畢業(yè)設(shè)計輕型汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、第一章 緒論§1.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)的總稱。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能夠按照駕駛員的意愿進行直行或轉(zhuǎn)向行駛。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分，轉(zhuǎn)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。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術(shù)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）。按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)

2、向系分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。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。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C構(gòu)的直線運動(嚴格講是近似直線運動)的機構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件2。動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)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(dǎo)線、開關(guān)、電機和地線的作用。對轉(zhuǎn)向系提出的要求有：1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，理想情況下全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。否則會加速車輪輪胎的磨損，并降低汽車

3、的行駛穩(wěn)定性；2）汽車轉(zhuǎn)向行駛后，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；3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動；4）轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小；5） 保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力；6） 操縱輕便；7） 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小；8） 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機構(gòu)；9） 在車禍中，當轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。§1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及

4、發(fā)展趨勢§1.2.1 機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向輪來完成的。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1、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。純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)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。純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤，需占用較大的空間，整個機構(gòu)笨拙，特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的重型汽車，實

5、現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，目前該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除在一些轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的農(nóng)用車上使用外已很少被采用。§1.2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）裝配機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車，在泊車和低速行駛時駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱負擔過于沉重，為解決這個問題，美國GM 公司在20 世紀50 年代率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(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)。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由液壓和機械等兩部分組成，它是以液壓油做動力傳遞介質(zhì)，通過液壓泵產(chǎn)生動力來推動機械轉(zhuǎn)向器，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由機械轉(zhuǎn)向器、液壓泵、油管、

6、分配閥、動力缸、溢流閥和限壓閥、油缸等部件組成。為確保系統(tǒng)安全，在液壓泵上裝有限壓閥和溢流閥。其分配閥、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向軸上的撥叉撥動。轉(zhuǎn)向軸用銷釘與閥中的彈性扭桿相接，該扭桿起到閥的中心定位作用。在齒條的一端裝有活塞，并位于動力缸之中，齒條左端與轉(zhuǎn)向橫拉桿相接。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)向軸（連主動齒輪軸）帶動閥芯相對滑套運動，使油液通道發(fā)生變化，液壓油從油泵排出，經(jīng)控制閥流向動力缸的一側(cè)，推動活塞帶動齒條運動，通過橫拉桿使車輪偏轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)向。液壓助力轉(zhuǎn)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(chǎn)生的壓力

7、來實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。由于液壓轉(zhuǎn)向可以減少駕駛員手動轉(zhuǎn)向力矩，從而改善了汽車的轉(zhuǎn)向輕便性和操縱穩(wěn)定性。為保證汽車原地轉(zhuǎn)向或者低速轉(zhuǎn)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。汽車起動之后，無論車子是否轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)都要處于工作狀態(tài)，而且在大轉(zhuǎn)向車速較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，所以在一定程度上浪費了發(fā)動機動力資源。并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在低溫工作性能差等缺點。§1.2.3 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）由于液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，因此，在1983年日本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）

8、。EHPS 是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)起來的，在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)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(qū)動，取代了由發(fā)動機驅(qū)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(zhuǎn)向系統(tǒng)安全工作；低速時轉(zhuǎn)向效果不變，高速時可以自動根據(jù)車速逐步減小助力，增大路感，提高車輛行使穩(wěn)定性。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將液壓助力轉(zhuǎn)向與電子控制技術(shù)相結(jié)合的機電一體化產(chǎn)品。一般由電氣和機械兩部分組成，電氣部分由車速傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器和電控單元ECU 組成；機械部分包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、控制閥、管路和電動泵。其中電動泵的工作狀態(tài)由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度

9、等信號計算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動液壓泵以高速運轉(zhuǎn)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(qū)動液壓泵以較低的速度運轉(zhuǎn)，在不至影響高速打轉(zhuǎn)向的需要的同時，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理：在汽車直線行駛時，方向盤不轉(zhuǎn)動，電動泵以很低的速度運轉(zhuǎn)，大部分工作油經(jīng)過轉(zhuǎn)向閥流回儲油罐，少部分經(jīng)液控閥然后流回儲油罐；當駕駛員開始轉(zhuǎn)動方向盤時，ECU根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)角、車速以及電動機轉(zhuǎn)速的反饋信號等，判斷汽車的轉(zhuǎn)向狀態(tài)，決定提供助力大小，向驅(qū)動單元發(fā)出控制指令，使電動機產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)速以驅(qū)動油泵，進而輸出相應(yīng)流量和壓力的高壓油。高壓油經(jīng)轉(zhuǎn)

10、向控制閥進入齒條上的動力缸，推動活塞以產(chǎn)生適當?shù)闹?，協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作，從而獲得理想的轉(zhuǎn)向效果。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上有了較大的改進，但液壓裝置的存在，使得該系統(tǒng)仍有難以克服如滲油、不便于安裝維修及檢測等問題。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過渡。§1.2.4 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）1988年日本Suzuki公司首先在小型轎車Cervo 上配備了Koyo 公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。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)，從此揭開了電動助力轉(zhuǎn)向在

11、汽車上應(yīng)用的歷史。EPS 是在EHPS 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 它取消EHPS 的液壓油泵、油管、油缸和密封圈等部件,完全依靠電動機通過減速機構(gòu)直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向機構(gòu), 其結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量大大減少、可靠性增強, 解決了長期以來一直存在的液壓管路泄漏和效率低下的問題。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A-class等車型上紛紛被采用。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般是由轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)向）傳感器、電子控制單元ECU、電動機、電磁離合器以及減速機構(gòu)組成。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)這個扭矩給控制單元一個信號。同時控制單元也會收到來自方向盤位置傳感器

12、的信號，這個傳感器一般是和扭矩傳感器裝在一起的（有些傳感器已經(jīng)將這2 個功能集成為一體）。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)計好的程序產(chǎn)生助力指令。該指令傳到電機，由電機產(chǎn)生扭矩傳到助力機構(gòu)上去，這里的齒輪機構(gòu)則起到增大扭矩的作用。§1.2.5 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（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)計顯得尤為重要。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering-By-Wire Systerm，簡稱SBW）的發(fā)展，正是滿足這種客觀需求。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

13、更好的特點，它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，完全由電能實現(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 系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向盤模塊、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向盤模塊包括路感電機和轉(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。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角、向轉(zhuǎn)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)。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。當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時, 轉(zhuǎn)向傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器檢測到駕駛員轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向

14、盤的轉(zhuǎn)角并轉(zhuǎn)變成電信號輸入到ECU, ECU 根據(jù)車速傳感器和安裝在轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)上的位移傳感器的信號來控制轉(zhuǎn)矩反饋電動機的旋轉(zhuǎn)方向,并根據(jù)轉(zhuǎn)向力模擬,生成反饋轉(zhuǎn)矩, 控制轉(zhuǎn)向電動機的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)矩大小和旋轉(zhuǎn)角度,通過機械轉(zhuǎn)向裝置控制轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向位置，使汽車沿著駕駛員期望的軌跡行駛。（1）取消了方向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間的機械連接，通過軟件協(xié)調(diào)它們之間的運動關(guān)系，因而消除了機械約束和轉(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)汽車的行駛工況實時設(shè)置傳動比。（2）去掉了原來轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置更加靈活，轉(zhuǎn)向盤的位置可以方便地布置在需要的位置。（3

15、）提高了汽車的操縱性。由于可以實現(xiàn)傳動比的任意設(shè)置，并針對不同的車速，轉(zhuǎn)向狀況進行參數(shù)補償，從而提高了汽車的操縱性。（4）改善駕駛員的“路感”。由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間無機械連接，駕駛員“路感”通過模擬生成。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的“路感”。（5）減少了機構(gòu)部件數(shù)量，而減少了從執(zhí)行機構(gòu)到轉(zhuǎn)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(yīng)速度和響應(yīng)的準確性得以提高。綜上可知，汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展極其迅速，可以預(yù)

16、測其未來的發(fā)展趨勢為：（一）適應(yīng)汽車高速行駛的需要 從操作輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器。“變速比和高剛性”是目前世界上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。（二）充分考慮安全性、輕便性 隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學(xué)的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。（三）汽車轉(zhuǎn)向裝置的電腦化汽車的轉(zhuǎn)向裝置，必定是以電腦為唯一的發(fā)展途徑。第二章 轉(zhuǎn)向系方案分析§2.1 液壓式動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置

17、方案分析圖21 動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案1分配閥 2轉(zhuǎn)向器 3動力缸 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選用液壓動力，由于油液工作壓力高，動力缸尺寸、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，油液具有不可壓縮性，靈敏度高以及油液的阻尼作用可以吸收路面沖擊等優(yōu)點而被廣泛采用。圖2-1是動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案。液壓式動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動力缸、液壓泵、儲油罐和油管等組成。根據(jù)分配閥、轉(zhuǎn)向器和動力缸三者相互位置的不同，液壓式動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)可分為整體式（圖a）和分置式兩類。后者按分配閥所在位置的不同分為：聯(lián)閥式（圖b）、連桿式（圖c）和半分置式（圖d）。 在比較不同轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案時，經(jīng)常是從結(jié)構(gòu)上是否緊湊、轉(zhuǎn)向器主要零件是否承受由動力 缸建立

18、起來的載荷、拆裝是否容易、能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來比較。而整體式動力轉(zhuǎn)向器，由于分配閥、轉(zhuǎn)向器、動力缸三者裝在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊，管路也短，轉(zhuǎn)向輪收到的側(cè)向力作用或發(fā)動機的震動都不會影響分配閥的震動，不能引起轉(zhuǎn)向輪擺動等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用。此次設(shè)計是針對SUV四驅(qū)車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，我選擇整體式液壓動力轉(zhuǎn)向器，其布置方案如圖22所示。圖2-2 動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案1轉(zhuǎn)向動力缸 2動力缸活塞 3轉(zhuǎn)向齒輪 4轉(zhuǎn)向齒條 5流量控制閥 6轉(zhuǎn)向液壓泵 7油罐 8回油管路 9進油管路 10扭桿 11轉(zhuǎn)向軸 12閥心 13閥套齒輪齒條式機械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和控制閥設(shè)計成一體，組成整體式動力轉(zhuǎn)向器。其控制閥

19、為轉(zhuǎn)閥。轉(zhuǎn)向動力缸活塞2與轉(zhuǎn)向齒條4做成一體。活塞2將轉(zhuǎn)向動力缸1分成左右兩腔。轉(zhuǎn)閥的構(gòu)造如圖2-3所示。扭桿6的前段用銷2與轉(zhuǎn)向齒輪相連，后端與閥心連接，而閥心又與轉(zhuǎn)向軸的末端固定在一起看，因而轉(zhuǎn)向軸可通過扭桿帶動轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向控制閥處于中立位置時（圖2-2 ），由轉(zhuǎn)向油罐7、轉(zhuǎn)向液壓泵6、流量控制閥5組成的供能裝置輸出的油液，流入轉(zhuǎn)閥進油口P進入閥腔。由于轉(zhuǎn)閥處于中立位置，它使動力缸的兩腔想通，則油液經(jīng)回油管路8流回轉(zhuǎn)向油罐7。因此，轉(zhuǎn)向動力缸完全補起作用，該轉(zhuǎn)向加力裝置為常流式轉(zhuǎn)閥整體式動力轉(zhuǎn)向器。圖2-3 轉(zhuǎn)閥的構(gòu)造1-轉(zhuǎn)向齒輪 2、7-銷 3-閥體 4-閥套 5-閥心 6-扭桿

20、8-密封圈 9-軸承 P-轉(zhuǎn)閥進油口 O-轉(zhuǎn)閥出油口 A-通動力缸左腔出油口 B-通動力缸右腔出油口§2.2 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)的分析 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對運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2-4。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。圖2-4轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)1-轉(zhuǎn)向萬向節(jié)；2-轉(zhuǎn)向傳動軸；3-轉(zhuǎn)向管柱；4-轉(zhuǎn)向軸；5-轉(zhuǎn)向盤 資料表明：汽車正面碰撞時，轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管住是

21、是駕駛員受傷的主要元件，為此需要在轉(zhuǎn)向系中設(shè)計并安裝能防止或減輕駕駛員受傷的機構(gòu)。轉(zhuǎn)向系中，一般使有關(guān)零件在碰撞時產(chǎn)生塑性變形、彈性變形或利用摩擦等來吸收沖擊力量。如上圖所示是使在傳動軸中采用萬向節(jié)鏈接的結(jié)構(gòu)，布置合理就可以在汽車受到正面碰撞時防止轉(zhuǎn)向軸等向駕駛室移動，結(jié)構(gòu)簡單。轉(zhuǎn)向軸上設(shè)計有萬向節(jié)不僅能提高安全性，而且有利于使轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器在汽車上得到合理的布局，提高了操縱方便性并且拆裝容易。§2.3 轉(zhuǎn)向梯形與傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇轉(zhuǎn)向梯形的方案與懸架采用何種方案有關(guān)。轉(zhuǎn)向梯形要做到汽車轉(zhuǎn)彎時，保證全部車輪繞一個瞬心行駛，使在不同圓周上運動的車輪，

22、作無滑動的純滾動運動，同時，為保證總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。 汽車轉(zhuǎn)向時，左、右轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角要符合一定的規(guī)律，以保證所有車輪在轉(zhuǎn)向過程中都繞一個圓心以相同的瞬時角速度運動。轉(zhuǎn)向梯形機構(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。轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)由梯形臂、橫拉桿和前軸組成。 根據(jù)梯形機構(gòu)相對前軸的位置分為前置式和后置式兩種。后置轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)是將轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之后，簡單可靠，因此應(yīng)用廣泛。前置轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)是在發(fā)動機位置很低或前軸為驅(qū)動軸時，轉(zhuǎn)向梯形實在不能布置在轉(zhuǎn)向軸之間，才不得不把轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之前。根據(jù)

23、前懸架形式的不同，轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)又可分為整體式和分段式兩種。整體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)用于非獨立懸架的汽車。分段式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)用于獨立懸架的汽車，以保證任一前輪的跳動不致牽動拉桿而涉及另一車輪的偏轉(zhuǎn)。分段式轉(zhuǎn)向梯形比較復(fù)雜，鉸接點多。因本車型采用非獨立懸架，故本文采用前置整體式轉(zhuǎn)向梯形。§2.4 轉(zhuǎn)向器類型的選擇分析根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動副的不同，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式有多種。常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等。對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)型式的選擇，主要是根據(jù)汽車的類型，前軸負荷，使用條件等來決定，并要考慮其效率特性，角傳動比變化特性等對使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能，壽命，制造工藝等

24、。§2.4.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點是：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)量比較少；傳動效率高達90%；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。齒輪齒條式式轉(zhuǎn)向器最主要的缺點是：因逆效率高（60%70%），汽車在不平路面上行駛時，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)向盤，稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張，并難以準確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤突然轉(zhuǎn)動又會造成打手，同時對駕駛員造成傷害。

25、§2.4.2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成，如圖2-6。圖2-6循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器示意圖循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是：在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，因而傳動效率可達到75%85%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿。螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整工作容易進行；適合用來做整體式動力轉(zhuǎn)向器。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的缺點是

26、：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。§2.4.3 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器由蝸桿和滾輪嚙合而構(gòu)成。其主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單；制造容易；因為滾輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有較高的強度，工作可靠，磨損小，壽命長；逆效率低。蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器主要缺點是：正效率低；工作齒面磨損以后，調(diào)整嚙合間隙比較困難；轉(zhuǎn)向器的傳動比不能改變。這種轉(zhuǎn)向器曾在汽車上廣泛使用過。§2.4.4 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的銷子若不能自轉(zhuǎn)，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器；銷子除隨同搖臂軸轉(zhuǎn)動外，還能繞自身軸線轉(zhuǎn)動的，稱為旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器。根據(jù)銷子數(shù)量不同，又有單銷和雙銷之分。蝸桿

27、指銷式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是:轉(zhuǎn)向器的傳動比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損后，調(diào)整間隙工作容易。固定銷蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；但是因銷子不能自轉(zhuǎn)，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快，工作效率低。旋轉(zhuǎn)銷式轉(zhuǎn)向器的效率高，磨損慢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器應(yīng)有較少。所以我的設(shè)計選用循環(huán)球式-齒條齒扇轉(zhuǎn)向器。第三章 汽車總體參數(shù)的確定本設(shè)計中給定參數(shù)為：微型汽車排量1.2L；發(fā)動機功率141馬力（118KW）；最高行駛速度110km/h；額定功率3000rpm。§3.1 汽車形式的選擇不同形式的汽車，主要體現(xiàn)在軸數(shù)、驅(qū)動形式以及布置形式上有區(qū)別。§

28、;3.1.1 軸數(shù) 汽車可以有兩軸、三軸、四軸甚至更多的軸數(shù)。影響選取軸數(shù)的因素主要有汽車的總質(zhì)量、道路法規(guī)對質(zhì)量的限制和輪胎的負荷能力以及汽車的結(jié)構(gòu)等。為了保護公路，有關(guān)部門制定了道路法規(guī)，對汽車的軸載質(zhì)量加以限制，當設(shè)計的汽車總質(zhì)量增加到軸荷不符合道路法規(guī)的限定值時，設(shè)計師可選擇增加汽車軸數(shù)來解決。汽車軸數(shù)增加以后，不僅軸，而且車輪，制動器，懸架等均相應(yīng)增多，使汽車結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，整備質(zhì)量以及制造成本增加。若轉(zhuǎn)向軸數(shù)不變，汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑又增大，后軸輪胎的磨損速度也加快，做一增加汽車軸數(shù)是不得已的選擇。包括乘用車以及汽車總質(zhì)量小于19t的公路運輸車輛和軸荷不受道路，橋梁限制的不在公路上行駛

29、的車輛，如礦用自卸車等，均采用結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉的兩軸方案，總質(zhì)量在19噸到26噸的公路運輸車采用三軸形式，總質(zhì)量更大的汽車宜采用四軸和四軸以上的形式。本設(shè)計中，由于汽車為微型汽車，故采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉的兩軸方案。§3.1.2 驅(qū)動形式汽車的驅(qū)動形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等，其中前一位數(shù)字表示汽車車輪總數(shù)，后一位數(shù)字表示驅(qū)動輪數(shù)。汽車的用途、總質(zhì)量和對車輛通過性能的要求等，是影響選取驅(qū)動形式的主要因素。增加驅(qū)動輪數(shù)能夠提高汽車的通過能力，驅(qū)動輪數(shù)越多，汽車的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，

30、整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時也使汽車的總體布置工作變得困難。乘用車和總質(zhì)量小些的輕型貨車，由于行駛的主要路面條件較好，多采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的4×2驅(qū)動形式。總質(zhì)量在1926噸的公路用車輛，采用6×2或6×4驅(qū)動形式。對于越野汽車，為提高其通過性，可采用4×4、6×6、8×8的驅(qū)動形式。本設(shè)計中，采用結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的4×2驅(qū)動形式。§3.1.3 布置形式汽車的布置形式是指發(fā)動機、驅(qū)動橋和車身（或駕駛室）的相互關(guān)系和布置特點而言。汽車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對使用性能也

31、有重要影響。乘用車的布置形式主要有發(fā)動機前置前輪驅(qū)動（FF）（如圖3-1），發(fā)動機前置后輪驅(qū)動（FR）（圖3-2），發(fā)動機后置后輪驅(qū)動（RR）（圖3-3）三種，少數(shù)乘用車采用發(fā)動機前置全輪驅(qū)動。本設(shè)計采用前置后輪驅(qū)動的布置形式。圖3-1發(fā)動機前置前輪驅(qū)動 圖3-2發(fā)動機前置后輪驅(qū)動圖3-3發(fā)動機后置后輪驅(qū)動§3.2 汽車主要參數(shù)的選擇汽車的主要參數(shù)包括尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和汽車性能參數(shù)。§3.2.1 汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸參數(shù)有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭長度和車廂尺寸。（一）外廓尺寸汽車的長、寬、高稱為汽車外廓尺寸。在公路和市內(nèi)行駛的汽車最大外廓尺寸

32、受有關(guān)法規(guī)限制不能隨意確定，而非公路用車輛可以不受法規(guī)限制，如礦用自卸車、機場擺渡車等。查閱相關(guān)資料并參考同類車型，最終取以下數(shù)據(jù)：總長：總寬：總高：（二）軸距 軸距對整備質(zhì)量、汽車總長、汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑等有影響。當軸距短時，上述各指標減少。但軸距過短也會帶來一系列問題，例如車廂長度不足或后懸過長；汽車行駛時其縱向角震動過大等。當然，在滿足所設(shè)計驅(qū)車的車廂尺寸，軸荷分配，主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計得短一些為好。表3-1提供的數(shù)據(jù)可供初選軸距時參考。表3-1 各類汽車的軸距和輪距車型類型軸距輪距乘用車發(fā)動機排量V/LV<1.02000220011

33、0013801.0<V1.621002540115015001.6<V2.525002860130015002.5<V4.02850340014001580V>4.02900390015601620貨車汽車總質(zhì)量1700290011501350230036001300165036005500170020004500560018402000礦用自卸車3200420039004800大客車城市大客車（單車）長途大客車（單車）450050001740205050006500根據(jù)表3-1，同時參考同類汽車軸距，選取軸距為。（三）前輪輪距和后輪輪距汽車輪距的改變會影響車廂或駕駛室

34、內(nèi)寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化。增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，有利于增加側(cè)傾剛度，汽車橫向穩(wěn)定性變好；但是汽車總寬和總質(zhì)量及最小轉(zhuǎn)彎直徑等增加，導(dǎo)致汽車的比功率、比轉(zhuǎn)矩指標下降，機動性變壞。受汽車總寬不得超過2.5m限制，輪距不宜過大。各類汽車的輪距可參考表3-1提供的數(shù)據(jù)進行初選。根據(jù)表3-1，4×2輕型汽車的輪距應(yīng)在11501500mm之間，同時參考同類汽車輪距，選取輪距為；。 §3.2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定汽車的質(zhì)量參數(shù)包括整車整備質(zhì)量、載客量、裝載質(zhì)量、質(zhì)量系數(shù)、汽車總質(zhì)量、軸荷分配等。（一）汽車的載質(zhì)量橋車的裝載量即載客量，是指其最多

35、乘坐人數(shù)，并以座位數(shù)表示。載貨汽車的裝載量是指該車在良好的硬路面上行駛時裝載貨物量的最大限額，通常其單位以t表示。它是由汽車制造廠根據(jù)設(shè)計確定的。當汽車在碎石路或其他非良好硬路面上行駛時，裝載量應(yīng)適當減少。各種車型的裝載量應(yīng)符合行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃對各類車裝載量系列的規(guī)定，本設(shè)計裝載量為5座。（二）整車整備質(zhì)量的確定整車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備（包括隨車工具、備胎等），加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量。參照有關(guān)車型，本設(shè)計的整車整備質(zhì)量取為。（三）汽車總質(zhì)量汽車的總質(zhì)量是指已整備完好，裝備齊全并按規(guī)定載滿客，時的汽車質(zhì)量。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按計，于是 （3-1）式中 包括駕駛員在

36、內(nèi)的人數(shù)，n1=5； 因此根據(jù)式（3-1），可算得（四）軸荷分配 汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止狀態(tài)下，各車軸對支承平面的垂直負荷，可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。各類汽車的軸荷分配見表3-4，本設(shè)計車型為微型轎車，發(fā)動機前置后輪驅(qū)動，根據(jù)表3-4，可以確定該貨車的軸荷分配，空載：前軸，；后軸, 滿載：前軸，；后軸， 由此可以得出滿載時單側(cè)前輪的負荷為： 單側(cè)后輪的負荷為： 表3-4 各類汽車的軸荷分配車型滿載空載前軸后軸前軸后軸轎車發(fā)動機前置前輪驅(qū)動47%60%40%53%56%66%發(fā)動機前置后輪驅(qū)動45%50%50%55%51%56%44%495發(fā)動機后置后輪驅(qū)動40%4

37、6%54%60%38%50%50%62%貨車后輪單胎32%40%60%68%50%59%41%50%后輪雙胎，長短頭式25%27%73%75%44%49%51%56%后輪雙胎，平頭式30%35%65%70%48%54%46%52%后輪雙胎19%25%75%81%31%37%63%69%§3.2.3 汽車性能參數(shù)的確定（一）動力性參數(shù)汽車動力性參數(shù)包括最高車速、加速時間、上坡能力等。1）最高車速隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級轎車的最高車速有逐漸提高的趨勢。轎車的最高車速大于貨車、客車的最高車速。級別高的轎車的最高車速要大于級別低些轎車的最高車速。微型、輕型貨車最高車速大于中型、

38、重型貨車的最高車速，重型貨車最高車速較低?？傎|(zhì)量小些的商用貨車最高車速稍大于總質(zhì)量大些商用貨車的最高車速。不同車型的最高車速的范圍見表3-5。表3-5 汽車動力性參數(shù)范圍汽車類別最高車速比功率比轉(zhuǎn)距轎車微型級110150306050110普通級120170356580110中級130190407090130中、高級1402305080120140高級16028060110100180貨車汽車總質(zhì)量8013562830441525384475120102033476202950本設(shè)計已給定汽車最高車速，與表中微型轎車的范圍相符合。2)加速時間汽車在平直良好路面上，從原地起步開始以最大加速度加速到

39、最大車速所用去的時間，稱為加速時間。對于>100km/h的汽車，常用加速到100km/h所需的時間來評價；對于<100km/h的汽車，可用060km/h的加速時間來評價。3)上坡能力用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來表示 。因乘用車、貨車、越野車的使用條件不同，對它們的上坡能力要求也不一樣。微型轎車一般要求克服15%的坡度。(二)汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑，稱為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑。它用來描述汽車的轉(zhuǎn)向機動性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項重要指標。各類汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑見表3-7表3-7 各類汽車的最小轉(zhuǎn)彎直徑

40、車型級別車型級別轎車微型79.5貨車微型812普通型811輕型1019中級912中型1220高級1114重型1321客車微型1013礦用自卸車裝載質(zhì)量15191824中型1420大型1722 本設(shè)計選取最小轉(zhuǎn)彎半徑為12m。(三)通過性幾何參數(shù)總體設(shè)計要確定的通過性幾何參數(shù)有：最小離地間隙，接近角，離去角，縱向通過半徑等.各類汽車的通過性參數(shù)視車型和用途而異，其范圍見表3-8。根據(jù)表3-8與相關(guān)車型，確定通過性幾何參數(shù)分別為：最小離地間隙為：,接近角：，離去角：，縱向通過性。表3-8 汽車通過性的幾何參數(shù)車型轎車150220203015223.08.3轎車210250455035401.73.

41、6貨車180300406025452.36.0、貨車260350456035451.93.6客車22037010406204.09.0(四)操縱穩(wěn)定性參數(shù)汽車操縱穩(wěn)定性的評價參數(shù)較多，與總體設(shè)計有關(guān)并能作為設(shè)計指標的有：1)轉(zhuǎn)向特性參數(shù)為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車以0.4g的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時，前、后輪側(cè)偏角之差作為評價參數(shù)。此參數(shù)在1°3°為宜。2)車身側(cè)傾角汽車以0.4g的向心加速度沿定圓等速行駛時，車身側(cè)傾角控制在3°內(nèi)為好，最大不超過7°。3)制動前俯角為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以0.4g的減速度制

42、動時，車身的前俯角度不大于1.5°。§3.2.4 輪胎的選擇車胎的尺寸和型號是進行汽車性能計算和繪制總布置圖的重要原始數(shù)據(jù)之一，因此，在總體設(shè)計開始階段就應(yīng)該選定，而選擇的依據(jù)是車型，使用條件，輪胎的靜負荷，輪胎的額定負荷以及汽車的形式速度。當然還要考慮與動力-傳動系數(shù)的匹配以及整車尺寸參數(shù)的影響。本設(shè)計選用輪胎的規(guī)格為：6層6.50-14。輪胎氣壓為3.2Mpa。表3-9 國產(chǎn)汽車輪胎的規(guī)格、尺寸及使用條件輪胎規(guī)則層主要尺寸使用條件數(shù)斷面寬外直徑最大負荷相應(yīng)氣壓p0.1標準輪輞允許使用輪輞普通花紋加深花紋越野花紋NMPa輕型貨車，中，小客車及其掛車輪胎6.50-14681

43、80705-585069003.24.25J6.50-16(6.50R16)68755765765-635075503.2(3.5)4.2(4.6)5.50F5.50E5.50F7.55-15(7.00R15)68200750760-680080003.2(3.5)4.2(4.6)5.50F6.00G7.00-16(7.00R16)810200780790-850096504.2(4.6)5.3(5.6)5.50F6.00G7.50-15(7.50R15)810220785790-9300106004.2(4.6)5.3(5.6)6.00G5.50F6.50F7.50-16(7.50R16)8

44、1012220810820-970011050124004.2(4.6)5.3(5.6)6.3(6.7)6.00G5.00F6.50H8.25-16(8.25R16)12240860870-135005.3(5.6)6.50H6.00G9.00-16(9.00R16)810225890900-12200135503.5(3.9)4.2(4.6)6.50H6.00G第四章 轉(zhuǎn)向傳動裝置的設(shè)計計算§4.1 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的選擇橫拉桿上斷開點的位置與獨立懸架形式有關(guān)。采用雙橫臂獨立懸架時，常用圖解法（基于三心定理）確定斷開點的位置。求法如圖3-1所示：圖4-1 斷開點的確定1）延長KBB與K

45、AA，交于立柱AB的瞬心P點，由P點作直線PS。S點為轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心在懸架桿件（雙橫臂）所在平面上的投影。當懸架搖臂的軸線斜置時，應(yīng)以垂直于搖臂軸的平面作為當量平面進行投影和運動分析。2)延長直線AB與KAKB，交于QAB點，連PQAB直線。3）連接S和B點，延長直線SB。4）作直線PQBS，使直線PQAB與PQBS間夾角等于直線PKA與PS間的夾角。當S點低于A點時，PQBS線應(yīng)低于PQAB線。5）延長PS與QBSKB，相交于D點，此D點便是橫拉桿鉸接點（斷開點）的理想位置。以上是在前輪沒有轉(zhuǎn)向的情況下，確定斷開點D的位置的方法。此外，還要對車輪向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)的幾種不同工況驚進行校核。圖解

46、方法同上，但S點的位置變了；當車輪轉(zhuǎn)向時，可以認為S點沿垂直于主銷中心線AB的平面上畫?。ú挥嬛麂N后傾角）。如果這種方法所得到的橫拉桿長度在不同轉(zhuǎn)角下都相同或十分接近，則不僅在汽車直線行駛是，而且在轉(zhuǎn)向時，車輪的跳動都不會對轉(zhuǎn)向產(chǎn)生影響。雙橫臂互相平行的懸架能滿足此要求，如圖4-1a、c所示2。§4.2 梯形臂長度確定本設(shè)計采用的是與非獨立懸架配用的整體式轉(zhuǎn)向梯形，其確定主要包括兩個參數(shù)，梯形底角以及梯形臂長。根據(jù)公式（4-1）初選 （4-1）其中，K??；L為軸距，。則，取。梯形臂長一般取，本設(shè)計選取。對進行校核，當內(nèi)輪轉(zhuǎn)角為時，外輪的轉(zhuǎn)角為，由 (4-2)式中，-內(nèi)輪轉(zhuǎn)角，-外輪轉(zhuǎn)

47、角；可得即理想值與實際值之間僅相差，在誤差允許范圍之內(nèi)，故取符合要求§4.3 轉(zhuǎn)向傳送機構(gòu)的臂、桿與球銷轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20、30或35號鋼的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的各元件間采用球形鉸接球形鉸接的主要特點是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對運動。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進入。球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A，18MnTi，或20CrN制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深1.53.0mm，表面

48、硬度HRC 5663。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。§4.4 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部 轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過螺紋與齒條連接。當這些球頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時，在球頭銷上就作用了一個預(yù)載荷。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，這些防塵套阻止雜物進入球銷及齒條中。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊（ 圖4-2）。 圖4-2轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭1-橫拉桿 2-鎖緊螺母3-外接頭殼體 4-球頭銷 5-六角開槽螺母 6-球碗 7-端

49、蓋 8-梯形臂 9-開口銷表4-3 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計參數(shù)序號項目符號尺寸參數(shù)()1橫拉桿總長2642橫拉桿直徑153螺紋長度604外接頭總長1205球頭銷總長626球頭銷螺紋公稱直徑M10×17外接頭螺紋公稱直徑M12×1.58內(nèi)接頭總長65.39內(nèi)接頭螺紋公稱直徑M16×1.5第五章 循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器設(shè)計計算§5.1 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式選擇及其設(shè)計計算循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器又有兩種結(jié)構(gòu)型式，即常見的循環(huán)球-齒條齒扇式和另一種即循環(huán)球-曲柄銷式。它們各有兩個傳動副，前者為：螺桿、鋼球和螺母傳動副以及落幕上的齒條和搖臂軸上的齒扇傳動副；后者為螺桿、鋼

50、球和螺母傳動副以及螺母上的銷座與搖臂軸的錐銷或球銷傳動副。兩種結(jié)構(gòu)的調(diào)整間隙方法均是利用調(diào)整螺栓移動搖臂軸來進行調(diào)整。本設(shè)計選用的循環(huán)球-齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器。§5.1.1 螺桿鋼球螺母傳動副的設(shè)計表5-1 各類汽車循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的齒扇模數(shù)齒扇模數(shù)3.03.54.04.55.06.06.5乘用車排量550100018001600200020002000前橋負荷3.53.84.77.357.09.08.311.010.011商用車前橋負荷3.05.04.57.55.518.57.019.59.02417372344最大裝載質(zhì)量350100025002700400060008000由設(shè)計要求可

51、知排量為1.2L，由前面的整體設(shè)計知滿載時：前軸負荷為578.4kg，即5784N。所以根據(jù)表4-1，齒扇模數(shù)選3.5mm。（一）鋼球中心距D、螺桿外徑D1和螺母內(nèi)徑D2鋼球中心距是基本尺寸。螺桿外徑D1，螺母內(nèi)徑D2及鋼球直徑d對確定鋼球中心距D的大小有影響，而D又對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)尺寸和強度有影響。在保證足夠的強度條件下，盡可能將D值取小些。選取D值的規(guī)律是隨著扇齒模數(shù)的增大，鋼球中心距D也相應(yīng)增加（表5-2）。表52 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù)齒扇模數(shù)/mm3.03.54.04.55.06.06.5搖臂軸直徑/mm22263032323538404245鋼球中心距/mm20232525286032

52、3540螺桿外徑/mm2023252528293438鋼球直徑/mm5.5565.5566.3506.3507.1447.1448.000螺距/mm7.9388.7319.5259.52510.00010.00011.000工作圈數(shù)1.51.22.52.5環(huán)流行數(shù)2螺母長度/mm41455246475856596272788082齒扇齒數(shù)355齒扇整圓齒數(shù)121313131415齒扇壓力角22°3027°30切削角6°306°307°30齒扇寬/mm2225252725283028323034383538設(shè)計時先參考同類汽車的參數(shù)進行初選，經(jīng)強

53、度驗算后，再進行修正。螺桿外徑D1通常在2038范圍內(nèi)變化，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向軸負荷的不同來選定。螺母內(nèi)徑D2應(yīng)大于D1，一般要求D2 - D1=（5%10%）D。根據(jù)表5-2，本設(shè)計初選鋼球中心距為25mm，螺桿外徑24mm，D2-D1=8%D，所以螺母內(nèi)徑D2為26mm。（二）鋼球直徑d及數(shù)量n鋼球直徑尺寸d取得大，能提高承載能力，同時螺桿和螺母傳動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸也隨之增加。鋼球直徑應(yīng)符合國家標準一般常在79mm范圍內(nèi)選用（表5-2）。增加鋼球數(shù)量n，能提高承載能力，但是鋼球流動性變壞，從而使傳動效率降低。因為鋼球直徑本身有誤差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部的鋼球數(shù)。經(jīng)驗表明，每個環(huán)路中的鋼球數(shù)以不超過60為好。為保證盡可能多的鋼球都承載，應(yīng)分組裝配。每個環(huán)路中的鋼球數(shù)為 （5-1）式中，D為鋼球中心距；W為一個環(huán)路的鋼球工作圈數(shù)；n為不包括環(huán)流導(dǎo)管中的鋼球數(shù)；為螺線導(dǎo)程角，常取，故1。本設(shè)計中鋼球直徑d=8mm，工作圈數(shù)W=2.5，由公式（5-1）可得鋼球數(shù)n為25（三）滾道截面圖5-1 滾道截面示意圖當螺桿和螺母的滾道截面各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時，如圖5-1所示，鋼球與滾道有四點接觸，傳動時軸向間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求。圖5-1中滾道與鋼球之間的間隙，除用來儲存潤滑油之外，還能儲存磨損雜質(zhì)。為了減少摩擦，螺桿和螺