【正文】 圖41 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條連的左，右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手，同時(shí)對駕駛員造成傷害。還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積小；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動效率高達(dá)90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)較少，；貨車一般不宜超過6圈。 轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)。為此，傳動副傳動間隙特性應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成圖42所示的逐漸加大的形狀。傳動副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時(shí)要極小，最好無間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性（圖42）。轉(zhuǎn)向器角傳動比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖31所示。汽車高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動比不宜過小。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動比。影響選取角傳動比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動能力的要求。一般情況下，機(jī)械轉(zhuǎn)向汽車，輕型車iw0在1523之間，中型車iw0在2530之間，本文暫取iw0為25。 傳動比變化特性 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算　　 （34）式（43）和式（44）表明：增加導(dǎo)程角，正、逆效率均增大。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動軸承可使正或逆效率提高約10%。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動摩擦損失，故這種軸向器的效率η+僅有54%。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。 正效率計(jì)算公式： （31） 逆效率計(jì)算公式： （32） 式中， 為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率；為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率；為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)整車形式及總布置方案：平頭，發(fā)動機(jī)前置，非獨(dú)立懸架，（低氣壓)。分段式轉(zhuǎn)向梯形比較復(fù)雜，鉸接點(diǎn)多。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用于非獨(dú)立懸架的汽車。 前置轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)是在發(fā)動機(jī)位置很低或前軸為驅(qū)動軸時(shí)，轉(zhuǎn)向梯形實(shí)在不能布置在轉(zhuǎn)向軸之間，才不得不把轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之前。 根據(jù)梯形機(jī)構(gòu)相對前軸的位置分為前置式和后置式兩種。轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)可以使汽車在轉(zhuǎn)向過程中所有車輪都是純滾動或有極小的滑移，從而提高輪胎的使用壽命，保證汽車操縱的輕便性和穩(wěn)定性。 因本車型前懸采用鋼板彈簧，為了避免懸架運(yùn)動與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動出現(xiàn)不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，應(yīng)該將轉(zhuǎn)向器布置在前鋼板跳動中心附近，即前鋼板彈簧前支架偏后不多的位置處。循環(huán)球式和齒輪齒條式兩種轉(zhuǎn)向器正效率高（70%85%），可逆程度大（60%70%），適合大量生產(chǎn)，是目前得到廣泛應(yīng)用的原因。經(jīng)常行駛在公路上的汽車可選用正效率高、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，有些形式的轉(zhuǎn)向器已經(jīng)很少采用，目前循環(huán)球式和齒輪齒條式兩種轉(zhuǎn)向器應(yīng)用廣泛。本課題采用裝有單十字軸萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向軸。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)。萬向節(jié)有柔性和剛性兩種。目前大多數(shù)汽車轉(zhuǎn)向軸上裝置了萬向節(jié)，使轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的壽命。 各類車型的轉(zhuǎn)向盤直徑 汽 車 類 型 轉(zhuǎn)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、47500 大客車、重型載貨車 550 轉(zhuǎn)向軸 早期汽車的轉(zhuǎn)向軸通常用一根無縫鋼管制造，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低，但從汽車上拆、裝轉(zhuǎn)向器較為困難。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：轉(zhuǎn)向盤直徑尺寸380mm、400mm、425mm、450mm、500mm、550mm。選用大直徑轉(zhuǎn)向盤會使駕駛員進(jìn)、出駕駛室感到困難；選用小直徑轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向時(shí)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(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對汽車的自身質(zhì)量影響較小。至于對轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來解決。對轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)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(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達(dá)到。為了減小值，值有時(shí)可達(dá)到45186?？砂聪率接?jì)算： (32)通常為35186。在轉(zhuǎn)向過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上述對轉(zhuǎn)向系的第(2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖33所示，由下式?jīng)Q定： (31)式中：—外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； —內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K—兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離； L—軸距內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來保證。汽車的機(jī)動性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量，但汽車的高機(jī)動性則應(yīng)由兩個(gè)條件保證。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的震動，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。采用液力式動力轉(zhuǎn)向時(shí)，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(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。（見圖32）轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 4steering axis。 2steering propeller 。采用動力轉(zhuǎn)向時(shí)，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對運(yùn)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(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖31。10) 進(jìn)行運(yùn)動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。8) 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。6）操縱輕便。4）轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。2. 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述 1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)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(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)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(shí)的“路感”。（4） 改善駕駛員的“路感”。（3） 提高了汽車的操縱性。．（1） 取消了方向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間的機(jī)械連接，通過軟件協(xié)調(diào)它們之間的運(yùn)動關(guān)系，因而消除了機(jī)械約束和轉(zhuǎn)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(shí)時(shí)設(shè)置傳動比。主控制器控制轉(zhuǎn)向盤模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的協(xié)調(diào)工作。轉(zhuǎn)向盤模塊包括路感電機(jī)和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器等，轉(zhuǎn)向盤模塊向駕駛員提供合適的轉(zhuǎn)向感覺（ 也稱為路感） 并為前輪轉(zhuǎn)角提供參考信號。它是繼EPS 后發(fā)展起來的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比EPS 操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)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。（SBW）在車輛高速化、駕駛?cè)藛T大眾化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽車的易操縱性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。(4)安全可靠。傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向由于不能很好地對助力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，所以協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向力與路感的能力較差，特別是汽車高速行駛時(shí)，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。(3)提高了操縱穩(wěn)定性。通過靈活的軟件編程，容易得到電機(jī)在不同車速及不同車況下的轉(zhuǎn)矩特性，這些轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉(zhuǎn)向能力，提供了與車輛動態(tài)性能相匹配的轉(zhuǎn)向回正特性。 當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤一角度然后松開時(shí)，EPS 系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。該系統(tǒng)真正實(shí)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(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān)。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機(jī)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(fèi)了部分能量。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，且電動機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時(shí)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(zhuǎn)向柱并最終完成了助力轉(zhuǎn)向。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(yù)先設(shè)計(jì)好的程序產(chǎn)生助力指令。1．電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程其工作過程為：扭矩傳感器檢測駕駛員打方向盤的扭矩，然后根據(jù)這個(gè)扭矩給控制單元一個(gè)信號。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在本田飛度、思域以及豐田新皇冠、奔馳新Aclass等車型上