【正文】 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的發(fā)展已經(jīng)到了極限,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正特性改變了這一切。該系統(tǒng)還可以讓工程師們利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以獲得最佳的回正特性。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，這種轉(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(dòng)態(tài)性能相機(jī)匹配的轉(zhuǎn)向回正特性?！　?。采用該方法，給正在高速行駛（100km/h）的汽車一個(gè)過度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾，在短時(shí)間的自回正過程中，由于采用了微電腦控制，使得汽車具有更高的穩(wěn)定性，駕駛員有更舒適的感覺。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來自于電機(jī)。可變轉(zhuǎn)向力的大小取決于轉(zhuǎn)向力矩和車速。但在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可變轉(zhuǎn)向力矩通常寫入控制模塊中，通過對(duì)軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費(fèi)用很小。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用最干凈的電力作為能源，完全取締了液壓裝置，不存在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液態(tài)油的泄漏問題，可以說該系統(tǒng)順應(yīng)了綠色化的時(shí)代趨勢(shì)。而液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管使用的聚合物不能回收，易對(duì)環(huán)境造成污染。由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計(jì)，所以不需要對(duì)不同的系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、加工等,不但節(jié)省了費(fèi)用，也為設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性，而且更易于生產(chǎn)線裝配。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上皮帶輪和油泵，留出的空間可以用于安裝其它部件。裝有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車沒有油泵，沒有軟管連接，可以減少許多憂慮?！　　！　‰妱?dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代中期初提出以來，作為今后汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，必將取代現(xiàn)有的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。EPS系統(tǒng)的類型如圖22所示： 轉(zhuǎn)向軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)布置在靠近轉(zhuǎn)向盤下方，并經(jīng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸連接（圖22a）。a) 轉(zhuǎn)向軸助力式 b) 齒輪助力式 c） 齒條助力式圖22 EPS系統(tǒng)的類型 齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)布置在與轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪相連接的位置（圖22b），并通過驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)助力。 齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)構(gòu)等布置在齒條處（圖22c），并直接驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)助力。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的的主要結(jié)構(gòu)如圖23所示。 齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器工作原理齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器動(dòng)力傳遞路線齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的扭矩傳遞路線如圖24所示。因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)大約60176。若傳動(dòng)比是1:1，轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)1176。轉(zhuǎn)向盤向任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)30176。這種傳動(dòng)比過于小，因而轉(zhuǎn)向盤最輕微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使車輛突然改變方向。對(duì)乘用車，推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比在17～25范圍內(nèi)選取；對(duì)商用車，在23～32范圍內(nèi)選取，這里選傳動(dòng)比為18:1。前輪轉(zhuǎn)向1176。齒輪模數(shù)取值范圍多在2～3mm之間。齒輪螺旋角取值范圍多為9176。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)，相應(yīng)的齒條移動(dòng)行程應(yīng)達(dá)到的值來確定?！?5176。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度[12]。橡膠隔振套包在轉(zhuǎn)向器外，并固定在橫梁上或前圍板上。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中磨擦點(diǎn)的數(shù)目減少了，因此這種系統(tǒng)輕便緊湊。由于齒條直接連著梯形臂，這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可提供好的路感[13]。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄[14]。（或減?。?，作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必須增大（或減小），稱之為“路感”。，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向[11]。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種類型如圖26所示：中間輸入，兩端輸出（圖26a）；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖26b）；側(cè)面輸入，中間輸出（圖26c）；側(cè)面輸入，一端輸出圖（圖26d）。表27帕薩特車型數(shù)據(jù)整車質(zhì)量1400kg前軸荷840kg輪胎自由直徑632mm輪胎氣壓200kPa軸距2803mm前輪距1498mm根據(jù)車型數(shù)據(jù)，為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。精確地計(jì)算出這些力是困難的。 （21）N?mm式中 f ——輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)； ——轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷； p——輪胎氣壓。因齒輪齒條式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無轉(zhuǎn)向搖臂，故 、不代入數(shù)值。因此，可以用此值作為計(jì)算載荷。m 取=16mm初步估算主動(dòng)齒輪軸的直徑： （24）取=30mm上述的計(jì)算只是初步對(duì)所研究的轉(zhuǎn)向系載荷的確定。表28 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)初選參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱數(shù)值1阻力矩（N它安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合。齒輪軸上端與轉(zhuǎn)向柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連。齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上的球軸承支承[16]。齒條選用45鋼，表面淬火，齒面硬度5256HRC。mmψd——齒寬系數(shù)，查《簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)使用手冊(cè)》，Z1——轉(zhuǎn)向齒輪齒數(shù)；[σF]——齒面彎曲許用應(yīng)力，初步計(jì)算時(shí)，對(duì)于輪齒雙向受力，有 [σF]=σFlim，則[σF1]= σFlim1=425MPa，[σF2]=σFlim2=375MPa； Ysa——應(yīng)力修正系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 =，Ysa2 =；YFa——齒形系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 =，YFa2=，這里應(yīng)對(duì)齒輪和齒條進(jìn)行比較，取代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得mn=，取mn=.則轉(zhuǎn)向齒輪分度圓直徑d1=, 齒寬b=.齒頂圓直徑： (26)mm齒根圓直徑： (27)=齒條齒根高： (28)=齒輪齒頂高 ： (29)mm齒輪軸參數(shù)匯總見表29表29齒輪軸數(shù)據(jù)匯總序號(hào)項(xiàng)目尺寸參數(shù)(mm)1總長(zhǎng)852齒寬3齒數(shù)74法向模數(shù)5螺旋角20176。7螺旋方向左旋8齒頂圓直徑9齒根圓直徑10齒條齒根高11齒輪齒頂高齒條的極限行程：齒條齒輪安裝采用交錯(cuò)軸安裝，正確嚙合條件為：齒輪齒條模數(shù)mn= 齒輪齒條壓力角αn=20176。則齒條最大嚙合行程s239。6螺旋方式右旋7齒條端面齒距8為了讓汽車轉(zhuǎn)向輕便、靈活和精準(zhǔn)，轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的比例要有一定的范圍，這樣來達(dá)到汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而在齒輪齒條轉(zhuǎn)向系中，我們通常用轉(zhuǎn)向梯形來實(shí)現(xiàn)。而為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪盡可能的做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，需要讓兩轉(zhuǎn)向輪繞一個(gè)共同的瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心轉(zhuǎn)動(dòng)，而為了達(dá)到這個(gè)要求，就需要對(duì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確的設(shè)計(jì)。 2，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定轉(zhuǎn)向梯形的基本尺寸主要有梯形臂長(zhǎng)（用m表示）和梯行底角（用θ表示）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，橫拉桿軸向力 （210）式中FQ——作用于轉(zhuǎn)向節(jié)上臂的力，一般情況FQ=； G1——前軸負(fù)荷；l ——縱拉桿軸向力作用力臂；l’——橫拉桿軸向力FS的作用力臂。如果梯形臂太長(zhǎng)，則布置起來會(huì)非常困難。各元件的連接形式選擇球形鉸接。球形鉸接通常是采用彈簧把球頭與襯墊壓緊。襯墊與球銷最通常的材料是合金鋼18MnTi，20CrN，或12CrNi3A，并且滲碳淬火處理，～，硬度達(dá)到HRC 56～63。4，轉(zhuǎn)向橫拉桿設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。當(dāng)這些球頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊[19]。零件有一個(gè)螺紋孔，主要作用是連接橫拉桿。轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)如表213所示表213轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸匯總序號(hào)項(xiàng)目尺寸參數(shù)（mm）