轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計手冊.doc

轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計1 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的概述11轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)一般包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器總成111轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)駕駛員操縱轉(zhuǎn)向器的工作結(jié)構(gòu)，主要包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等。（建議附圖）112 轉(zhuǎn)向器將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動或齒條軸的直線往復(fù)運動，并對轉(zhuǎn)向操縱力進行放大的機構(gòu)。轉(zhuǎn)向器一般固定在汽車車架上或車身上，轉(zhuǎn)向操縱力通過轉(zhuǎn)向器后一般還會改變傳動方向。12 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的類型根據(jù)轉(zhuǎn)向能源的不同，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機械轉(zhuǎn)向系和助力轉(zhuǎn)向系兩大類。121 機械轉(zhuǎn)向系 以駕駛員的體力（手力）作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系，其中所有傳力件都是機械的。1 22 助力轉(zhuǎn)向系 兼用駕駛員的體力和發(fā)動機（或電機）的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。它是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動機（或電機）通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，一般還應(yīng)當(dāng)由駕駛員獨立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。13 整車對轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的要求要求它工作可靠，操縱要輕便靈活，還應(yīng)能減弱或避免地面施加在轉(zhuǎn)向車輪上的沖擊傳到轉(zhuǎn)向盤上，同時又要是駕駛員通過轉(zhuǎn)向盤對轉(zhuǎn)向過程中車輪與地面之間的運動情況保持適當(dāng)?shù)穆犯?。另外，?dāng)汽車發(fā)生碰撞時，轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)能減輕或避免對駕駛員的傷害。汽車的轉(zhuǎn)向操縱性能并不完全取決與轉(zhuǎn)向系，它還于行駛系有關(guān)。汽車在直線行駛中，轉(zhuǎn)向輪會受到偶然出現(xiàn)的地面?zhèn)认蚍戳Χl(fā)生意外偏轉(zhuǎn)，從而使汽車意外轉(zhuǎn)向。為了使汽車能穩(wěn)定地保持直行方向，要求轉(zhuǎn)向輪偶然發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，能立即自動回復(fù)到直線行駛的位置。14 設(shè)計原則141根據(jù)產(chǎn)品信函（或項目描述書）所描述的整車的使用情況（含道路狀況、使用條件及用戶群體等）確定轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的總體方案，為系統(tǒng)各零部件的選型提供依據(jù)；142根據(jù)車型提供的整車參數(shù)，結(jié)合各項法規(guī)的要求，初步分析各所選轉(zhuǎn)向零部件與整車匹配的合理性；143根據(jù)整車的要求，制定試驗方案進一步驗證整車轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)匹配和各元件選型的合理性。15 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢目前，世界上大多數(shù)普通車輛使用機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和一般助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（無電控裝置），但在高檔車上，對轉(zhuǎn)向性能的要求已不再是單純的為了減輕操作強度，而是根據(jù)車速和行駛條件的不同產(chǎn)生相應(yīng)的、合適的轉(zhuǎn)向力。理想的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)在停車狀態(tài)時能提供足夠的助力，使原地轉(zhuǎn)向容易，而隨著車速的增加助力逐漸減小，在高速行駛時則無助力或助力很小，以保證駕駛員有足夠的路感。這就出現(xiàn)了可變助力的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并且有廣泛應(yīng)用的傾向。（1） 可變助力的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ZF公司生產(chǎn)的可變助力的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能在低速調(diào)頭和停車時提供95%的助力，以后隨著車速的提高提供路感和精確的手動控制而逐漸減小到65%，并可根據(jù)行駛狀態(tài)和需要而精確地進行調(diào)節(jié)，不受因溫度變化，而引起油量或黏度變化的影響。美國塞其諾公司以電子裝置調(diào)整可變助力的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是用一個被稱為電子可變量孔的裝置來達到可變助力效果的。電子控制模塊可根據(jù)車速信號和給定的特性，操縱電磁閥量針在量孔中上，下移動，以控制油泵的流量。這樣，當(dāng)車速增加時流量將隨之減小。（2） 可變助力的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動傳動用電動機代替液壓缸，電動機由汽車電源供電。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的傳感器檢測出其運動情況，使電動機產(chǎn)生足夠大的動力帶動轉(zhuǎn)向輪做適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)，電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用電子開關(guān)代替了液壓動力轉(zhuǎn)向中的液壓分配閥。電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能根據(jù)不同情況產(chǎn)生適合不同車速的助力轉(zhuǎn)向。與液壓助力轉(zhuǎn)向相比，重量輕25%，零件少，另因其只在轉(zhuǎn)向時工作，節(jié)省燃油。另外為防止人員受傷，采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向盤輪緣、安全氣囊、可分離式安全轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、緩沖吸能式轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、2設(shè)計方案初步規(guī)劃21 各主要零部件的選型及相關(guān)注意事項： 211 轉(zhuǎn)向器總成（以下只適用于機械循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器） 機械循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器正效率很高、操縱輕便、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠壽命長、調(diào)整方便、齒形的幾何參數(shù)對傳動工作的影響不敏感、易于實現(xiàn)變傳動比。因而廣泛應(yīng)用于各類各級汽車。2111 通過對所開發(fā)車型與已開發(fā)同類車型（或標(biāo)桿車）的比較及所開發(fā)車型的前橋負(fù)荷,初步確定轉(zhuǎn)向器總成的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)。故在選取時應(yīng)遵循以下原則；2112轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)選型原則： 1）、根據(jù)整車布置尺寸，確定轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)尺寸。 2）、根據(jù)使用和成本狀況，確定是否使用通氣螺塞。2113 轉(zhuǎn)向器參數(shù)選型原則： 1）、根據(jù)轉(zhuǎn)向盤布置形式，確定是左置轉(zhuǎn)向器或右置轉(zhuǎn)向器。2）、根據(jù)前橋負(fù)荷，選定轉(zhuǎn)向器輸出扭矩及輸入軸花鍵。3）、根據(jù)車型的最小轉(zhuǎn)彎半徑確定轉(zhuǎn)向搖臂輸出擺角能否滿足使用要求。4）、根據(jù)產(chǎn)品信函（或項目描述書）所描述的整車的使用情況，確定轉(zhuǎn)向傳動比是否采用變傳動比形式。5）、根據(jù)產(chǎn)品信函（或項目描述書）所描述的整車的使用情況，確定傳動間隙特性。212 轉(zhuǎn)向搖臂選型原則： 1）、根據(jù)標(biāo)桿車進行類比。 2）、根據(jù)車型的最小轉(zhuǎn)彎半徑確定轉(zhuǎn)向搖臂在轉(zhuǎn)向器上的中間位置。 3）、根據(jù)車型總布置，確定轉(zhuǎn)向搖臂的偏距和長度。213 轉(zhuǎn)向傳動軸及管柱的選型原則：1）、根據(jù)標(biāo)桿車進行類比。2）、根據(jù)點火開關(guān)和組合開關(guān)確定轉(zhuǎn)向傳動軸及管柱的形式。3）、根據(jù)整車需要或成本考慮確定是否采用雙萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向盤可調(diào)結(jié)構(gòu)或緩沖吸能結(jié)構(gòu)。214 轉(zhuǎn)向盤選型原則：1）、根據(jù)標(biāo)桿車進行類比。2）、根據(jù)總布置確定轉(zhuǎn)向盤直徑。3）、根據(jù)整車需要或成本考慮，是否采用防傷轉(zhuǎn)向盤。22 初步分析計算：221 根據(jù)以上對轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的初步規(guī)劃和主要零部件的選型后需要對整個轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的匹配進行初步分析計算，考察所選配置與整車、所選配置在整車上的應(yīng)用與相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的符合性，必要時重新調(diào)整配置；222 分析計算過程中的相關(guān)注意事項：2221 轉(zhuǎn)向盤的自由行程：根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)汽車在時速100km/h以上時，轉(zhuǎn)向盤從相應(yīng)于汽車直線行駛的中間位置向任一方向的自由行程不超過10。2223 轉(zhuǎn)向操縱力：汽車類型正常運轉(zhuǎn)有故障最大作用力(N)時間（s）轉(zhuǎn)彎半徑（m）最大作用力(N)時間（s）轉(zhuǎn)彎半徑（m）M1150412300420M2150412300420M3200412450620N1200412300420N2245412400420N3245412450620 注：測定條件是汽車以10km/h的車速從直線方向行駛進入定半徑的行駛。2224當(dāng)汽車前行向左或向右轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)向盤向左向右的回轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向力不得有顯著差異。23 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)在設(shè)計和布置過程中的注意事項：232 轉(zhuǎn)向器的位置： 1）、考慮轉(zhuǎn)向管柱在側(cè)視圖上的傾角和在俯視圖上的傾角。