【正文】 大后驅動輪的附著力。對轎車而言，前置發(fā)動機前輪驅動的轎車滿載時的前軸負荷最好在55％以上，以保證爬坡時有足夠的附著力；前置發(fā)動機后輪驅動的轎車滿載時的后軸負荷一般不大于52％；后置發(fā)動機后輪驅動的轎車滿載時后軸負荷最好不超過59％，否則，會導致汽車具有過多轉向特性而使操縱性變壞。因此，在總體設計時應根據(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。(4) 汽車總質量ma汽車總質量ma是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨時的整車質量。(3) 質量系數(shù)η質量系數(shù)η是指汽車裝載質量與整車整備質量的比值，即η＝me／m0。商用貨車載質量me的確定，首先應與企業(yè)商品規(guī)劃符合，其次要考慮到汽車的用途和使用條件。汽車在碎石路面上行駛時，載質量約為好路面的75％～85％。今后，塑料載汽車上會進一步得到應用。減少整車整備質量的措施主要有：新設計的車型應使其結構更合理，采用強度足夠的輕質材料，如塑料、鋁合金等等。整車整備質量對汽車的制造成本和燃油經濟型有影響。根據(jù)畢業(yè)設計課題及以上的論述，本次設計初選尺寸數(shù)據(jù)如下：軸距: L=6800mm 總長: L長=11250mm前輪距: B1=2180mm 總寬: L寬=2500mm后輪距: B2=2170mm 總高: L高=3849mm 汽車質量參數(shù)的確定汽車的質量參數(shù)包括整車整備質量m0、裝載質量me、質量系數(shù)η、汽車總質量ma、軸荷分配等。GB158979 對汽車外廓尺寸界限做了規(guī)定，總高不大于4m，總寬（不包括后視鏡）；外開窗，后視鏡等突出部分寬250mm。 (3)外廓尺寸汽車的外廓尺寸包括其總長、總寬、總高。但在選定的前輪距B1范圍內，應能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉向空間，同時轉向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。(2)前輪距B1和后輪距B2改變汽車輪距B會影響車廂或駕駛室內寬、汽車總寬、總質量、側傾剛度、最小轉彎直徑等因素發(fā)生變化、增大輪距則車廂內寬隨之增加，并導致汽車的比功率、幣轉矩指標下降，機動性變壞。軸距L對整備質量、汽車總長、最小轉彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑有影響。輕型貨車、鞍式牽引車和礦用自卸車等車型要求有小的轉彎半徑，故其軸距比一般貨的短，而經常運送大型構件、長尺寸或輕拋貨物的貨車和集裝箱運輸車，則軸距可取得長一些。因此，在選擇軸距時應綜合考慮對有關方面的影響。軸距短一些，汽車總長、質量、最小轉彎半徑和縱向通過半徑就小一些。第3章 設計計算 汽車轉向系主要參數(shù)的選擇 汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸參數(shù)包括軸距、輪距、總長、總寬、總高、前懸、后懸、接近角、離去角、最小離地間隙等，如圖31所示。由此可見，電動助力式轉向系統(tǒng)尤其適用于對空間、重量要求更高的使用小排量發(fā)動機的微型汽車上。系統(tǒng)內部采用剛性連接，反應靈敏，滯后小，駕駛員的“路感”好；僅僅是在機械轉向系統(tǒng)的基礎上增加一套電動機和減速機構，結構簡單，質量?。徊淮嬖谟鸵盒孤?，對環(huán)境污染少。1）電動助力轉向系統(tǒng)優(yōu)點機械系統(tǒng)直接與電動機連接,效率高。（2）電動助力式電動助力轉向（簡稱EPS）系統(tǒng)利用直流電動機提供轉向動力，輔助駕駛員進行轉向操作。存在滲油與維護問題，提高了保修成本，泄漏的液壓油會對環(huán)境造成污染。低速轉向力小時，高速行駛時轉向力往往過輕、“路感”差，甚至感覺汽車發(fā)“飄”，從而影晌操縱穩(wěn)定性；而按高速性能要求設計轉向系統(tǒng)時，低速時轉向力往往過大。2) 液壓助力轉向系統(tǒng)的缺點選定參數(shù)完成設計之后，助力特性就確定了，不能再進行調節(jié)與控制。衰減道路沖擊，提高行駛安全性?？梢员容^自由地根據(jù)操縱穩(wěn)定性要求選擇轉向器傳動比，不會受到轉向力的制約。1) 液壓助力轉向系統(tǒng)的優(yōu)點減小駕駛員的疲勞強度。與此同時，轉向器輸入軸還帶動轉向器內部的轉向控制閥轉動，使轉向動力缸產生液壓作用力，幫助駕駛員轉向操作。其中屬于轉向加力裝置的部件是：轉向液壓泵轉向油管轉向油罐6以及位于整體式轉向器4內部的轉向控制閥及轉向動力缸5等。但是重型車輛動力轉向技術的發(fā)展無疑為轎車動力轉向技術奠定了基礎。轎車對動力轉向的要求與重型車輛不完全相同。相比之下，液壓助力式的轉向器成了當今汽車助力轉向器的主流。由于氣壓系統(tǒng)的工作壓力較低()，使得其部件的尺寸比較龐大。動力轉向系統(tǒng)按照加力裝置的不同可以分為液壓助力式、氣壓助力式和電動助力式三種。但在動力轉向裝置失效時，一般還應當能由駕駛員獨立承擔汽車轉向任務。1轉向盤 2轉向軸 3轉向器 4轉向搖臂 5直拉桿 6左轉向橫拉桿 7搖桿 8右轉向橫拉桿 9梯形臂圖21 機械轉向系統(tǒng)的組成和布局示意圖 助力式動力轉向系統(tǒng)動力轉向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉向能源的轉向系。(2) 機械轉向系統(tǒng)的缺點：汽車的轉向特性受駕駛員駕駛技術的影響嚴重；轉向傳動比固定，使汽車轉向響應特性隨車速、側向加速度等變化而變化，駕駛員必須提前針對汽車轉向特性幅值和相位的變化進行一定的操作補償，從而控制汽車按其意愿行駛。轉向梯形由固定在左、右轉向節(jié)上的梯形臂和兩端與梯形臂作球鉸鏈連接的轉向橫拉桿組成。經轉向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉向搖臂，再經過轉向直拉桿傳給固定于左轉向節(jié)上的轉向節(jié)臂，使左轉向節(jié)和它所支承的左轉向輪偏轉。當汽車轉向時，駕駛員對轉向盤施加一個轉向力矩。 助力方案分析與選擇 非助力式機械轉向系統(tǒng)機械轉向系以駕駛員的體力作為轉向能源，其中所有傳力件都是機械的，完全靠駕駛員手力操縱。綜上所述，考慮其效率特性，角傳動比變化特性等對使用條件的適應性以及轉向器的其他性能，壽命，制造工藝等。蝸桿曲柄指銷式轉向器的結構簡單，制造容易；但是因銷子不能自轉，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)球式轉向器的缺點是：逆效率高，結構復雜，制造困難，制造精度要求高。 循環(huán)球式轉向器循環(huán)球式轉向器的優(yōu)點是：在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可達到75%85%；在結構和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿。齒輪齒條式式轉向器最主要的缺點是：因逆效率高（60%70%），汽車在不平路面上行駛時，發(fā)生在轉向輪與路面之間沖擊力的大部分能轉至轉向盤，稱之為反沖。齒輪齒條式轉向器由與轉向軸做成一體的轉向齒輪和常與轉向橫拉桿做成一體的齒條組成。轉向器的結構形式，決定了其效率特性以及對角傳動比變化特性的要求。 轉向器方案分析與選擇根據(jù)轉向器所用傳動副的不同，轉向器有多種。（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；（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；（3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉向輪不得產生自振；（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)調產生的車輪擺動應最?。唬?）保證汽車有較高的機動性并具有迅速和小轉彎行駛能力；（6）操縱輕便； （7）轉向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉向盤的反沖應盡可能小；（8）轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產生間隙的調整機構。汽車的轉向系統(tǒng)結構復雜，涉及面廣，對零部件的可靠性要求較高，也是汽車底盤設計中難度大、技術含量較高的部分。(4)汽車轉向器裝置的電腦化汽車的轉向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。(3)低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產隨著國際經濟形勢的惡化，石油危機造成經濟衰退，汽車生產愈來愈重視經濟性，因此，要設計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產。(2)充分考慮安全性、輕便性隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內外在許多汽車上已普遍增設能量吸收裝置，如防碰撞安全轉向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。現(xiàn)代汽車轉向裝置的設計趨勢：(1)適應汽車高速行駛的需要從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉向器、高剛性轉向器。作為汽車關鍵部件之一的轉向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產的局面。隨著汽車電子技術的發(fā)展，目前一些轎車已經使用電動助力轉向器，使汽車的經濟性、動力性和機動性都有所提高。汽車轉向盤轉動的角度首先使前輪轉向，同時經輸出軸帶動后轉向機，使后輪與前輪同向或反向轉動。汽車在公路上高速行使使，轉向需要的動力需要的動力較少，計算機液流控制閥降低油壓，同時把轉向器穩(wěn)住，當停車或汽車低速行駛轉向時，計算機液流控制閥提高油流壓力，這就使得駕駛員很容易操縱轉向盤。1985年，日本豐田公司的克雷西達汽車成了第一個采用計算機控制輔助轉向系統(tǒng)的汽車產品，豐田公司稱此系統(tǒng)為先進的動力齒輪齒條轉向系。1981年，日本研制出能原地轉向的汽車。這種助力轉向器使轉向操縱十分省力，只要適當選擇轉向器傳動比，就可以同時滿足轉向靈敏的要求。20世紀50年代初期，由于出現(xiàn)了重型的汽車以及速度很高的高級小客車，指靠轉向器本身的結構，既要是汽車轉向操縱省力，又要靈活，顯然已難以兼顧，于是把戰(zhàn)爭時期使用的助力轉向器經過改進，使用在了中型汽車和高級小客車上。1954年，凱迪拉克汽車公司首先把液壓助力轉向器應用于汽車上，助力專項的歷史又回到了以前的道路。第二次世界大戰(zhàn)時期，汽車轉向雖然采用了轉向器，但對其實施操縱仍然不是一鍵輕松的事。戴維斯所研制成功并首次應用了液壓助力輔助轉向器。這種型式的轉向器就成為現(xiàn)在大家所熟知的循環(huán)球式轉向器，目前仍被廣泛地應用在美國和日本制造的汽車上。1923年，美國底特律市的亨利1905年出版的《汽車時代》雜志談到了哥倫比亞汽車的助力轉向器。于是，降低轉向操縱力的問題就變得賜教迫切了。即使是一個健壯的駕駛員，要控制轉向仍然是很勞累的事情。在20世紀初，汽車已經是一個沉重而又高速疾馳的車輛，充氣輪胎代替了實心車輪。1890年，戴妙勒早期的蒸汽汽車上安裝的方向盤都用垂直安裝方式，專項通過向上或下旋轉實現(xiàn)。弗頓敞篷汽車上的轉向器都已消亡，因為高踞在垂直轉向柱上短的方向盤的高度幾乎已達到駕駛員眼睛的位置，因此，對任何一個人來說，駕駛這種車輛都會感到困難。弗頓汽車都裝上了舵柄（方向盤）。斯特里克是以建造蒸汽機船為職業(yè)的，德雷克則是戴姆勒英國公司的領導人。斯特里克蘭說服了他的朋友、汽車制造商雷克，把一個用于輪船上的轉向柱和方向盤裝到了一輛新的戴姆勒杰特把轉向柱的一端與轉向臂連接，當轉動轉向柱時，通過轉向臂和隨動臂、橫拉桿和車輪軸轉動車輪，實現(xiàn)汽車轉向。他把一根桿子與帶有兩個連接臂的轉向節(jié)相連。1879年，法國四輪馬車制造商杰特發(fā)明了第一個平行四邊形轉向聯(lián)動機構。1878年，“現(xiàn)代汽車之父”、德國的卡爾1872年蘇格蘭的查理士第一個把轉向盤安裝到煤氣發(fā)動機車輛上。不久，阿曼克向英國專利局申請了“平行連桿式轉向機構”專利。（即改進轉向器的想法）。由于操縱費力且不可靠，以致時常發(fā)生車毀人亡的事故[25]。（3）線控轉向系統(tǒng)線控轉向系統(tǒng)用傳感器記錄駕駛員的轉向意圖和車輛的行駛狀況，通過數(shù)據(jù)線將信號傳遞給車載電腦，電腦據(jù)此做出判斷并控制液壓激勵器提供相應的轉向力，使轉向輪偏轉相應角度實現(xiàn)轉向。按照后輪轉向機構控制和驅動方式的不同，四輪轉向可分為機械式、液壓式、電控機械式、電控液壓式和電控電動式等幾種類型。當轉向軸轉動時，轉矩傳感器開始工作，把兩段轉向軸在扭桿作用下產生的相對轉角轉變成電信號傳給電子控制單元（ECU），ECU根據(jù)車速傳感器和轉矩傳感器的信號決定電動機的旋轉方向和助力電流的大小，并將指令傳遞給電動機，通過離合器和減速機構將輔助動力施加到轉向系統(tǒng)（轉向軸）中，從而完成實時控制的助力轉向。其特點是由ECU提供供油特性，汽車低速行駛時助力作用大，駕駛員操縱輕便靈活；在高速行駛時轉向系統(tǒng)的助力作用減弱，駕駛員的操縱力增大，具有明顯的“路感”，既保證轉向操縱的舒適性和靈活性，又提高了高速行駛中轉向的穩(wěn)定性和安全感[24]。電控液壓助力轉向系統(tǒng)利用電控單元根據(jù)車速調節(jié)作用在轉向盤上的阻力，通過控制轉向控制閥的開啟程度以改變液壓助力系統(tǒng)輔助力的大小，從而實現(xiàn)輔助轉向力隨車速而變化的助力特性。（8）電控液壓助力轉向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓助力轉向系統(tǒng)的基礎上加裝電控系統(tǒng)，使輔助轉向力的大小不僅與轉向盤的轉角增量（或角速度）有關，還與車速有關，就形成了電控液壓助力轉向系統(tǒng)。（7）轉向油泵轉向油泵是液壓助力轉向系統(tǒng)的供能裝置，其作用是將輸入的機械能轉換為液壓能輸出。濾芯彈簧的預緊力不大，故當濾芯堵塞而回油壓力略有增高時，濾芯便在液壓作用下升起，讓油液不經過濾清便進入貯液腔，以免油泵進油不足。罐蓋靠翼形螺母壓緊。中心油管接頭座下部有濾芯密封圈，上部旋裝著中心螺柱。中心油管接頭座專門用以裝接轉向控制閥的回油管路。(6)轉向油罐轉向油罐的作用是貯存、濾清并冷卻液壓轉向加力裝置的工作油液（一般是錠子油或透平油）。半整體式動力轉向器是由機械轉向器和轉向控制閥組合成一個部件，轉向動力缸則是獨立部件。第三種方案是將機械轉向器作為獨立部件，而將轉向控制閥和轉向動力缸組合成一個部件，稱為轉向加力器。(4)常流式液壓助力轉向系統(tǒng)的結構布置方案機械轉向器和轉向動力缸設計成一體，并與轉向控制閥組裝在一起，這種三合一的部件稱為整體式動力轉向器。當閥體順時針轉過一個很小角度時，從油泵來的壓力油經通道A流入四個通道C，繼而進入動力缸的一個腔內。2）轉閥式轉向控制閥閥體繞其圓心轉動來控制油液流量的轉向控制閥，稱為轉閥式轉向控制閥。滑閥處在中間位置，轉向控制閥關閉，高壓油不流入動力缸，汽車直線行駛。當閥體向右移動很小的一個距離時，右凸棱將右外側的縫隙堵住，左凸棱將中間的左縫隙堵住，則來自油泵的高壓油經通道和中間的右縫隙流入通道，繼而進入動力缸的一個腔；而動力缸的另一腔的低壓油被活塞推出，經由左凸棱外側的縫隙和通道流回儲油罐。