗(yàn)中，為輸出軸球鉸與“十字架”的過渡件，它可調(diào)整“十字架”的軸向偏距。在扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)中其長短應(yīng)考慮使輸入梁不碰方向盤骨架外圈。 6. 輸出軸球鉸 構(gòu)成正交輸出軸線的兩個球鉸 。另外扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)的這一零件還必須做成框形才能避開試件（方向盤骨架外圈）。 4. 繞開中心的“十字架” 即十字 萬向節(jié) 中的“十字架”。與正交輸出軸線垂直并相交于方向盤骨架外圈截面中心。與正交輸入軸線 垂直并相交于方向盤骨架外圈截面中心?，F(xiàn)在使用 4 個球鉸搭成一個使十字架繞開中心（兩正交回轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，即方向盤骨架外圈截面中心）的十字 機(jī)構(gòu) ，可以消除繞兩個正交回轉(zhuǎn)軸的力矩傳遞，而另一繞垂直于兩正交回轉(zhuǎn)軸的軸向力矩則可通過在施力桿的另一端（與力傳感器或作動缸聯(lián)接端）處設(shè)置的球鉸來解除，軸向力傳遞是沒有問題的。按這一要求，比較直觀或理想化的做法是采用一球面軸承來連接試件，使施力桿作用于試件一端的球鉸中心和方向盤骨架外圈截面中心 重合。這些試驗(yàn)條件的改進(jìn)原因或合理性可由個人的理解來評判，但是有一點(diǎn) 應(yīng)該做上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 22 到，即必須保證試驗(yàn)載荷的準(zhǔn)確性，不管按哪一個標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行試驗(yàn)。扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn)是檢驗(yàn)方向盤在 駕駛員 正常的 功能性操作條件下的承載耐久強(qiáng)度， 而支撐力試驗(yàn)則是檢驗(yàn)方向盤在駕駛員 非正?；蛄?xí)慣性地在大致垂直于方向盤切向的方向上施加載荷的耐久強(qiáng)度。 200N 頻率 /波形 f = 1~3Hz/正弦 循環(huán)數(shù) N50% ≥ 180,000 次 偏差 SLOG ≤ 失效標(biāo)準(zhǔn) 裂紋 ≥ 5mm，或螺栓及鉚接松懈，或 NG≥ 360,000 次 試件數(shù)量 ≥ 4 示意圖 表 扭轉(zhuǎn) 力試驗(yàn) 條件 ② 扭轉(zhuǎn)力試驗(yàn) 試驗(yàn)力 FTD = 177。 4 試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 試驗(yàn)條件 本課題設(shè)計(jì)的方向盤 動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置主要是用來檢測方向盤骨架在受到支撐力和扭轉(zhuǎn)力作用時方向盤產(chǎn)生的受力變形和損壞情況，找出方向盤存在的質(zhì)量缺陷，從而改進(jìn)完善方向盤的設(shè)計(jì)， 提高方向盤在汽車 任何 行駛狀況下的 質(zhì)量 安全性。）試驗(yàn)步驟：把轉(zhuǎn)向盤裝配在與轉(zhuǎn)向軸相同的夾具上，夾具固定在方箱上，將百分表測量頭放在指定的位置上，并調(diào)到零點(diǎn)。） 轉(zhuǎn)向扭力試驗(yàn)試驗(yàn)條件：負(fù)荷P 加在轉(zhuǎn)向盤輪緣的切線方向，測量點(diǎn)應(yīng)在加載點(diǎn)對面輻條上，離軸心 L處， L 的大小為輻條長度的 4/5。測定在標(biāo) 記點(diǎn)上的外徑和高度，并求出永久變形量。首先用卡尺和直尺在標(biāo)記點(diǎn)上測量輪緣的外徑和轉(zhuǎn)向盤高度，然后把轉(zhuǎn)向盤輪緣朝地平面水平放置在光潔、平整的鐵板上，鐵板厚度不應(yīng)小于10mm。軸向力試驗(yàn)（整體加載法）試驗(yàn)條件：負(fù)荷 P 垂直加在轉(zhuǎn)向盤的上面，保持 20min。 轉(zhuǎn)向盤受力變形試驗(yàn)包括軸向力試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向扭力試驗(yàn)。 3） QC／ T 5631999 汽車轉(zhuǎn)向盤試驗(yàn)方法。 強(qiáng)制轉(zhuǎn)向試驗(yàn)將總成安裝在試驗(yàn)臺架上，試驗(yàn)時油泵不工作，轉(zhuǎn)動輸入端，調(diào)整輸出端載荷，使輸入端上的轉(zhuǎn)矩分別為 125Nm（輸出力矩 ≤ 2500Nm 的總成）或 175Nm＞的總成），完成 10 個循環(huán)。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于汽車常流式液壓動力轉(zhuǎn)向器總成，不適用于全液壓轉(zhuǎn)向器 。試驗(yàn)方法： a. 將轉(zhuǎn)向器固定，轉(zhuǎn)向搖臂軸或齒條固定，在輸入軸上施加規(guī)定的扭矩載荷測出輸入的扭矩隨輸入軸扭角變化的曲線； b. 測量誤差不得大于 5%； c. 試驗(yàn)后，檢查零件損壞情況。 本標(biāo)準(zhǔn)包括下列三種試驗(yàn)： a. 性能試驗(yàn) b. 強(qiáng)度試驗(yàn) c. 疲勞壽命試驗(yàn) 。 3 國內(nèi)外 試驗(yàn) 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求 1） QC／ T 2909692 汽車轉(zhuǎn)向器總成臺架試驗(yàn)方法。機(jī)械框架內(nèi)裝有角度編碼器、處理電路和數(shù)碼顯示屏，活動卡爪臂外端裝有測力傳感器和操縱手柄，這樣通過操縱手柄便可對轉(zhuǎn)向盤操縱力和轉(zhuǎn)角進(jìn)行快速、準(zhǔn)確在線檢測。該裝置主要由一個機(jī)械框架及框架上的兩個固定卡爪和一個活動卡爪組成。該方向盤骨架特別適合作為用 來制作交通工具上所使用的方向盤的骨架。 國內(nèi)發(fā)展動態(tài)與相關(guān)技術(shù) 2021 年 劉子德 設(shè)計(jì)了 一種方向盤骨架，該方向盤骨架包括輻條和鋼圈，其中鋼圈的截面為 U 形，輻條與鋼圈之間通過焊接連為一體。皮革制件被安裝在轉(zhuǎn)向盤外表面的某些部分上。氣袋裝置可以通 過由連接件和相關(guān)部件形成的開口塞入。按照 此 發(fā)明設(shè)計(jì)，支腳沿長度方向看被制成這樣的波形，即基面附近的支腳端實(shí)際上并未偏離初始面，遠(yuǎn)離基面的支腳端具有最大的偏離，而且這種偏離在支腳的高度范圍內(nèi)被設(shè)計(jì)為不斷地增加。完成轉(zhuǎn)向盤的安裝后，將該完成的裝配組件安裝在轉(zhuǎn)向盤的頂端部分。一個盤轂通過一個連接部分與金屬的輪輻芯相連接，該金屬的輪輻芯被配置在該轉(zhuǎn)向盤的對置側(cè)并且形成一個組合件。向左轉(zhuǎn)向時，情況與上述相反。 當(dāng)汽車直線行駛時，轉(zhuǎn)向控制閥 2 將轉(zhuǎn)向油泵 6 泵出來的工作液與油罐相通，轉(zhuǎn)向油泵處于卸荷狀態(tài)，動力轉(zhuǎn)向器不起助力作用。轉(zhuǎn)向控制閥用以改變油路。如下圖 所示 ，轉(zhuǎn)向油泵 6 安裝在發(fā)動機(jī)上，由曲軸通過皮帶驅(qū)動并向外輸出 液壓油。 根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者在轉(zhuǎn)向裝置中的布置和聯(lián)接關(guān)系的不同，液壓動力轉(zhuǎn)向裝置分為整體式（機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者設(shè)計(jì)為一體）、組合式（把機(jī)械式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向控制閥設(shè)計(jì)在一起，轉(zhuǎn)向動力缸獨(dú)立）和分離式（機(jī)械式轉(zhuǎn)向器獨(dú)立，把轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸設(shè)計(jì)為一體）三種結(jié)構(gòu)型式。液壓系統(tǒng)工作時無噪聲，工作滯后時間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊。裝載質(zhì)量特大的貨車不宜采用氣壓動力轉(zhuǎn)向器，因?yàn)闅鈮合到y(tǒng)的工作壓力較低 (一般不高于 )，用于重型汽車上時，其部件尺寸將過于龐大。 用以將發(fā)動機(jī) (或電 機(jī) )輸出的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能，并在駕駛員控制下，對轉(zhuǎn)向傳動裝置或轉(zhuǎn)向器中某一傳動件施加不同方向的液壓或氣壓作用力，以助駕駛員施力不足的一系列零部件，總稱為動力轉(zhuǎn)向器。 )轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之嚙合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運(yùn)動，并帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。螺母側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向 機(jī) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向 機(jī) 是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一， 一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。齒輪與齒條直接嚙合，將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 14 齒條的直線運(yùn)動，將轉(zhuǎn)向拉桿橫向拉動車輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。故多用于前輪為獨(dú)立懸架的輕型及微型轎車 和貨車上。目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。安全可靠、轉(zhuǎn)向靈敏、有道路感覺是汽車轉(zhuǎn)向機(jī)所追求的目標(biāo)。 轉(zhuǎn)向機(jī)是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動到直線運(yùn)動（或近似直線運(yùn)動）的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。汽 車轉(zhuǎn)向機(jī)是一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)。這樣，為了克服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩，駕駛員需要加于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩，比用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時所需的轉(zhuǎn)向力矩小得多。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 1 時，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 乘用車方向盤動態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì) 13 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。 圖 為一種液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的 示意圖。好的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有適當(dāng)?shù)哪鎮(zhèn)鲃有?，使駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向盤既能對道路情況有明顯的 “ 路感 ” ，但又不能使路面不平對轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生過大的沖擊。 可逆式轉(zhuǎn)向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有室哺?；不可逆轉(zhuǎn)向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有蕿榱悖话肟赡媸睫D(zhuǎn)向器正傳動效率高，逆?zhèn)鲃有瘦^低。通常稱轉(zhuǎn)向操縱力由轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向搖臂 (或齒條軸 )的過程為正向傳動，相應(yīng)的傳動效率稱為正傳動效率；稱由路面的沖擊力反向通過轉(zhuǎn)向搖臂 (或齒條軸 )和轉(zhuǎn)向器傳到轉(zhuǎn)向盤的過程稱為逆向傳動，相應(yīng)的傳動效率稱為逆?zhèn)鲃有省? 轉(zhuǎn)向器除 了 要保證汽車轉(zhuǎn)向輕便靈活外，還應(yīng)能防止由于路面反力對轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生過大的沖擊 (即所謂的 回彈打手 現(xiàn)象 )，造成操縱困難和駕駛員工作疲勞。轉(zhuǎn)向器的傳動比越大，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤所需要的操縱力就越小，但轉(zhuǎn)向操縱的靈敏度就會下降。 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的減速傳動裝置，其結(jié)構(gòu)型式很多，但目前已臻成熟并廣泛采用的有齒輪齒條式、循環(huán)球式和蝸桿曲柄 指銷式等幾種。 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器的功能是將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)辇X條軸的直線運(yùn)動或轉(zhuǎn)向搖臂的擺動，降低運(yùn)動速度，增大轉(zhuǎn)向力矩并改變轉(zhuǎn)向力矩的傳動方向。 轉(zhuǎn)向軸 轉(zhuǎn)向軸是將駕駛員作用于轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操縱力矩傳給轉(zhuǎn)向器的傳力軸，它的上部與轉(zhuǎn)向盤固定連接，下部裝有轉(zhuǎn)向器。這種裝置大大提高了電器裝置的可靠性。因此，最近裝備氣囊的汽車開始裝用電纜盤 代替集電環(huán)。集電環(huán)好比環(huán)形的地鐵軌道，喇叭開關(guān)的觸點(diǎn)就象奔跑在軌道上的電車，時刻保持接通的狀態(tài)。