【正文】 .......................................................................................................................................................26致 謝 .....................................................................................................................................................................27 開封大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 11 緒論 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述汽車在行駛的過程中,需按駕駛員的意志改變其行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)如圖 所示，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) [1]。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過程為：駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向軸輸入轉(zhuǎn)向器，減速傳動裝置的轉(zhuǎn)向器中有2 級減速傳動副，經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開封大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 2動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。動力轉(zhuǎn)向系的發(fā)展經(jīng)過幾個階段，各個階段也有不同的動力輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)是建立在機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，額外增加了一個液壓系統(tǒng)。1983 年，在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，日本 Koyo 公司推出了具備車速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）。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(zhuǎn)向系統(tǒng)，也就是現(xiàn)在應(yīng)用車型極為廣泛的 EPS 系統(tǒng)。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 3 個基本階段 , 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為其發(fā)展趨勢 [1]。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有 4 種：有蝸桿銷式(WP 型)、蝸桿滾輪式(WR 型)、循環(huán)球式(BS 型)、齒條齒輪式(BP 型)，這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展 [1]。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由 60 年代的62．5%，發(fā)展到現(xiàn)今的 100%了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 65%，齒條齒輪式占 35%[1]。目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過 90%；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過 50%，法國已高達(dá)95%[1]。從發(fā)展趨勢上看，國外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國際經(jīng)濟形勢的變化對汽車乃至汽車轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)都有很大影響。隨著能源危機的發(fā)展，汽車工業(yè)首當(dāng)其沖，其發(fā)展方向有很大變化。開封大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 42 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性參數(shù) 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行使方向的機構(gòu)，一般轉(zhuǎn)向系組成如下圖 [2]包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)（轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向上、下軸、）、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)）等。圖 12 轉(zhuǎn)向系的基本構(gòu)成1方向盤；2轉(zhuǎn)向上軸；3托架； 4萬向節(jié)； 5轉(zhuǎn)向下軸； 6防塵罩 ；7轉(zhuǎn)向器 ；8轉(zhuǎn)向拉桿轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給左、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)。 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。起作用是使汽車在行駛過程中能按照駕駛員的操縱要求而適時地改變其行駛方向，并在受到路面?zhèn)鱽淼呐既粵_擊及汽車意外地偏離行駛方向時，能與行駛系統(tǒng)配合共同保持汽車?yán)^續(xù)穩(wěn)定行駛。一般來說，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求如下：合理設(shè)置傳動比，使操縱輕便，轉(zhuǎn)向系傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比（方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比）和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。轉(zhuǎn)向角傳動比不宜低于 1516；也不宜過大，通常以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輕便性來確定。轉(zhuǎn)向輪應(yīng)具有自動回正能力。汽車的穩(wěn)定行使，必須保證有合適的前輪定位參數(shù)，并注意控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的內(nèi)部摩擦阻力的大小和阻尼值。應(yīng)從設(shè)計上保證各桿系的運動干涉足夠小。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤應(yīng)有使駕駛員在車禍中避免或減輕傷害的防傷機構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞到方向盤上的反沖力要盡可能小在任何行使?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)產(chǎn)生擺振。機動性是通過汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑來體現(xiàn)的，而最小轉(zhuǎn)彎半徑由內(nèi)轉(zhuǎn)向車輪的極限轉(zhuǎn)角、汽車的軸距、主銷偏移距決定的，一般的極限轉(zhuǎn)角越大，軸距和主銷偏移距越小，則最小轉(zhuǎn)彎半徑越開封大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 6小。轉(zhuǎn)向時內(nèi)外車輪間的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)關(guān)系是通過合理設(shè)計轉(zhuǎn)向梯形來保證的。轉(zhuǎn)向系的間隙主要是通過各球頭皮碗和轉(zhuǎn)向器的調(diào)隙機構(gòu)來調(diào)整的。 轉(zhuǎn)向系的效率功率 P1從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，符號 η +表示，反之稱為逆效率，用符號 η 表示。正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動返回能力。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、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等 [3]。（1）、轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點與效率。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。選用滾針軸承時，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%。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%。0?轉(zhuǎn)向器的逆效率根據(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。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。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。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。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。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算 0tan)(?????（）式（）和式（）表明：增加導(dǎo)程角 0，正、逆效率均增大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時，逆效率為負(fù)值或者為零，此時表明?該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。 傳動比特性轉(zhuǎn)向系傳動比轉(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 。轉(zhuǎn)向系的角傳動比: kkkwdti ?????/0（）式中 為轉(zhuǎn)向盤角速度； 為轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度； 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角增量； 為w?k kd?轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向增量； 為時間增量。p?pd?轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的角傳動比: （）kpkpkdti ?????/力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系轉(zhuǎn)向阻力 Fw與轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr的關(guān)系式： （）aFrw?a 為主銷偏距。pi 0?i轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇轉(zhuǎn)向器角傳動比可以設(shè)計成減小、增大或保持不變的。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，以提高汽車的機動能力。汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動比應(yīng)當(dāng)小些。否則轉(zhuǎn)向過分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運動有困難。其中橫軸為轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角 ，縱軸為轉(zhuǎn)向角傳動比。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同開封大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 10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 ）。傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。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。圖 轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性 圖中曲線 1 表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線 2 表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙；曲線 3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動間隙變化特性。按照轉(zhuǎn)向能源不同，可以將汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條直接嚙合，可安裝助力機構(gòu)。其自動回正能力強。開封大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文