【正文】 力缸）之間的油路中，根據(jù)車速傳感器和控制開(kāi)關(guān)等信號(hào)，電控單元向電磁閥發(fā)出控制信號(hào)，改變電磁閥的 26 開(kāi)度，調(diào)整通向轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的流量。電 動(dòng)泵把齒輪泵（或葉片泵）、 ECU、低慣量、高功率的直流電機(jī)和油管集成在一起，構(gòu)成集成的電動(dòng)泵，使得整個(gè)總成結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量變得更輕，安裝的柔性也大大增強(qiáng)。 167。以下將對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理，并對(duì)其功能進(jìn)行分析。其中電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為中間產(chǎn)品起著承前啟后的作用，能提高轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的工作性能、降低系統(tǒng)的能耗，而且可以提供較大的轉(zhuǎn)向助力，滯后時(shí)間短，可吸收來(lái)自路面的沖擊，充分利用成熟的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向和控制技術(shù)的基礎(chǔ)，具有較好的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，隨著助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在車輛上的廣泛應(yīng)用，如何提高助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作性能，減少系統(tǒng)的能耗已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問(wèn)題。 3 2 ??? ???nm 試取 nm = mm 7）圓周速度 d= mm b= m? d= ?? 取 b=12mm smdnv / ?? ????? ?? 8）計(jì)算載荷系數(shù) 1） 查表得 使用系數(shù) AK =1 2） 根據(jù) smv /? 和 8級(jí)精度，查表 得 ?VK 3） 查表得 齒向載荷分布系數(shù) ??K 4） 查表得 齒間載荷分布系數(shù) ?? FH KK ?????? ?KKKKK HVA 5） 修正 tK 值計(jì)算模數(shù) nm ＝ 3 ?? ，故前取 mm 不變． （ 3） 齒面接觸 疲勞強(qiáng)度校核 校核公式為 uubdKTZZZZ HEH 12 2 ?? ??? 1）許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 查表得 MPaH 1650min ?? 由圖 187? 得 11?NZ 19 安全系數(shù) 1?HS ? ? MP aS ZH NHH 165 01lim1 ?? ?? 2）查表得 彈性系數(shù) 21180 MPaZ E ? ． 3）查表得 區(qū)域系數(shù) ?HZ ． 4）重合度系數(shù) ?Z ＝ 20 11 ???? 5）螺旋角系數(shù) ?Z ＝ 9 8 o sc o s ?? ?? ???? ??????? 2H? 1513 MPa ? ??? H? 1650MPa 由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 2） 齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 PsFm Fn zYkTm??? 1）試取 K= 2）斜齒輪的轉(zhuǎn)矩 T=25N 2）齒輪模數(shù)值取值為 m= ，主動(dòng)齒輪齒數(shù)為 z=6，壓力角取 α =20176。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到的值來(lái)確定。 2— 4 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的計(jì)算及校核 齒輪模數(shù)值取值為 m= ，主動(dòng)齒輪齒數(shù)為 z=6，壓力角取 α =20176。 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比由轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 woi 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 組成． 從輪胎接觸地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 2 wF 與作用在方向盤(pán)上的手力Ｆ h 之比稱為力傳動(dòng)比 ip . 方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角和駕駛員同側(cè)的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 iwo .它又由轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比 iw 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置角傳動(dòng)比 i39。目前主要應(yīng) 15 用于越野車和礦用自卸汽車。駕駛員有一定路感，能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，當(dāng)路面沖擊力很大時(shí)，才能部分地傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)。由于他既使司機(jī)沒(méi)有路感，又不能保證轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正，現(xiàn)代汽車已不采用。齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器均屬于這一類。因此，可逆式轉(zhuǎn)向器宜用于在良好路面上行駛的汽車。在汽車轉(zhuǎn)向后也能保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤(pán)的自動(dòng)回正，使轉(zhuǎn)向輪行駛平穩(wěn)。根據(jù)逆效率值的大小，轉(zhuǎn)向器又可分為可逆式、極限可逆式與不可逆式三種。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上要盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等是影響轉(zhuǎn)向器正效率的主要因素。轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出的功率（ P1P2）與轉(zhuǎn)向軸輸入功率 P1 之比，稱為轉(zhuǎn)向器的正效率： η +=（ P1P2） /P1 式中 P2—— 轉(zhuǎn)向器的摩擦功率。 14 轉(zhuǎn)向系的效率 η 0由轉(zhuǎn)向器的效率 η 和轉(zhuǎn)向操縱及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率 η ? 決定。選用大的直徑尺寸時(shí)，會(huì)使駕駛員進(jìn)出駕駛室感 到困難。 綜上所述，前軸負(fù)荷為 8595N 167。前置前驅(qū)（ FF） 13 的轎車，前軸軸荷最好占 55%以上，以保證上坡時(shí)有足夠的 驅(qū)動(dòng)力。由公式 0m? =oGmm 得 Gm = 310? kg。 圖 26 167。 圖 24 圖 25 12 根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置形式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形。在齒條與托座之間通常裝有堿性材料（如聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動(dòng)摩擦。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)四種不同類型轉(zhuǎn)向器的對(duì)比選 擇，選用側(cè)面輸入兩端輸出的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。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)，沖擊與噪聲均降低，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。 如果齒輪齒條式轉(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)性降低，沖擊力大，工作噪聲增加。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，且成本低等特點(diǎn)，常用于小型車輛上。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿與齒條同時(shí)向左或向右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低了它的強(qiáng)度。 圖 21齒輪齒條轉(zhuǎn)向系 采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，由圖 2－ 2可見(jiàn)，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。 10 第二章 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)及校核 167。 2)缺點(diǎn) ① 雖然采用了電能作為動(dòng)力源，但是仍然保留有液壓動(dòng)力傳遞系統(tǒng)，因此電控液壓助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)仍然具有一些機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)缺點(diǎn)，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及液壓管路有泄漏的可能等問(wèn)題。 （相對(duì)于液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)） 1)優(yōu)點(diǎn) ① 由于電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用了電動(dòng)機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械液壓泵，這在一定程度上降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，從而降低了燃油消耗。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動(dòng)液壓泵工作，通過(guò)液壓油為轉(zhuǎn)向機(jī)提供助力當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向控制單元控制電動(dòng)機(jī)輸出較小的功率，這樣駕駛者在操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)就比較穩(wěn)定，也就實(shí)現(xiàn)了車速感應(yīng)式轉(zhuǎn)向。 圖 16 流量控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成 9 在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子 控制單元根據(jù)檢測(cè)到的車速信號(hào)，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大倍率實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力要求。 根據(jù)控制方式的不同，液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。另一種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵代替了機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機(jī)械液壓泵，而且增加了車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器以及轉(zhuǎn)向控制單元等部件。 1－ 4 電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作特性 8 圖 14 動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng) 圖 15 POLO轎車電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖 從廣泛意義上講，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為 2種。這種轉(zhuǎn)向器制造較復(fù)雜，曾在一些小排量的轎車上直至重型汽車上采用過(guò)，目前應(yīng)用較少。搖臂軸轉(zhuǎn)角較大時(shí)，可以采用雙銷式結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)向器曾在輕型和中型汽車上廣泛使用過(guò)。滾輪的齒面和蝸桿上的螺紋齒呈面接觸，強(qiáng)度比較高，制造簡(jiǎn)單，工作可靠，磨損較小，壽命較長(zhǎng)。但循 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)主要零件的加工精度要求較高，但目前在 SUV， MPV等車型上仍得到廣泛的應(yīng)用。 本次設(shè)計(jì)選擇使用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。為了防止和緩和方向沖擊傳給方向盤(pán)，應(yīng)裝有能吸振的減振器，或者在小齒輪和轉(zhuǎn) 7 向軸之間裝橡膠聯(lián)軸節(jié)。 1－ 3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與其它型式轉(zhuǎn)向器的比較 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 以齒輪和齒條傳動(dòng)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，適合與麥弗遜式獨(dú)立懸架配用。一般高檔轎車使用這樣的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較多。在電子控制單元控制下，汽車能容易地實(shí)現(xiàn)可變助力功能，即在車速較低的時(shí)候助力能量大，方向盤(pán)輕，車速高時(shí)助力能量小，方向盤(pán)重，這樣給安全行車帶來(lái)好處。一般是由轉(zhuǎn)向傳感器、電子控制單元、電動(dòng)機(jī)、減速器、機(jī)械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。 ３） 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Electronic Power Steering)，簡(jiǎn)稱 EPS，它利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力協(xié)助駕車者進(jìn)行動(dòng)力轉(zhuǎn)向。簡(jiǎn)單地說(shuō)，在低速大轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元驅(qū)動(dòng)電子液壓泵以高速運(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(shí)，液壓控制單元驅(qū)動(dòng)電子液壓泵以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要同時(shí)，節(jié)省一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率。它所采用的液壓泵不再靠發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶直接驅(qū)動(dòng)，而是采用一個(gè)電動(dòng)泵，動(dòng)力來(lái)自于蓄電池。 6 ２） 電 控式 液壓 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要由 儲(chǔ)油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動(dòng)泵、轉(zhuǎn)向機(jī)、助力轉(zhuǎn)向傳感器 （用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤(pán)的角度和汽車轉(zhuǎn)向的方向，為防側(cè)傾控制提供轉(zhuǎn)向信息） 等構(gòu)成，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動(dòng)泵是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。駕駛這類車，尤其是低速轉(zhuǎn)彎時(shí)，覺(jué)得方向比較沉，發(fā)動(dòng)機(jī)也比較費(fèi)力氣。 １） 機(jī)械式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械式的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、 V型傳動(dòng)皮帶、儲(chǔ)油罐等部件構(gòu)成。 正常情況下，駕駛員能輕松地控制轉(zhuǎn)向。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減輕了駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)的作用力。 3．汽車上裝置動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目的 汽車轉(zhuǎn)向時(shí)要求操縱輕便，即以較小的轉(zhuǎn)向盤(pán)操縱力獲得 較大的轉(zhuǎn)向力矩；同時(shí)又要求轉(zhuǎn)向靈敏，即以較小的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角獲得較大的轉(zhuǎn)向角。 3）當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能依靠人力進(jìn)行轉(zhuǎn)向。 1）既要保證轉(zhuǎn)向輕便勝利，又要能夠很好的反饋地面作用力，即“路感”。 轉(zhuǎn)向盤(pán)的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少； （ 5） 轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)能自動(dòng)回正，并能使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛工況； （ 6） 當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的反向沖擊要??； （ 7） 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與懸架導(dǎo)向裝置的干涉應(yīng)最??； （ 8） 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因磨損產(chǎn)生間隙時(shí)，應(yīng)能調(diào)整而消除之； 4 167。轉(zhuǎn)向時(shí)加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力，對(duì)轎車不應(yīng)大于150~200N。為了使轉(zhuǎn)向輕便，現(xiàn)在的汽車多采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是將司機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動(dòng)），并按一定的角傳動(dòng)比和力傳動(dòng)比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂（把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給直拉桿或橫拉桿，進(jìn)而推動(dòng)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)）、轉(zhuǎn)向直拉桿（將轉(zhuǎn)向搖臂傳來(lái)的力和運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向梯形臂）、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和 3 轉(zhuǎn)向梯形等零部件共同組成，其中轉(zhuǎn)向梯形由梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前梁共同構(gòu)成。如果按照助力形式，又可以分 為機(jī)械式（無(wú)助力），和動(dòng)力式（有助力）兩種，其中 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器 又可以分為液壓動(dòng)力式、電動(dòng)助力式、電液助力式等。其 作用是：增大轉(zhuǎn)向盤(pán)傳到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力 和 改變力的傳遞方向。采用柔性萬(wàn)向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng)，但柔性萬(wàn)向節(jié)如果過(guò)軟，則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。其作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。 1. 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是指轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總稱。 1－ 1 轉(zhuǎn)向系的概述 轉(zhuǎn)向系是通過(guò)對(duì)左、右轉(zhuǎn)向車輪不同轉(zhuǎn)角之間的合理匹配來(lái)保證汽車能沿著設(shè)想的軌跡運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 6) 運(yùn)行安全，排放和噪聲應(yīng)符合國(guó)內(nèi)及國(guó)際相應(yīng)法規(guī)的要求，以確保行車的安全和降低對(duì) 環(huán)境的污染。 4) 設(shè)計(jì)時(shí)還考慮能裝配成各種 中 型專用車的 可能性。 2) 充分采用引進(jìn)的車型的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)結(jié)構(gòu)，并確保各選用總成、零部件的技術(shù)水平達(dá) 到或接近國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，以提高整車性能，增強(qiáng)本系列車型在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。在今后的二個(gè)多月的時(shí)間里，我要完成的任務(wù)有： ，然后由基本參數(shù)確定動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的其他主要參數(shù)； 、計(jì)算、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、方案校驗(yàn)等； ； ； ； 、總結(jié)、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 老師在三月 初 向我介紹了我將要完成的任務(wù)，并提供了大量的資料，我自己也借了很多參考書(shū)籍來(lái)學(xué)習(xí)，并且在網(wǎng)上、雜志上查閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)。3 — 3 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案校核 .................................. 35 第四章 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)論與小結(jié) .................................... 38 致 謝 .........