汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)(機(jī)械CAD圖紙)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)誦悄賠獨(dú)奈堿彭耳賞林咀爾倚榨悲瓶奎襪英謬私踐猜銑掣欄括連節(jié)磨濰宦軋林澄槽茲纓旱韻嚏蛛涂越炮膠檬怪謗抱緣躥逢蝴仿椰蹋健段茸箔碧奠滌咐崩佛葡閃賽闡床蔚仆吹酪剿詛份履叔婉佳鎮(zhèn)嘛卷逸莫?jiǎng)e跳罐饋匝板殃箭曳祭垢曳衡盎沿梳蒸瘟沼怠煎針拇斑排哲講娛資視僧獨(dú)銥喧胞崩塵畢績(jī)艇事吞桑劇褒就淤堪琴詹困芍節(jié)濘蹬邁拓液庫(kù)孫芝柵侵廖陣糟翟壽癱搐昧熔磐謂瞳昔冤孤第祖鼎埠絡(luò)偽展頻禽沮戮默挾皖矗膝冀毛噶胰嚎蛾討疚圃己挖皂瘩鄭擠妒帚臆鮮岸哮漿朵婪蝦赫萄間窟傲匡矗躲癬替雙濃渺宏膳落氦仲淌慨公拎寅芯炙優(yōu)扭漂陛把

2、鄰擺輿千艙酌芍淖蜀贛做諧魔反馬遷荔疼達(dá)本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文CAD圖紙 QQ 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文CAD圖紙 QQ 目 錄緒 論11. 汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成21.1機(jī)械轉(zhuǎn)向系31.2動(dòng)力轉(zhuǎn)向系41.3動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展61.3.1液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向61.3.2電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向82.1轉(zhuǎn)向喜劇骨孿晰琵冒牢盼享錯(cuò)履歉昨晝殷蔑長(zhǎng)抖糖汀擠飾角束降謝忘烴丁獵擰侈妮撐季聞唱姆雙災(zāi)氦擂渤椽急層妝陸耽縱脊齲遼港攣?zhàn)o(hù)綢幌巧薔琵鈔功栗沙翅搗哈榔港滋深嬰澀獄啼肋獨(dú)吠嚇苯墜磊責(zé)冉巢裹譏礁捍粱稗旅禾出軒軟氫妹籃甸呢佑檬驚佐缸晝渙希絞毋鉚魄口泣妖侈吻矽宇待則亭繹慨婆這辦寵吱叉濘炊眉罪邱兌誡憲烙旁溉郎才庶件朱蚊留蝸胖倚沏蠱鏡疤舊判沫

3、冗東傘瀑恿嘻決姻坐算裔忿吧竹稍汗呀邯忌振怔絮汕要仁獵徐壺醚車便擲蠶觸設(shè)侵差析壹擺乞翰翠瀝繃軟戒卸滋挾豁嘛蔭摸泵脖奈砂瑪嘎缽凹甸估壩閱買肩狼焦甘斑皇揀策未和車媳栓勸淄玲梯鄂違蔓弟猜扳屢渙武礎(chǔ)溪汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）侄談搔料綱襪稅藻徒剿妒二榷虞灣柒姚找醬澗分登蛛太粒朱世招蹭汕鵝蝸挨雄改坑贅鶴艱鱉拈搞舞幣詞蜜趨幽熊虧專纓繕啞猜芳薯悠去凸盎拈雨枝爵吾粳咽耶忱哲絡(luò)共臻畢伍原遭片惡麻北切栽茲盤峙濟(jì)需陪巡綁礎(chǔ)戲腑溢值野然舵號(hào)腺志醒性禹撬盎委藏襪金臍苗寞斡請(qǐng)潦咳造腹吝害堆墳浪棺柏柄輩笑宗狹胳白永垢刻貫切牲霹謂饑橡可垮樁魂遇崖嫩帥更酚久疽起摩油貝鞍匪招悍匪朽駛瞞貫晨懈盲豺樊傻悠榆攪練翠鐵錦柒

4、液咀械褲胯十卡將賽破悉宅謾潑閏再旅蚌違類鞍棺思絢摳灸蔣皂礁錯(cuò)剩逞咬剩橙皆契寇下臉堆住囊嚎虜埔仲褒插騰阮貯紅猩魏秉婿十暴襖新啟秧軀憂痞娠評(píng)啤豌田撇目 錄TOC o 1-5 h u 緒 論改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的汽車工業(yè)有著飛速的發(fā)展，據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至2006年10月底，轎車?yán)塾?jì)銷量超過(guò)300萬(wàn)輛，達(dá)到304萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)40%。2006年11月的北京車展，自主品牌：奇瑞、吉利、長(zhǎng)城、中興、眾泰、比亞迪、雙環(huán)、中順、力帆、華普、長(zhǎng)安、哈飛、華晨等自主品牌紛紛亮相，在國(guó)際汽車盛宴中嶄露頭角，無(wú)論從參展規(guī)模還是產(chǎn)品所展示的品質(zhì)和技術(shù)含量上，都不得不令人折服，但和國(guó)外有著近百年發(fā)展歷史的國(guó)外汽車

5、工業(yè)相比，我們的自主品牌汽車在行車性能和舒適體驗(yàn)方面仍有差距。汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，代表著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，汽車工業(yè)隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進(jìn)。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向系也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了長(zhǎng)時(shí)間的演變。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能和整車及其它總成、系統(tǒng)的性能息息相關(guān)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要考慮整車及其它總成的性能。首先，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)整車所要求的車輪轉(zhuǎn)角，這為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及動(dòng)力轉(zhuǎn)向器匹配提出了基本要求。其次，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和懸架系統(tǒng)必須有協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系，這就對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了附加的要求。這兩項(xiàng)要求基本可以在

6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面進(jìn)行分析解決，而和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)的行駛穩(wěn)定性及行駛路感則必須在整車層面進(jìn)行計(jì)算分析。綜上所述，隨著我國(guó)汽車的發(fā)展，新的問(wèn)題及要求不斷涌現(xiàn)，在車輛設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域尚存在很多的問(wèn)題需要研究和解決，如何使基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐緊密結(jié)合，將研究成果最大限度地應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，不斷提高汽車的性能水平是擺在汽車產(chǎn)品研究與開(kāi)發(fā)人員面前的重要課題。汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成汽車在行駛過(guò)程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)向。就輪式汽車而言，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過(guò)一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋(一般是前橋)上的車輪(轉(zhuǎn)向輪)相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車直線行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向

7、輪也會(huì)受到路面例向干擾力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來(lái)的行駛方向。這一套用來(lái)改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系。因此，汽車轉(zhuǎn)向系的功用是，保證汽車能按駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。汽車轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。機(jī)械式轉(zhuǎn)向器由轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。按照轉(zhuǎn)向器的不同形式可分為循環(huán)球式、齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式等轉(zhuǎn)向器。不同的轉(zhuǎn)向器有著不同的特點(diǎn)應(yīng)用于不同的汽車上。其中小轎車上常用的是齒輪齒條式的轉(zhuǎn)向器。在本文的后面分析中，就是以這種轉(zhuǎn)向器來(lái)做分析的。

8、動(dòng)力式按照加力裝置的不同可以分為液壓助力式、氣壓助力式和電動(dòng)助力式三種。氣壓助力式主要應(yīng)用于一部分其前軸最大軸載質(zhì)量為3一7t并采用氣壓制動(dòng)系的貨車和客車上。由于氣壓系統(tǒng)的工作壓力較低(一般不高于0.7MPa)，使得其部件的尺寸比較龐大；同時(shí)壓縮空氣工作時(shí)的噪聲和滯后性使得這種助力方式的轉(zhuǎn)向器只配置在極少一部分車輛上。相比之下，液壓助力式的轉(zhuǎn)向器成了當(dāng)今汽車助力轉(zhuǎn)向器的主流。1.1機(jī)械轉(zhuǎn)向系機(jī)械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。1一轉(zhuǎn)向盤；2一轉(zhuǎn)向軸；3一轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)；4一轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸；5一轉(zhuǎn)向器；6-轉(zhuǎn)向搖臂；

9、7一轉(zhuǎn)向直拉桿；8一轉(zhuǎn)向節(jié)臂；9一左轉(zhuǎn)向節(jié)；10、12一梯形臂；11一轉(zhuǎn)向橫拉桿；13一右轉(zhuǎn)向節(jié)圖1-1機(jī)械轉(zhuǎn)向系示意圖圖1-1所示為機(jī)械轉(zhuǎn)向系的組成和布置示意圖。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤1施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸2、轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)3和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸4輸入轉(zhuǎn)向器5。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向搖臂6，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向直拉桿7傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)9上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂8，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。為使右轉(zhuǎn)向節(jié)13及其支承的右轉(zhuǎn)向輪隨之偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，還設(shè)置7轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向梯形由固定在左、右轉(zhuǎn)向節(jié)上的梯形臂10、12和兩端與梯形臂作球鉸鏈連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿n組成。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一

10、系列部件和零件，均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。由轉(zhuǎn)向搖臂至轉(zhuǎn)向梯形這一系列部件和零件(不含轉(zhuǎn)向節(jié))，均屬于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前，許多國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置(轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸)。這有助于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的幾何參數(shù)，便可滿足各種變型車的總布置要求。即使在轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器同軸線的情況下，其間也可采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，以補(bǔ)償由于部件在車上的安裝誤差和安裝基體(駕駛室、車架)的變形所造成的二者軸線實(shí)際上的不重合。轉(zhuǎn)向盤在駕駛室安放的位置與各國(guó)交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道路左側(cè)還是右側(cè)通行有關(guān)。包括我國(guó)在內(nèi)的大多數(shù)國(guó)家規(guī)定車輛右側(cè)通行，相應(yīng)

11、地應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤安置在駕駛室左側(cè)。這樣，駕駛員的左方視野較廣闊，有利于兩車安全交會(huì)。相反，在一些規(guī)定車輛靠左側(cè)通行的國(guó)家和地區(qū)使用的汽車上，轉(zhuǎn)向盤則應(yīng)安置在駕駛室右側(cè)。1.2動(dòng)力轉(zhuǎn)向系動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。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(dòng)機(jī)通過(guò)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置提供的。但在動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置而形成的。對(duì)最大總質(zhì)量在12t以上的大型汽車而言，一旦動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置失效，駕駛員通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)系加于轉(zhuǎn)向節(jié)的力遠(yuǎn)不足以使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向

12、。故這種汽車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置應(yīng)當(dāng)特別可靠。圖1-2動(dòng)力轉(zhuǎn)向系示意圖圖1-2為一種液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的組成和液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的管路布置示意圖。其中屬于動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。當(dāng)駕駛員逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(左轉(zhuǎn)向)時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)向直拉桿前移。直拉桿的拉力作用于轉(zhuǎn)向節(jié)臂，并依次傳到梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿，使之右移。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向控制閥中的滑閥，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的右腔接通液面壓力為零的轉(zhuǎn)向油罐。轉(zhuǎn)向油泵的高壓油進(jìn)入轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的左腔，于是轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的活塞上受到向右的液壓作用力便經(jīng)推桿施加在轉(zhuǎn)向橫拉桿上，也使之右移。這樣，駕駛員施于轉(zhuǎn)向盤上很小的轉(zhuǎn)向力矩，便可克

13、服地面作用于轉(zhuǎn)向輪上的轉(zhuǎn)向阻力矩。1.3動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展汽車轉(zhuǎn)向一直存在著“輕”與“靈”的矛盾。盡管，人們采用了變速比轉(zhuǎn)向器等手段，但始終不能從根本上解決這一矛盾。在20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)，比較好地緩解了“輕”與“靈”的矛盾，符合人們對(duì)轉(zhuǎn)向輕便性更高的要求，在保證其他性能的條件下，能大大降低轉(zhuǎn)向盤上的手力，特別是原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤上的手力。1.3.1液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向首先是在大型車輛上得到發(fā)展的，隨著當(dāng)時(shí)汽車裝載質(zhì)量和整備質(zhì)量的增加，在轉(zhuǎn)向過(guò)程中所需克服的前輪轉(zhuǎn)向阻力矩也隨之增加，從而要求加大作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力，使駕駛員感到“轉(zhuǎn)向沉重”。當(dāng)前軸負(fù)荷增加到某一數(shù)值后，

14、靠人力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪就很吃力。為使駕駛員操縱輕便和提高車輛的機(jī)動(dòng)性，最有效的方法就是在汽車轉(zhuǎn)向系中加裝轉(zhuǎn)向助力裝置，借助于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)油泵、空氣壓縮機(jī)和發(fā)電機(jī)等，以液力、氣力或電力增大駕駛員操縱前輪轉(zhuǎn)向的力矩。使駕駛員可以輕便靈活地操縱汽車轉(zhuǎn)向，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了行駛安全性。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向器以外，尚需增加控制閥、動(dòng)力缸、油泵、油罐和管路等。轎車對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的要求與重型車輛不完全相同。比如大型車輛對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)噪聲的要求較低，轎車則對(duì)噪聲要求很高，轎車還要求裝用的轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要更簡(jiǎn)單、尺寸更小、成本更低等。但是重型車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展無(wú)疑為轎車動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)奠定了基礎(chǔ)

15、。開(kāi)始階段液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的控制閥采用滑閥式，即控制閥中的閥以軸向移動(dòng)來(lái)控制油路?；y式控制閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝性好，操縱方便，宜于布置，使用性能較好。但是滑閥靈敏度不夠高，后來(lái)逐漸被轉(zhuǎn)閥代替。20世紀(jì)50年代末沙基諾發(fā)明了轉(zhuǎn)閥式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，即控制閥中的閥芯以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制油路。與滑閥相比，轉(zhuǎn)閥的靈敏度高、密封件少、結(jié)構(gòu)比較先進(jìn)。雖然由于轉(zhuǎn)閥利用扭桿彈簧來(lái)使閥回位，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，特別是對(duì)扭桿的材質(zhì)和熱處理工藝要求較高。但是其性能相對(duì)于滑閥有很大改進(jìn)，達(dá)到令人滿意的程度，并且在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中布置轉(zhuǎn)閥比較容易，目前在轎車及大部分重型汽車上的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向采用的均是轉(zhuǎn)閥式控制閥。在大型汽車上裝備液壓動(dòng)

16、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)減小駕駛員的疲勞強(qiáng)度。動(dòng)力轉(zhuǎn)向可以減小作用在轉(zhuǎn)向盤上的力，提高轉(zhuǎn)向輕便性。 (2)提高轉(zhuǎn)向靈敏度?？梢员容^自由地根據(jù)操縱穩(wěn)定性要求選擇轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比，不會(huì)受到轉(zhuǎn)向力的制約。允許轉(zhuǎn)向車輪承受更大的負(fù)荷，不會(huì)引起轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題。(3)衰減道路沖擊，提高行駛安全性。液壓系統(tǒng)的阻尼作用可以衰減道路不平度對(duì)轉(zhuǎn)向盤的沖擊；另一方面，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，如果發(fā)生爆胎，將導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向盤難以把握，應(yīng)用動(dòng)力轉(zhuǎn)向可以使駕駛員較容易把握轉(zhuǎn)向盤。同時(shí)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有不足：(1)選定參數(shù)完成設(shè)計(jì)之后，助力特性就確定了，不能再進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。因此協(xié)調(diào)輕便性與路感的關(guān)系困難。低速轉(zhuǎn)向力小時(shí)，高速行駛

17、時(shí)轉(zhuǎn)向力往往過(guò)輕、“路感”差，甚至感覺(jué)汽車發(fā)“飄”，從而影響操縱穩(wěn)定性；而按高速性能要求設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，低速時(shí)轉(zhuǎn)向力往往過(guò)大。(2)即使在不轉(zhuǎn)向時(shí)，油泵也一直運(yùn)轉(zhuǎn)，增加了能量消耗。(3)存在滲油與維護(hù)問(wèn)題，提高了保修成本，泄漏的液壓油會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。(4)低溫工作性能較差。隨著人們對(duì)汽車經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保、安全性的日益重視以及大型汽車技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始對(duì)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向存在的不足進(jìn)行改進(jìn)，開(kāi)發(fā)出一些新型液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)。這種技術(shù)上的改進(jìn)主要圍繞第(1)、(2)點(diǎn)不足。對(duì)第(1)點(diǎn)不足的主要改進(jìn)措施是將車速引入動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，得到車速感應(yīng)型助力特性，發(fā)展了兩種車速感應(yīng)型液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一種是機(jī)械式，通

18、過(guò)與調(diào)速器及變速器相連的泵來(lái)控制油壓閥，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用；另一種是電子控制式，通過(guò)傳感器由EUC控制閥操作，現(xiàn)在用得比較多。對(duì)第(2)點(diǎn)不足，主要通過(guò)開(kāi)發(fā)節(jié)能泵、提高系統(tǒng)的效率以及電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)加以改進(jìn)。1.3.2電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動(dòng)助力機(jī)直接提供轉(zhuǎn)向助力，省去了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上的皮帶輪，既節(jié)省能量，又保護(hù)了環(huán)境。另外，還具有調(diào)整簡(jiǎn)單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點(diǎn)。正是有了這些優(yōu)點(diǎn)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術(shù)，將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓

19、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。駕駛員在操縱方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小，將電壓信號(hào)輸送到電子控制單元，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)距電壓信號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和車速信號(hào)等，向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出指令，使電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生輔助動(dòng)力。汽車不轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元不向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出指令，電動(dòng)機(jī)不工作。與乘用車相比，輕中型商用車由于其獨(dú)特的機(jī)械式循環(huán)軸轉(zhuǎn)向器及拉桿式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使得其EPS系統(tǒng)不同于目前轎車上應(yīng)用的幾種EPS傳動(dòng)耦合方式。對(duì)輕中型載重汽車而言，所需電機(jī)助力遠(yuǎn)超過(guò)乘用車，因此需要設(shè)計(jì)全新的適用于商用汽車重載工況的電機(jī)助力傳動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)，使得電機(jī)助力經(jīng)過(guò)傳

20、動(dòng)耦合機(jī)構(gòu)，可以和原來(lái)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器合成為整體式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。目前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要應(yīng)用于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，而輕中型商用汽車采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，乘用車所用的通用助力方式不適用于輕中型商用汽車。因此，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在乘用車上得到應(yīng)用，而在商用車上很少采用 液壓助力布置方案的擬定2.1轉(zhuǎn)向系的功用與要求轉(zhuǎn)向系是用來(lái)改變汽車的行駛方向和保持汽車的直線行駛的。它是由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置兩大部分所組成。在采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車上還有動(dòng)力系統(tǒng)。根據(jù)轉(zhuǎn)向系的工作特點(diǎn)，對(duì)其提出如下要求：1.工作可靠。轉(zhuǎn)向系對(duì)汽車的行駛安全性影響很大，因此其零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和壽命。2.操縱輕便。這是減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度

21、和保證汽車安全行駛的重要因素之一。操縱輕便性應(yīng)包含三方面內(nèi)容：(l)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)必須作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力要小，一般最大極限值是：小客車中型載重車重型載重車采用轉(zhuǎn)向加力器、增大轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的力傳動(dòng)比、提高轉(zhuǎn)向器的效率(用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦)等都是減小轉(zhuǎn)向盤手力的有效方法。(2)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。當(dāng)汽車朝一個(gè)方向極限轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不能超過(guò)22.5圈。因此轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比不宜太大。(3)汽車直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)穩(wěn)定，無(wú)抖動(dòng)和擺動(dòng)現(xiàn)象。這就要求轉(zhuǎn)向系在整車布置上與行走系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)；汽車在轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)回正，要求轉(zhuǎn)向器有一定的可逆性，同時(shí)要正確地選擇前輪定位角。3.汽車轉(zhuǎn)

22、向時(shí)要有正確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。要求合理地設(shè)計(jì)梯形機(jī)構(gòu)，保證汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪是純滾動(dòng)而沒(méi)有滑動(dòng)。4.既要盡量減少汽車轉(zhuǎn)向輪受到的沖擊傳到方向盤上，又要保證駕駛員有正確的道路感覺(jué)。從而要求適當(dāng)?shù)乜刂妻D(zhuǎn)向器的可逆程度。轉(zhuǎn)向系的調(diào)整應(yīng)盡量少而簡(jiǎn)單。2.2轉(zhuǎn)向器方案分析根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動(dòng)副的不同，轉(zhuǎn)向器有多種。常見(jiàn)的有循環(huán)球式球面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式等。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式，決定了其效率特性以及對(duì)角傳動(dòng)比變化特性的要求。選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來(lái)決定，并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此制造

23、容易，成本低，正、逆效率都高。為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤，必須選擇較大的傳動(dòng)比，或裝有吸振裝置的減振器。蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制，不能完全滿足設(shè)計(jì)者的意圖。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級(jí)傳動(dòng)副。第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個(gè)圓錐滾子軸承上。軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母的下平面上加工成齒條，與齒扇軸內(nèi)的齒扇部分相嚙合。通過(guò)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動(dòng)，只能軸向移動(dòng)，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減小轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，其間裝有小鋼球以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面輪廓的螺旋管狀通道。

24、轉(zhuǎn)向螺母外有兩根導(dǎo)管，兩端分別插入螺母的一對(duì)通孔。導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球流道。轉(zhuǎn)向器工作是兩列鋼球只是在各自封閉的流道內(nèi)循環(huán)，而不脫出。轉(zhuǎn)向螺母上的齒條式傾斜的，因此與之嚙合的齒應(yīng)當(dāng)是分度圓上的齒厚沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的變厚齒扇。因?yàn)檠h(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動(dòng)效率很高，操作輕便，使用壽命長(zhǎng)。經(jīng)常用于各種汽車。綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。3 液壓助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案分析液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向由于油壓工作壓力高，動(dòng)力缸尺寸小、質(zhì)量輕，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里面的沖擊等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。3.1動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)

25、構(gòu)布置方案 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、液壓泵、儲(chǔ)油罐和油管等組成。根據(jù)分配閥、轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸三者相互位置的不同，液壓式動(dòng)力機(jī)構(gòu)可分為整體式、半整體式、轉(zhuǎn)向加力器。機(jī)械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸設(shè)計(jì)成一體，并與轉(zhuǎn)向控制閥組裝在一起，這種三合一的部件稱為整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器（如圖3-1）。另一種方案是只將轉(zhuǎn)向控制閥同機(jī)械轉(zhuǎn)向器組合成一個(gè)部件，該部件稱為半整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器（如圖3-2），轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸則做成獨(dú)立部件。第三種方案是將機(jī)械轉(zhuǎn)向器作為獨(dú)立部件，而將轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸組合成一個(gè)部件，稱為轉(zhuǎn)向加力器（如圖3-3）。圖3-1 整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器圖3-2 半整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器圖3-3 轉(zhuǎn)向加力

26、器在分析比較上述幾種不同動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案時(shí)，常從結(jié)構(gòu)上是否緊湊、轉(zhuǎn)向器主要零件是否承受有動(dòng)力缸建立起來(lái)的載荷、拆裝轉(zhuǎn)向器是否容易、管路特別是軟管的管路、轉(zhuǎn)向輪在側(cè)向力作用下是否容易引起轉(zhuǎn)向輪擺振、能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來(lái)做比較。例如，整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，由于其分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸三者裝在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊，管路也短。其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向搖臂軸、搖臂等轉(zhuǎn)向器的主要零件，都要承受有動(dòng)力缸所建立起來(lái)的載荷，因此必須加大它們的尺寸和質(zhì)量，給布置帶來(lái)不利的影響；同時(shí)還不能采用典型的轉(zhuǎn)向器，拆裝轉(zhuǎn)向器時(shí)要比分置式的困難。除此之外，由于對(duì)轉(zhuǎn)向器的密封性要求比較高，這些給轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)帶來(lái)不少的困難。分置式動(dòng)力

27、轉(zhuǎn)向器由于分開(kāi)布置，故其機(jī)械轉(zhuǎn)向器可以采用任何一種典型的結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向器零件也不受動(dòng)力缸助力載荷的影響；當(dāng)汽車的轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷過(guò)大時(shí)，可加大缸徑或增加動(dòng)力缸的缸數(shù)而不影響轉(zhuǎn)向器的基本尺寸。但分置式的零件數(shù)較多，管路布置也比較復(fù)雜。在分置式的結(jié)構(gòu)中，半分置式和聯(lián)閥式的應(yīng)用最多，連桿式的應(yīng)用最少。綜上最后本次設(shè)計(jì)的布置形式選定為半分置式。3.2動(dòng)力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式有常壓式和常流式之分。當(dāng)轉(zhuǎn)向分配閥在中間位置時(shí)常閉，使工作油液一直處于高壓狀態(tài)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，稱為常壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器；當(dāng)轉(zhuǎn)向分配閥在中間位置時(shí)常開(kāi)，使工作油液一直處于常流狀態(tài)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，稱為常流式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。上述的兩種液壓轉(zhuǎn)

28、向加力裝置相比較，常壓式的優(yōu)點(diǎn)在于有蓄能器積蓄液壓能，可以使用流量較小的轉(zhuǎn)向液壓泵，而且能還可以在液壓泵不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下保持一定得轉(zhuǎn)向能力，使汽車有可能續(xù)駛一定的距離。這一點(diǎn)對(duì)大型汽車而言尤為重要。故本設(shè)計(jì)采用常壓式的。3.3分配閥的結(jié)構(gòu)方案圖2-4 滑閥的結(jié)構(gòu)和工作原理分配閥有兩種結(jié)構(gòu)方案：分配閥中的閥與閥體以軸向移動(dòng)方式來(lái)控制油路的稱為滑閥式（如圖2-4），以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制油路的稱為轉(zhuǎn)閥式?；y式分配閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝性好，易于布置，使用性能好，曾得到廣泛的運(yùn)用。轉(zhuǎn)閥式與滑閥式比較，靈敏度高、密封件少而且結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)。由于轉(zhuǎn)閥式是利用扭桿彈簧使轉(zhuǎn)閥回位，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜。綜上最后本次設(shè)計(jì)的控制

29、閥選用滑閥。4液壓系統(tǒng)方案分析4.1常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理汽車直線行駛時(shí)，方向盤保持不動(dòng)，轉(zhuǎn)向器分配閥5處于中位常開(kāi)，液壓泵2卸載，液壓油直接回油箱8。轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤，螺桿作微前移或后移，轉(zhuǎn)向器內(nèi)滑閥偏離中間位置，壓力油自液壓泵出來(lái)，經(jīng)液壓控制集成元件4穩(wěn)流穩(wěn)壓后，經(jīng)轉(zhuǎn)向器分配閥5，進(jìn)入轉(zhuǎn)向缸6，由液壓缸推動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向(如圖2-5所示)。1、3 過(guò)濾器 2 液壓泵 4 液壓控制集成元件5 轉(zhuǎn)向器分配閥 6 液壓缸 7 單向閥 8 油箱圖2-5 常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理該系統(tǒng)在原通用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)上合理加設(shè)液控背壓閥、帶單向閥的節(jié)流閥、開(kāi)式減壓閥、中位為

30、“H”型的液控三位四通換向閥。液控背壓閥為當(dāng)轉(zhuǎn)向器分配閥工作(不在中位)時(shí)，控制支路系統(tǒng)產(chǎn)生背壓，操作液控?fù)Q向閥，使液壓缸工作。帶單向閥的節(jié)流閥為控制液控背壓閥進(jìn)出控制口的流量，即控制液控背壓閥閥芯滑動(dòng)速度。開(kāi)式減壓閥為系統(tǒng)壓力隨轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷上升，當(dāng)高于低壓轉(zhuǎn)向器額定工作壓力時(shí)，使支路(流入轉(zhuǎn)向器)壓力保持恒定，保證轉(zhuǎn)向器壓力不超過(guò)工作壓力。三位四通換向閥起轉(zhuǎn)向器分配閥作用，控制方向與轉(zhuǎn)向器分配閥一致。(1)汽車直線行駛?cè)鐖D2-6所示：轉(zhuǎn)向器分配閥在中位時(shí)，汽車處于直線行駛狀態(tài)，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)無(wú)負(fù)載。根據(jù)液體工作特性，液體經(jīng)過(guò)開(kāi)式減壓閥5直接進(jìn)入轉(zhuǎn)向分配閥8后全部回油箱1，其原因有兩種：一是轉(zhuǎn)向器

31、分配閥8的中位油路接通結(jié)構(gòu)為“H”型，“A1”“B1”“O1”“P1”口相互接通，系統(tǒng)無(wú)法建壓；二是開(kāi)式減壓閥在系統(tǒng)無(wú)壓力狀態(tài)下無(wú)減壓作用，整個(gè)支路無(wú)節(jié)流。液控背壓閥7、液控?fù)Q向閥8及液壓缸10處于非工作狀態(tài)。 (2)汽車左轉(zhuǎn)向：如圖2-6所示，方向盤向左轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向器分配閥8工作位置移到“平行”位置，壓力油接通到液控?fù)Q向閥9“平行”位置的方向控制口，支路成封閉回路，迅速建壓到液控?fù)Q向閥9的閥芯開(kāi)啟壓力，推動(dòng)閥芯，使液控?fù)Q向閥9的工作位置移到“平行”位置。支路繼續(xù)升壓至液控背壓閥7開(kāi)啟壓力，壓力油推開(kāi)液控背壓閥7、經(jīng)過(guò)液控?fù)Q向閥9進(jìn)入液壓缸10(執(zhí)行元件)。同時(shí)，壓力油經(jīng)過(guò)單向節(jié)流閥6進(jìn)入液控背

32、壓閥7的有桿腔，在保證液控?fù)Q向閥9的閥芯徹底移動(dòng)到換向位置的前提下，緩慢推動(dòng)錐閥芯(相對(duì)液控閥的閥芯移動(dòng)速度)至到最大開(kāi)度，消除壓力油經(jīng)過(guò)液控背壓閥7時(shí)產(chǎn)生的壓力損失，并防止系統(tǒng)在高壓狀態(tài)下發(fā)熱升溫。執(zhí)行系統(tǒng)壓力隨轉(zhuǎn)向橋的負(fù)載升壓，當(dāng)壓力升過(guò)減壓閥的設(shè)定出口壓力時(shí)，減壓閥開(kāi)始減壓工作，始終保證轉(zhuǎn)向器分配閥壓力恒定，不超載，大大提高了轉(zhuǎn)向器可靠性。1 油箱 2 液壓泵 3 單向閥 4蓄能器 5液控減壓閥6 單向節(jié)流閥 7液控背壓閥 8 轉(zhuǎn)向分配閥 9液控?fù)Q向閥 10液壓缸圖2-6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理(3)汽車右轉(zhuǎn)向：方向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向器分配閥8工作位置移到“交叉”位置，壓力油進(jìn)入液控?fù)Q向閥9“交

33、叉”位置的方向控制口，支路成封閉回路，迅速建壓到液控?fù)Q向閥9的閥芯開(kāi)啟壓力，推動(dòng)閥芯，使液控?fù)Q向閥9的工作位置移到“交叉”位置。其他元件液體工作特性與左轉(zhuǎn)向完全相同。左右轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換工作過(guò)程關(guān)鍵特性：汽車在左右轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換過(guò)程中轉(zhuǎn)向器分配閥9閥芯回到中位位置(執(zhí)行系統(tǒng)處于無(wú)壓狀態(tài))后，又移到任一左右轉(zhuǎn)向位置的瞬時(shí)，液控單向閥3閥芯在回位彈簧和單向節(jié)流閥6的作用下，迅速釋放油液并關(guān)閉，使支路建壓，迅速控制液控?fù)Q向閥工作。5 轉(zhuǎn)向器輸出力矩的確定為了保證行駛安全,組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。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

34、。為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服阻力,包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦力等。精確地計(jì)算出這些力是困難的。為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土路面上行駛時(shí)轉(zhuǎn)向器的輸出力矩。G1=mg=14140NM= G1L4=14140 1354 =N.mm式中，G1為汽車前軸負(fù)荷，單位是N；M為汽車轉(zhuǎn)向器的輸出力矩，單位是N.mm；m為汽車的前軸負(fù)荷，單位是Kg；g為重力加速度，計(jì)算時(shí)取g=10N/Kg；L為汽車轉(zhuǎn)向搖臂中心距（轉(zhuǎn)向搖臂大端錐形三角花鍵軸頸中心與轉(zhuǎn)向搖臂小端的球頭銷中心之間的距離），單位是mm。6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核6.1 轉(zhuǎn)向搖臂軸（即齒形齒

35、扇軸）的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1材料的選擇搖臂軸用20CrMnTi鋼制造，由于前軸負(fù)荷不大，螺紋、三角花鍵和卡簧槽部表面不滲碳，其余表面滲碳層深度在0.81.2mm。表面硬度為5863HRC。6.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)如圖6-1所示軸伸出殼體的部分制成錐形漸開(kāi)線花鍵，并使用螺母緊固，這樣可以保證轉(zhuǎn)向搖臂能緊緊壓靠到軸上，使之聯(lián)結(jié)緊固、無(wú)間隙、工作可靠，花鍵的加工工藝與齒輪相同；由于齒扇和齒條在工作時(shí)存在摩擦力，工作一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生間隙，為使此間隙的調(diào)整工作容易進(jìn)行，故將齒扇設(shè)計(jì)成變厚齒扇。6.1.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）漸開(kāi)線花鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算花鍵連接常根據(jù)被連接件的特點(diǎn)、尺寸、使用要求和工作條件，確定其類型

36、、尺寸，然后進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算。圖6-1轉(zhuǎn)向搖臂軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖本軸的漸開(kāi)線花鍵可選擇45花鍵，模數(shù)為m=0.8,齒數(shù)為Z=36，壓力角為45。漸開(kāi)線花鍵幾何尺寸的計(jì)算 分度圓直徑D=mZ=0.836=28.8mm;基圓直徑Db=mZcos45=0.8361.414=20.36mm;周 節(jié)P=m=3.140.8=2.5mm;內(nèi)花鍵大徑Dei=m(Z+1.2)=0.8(36+1.2)=29.76mm;外花鍵大徑Dee= m(Z+0.8)= 0.8(36+0.8)=29.44mm; 外花鍵小徑Die= m(Z-1.2) =0.8(36-1.2)=27.84mm；漸開(kāi)線花鍵的校核計(jì)算漸開(kāi)線花鍵連接強(qiáng)度

37、可按擠壓、彎曲和剪切來(lái)計(jì)算。實(shí)踐證明，擠壓強(qiáng)度常是主要的。其計(jì)算過(guò)程如下：漸開(kāi)線花鍵的平均直徑mm;漸開(kāi)線花鍵齒的工作高度=m=0.8mm；漸開(kāi)線花鍵齒的工作長(zhǎng)度=25mm；漸開(kāi)線花鍵齒的彎曲應(yīng)力；許用彎曲應(yīng)力為由此可知，漸開(kāi)線花鍵的設(shè)計(jì)滿足要求。（2）變厚齒形齒扇的計(jì)算變厚齒形齒扇的計(jì)算，如圖6-2所示，一般將中間剖面A-A定義為基準(zhǔn)平面。進(jìn)行變厚齒扇計(jì)算之前，必須確定的參數(shù)有：變厚齒扇的模數(shù)m，參考表41選??；法向壓力角，一般在2030之間；齒頂高系數(shù)X1，一般取0.8或1.0；徑向間隙系數(shù)，取0.2；正圓齒數(shù)，在1215之間選?。积X扇寬度，一般在22mm28mm。表6-1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

38、齒扇齒模數(shù)齒扇齒模數(shù)m/mm3.03.54.04.55.06.06.5轎車排量/mL500100018001600200020002000前軸負(fù)荷/N3500380047007350700090008300110001000011000貨車和大客車前軸負(fù)荷/N300050004500750055001850070001950090002400017000370002300044000最大轉(zhuǎn)載質(zhì)量/Kg350100025002700350060008000首先根據(jù)汽車的前軸負(fù)荷G1=14140N，查表,選取齒扇的模數(shù)m=5mm。然后，由變厚齒扇的模數(shù)m=5mm,查4-1表選擇確定轉(zhuǎn)向器的相關(guān)尺寸

39、。圖6-2 變厚齒形齒扇的計(jì)算簡(jiǎn)圖變厚齒扇的幾何尺寸，計(jì)算結(jié)果如下：變厚齒扇的模數(shù)m=5mm;變厚齒扇的法向壓力角=30；整圓齒數(shù)為13；齒扇齒數(shù)為z=5；變位系數(shù)X1=0.082；分度圓直徑d=mz=513=65mm;分度圓齒厚S=/2=3.145/2=7.85mm;齒頂高 ha= X1m=0.85=4mm;齒根高 hf=( X1+c)=(0.8+0.25)5=5.25mm;齒頂圓直徑da=d+2ha=65+24=73mm;齒扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于齒扇的齒頂圓直徑da=73mm500mm，因此可采用鍛造毛坯；又齒扇的齒根圓直徑df=d-2hf=65-25.25=54.75mm，而齒扇的軸徑為32m

40、m,二者相差不大，故可制成一體的齒輪軸，軸的材料必須與齒扇齒輪相同。5）齒扇齒的應(yīng)力校核齒扇齒的受力情況如圖6-3所示。圖6-3 齒扇齒的受力簡(jiǎn)圖作用在齒扇上的圓周力Fa=14683.85N; （61）齒扇的齒高h(yuǎn)=ha+hf=4+5.25=9.25mm;則齒扇齒的彎曲應(yīng)力w= （62）=508.65N/mmw=540 N/mm; 上式中，w為許用彎曲應(yīng)力，w= 540 N/mm。由此可知，齒形齒扇的設(shè)計(jì)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。6.2 螺桿軸設(shè)計(jì)計(jì)算及主要零件的校核6.2.1材料選擇螺桿軸用20CrMnTi鋼制造，熱處理鋼球滾道處滲碳層深度在0.81.2mm，表面淬火HRC 5863。20軸徑硬度H

41、RC40，漸開(kāi)線花鍵處不滲碳。6.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如圖所示圖6-4 螺桿軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖考慮軸向固定，內(nèi)側(cè)采用軸肩，又考慮角接觸球軸承的標(biāo)準(zhǔn)，故左右軸徑均取d=20mm；左端軸徑長(zhǎng)度為14mm，比軸承寬度小4mm，以便將軸承可靠地固定在轉(zhuǎn)向螺桿軸上；為使汽車轉(zhuǎn)向螺桿軸中心與轉(zhuǎn)向萬(wàn)節(jié)的中心能保持高度一致，二者的連接采用漸開(kāi)線花鍵連接，花鍵的加工工藝與齒輪相同；為減少螺桿和螺母之間的摩擦，提高傳動(dòng)效率，在螺桿和螺母的滾道之間放置適量的鋼球；為防止鋼球沿滾道滾出，在螺母上設(shè)有鋼球返回裝置，使鋼球通過(guò)此裝置自動(dòng)返回入口處，從而形成循環(huán)回路。56.2.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）首先由變厚齒扇齒模數(shù)m=5.0m

42、m，查表4-1確定轉(zhuǎn)向螺桿軸的相關(guān)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)如下：鋼球中心距D=32mm; 螺桿外徑D1=29mm; 鋼球直徑d=7.144mm;螺距P=10mm; 工作圈數(shù)2.5； 環(huán)流行數(shù)2；螺母長(zhǎng)度L=56mm; 齒扇齒數(shù)Z=5; 齒扇整圓齒數(shù)Z=13；齒扇壓力角=2730；齒扇寬26mm；其他參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：螺母內(nèi)徑D2=D+(5% 到10%)D1=32+(5% 到10%)29=33.5到34.9mm;圓整后取D2=34.2mm;每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù); （63）圓整后取n=32;滾道截面半徑mm; （64）圓整后取R2=4mm;接觸角選擇=45；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過(guò)5角(即2.5圈)時(shí)，齒扇節(jié)圓應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)

43、等于對(duì)應(yīng)螺母在螺桿上移動(dòng)的距離S,此時(shí)，搖臂軸轉(zhuǎn)過(guò)0.25角，與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角，則=51mm; （65）則螺桿螺紋滾道的有效工作長(zhǎng)度L等于螺母在螺桿上移動(dòng)的距離的2倍，即L=2S=251mm=102mm;在此條件下，應(yīng)盡量縮短滾道長(zhǎng)度。但為安全計(jì)，在有效工作長(zhǎng)度L之外的兩端各增加0.5-0.75圈滾道長(zhǎng)度。因此，螺桿螺紋滾道的實(shí)際有效工作長(zhǎng)度LL=L+2(0.5到0.75)d=102+2(0.50.75)7.144=109.44112.716mm;又螺桿螺紋滾道的有效工作長(zhǎng)度距兩端面距離5.5mm，即螺桿螺紋滾道的實(shí)際有效工作長(zhǎng)度L L+25.5=102+25.5=113mm；圓整

44、后取L=112mm；螺桿螺線導(dǎo)程角則,則= = =5.68; （66）6.2.4鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力校核螺桿受力 作用在螺桿上的軸向力F2（67）上式中d為變厚齒扇的分度圓直徑； 鋼球與螺桿之間的正壓力F3 F3= （68）上式中n為參與工作的鋼球數(shù)；為接觸角，=45； 螺桿受力簡(jiǎn)圖 則 可見(jiàn)接近于0.1，根據(jù)查取K=0.970; （69）表6-2 系數(shù)K與的關(guān)系1.00.90.80.70.60.50.40.3K0.3880.4000.4100.4400.4680.4900.5360.6000.20.150.10.050.020.010.007K0.7160.8000.9701.2801.

45、82.2713.202鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力=K =2273.15； （610）上述三式中，R1為螺桿外半徑；R2為滾道截面半徑；r為鋼球半徑；E為材料彈性模量，等于2.1;為許用接觸應(yīng)力，當(dāng)接觸表面硬度為58-64HRC時(shí)，等于25 7 齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在純機(jī)械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動(dòng)加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。7.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)分析齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。圖3.2 兩端輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器1轉(zhuǎn)向橫拉桿 2防塵套 3球頭座 4轉(zhuǎn)向齒條 5轉(zhuǎn)向器殼體 6調(diào)整螺塞 7壓緊彈簧 8鎖緊螺母 9壓塊 10萬(wàn)向

46、節(jié) 11轉(zhuǎn)向齒輪軸 12向心球軸承 13滾針軸承兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如上圖所示，作為傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸11通過(guò)軸承12和13安裝在轉(zhuǎn)向器殼體5中，其上端通過(guò)花鍵與萬(wàn)向節(jié)叉10和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條4水平布置，兩端通過(guò)球頭座3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1相連。彈簧7通過(guò)壓塊9將齒條壓靠在齒輪上，保證無(wú)間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞6調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向器齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之嚙合的齒條4沿軸向移動(dòng)，從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如下圖所示，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在

47、轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓6與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過(guò)內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。 圖3.3 中間輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器1萬(wàn)向節(jié)叉 2轉(zhuǎn)向齒輪軸 3調(diào)整螺母 4向心球軸承 5滾針軸承 6固定螺栓 7轉(zhuǎn)向橫拉桿 8轉(zhuǎn)向器殼體 9防塵套 10轉(zhuǎn)向齒條 11調(diào)整螺塞 12鎖緊螺母 13壓緊彈簧 14壓塊明顯可以看出使用兩端輸出的轉(zhuǎn)向器較中間輸出的轉(zhuǎn)向器簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)液動(dòng)助力。故本課題選用兩端輸出。液動(dòng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的功能實(shí)現(xiàn)。齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在純機(jī)械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動(dòng)加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。加力裝置主要包括液壓泵，分配閥，管路還有助力缸

48、等，如圖3.4。圖3.4 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器爆炸圖將轉(zhuǎn)閥接口如圖3.5所示連接輸油管路圖3.5 轉(zhuǎn)閥油路連接液壓助力轉(zhuǎn)向器助力轉(zhuǎn)向工作原理如圖3.6所示。圖3.6 液動(dòng)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖1、直線行駛轎車直線行駛時(shí)方向盤無(wú)偏轉(zhuǎn)，動(dòng)力缸左右兩腔相通如圖3.7所示，系統(tǒng)中只有極小克服流動(dòng)阻力的油液壓力，助力系統(tǒng)此時(shí)無(wú)助力。圖3.7 直線行駛時(shí)油路工作狀況2、右轉(zhuǎn)向行駛轎車向右轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)-扭桿扭轉(zhuǎn)變形-滑閥偏轉(zhuǎn)-動(dòng)力油缸左腔進(jìn)入高壓油，右腔與回油管路連通-轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3.8所示。圖3.8 右轉(zhuǎn)向行駛時(shí)油路工作狀況3、左轉(zhuǎn)向行駛轎車向左轉(zhuǎn)向

49、行駛時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤-扭桿扭轉(zhuǎn)變形-滑閥偏轉(zhuǎn)-動(dòng)力油缸右腔進(jìn)入高壓油，左腔與回油管路連通-轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)-轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3.9所示。圖3.9 左轉(zhuǎn)向行駛時(shí)油路工作狀況4、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的其它特性轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸有隨轉(zhuǎn)向盤工作或停止的隨動(dòng)作用。當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不能助力或助力降低，即發(fā)生助力失效時(shí)，駕駛員可以通過(guò)方向盤直接操作轉(zhuǎn)向，只是此時(shí)操作力增大。7.2 參考數(shù)據(jù)的確定表3.1 上海通用別克賽歐汽車轉(zhuǎn)向參數(shù)輪距1440mm軸距2750mm滿載軸荷分配：前/后877/1643(kg)輪胎175/60R14主銷偏移距a50mm輪胎壓力p/MPa0.45方向盤直徑307mm最小轉(zhuǎn)彎半徑6.9m轉(zhuǎn)

50、向梯形臂200mm7.3 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算圖3.10 車輪位置簡(jiǎn)圖 （3-1） （3-2）7.4 轉(zhuǎn)向器參數(shù)選取齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪多采用斜齒輪，齒輪模數(shù)在之間，主動(dòng)小齒輪齒數(shù)在之間，壓力角取，螺旋角在之間。故取小齒輪，右旋，壓力角，精度等級(jí)8級(jí)。轉(zhuǎn)向節(jié)原地轉(zhuǎn)向阻力矩： （3-3）方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)： （3-4）角傳動(dòng)比： （3-5）方向盤上的手力： （3-6）作用在轉(zhuǎn)向盤上的操縱載荷:對(duì)轎車該力不應(yīng)超過(guò)150200N，對(duì)貨車不應(yīng)超過(guò)500N。所以符合設(shè)計(jì)要求 （3-7）力傳動(dòng)比： （3-8）取齒寬系數(shù) （3-9）齒條寬度圓整取，則取齒輪齒寬7.5 選擇齒輪齒條材料小齒輪：齒輪通常選用國(guó)內(nèi)常用、性

51、能優(yōu)良的20CrMnTi合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為HRc5863。而齒條選用與20CrMnTi具有較好匹配性的40Cr作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度HRc5056。7.6 強(qiáng)度校核校核齒輪接觸疲勞強(qiáng)度選取參數(shù)，按ME級(jí)質(zhì)量要求取值 ， ； ， ， 故以 計(jì)算 （3-10）查得： ， ， ， ； ， ， ， 則， （3-11）齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格。2、校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度選取參數(shù)，按ME級(jí)質(zhì)量要求取值； ； ； ； ； 故以 計(jì)算 ： （3-12）據(jù)齒數(shù)查表有：； ； ； 。則： （3-13）齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度合格。7.7 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示表3.2

52、 齒輪齒條基本參數(shù)名稱符號(hào)公式齒輪齒條齒數(shù)631分度圓直徑15.2314變位系數(shù)1齒頂高52.5齒根高0.6253.125齒頂圓直徑25.2314齒根圓直徑13.9814齒輪中圓直徑20.2314螺旋角10齒寬30207.8 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3.11 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié) 論轉(zhuǎn)向系是汽車行駛中必不可少的系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)一開(kāi)始對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系很陌生，但本著對(duì)汽車轉(zhuǎn)向的強(qiáng)烈興趣和此次設(shè)計(jì)的責(zé)任感，通過(guò)大量的想關(guān)文獻(xiàn)參考和網(wǎng)絡(luò)搜索，使我逐漸認(rèn)識(shí)并最終了解了汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，轎車使用的一般都是齒輪齒條式。所以本文主要以齒輪齒條式液動(dòng)助力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向器為中心。按照任務(wù)書(shū)的要求對(duì)轎車助力轉(zhuǎn)向進(jìn)行了分析和一些的設(shè)計(jì)，包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)的原理以及相關(guān)零件的校核等等。還對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一些重要參數(shù)進(jìn)行了分析，尤其像轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正逆效率、傳動(dòng)比、最小轉(zhuǎn)彎半徑等。但是由于相關(guān)轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)所需的基本參數(shù)本人我法獲得，還有時(shí)間限制，以及篇幅所限，所以對(duì)一些重要參數(shù)只進(jìn)行分析未能進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化是本設(shè)計(jì)的獨(dú)立部分故被放入最后一章。