【正文】 .. 26 螺距 P 和螺旋線導程角 ........................................ 26 工作鋼球圈數 ............................................... 27 轉向器的 計算和校核 ................................................ 27 循環(huán)球式轉向器零件的強度計算 ................................ 27 循環(huán)球式轉向器零件強度計算 ........................................ 29 鋼球與滾道間的接觸應力 ...................................... 29 齒的彎曲應力 ................................................ 30 轉向搖臂軸直徑的確定 ........................................ 30 4 動力轉向機構設計 ...................................................... 31 對動力轉向機構的要求 .............................................. 31 動力轉向機構布置方案 ............................................. 31 動力轉向機構布置方案 ......................................... 31 分配閥的結構方案 ............................................ 32 動力轉向機構的計算 ................................................ 33 動力缸尺寸的計算 ............................................. 33 分配滑閥參數的選擇 .......................................... 35 5 轉向傳動機構設計 ...................................................... 39 轉向傳動機構原理 .................................................. 39 轉向梯形的布置 .................................................... 40 轉向梯形機構尺寸的初步確定 ....................................... 40 轉向傳送機構的臂、桿與球銷 ........................................ 41 轉向橫拉桿及其端部 ................................................ 41 桿件設計結果 ...................................................... 42 結論 .................................................................... 43 參考文獻 ................................................................ 44 致謝 .................................................................... 46 貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 1 1 緒論 汽車轉向系統(tǒng)概述 轉向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分，轉向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，它對于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。 按 轉向力能源的不同，可將轉向系分為機械轉向系和動力轉向系。其中轉向器是將操縱機構的旋轉運動轉變?yōu)閭鲃訖C構的直線運動嚴格講是近似直線運動的機構，是轉向系的核心部件。由于轉向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當于電路系統(tǒng)中的電池、導線、開關、電機和 地線的作用。 2 汽車轉向時，全部車輪應繞一個瞬時轉向中心旋轉，不應有側滑 。 4 轉向后，轉向盤應自動回正，并應使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài) 。 機械式轉向系統(tǒng) 汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向 輪來完成的。純機械式轉向系統(tǒng)根據轉向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。但因結構簡單、工作可靠、造價低廉，目前該類轉向系統(tǒng)除在一些轉向操縱力不大、對操控性能要求不高的農用車上使用外已很少被采用。該系統(tǒng)是建立在機械系統(tǒng)的基礎之上，額外增加了一個液壓系統(tǒng)。液壓助力轉向系統(tǒng)一般由機械轉向器、液壓泵、油管、分配閥、動力缸、溢流閥和限壓閥、油缸等部件組成。其分配閥、轉向器和動力缸置于一個整體，分配閥和主動齒輪軸裝在一起（閥芯與齒輪軸垂直布置），閥芯上有控制槽，閥芯通過轉向軸上的撥叉撥動。在齒條的一端裝有活塞，并位于動力缸之中，齒條左端與轉向橫拉桿相接。 液壓助力轉向系統(tǒng)是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機帶動液壓泵產生的壓力來實現(xiàn)車輪轉向。為保證汽車原地轉向或者低速轉向時的輕便性，液壓泵的排量是以發(fā)動機怠速時的流量來確定。并且轉向系統(tǒng)還存在低溫 工作性能差等缺點。 EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎上發(fā)起來的，在傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)的基礎上增設了電控裝置，其特點是原來由發(fā)動機帶動的液壓助力泵改由電機驅動，取代了由發(fā)動機驅動的方式，節(jié)省了燃油消耗；具有失效保護系統(tǒng)，電子元件失靈后仍可依靠原轉向系統(tǒng)安全工作；低速時轉向效果不變，高速時可以自動根據 車速逐步減小助力，增大路感，提高車輛行使穩(wěn)定性。一般由電氣和機械兩部分組成，電氣部分由車速傳感器、轉角傳感器和電控單元 ECU 組成；機械部分包括齒輪齒條轉向器、控制閥、管路和電動泵。簡單地說，在低速大轉向時，電子控制單元驅動液壓泵以高速運轉輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅動液壓泵以較低的速度運轉，在不至影響高速打轉向 的需要的同時，節(jié)省一部分 的 發(fā)動機 的 功率。高壓油經轉向控制閥進入齒條上的動力缸，推動活塞以產生適當的助力，協(xié)助駕駛員進行轉向操作，從而獲得理想的轉向效果 。電控液壓助力轉向系統(tǒng)是傳統(tǒng) 的 液壓助力轉向系統(tǒng)向電動 的 助力轉向系統(tǒng)的過渡。 1990 年日本 Honda 公司也在運動型轎車 NSX 上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動助力轉向系統(tǒng)，從此揭開了電動助力轉向在 汽車上應用的歷史。電廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 動助力轉向系統(tǒng)在本田飛度、思域以及豐田新皇冠、奔馳新 Aclass 等車型上紛紛被采用。 電動助 力轉向系統(tǒng)工作原理 電動助力轉向系統(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，然后根據這個扭矩給控制單元一個信號。該指令傳到電機，由電機產生扭矩傳到助力機構上去，這里的齒輪機構則起到增大扭矩的作用。 電動助力轉向系統(tǒng)特點 。還消除了由于轉向油泵帶來的噪音污染。相反 EPS 僅在需要轉向操作時才需要向電機提供的能量。當轉向盤不轉向時，電機不工作；需要轉向時，電機在控制模塊的作用下開始工作，輸出 相應大小及方向的轉矩以產生助動轉向力矩。 。同時還可利用軟件在最大限度內調整設計參數以獲得最佳的回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性 必須改造底盤的機械結構，實現(xiàn)起來很困難。 貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 5 轉向系統(tǒng)是影響汽車操縱穩(wěn)定性的重要因素之一。但 EPS 是由電動機提供助力，助力大小由電子控制單元（ ECU）根據車速、方向盤輸入扭矩等信號進行實時調節(jié)與控制，可以很好地解決這個矛盾。 EPS 系統(tǒng)控制單元 ECU 具有故障自診斷功能，當 ECU 檢 測到某一組件工作異常，如各傳感器、電磁離合器、電動機、電源系統(tǒng)及汽車點火系統(tǒng)等，便會立即控制電磁離合器分離停止助力，并顯示出相應的故障代碼，轉為手動轉向，按普通轉向控制方式進行工作，確保了行車的安全。線控轉向系統(tǒng) （ SteeringByWireSysterm，簡稱 SBW）的發(fā)展，正是滿足這種客觀需求。 線控轉向系統(tǒng)的構成 SBW 系統(tǒng)一般由轉向盤模塊、轉向執(zhí)行模塊和主控制器 ECU、自動防故障系統(tǒng)以及電源等模塊組成。轉向執(zhí)行模塊包括轉向電機、齒條位移傳感器等 實現(xiàn)兩個功能 : 跟蹤參考前輪轉角、向轉向盤模塊反饋輪胎所受外力的信息以 反饋車輛行駛狀態(tài)。 線控轉向系統(tǒng)的工作原理 當轉向盤轉動時 轉向傳感器和轉向角傳感器檢測到駕駛員轉矩和轉向盤的轉角并轉變成電信號輸入到 ECU， ECU 根據車速傳感器和安裝在轉向傳動機構上的位移傳感器的信號來控制轉矩反饋電動機的旋轉方向并根據轉向力模擬生成反饋轉矩 控制轉向電動機的旋轉方向、轉矩大小和旋轉角度通過機械轉向裝置控制轉向輪的轉向位置，使汽廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。 （ 2）去掉了原來轉向系統(tǒng)各個模塊之間的剛性機械連接，采用柔性連接，使轉向系統(tǒng)在汽車上的布置更加靈活，轉向盤的位置可以方便地布置在需要的位置。由于可以實現(xiàn)傳動比的任意設置，并針對不同的車速，轉向狀況進行參數補償，從而提高了汽車的操縱性。由于轉向盤和轉向輪之間無機械連接，駕駛員 “ 路感 ” 通過模擬生成。 （ 5）減少了機構部件數量，而減少了從執(zhí)行機構到轉向車輪之間的傳遞過程，使系統(tǒng)慣性、系統(tǒng)摩擦和傳動部件之間的總間隙都得以降低，從而使系統(tǒng)的響應速度和響應的準確性得以提高。不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并 降低汽車的行駛穩(wěn)定性。 3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉向輪都不得產生自振，轉向盤沒有擺動。 5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉彎行駛能力。 7) 轉向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。 9)在車禍中，當轉向軸和 轉向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 轉向操縱機構 轉向操縱機構包括轉向盤，轉向軸，轉向管柱。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉向系的剛度。 轉向傳動機構 轉向傳動機構包括轉向臂、轉向縱拉桿、轉向節(jié)臂、轉向梯形臂以及轉向橫拉桿等。 圖中 1轉向萬向節(jié)； 2轉向傳動軸； 3轉向管柱； 4轉向軸； 5轉向盤 圖 轉向操縱機構 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 轉向器 機械轉向器是將司機對轉向盤的轉動變?yōu)檗D向搖臂的擺動（或齒條沿轉向車軸軸向的移動），并按一定的角轉動比和力轉動比進行傳遞的機構。高級轎 車和重型載貨汽車為了使轉向輕便，多采用這種動力轉向系統(tǒng)。 為了避免汽車在撞車時司機受到的轉向盤的傷害，除了在轉向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉向系中設置防傷裝置。 多數兩軸及三軸汽車僅用前輪轉向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機動性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉向；多軸汽車根據對機動性的要求，有時要增加轉向輪的數目，制止采用全輪轉 向 。在轉向過程中除內、外轉向輪的轉角外，其他參數是不變的?？砂聪率接嬎悖? aLR ??m a x0m in s in? () 中型車 的最小轉彎半徑一般為 ～ ,這里取 minR =12m. 貨車循環(huán)球式轉向系統(tǒng)設計 9 圖 理想的內、外轉向輪轉角間的關系 操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達到。但要使傳遞到轉向盤上的反向沖擊小，則轉向器的逆效率有不宜太高。 轉向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的 ～ ；小排量以及下轎車干重的 ～ 。 廣東技術師范學院本科畢業(yè)設計（論文） 10 2 轉型系方案的選擇及主要參數的確定 轉向系方案的選擇 轉向盤 轉向盤有盤 轂、輪緣和輪輻組成。 轉向盤的尺寸和形狀直接影響轉向操縱的輕便性。 轉向盤必須符合 JB45051986 轉向盤尺寸標準。轉向盤與轉向軸采用圓柱直尺漸開線花鍵連接形式，可參照下表選擇。這種結構在某些輕型汽車上還有應用。特別對可翻轉駕駛室的平頭車，可將萬向節(jié)布置在駕駛室翻轉軸線上，有利于駕駛室的翻轉。柔性萬向節(jié)，若剛性很大則不能滿足使用要求，剛性大小又不能適應汽車轉向要求，故一般應用較少。目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。 循環(huán)球式轉向器和齒 輪齒條式轉向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器；蝸桿式轉向器和蝸桿 銷 式轉向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。 布置方便?？梢詫崿F(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。大角度轉向位置轉向阻力