汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之巴公井開創(chuàng)作時(shí)間：二O二一年七月二十九日第1章緒論汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介汽車轉(zhuǎn)向系是用來(lái)堅(jiān)持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu),在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí),保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系.它由轉(zhuǎn)向把持機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)組成.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車的一個(gè)重要組成部份,其性能的好壞將直接影響到汽車的轉(zhuǎn)向特性、穩(wěn)定性、和行駛平安性.目前汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)主要有七年夜類：手動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)(MS)、液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)(HPS)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)(ECHPS)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)(EPS)、四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)(4WS)、主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)

2、向技術(shù)(AFS)和線控轉(zhuǎn)向技術(shù)(SBW).轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場(chǎng)上以HPS、ECHPS、EPS應(yīng)用為主.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向具有節(jié)約燃料、有利于環(huán)境、可變力轉(zhuǎn)向、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物模塊化等優(yōu)點(diǎn),是一項(xiàng)緊扣現(xiàn)今汽車發(fā)展主題的新技術(shù),他是目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究熱點(diǎn).轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn),任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑.不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損,并降低汽車的行駛穩(wěn)定性.汽車轉(zhuǎn)型行駛后,在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下,轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置,并穩(wěn)定行駛.汽車在任何行駛狀態(tài)下,轉(zhuǎn)向輪都不得發(fā)生共振,轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng).轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí),由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪發(fā)生的擺動(dòng)應(yīng)最小.保證

3、汽車有較高的機(jī)動(dòng)性,具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力.把持輕便.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.時(shí)間：二0二一年七月二十九日轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)的球頭處,有消除因磨損而發(fā)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu).在車禍中,當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí),轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置.進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核,保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致.1.2EPS的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀EPS與其他系統(tǒng)比力對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(EPS),電念頭僅在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)才工作并消耗蓄電池能量；而對(duì)常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),因液壓泵處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)和內(nèi)泄漏等原因要消耗較多的能量.兩者比力，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的燃料消耗率僅為液壓

4、動(dòng)力轉(zhuǎn)向的16%20%.液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作介質(zhì)是油,任何部位呈現(xiàn)漏油,油壓將建立不起來(lái),不單失去助力效能,并對(duì)環(huán)境造成污染.當(dāng)發(fā)念頭呈現(xiàn)故障停止工作時(shí),液壓泵也不工作,結(jié)果也會(huì)喪失助力效能,這就降低了工作可靠性.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不存在漏油的問(wèn)題,只要蓄電池內(nèi)有電提供給電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),就能有助力作用,所以工作可靠.若液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的油路進(jìn)入空氣或者貯油罐油面過(guò)低,工作時(shí)將發(fā)生較年夜噪聲,在排除氣體之前會(huì)影響助力效果；而電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向僅在電念頭工作時(shí)有輕微的噪聲.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向比力,轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)僅需克服轉(zhuǎn)向器的摩擦阻力,不存在回位彈簧阻力和反映路感的油壓阻力.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向還有整體

5、結(jié)構(gòu)緊湊、部件少、占用的空間尺寸小、質(zhì)量比液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向約輕20%25%以及汽車上容易安插等優(yōu)點(diǎn).EPS的特點(diǎn)EPS節(jié)能環(huán)保.由于發(fā)念頭運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),液壓泵始終處于工作狀態(tài),液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使整個(gè)發(fā)念頭燃油消耗量增加了3%5%,而EPS以蓄電池為能源，以機(jī)電為動(dòng)力元件，可自力于發(fā)念頭工作，EPS幾乎不直接消耗發(fā)念頭燃油.EPS不存在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的燃油泄漏問(wèn)時(shí)間：二0二一年七月二十九日題,EPS通過(guò)電子控制，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有污染.EPS裝配方便.EPS的主要部件可以集成在一起,易于安插,與液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向相比減少了許多原件,沒(méi)有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲(chǔ)油罐等,原件數(shù)目少,裝配方便,節(jié)約時(shí)

6、間.EPS效率高.液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率一般在60%70%,而EPS得效率較高,可高達(dá)90%以上.EPS路感好.傳統(tǒng)純液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系年夜多采納固定放年夜倍數(shù),工作驅(qū)動(dòng)力年夜,但卻不能實(shí)現(xiàn)汽車在各種車速下駕駛時(shí)的輕便性和路感.而EPS系統(tǒng)的滯后性可以通過(guò)EPS控制器的軟件加以賠償,是汽車在各種速度下都能獲得滿意的轉(zhuǎn)向助力.EPS回正性好.EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不單把持簡(jiǎn)便,還可以通過(guò)調(diào)整EPS控制器的軟件,獲得最佳的回正性,從而改善汽車的把持穩(wěn)定性和舒適性.動(dòng)力性.EPS系統(tǒng)可隨車速的高低主動(dòng)分配轉(zhuǎn)向力，不直接消耗發(fā)念頭功率,只在轉(zhuǎn)向時(shí)才起助力作用,保證發(fā)念頭充分動(dòng)力.(不像HPS液壓系統(tǒng)，即使在不

7、轉(zhuǎn)向時(shí)，油泵也一直運(yùn)轉(zhuǎn)處于工作狀態(tài),降低了使用壽命)EPS在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用狀況國(guó)外EPS的發(fā)展之路：因?yàn)槲⑿娃I車上狹小的發(fā)念頭艙空間給液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的裝置帶來(lái)了很年夜的麻煩,而EPS原件比力少,重量輕,裝配方便，比力適合在微型轎車上裝置.因此在國(guó)外，EPS系統(tǒng)首先是在微型轎車上發(fā)展起來(lái)的.上世紀(jì)80年代早期，日本鈴木公司首次在其Cervo轎車上裝置了EPS系統(tǒng)，隨后還應(yīng)用在其Alto車上.爾后,EPS在日本獲得迅速發(fā)展.出于節(jié)能環(huán)保的考慮，歐、美等國(guó)的汽車公司也相繼對(duì)EPS進(jìn)行了開發(fā)和研究.雖然比日本晚了十年時(shí)間，可是歐美國(guó)家的開發(fā)力度比力年夜，所選擇的產(chǎn)物類型也有所分歧.日本起初選擇了技術(shù)相

8、對(duì)成熟的有刷機(jī)電.時(shí)間：二0二一年七月二十九日有刷機(jī)電比力成熟,在汽車上的應(yīng)用較廣,比如雨刷、車窗等部份,稍作改進(jìn)就適應(yīng)了EPS的要求,因此研發(fā)周期較短,上世紀(jì)80年代末期就開始財(cái)富化,主要裝配在微型車上.而歐美則選擇了難度較年夜的無(wú)刷機(jī)電,可是電子控制系統(tǒng)比力復(fù)雜,延長(zhǎng)了研發(fā)周期.直到90年代中期歐美才開始量產(chǎn).從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展看,有刷機(jī)電存在一定弊端,比如機(jī)電發(fā)生的噪聲較難克服,磨損較嚴(yán)重,存在電磁干擾等問(wèn)題.因此,日本現(xiàn)在國(guó)內(nèi)裝配的EPS也逐漸轉(zhuǎn)向無(wú)刷機(jī)電了.國(guó)內(nèi)EPS的發(fā)展現(xiàn)狀：我國(guó)汽車電子行業(yè)的總體發(fā)展相對(duì)滯后,可是,隨著汽車對(duì)環(huán)保、節(jié)能和平安性要求的進(jìn)一步提高,代表著現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)

9、展方向的EPS電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已被我國(guó)列為高新科技財(cái)富項(xiàng)目之一,國(guó)內(nèi)各年夜院校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在進(jìn)行EPS技術(shù)的研究,也有少數(shù)供應(yīng)商能批量提供轉(zhuǎn)向軸式的EPS系統(tǒng).但總的來(lái)講目前國(guó)內(nèi)EPS技術(shù)還不成熟；供應(yīng)商所提供的EPS系統(tǒng)還未到達(dá)產(chǎn)物級(jí)的要求,且類型單一,還不能滿足整車廠需要.據(jù)悉,自主品牌研發(fā)的EPS系統(tǒng)離財(cái)富化就差整車廠批量裝車認(rèn)可這一臺(tái)階了,相信很快就可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn).EPS系統(tǒng)是未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì).本課題的研究意義隨著科技的發(fā)展和人們生活水平及環(huán)保意識(shí)的提高,汽車轉(zhuǎn)向助力肯定會(huì)向更輕便、更節(jié)能、更平安的方向發(fā)展,而本課題正是沿著這個(gè)方向?qū)ζ嚨霓D(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了研究.現(xiàn)存的汽車

10、,年夜部份都是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),甚至沒(méi)有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能提供比其更平安、更舒適的轉(zhuǎn)向操控性和節(jié)能效果.本課題對(duì)該系統(tǒng)的進(jìn)行了深入的研究,并將其應(yīng)用于實(shí)踐,這對(duì)推動(dòng)該系統(tǒng)的發(fā)展和最終的產(chǎn)物化應(yīng)用,對(duì)推時(shí)間：二0二一年七月二十九日念頭械、傳感器技術(shù)和電子器件制造等相關(guān)財(cái)富的發(fā)展,對(duì)提高我國(guó)汽車電子化水平和加快轉(zhuǎn)向系統(tǒng)財(cái)富化發(fā)展具有十分重要的意義.在可預(yù)見的將來(lái),電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車領(lǐng)域肯定會(huì)有廣泛的應(yīng)用.本章小結(jié)這一章介紹了現(xiàn)在應(yīng)用的汽車轉(zhuǎn)向技術(shù),并對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了分析比力.還論述了EPS的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.第2章電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體組成電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向

11、系統(tǒng)的機(jī)理及類型近年來(lái),電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在乘用車上獲得應(yīng)用,并有良好的發(fā)展前景.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),除去應(yīng)當(dāng)滿足對(duì)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的一些相似要求以外,同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿足：具有故障自診斷和報(bào)警功能；有良好的抗振動(dòng)和抗干擾能力等；本空中與車輪之間有反向沖擊力作用時(shí),電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)迅速反應(yīng),制止轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)；在過(guò)載使用條件下有過(guò)載呵護(hù)功能等.時(shí)間：二0二一年七月二十九日電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)理電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由機(jī)械轉(zhuǎn)向器與電動(dòng)助力部份相結(jié)合構(gòu)成.電動(dòng)助力部份包括電念頭、電池、傳感器和控制器（ECU）及線束,有的還有減速機(jī)構(gòu)和電磁離合器等（圖2-1）圖2-1電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖目前用于乘用車的電動(dòng)助

12、力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器,均采納齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器.其功能除用來(lái)傳遞來(lái)自轉(zhuǎn)向盤的力矩與運(yùn)動(dòng)以外,還有增扭、降速作用.轉(zhuǎn)向過(guò)程中,電念頭將來(lái)自蓄電池的電能轉(zhuǎn)釀成機(jī)械能向轉(zhuǎn)向系輸出而構(gòu)成轉(zhuǎn)向助力矩,并完成助力作用.與電念頭連接的減速機(jī)構(gòu)有蝸輪蝸桿、滾珠螺桿螺母或行星齒輪機(jī)構(gòu)等,其作用也是降速、增扭.裝在減速機(jī)構(gòu)附近的離合器（通常為電磁離合器）是為了保證電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)只在預(yù)先設(shè)定的行駛速度范圍內(nèi)工作.在車速到達(dá)某一設(shè)定值時(shí),離合器分離,并暫時(shí)停止電念頭的助力作用.與此同時(shí),轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也暫時(shí)轉(zhuǎn)為機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu).當(dāng)電念頭發(fā)生故障時(shí),離合器也自動(dòng)分離.離合器分離后再行轉(zhuǎn)向時(shí),可不用因帶動(dòng)電念頭而消耗駕駛員體力.單

13、片式電磁離合器包括主動(dòng)輪、從動(dòng)軸、壓盤、磁化線圈和滑環(huán)等.時(shí)間：二0二一年七月二十九日5.從動(dòng)軸6軸承7滑環(huán)8電念頭圖2-2電磁離合器工作原理簡(jiǎn)圖其工作原理如圖所示,裝有磁化線圈2的主動(dòng)輪1與電念頭軸固定連接,來(lái)自控制器的控制電流經(jīng)滑環(huán)7輸入磁化線圈,于是主動(dòng)輪發(fā)生電磁吸力,將壓盤3吸到主動(dòng)輪上,然后電念頭的動(dòng)力經(jīng)主動(dòng)輪、壓盤及壓盤轂上的花鍵傳給從動(dòng)軸5,實(shí)現(xiàn)助力作用.汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛,作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩將減小,以至于到達(dá)無(wú)需助力的水平,此時(shí)可設(shè)定：到達(dá)此車速時(shí),電磁離合器停止工作.還有,在電念頭停止工作以后,電磁離合器在控制器的控制下也要分離或者自動(dòng)分離.爾后,在進(jìn)行再進(jìn)行轉(zhuǎn)向?qū)⒉淮?/p>

14、在助力作用,直至電念頭恢復(fù)工作為止.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作原理如下：當(dāng)駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤施力并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí),位于轉(zhuǎn)向盤下方與轉(zhuǎn)向軸連接的轉(zhuǎn)矩傳感器將經(jīng)扭桿彈簧連接在一起的上、下轉(zhuǎn)向軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角位移信號(hào)轉(zhuǎn)釀成電信號(hào)傳至控制器,在同一時(shí)刻車速信號(hào)也傳至控制器.根據(jù)以上兩信號(hào),控制器確定電時(shí)間：二0二一年七月二十九日念頭的旋轉(zhuǎn)方向和助力轉(zhuǎn)矩的年夜小.之后,控制器將輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為模擬量，并將其輸入電流控制電路.電流控制電路將來(lái)自微機(jī)的電流命令值同電念頭電流的實(shí)際值進(jìn)行比力后生成一個(gè)差值信號(hào)，同時(shí)將此信號(hào)送往電念頭驅(qū)動(dòng)電路，該電路驅(qū)動(dòng)電念頭，并向電念頭提供控制電流，完成助力轉(zhuǎn)向作用.電

15、動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型EPS系統(tǒng)依據(jù)電念頭安插位置的分歧可分為轉(zhuǎn)向軸助力式、小齒輪助力式、齒條助力式三個(gè)基本類型(圖2-3)a)b)c)a)轉(zhuǎn)向軸助力式b)齒輪助力式c)齒條助力式圖2-3EPS系統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)向軸助力式轉(zhuǎn)向軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電念頭安插在靠近轉(zhuǎn)向盤下方，并經(jīng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸連接(圖2-3a).這種安插方案的特點(diǎn)是：由于轉(zhuǎn)向軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的電念頭安插在駕駛室內(nèi)所以有良好的工作條件；因電念頭輸出的助力轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)增年夜后傳給轉(zhuǎn)向軸，所以電念頭輸出的助力轉(zhuǎn)矩相對(duì)小些時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月

16、二十九日電念頭尺寸也小,這又有利于在車上安插和減輕質(zhì)量；電念頭、轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)、電磁離合器等裝為一體是結(jié)構(gòu)緊湊,上述部件又與轉(zhuǎn)向器分開,故拆裝與維修工作容易進(jìn)行；轉(zhuǎn)向器仍然可以采納通用的典范結(jié)構(gòu)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器；電念頭距駕駛員和轉(zhuǎn)向盤近,電念頭的工作噪聲和振動(dòng)直接影響駕駛員；轉(zhuǎn)向軸等零件也要接受來(lái)自電念頭輸出的助力轉(zhuǎn)矩的作用為使其強(qiáng)度足夠,必需增年夜受載件的尺寸；盡管電念頭的尺寸不年夜,但因這種安插方案的電念頭靠近方向盤,為了不影響駕駛員腿部的舉措,在安插時(shí)仍然有一定的困難.齒輪助力式齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電念頭安插在與轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪相連接的位置(圖2-3b)，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪實(shí)

17、現(xiàn)助力.這種安插方案的特點(diǎn)是：電念頭安插在地板下方、轉(zhuǎn)向器上部，工作條件比力差對(duì)密封要求較高；電念頭的助力轉(zhuǎn)矩基于與轉(zhuǎn)向軸助力式相同的原因可以小些，因而電念頭尺寸小，同時(shí)轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸也小，這將有利于在整車上的安插和減小質(zhì)量；轉(zhuǎn)向軸等位于轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪以上的零部件，不接受電念頭輸出的助力轉(zhuǎn)矩的作用，故尺寸可以小些；電念頭距駕駛時(shí)間：二0二一年七月二十九日員遠(yuǎn)些,它的舉措噪聲對(duì)駕駛員影響不年夜,但震動(dòng)仍然會(huì)傳到轉(zhuǎn)向盤；電念頭、轉(zhuǎn)矩傳感器、電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)等與轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪裝在一個(gè)總成內(nèi),拆裝時(shí)會(huì)因相互影響而呈現(xiàn)一定的困難；轉(zhuǎn)向器與典范的轉(zhuǎn)向器不能通用,需要獨(dú)自設(shè)計(jì)、制

18、造.齒條助力式齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電念頭與減速機(jī)構(gòu)等安插在齒條處(圖2-3C),并直接驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)助力.這種安插方案的特點(diǎn)是：電念頭位于地板下方,相比之下,工作噪聲和振動(dòng)對(duì)駕駛員的影響都小些；電念頭減速機(jī)構(gòu)等不占據(jù)轉(zhuǎn)向盤至地板這段空間,因而有利于轉(zhuǎn)向軸的安插,駕駛員腿部的舉措不會(huì)受到它們的干擾；轉(zhuǎn)向軸直至轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪均不接受來(lái)自電念頭的助力轉(zhuǎn)矩作用,故他們的尺寸能小些；電念頭、減速機(jī)構(gòu)等工作在地板下方,條件較差,對(duì)密封要求良好；電念頭輸出的助力轉(zhuǎn)矩只經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)增扭,沒(méi)有經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器增扭,因而必需增年夜電念頭輸出的助力轉(zhuǎn)矩才華有良好的助力效果,隨之而來(lái)的是電念頭尺寸增年夜、質(zhì)量增加；轉(zhuǎn)

19、向器結(jié)構(gòu)與典范的相差很多必需獨(dú)自設(shè)計(jì)制造；采納滾珠螺桿螺母減速機(jī)構(gòu)時(shí),會(huì)增加制時(shí)間：二0二一年七月二十九日造難度與本錢；電念頭、轉(zhuǎn)向器占用的空間雖然年夜一些,但用于前軸負(fù)荷年夜,前部空間相對(duì)寬松一些的乘用車上不是十分突出的問(wèn)題.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件EPS主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電念頭、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單位ECU組成.2.2.1扭矩傳感器扭矩傳感器檢測(cè)扭轉(zhuǎn)桿扭轉(zhuǎn)變形,并將其轉(zhuǎn)釀成電子信號(hào)并輸出至電子控制單位,是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一.扭距傳感器由分相器單位1、分相器單位2及扭桿組成（如圖2-4）.圖2-4扭距傳感器轉(zhuǎn)子部份的分相器單位1固定于轉(zhuǎn)向主軸,轉(zhuǎn)子部份的分相器單位2

20、固定于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸.扭轉(zhuǎn)桿扭轉(zhuǎn)后,使兩個(gè)分相器單位發(fā)生一個(gè)相對(duì)角度,電子控制單位根據(jù)兩個(gè)分相器的相對(duì)位置決定對(duì)EPS電念頭提供幾多電壓.時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日車速傳感器車速傳感器的功能是丈量汽車的行駛速度.目前,轎車EPS控制器一般都從整車CAN總線中提取車速信號(hào).電念頭電念頭由轉(zhuǎn)角傳感器、定子及轉(zhuǎn)子組成（如圖2-5）.將電念頭和減速機(jī)構(gòu)安插在齒條處,并直接驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)助力.通過(guò)轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)電念頭的旋轉(zhuǎn)角度防止扭矩?cái)[蕩.圖2-5電念頭結(jié)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)采納滾珠式減速齒輪機(jī)構(gòu),將其固定在電念頭的轉(zhuǎn)子上.電

21、念頭的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到減速機(jī)構(gòu),經(jīng)過(guò)滾珠及蝸桿傳到齒條軸上.滾珠在機(jī)構(gòu)內(nèi)部經(jīng)過(guò)導(dǎo)向進(jìn)行循環(huán).電子控制單位電子控制單位（ECU）的功能是依據(jù)扭矩傳感器和車速傳感器的信號(hào),進(jìn)行分析和計(jì)算后,發(fā)出指令,控制電念頭的舉措.另外,ECU還有平安呵護(hù)和自我診斷的功能,ECU通過(guò)收集電念頭的電流、發(fā)念頭轉(zhuǎn)速等信號(hào)判斷系統(tǒng)工作是否正常,一旦系統(tǒng)工作時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日異常，電動(dòng)助力被切斷；同時(shí)ECU將進(jìn)行故障診斷分析，故障指示燈亮,并以故障所對(duì)應(yīng)的模式閃爍.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的助力特性由軟件設(shè)定.通常將助力特性曲線設(shè)計(jì)成隨著汽車行駛速度Va的變動(dòng)而變動(dòng)，并將這

22、種助力特性稱之為車速感應(yīng)型.圖2-6示出的車速感應(yīng)型助力特性曲線標(biāo)明，助力既是作用到轉(zhuǎn)向盤上的力矩的函數(shù)，同時(shí)也是車速的函數(shù).圖2-6車速感應(yīng)型助力特性當(dāng)車速Va=0時(shí)，相當(dāng)于汽車在原地轉(zhuǎn)向，助力特性曲線的位置居其他各條曲線之上，助力強(qiáng)度到達(dá)最年夜.隨著車速Va不竭升高，助力特性曲線的位置也逐漸降低，直至車速Va到達(dá)最高車速Vamax為止，此時(shí)的助力強(qiáng)度已為最小，而路感強(qiáng)度到達(dá)最年夜.本章小結(jié)本章主要是介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組成、工作原理，以及對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的三種安插形式進(jìn)行了分析比較.還有分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各主要部件的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程和助力特性.第3章電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)

23、向機(jī)構(gòu)的要求（1）運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)堅(jiān)持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角之間堅(jiān)持一定的比例關(guān)系.（2）隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增年夜（或減小），作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必需增年夜（或減小），稱之為“路感”.（3）看成用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力一II時(shí)（因汽車形式分歧而異），動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就開始工作.（4）轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車堅(jiān)持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài).（5）工作靈敏.（6）動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)把持車輪轉(zhuǎn)向.3.2齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與計(jì)算齒輪齒條轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格昂貴、質(zhì)量輕、剛性好、使用可靠；傳動(dòng)效率高達(dá)90%；根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)分歧，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入

24、，兩時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日端輸出（圖3-la）；正面輸入，兩端輸出（圖3-lb）；正面輸入,中間輸出（圖3-1c）；正面輸入，一端輸出圖（圖3-1d）.圖3-1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式3.2.1轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷簡(jiǎn)直定為了保證行駛平安，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.為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力,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)摩擦阻力等.精確地計(jì)算出這些力是困難的.為此用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算汽車在瀝青或者混凝土

25、路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩MR(Nmm).mm(3-1)式中f輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù);一一轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，單位為N；P輪胎氣壓，單位為MPa.作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh為：口時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日11N(3-2)式中口轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)，單位為mm；原地轉(zhuǎn)向阻力矩，單位為Nmm|轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)，單位為mm；-T|為轉(zhuǎn)向盤直徑，單位為mm；了一一轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比；轉(zhuǎn)向器正效率.因齒輪齒條式轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)無(wú)轉(zhuǎn)向搖臂，故LI、L2不代入數(shù)值.對(duì)給定的汽車，用上式計(jì)算出來(lái)的作用力是最年夜值.因此,可以用此值作為計(jì)算載荷.梯形臂長(zhǎng)度的計(jì)

26、算:輪輞直徑叵梯形臂長(zhǎng)度匚T|二X0.8/2二406.4X0.8/2=162.6mm(3-3)取匚T=160mm輪胎直徑的計(jì)算RT：.=406.4+0.55X225=530.2mm(3-4)取_=530mm轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑簡(jiǎn)直定:(35)回二；I因此取匚T=15mm初步估算主動(dòng)齒輪軸的直徑:(36)=140MPa所以取匚T=18mm上述的計(jì)算只是初步對(duì)所研究的轉(zhuǎn)向系載荷簡(jiǎn)直定.3.2.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)EPS系統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要元件齒條是在金屬殼體內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)的，加工有齒形的金屬條.轉(zhuǎn)向器殼體是裝置在前橫梁或前圍板的固定位置上的.齒條取代梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適

27、當(dāng)?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行.齒條可以比作是梯形轉(zhuǎn)向桿系的轉(zhuǎn)向直拉桿.導(dǎo)向座將齒條支持在轉(zhuǎn)向器殼體上.齒條的橫向運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)或推動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿，使前輪轉(zhuǎn)向.表3-1齒條的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日4法向模數(shù)|日|3（2）齒輪是一只切有齒形的軸.它裝置在轉(zhuǎn)向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合.齒輪齒條上的齒可以是直齒也可以是斜齒.齒輪軸上端與轉(zhuǎn)向柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連.因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以把持前輪齒輪軸由裝置在轉(zhuǎn)向器殼體上的球軸承支承.斜齒的彎曲增加了一對(duì)嚙合齒輪介入嚙合的齒數(shù).相對(duì)直齒而言，

28、斜齒的運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，并能傳遞更年夜的動(dòng)力.表3-2齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目符號(hào)總長(zhǎng)齒寬到齒數(shù)21法向模數(shù)螺旋角3螺旋方向序號(hào)123456尺寸參數(shù)(mm)198606314。左旋（3）轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日?qǐng)D3-2轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似.球頭銷通過(guò)螺紋與齒條連接.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.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(jìn)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.正

29、面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊(見圖3-2).注：轉(zhuǎn)向反饋是由前輪遇到不服路面而引起的轉(zhuǎn)向盤的運(yùn)動(dòng).齒條調(diào)整一個(gè)齒條導(dǎo)向座裝置在齒條光滑的一面.齒條導(dǎo)向座1和與殼體螺紋連接的調(diào)節(jié)螺塞3之間連有一個(gè)彈簧2.此調(diào)節(jié)螺塞由鎖緊螺母固定4.齒條導(dǎo)向座的調(diào)節(jié)使齒輪、齒時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日條間有一定預(yù)緊力,此預(yù)緊力會(huì)影響轉(zhuǎn)向沖擊、噪聲及反饋（見圖3-3）.圖3-3齒條間隙調(diào)整裝置齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種,本設(shè)計(jì)采納V形斷面,V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比力，消耗的資料少，約節(jié)省20%,故質(zhì)量小；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸,可用

30、來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng).在齒條與托座之間裝有用減磨資料（聚四氟乙烯）做的墊片,以減少滑動(dòng)摩擦.當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí),如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí),V形斷面齒條能防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況呈現(xiàn).（二）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),每只前輪年夜約從其正前方開始轉(zhuǎn)動(dòng)30,因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)年夜約60.若傳動(dòng)比是1:1,轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)1,前輪將轉(zhuǎn)向1,轉(zhuǎn)向盤向任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)30將使其前輪從鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)向鎖點(diǎn).這種傳動(dòng)比過(guò)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.轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比必需使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)同樣角度時(shí)需要更年夜的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角.對(duì)乘用車，推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比在

31、1725范圍內(nèi)選時(shí)間：二0二一年七月二十九日??；對(duì)商用車，在2332范圍內(nèi)選取，這里選傳動(dòng)比為18:1.即在這樣的傳動(dòng)比下,轉(zhuǎn)向盤每轉(zhuǎn)動(dòng)18,前輪轉(zhuǎn)向1.（三）EPS系統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的裝置齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器可何在前橫梁上或發(fā)念頭后部的前圍板上（見圖3-4）.橡膠隔振套包在轉(zhuǎn)向器外，并固定在橫梁上或前圍板上.齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的正確裝置高度，使轉(zhuǎn)向橫拉桿和懸架下擺臂可平行安排.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.年夜大都承載式車身的前輪驅(qū)動(dòng)汽車用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu).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.在轉(zhuǎn)向器與支承托架之間裝有年夜的橡膠隔振墊，這些襯墊有助于

32、減少路面的噪聲、振動(dòng)從轉(zhuǎn)向器傳究竟盤和客艙.齒輪齒條轉(zhuǎn)向器裝在前橫梁上或前圍板上.轉(zhuǎn)向器的正確裝置對(duì)保證轉(zhuǎn)向橫拉桿與懸架下擺臂的平行關(guān)系有重要作用.為堅(jiān)持轉(zhuǎn)向器處在正確的位置，在轉(zhuǎn)向器裝置的位置處，前圍板有所加固.時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日轉(zhuǎn)向扁拉桿搖檢和趟圏總戀圈總咸:怛）前極梁轉(zhuǎn)向器同疋視圖圖3-4轉(zhuǎn)向器的裝置位置（四）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)要求齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪大都采納斜齒圓柱齒輪.齒輪模數(shù)取值范圍多在23mm之間.主動(dòng)小齒輪齒數(shù)大都在57個(gè)齒范圍變動(dòng)，壓力角取20,齒輪螺旋角取值范圍多為915.齒

33、條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪到達(dá)最年夜偏轉(zhuǎn)角時(shí),相應(yīng)的齒條移動(dòng)行程應(yīng)到達(dá)的值來(lái)確定.變速比的齒條壓力角，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在1235。范圍內(nèi)變動(dòng).另外,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.主動(dòng)小齒輪選用16MnCr5或15CrNi6資料制造，而齒條常采納45鋼制造.為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄.時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日（五）齒輪軸和齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選擇齒輪資料、熱處置方式及計(jì)算許用應(yīng)力（1）選擇資料及熱處置方式小齒輪16MnCr5滲碳淬火，齒面硬度56-62HRC年夜齒輪45鋼概況淬火，齒面硬度52-56HRC確定許用應(yīng)力a）確定|勻和匚Tb）計(jì)算

34、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)、口（3-7）式中齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）；口一一齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù);口齒輪的工作壽命（h）；c）計(jì)算許用應(yīng)力(38)(39)應(yīng)力修正系數(shù)時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日I時(shí)間：二O二一年七月二十九日I時(shí)間：二O二一年七月二十九日(311)(310)選擇齒輪類型根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合傳動(dòng)方案選擇齒輪傳動(dòng)精度品級(jí)選用7級(jí)精度初選參數(shù)=1初選按當(dāng)量齒數(shù)初步計(jì)算齒輪模數(shù)口轉(zhuǎn)矩(3-12)閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì).(3-13)99時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二

35、0二一年七月二十九日確定載荷系數(shù)口(6)修正法向模數(shù)(3-14)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑口TOC o 1-5 h z(3-15)I齒頂圓直徑口=16+2X2.5(1+0)=21曰(3-16)ZZ齒根圓直徑(3-17)qta齒寬b(3-18).因?yàn)橄嗷Ш淆X輪的基圓齒距必需相等,即匚時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日齒輪法面基圓齒距為齒條法面基圓齒距為取齒條法向模數(shù)為=I（5）齒條齒頂高口=（3-19）（6）齒條齒根高匚|i（3-20）法面齒距回=（3-21）取|I所以所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求.3.2.3齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每只

36、前輪年夜約從其正前方時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日開始轉(zhuǎn)動(dòng)30,因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)約60.當(dāng)轉(zhuǎn)向輪右轉(zhuǎn)30,即梯形臂或轉(zhuǎn)向節(jié)由巨繞圓心轉(zhuǎn)至巨時(shí),齒條左端點(diǎn)移至口的距離為口同理計(jì)算轉(zhuǎn)向輪左轉(zhuǎn)30,轉(zhuǎn)向節(jié)由口繞圓心轉(zhuǎn)至口時(shí)，齒條左端點(diǎn)E移至的距離為齒輪齒條嚙合長(zhǎng)度應(yīng)年夜于即=80.7+79.3=160取L=200|g3.2.4齒輪齒條傳動(dòng)受力分析若略去齒面間的摩擦力，則作用于節(jié)點(diǎn)P的法向力Fn可分解為徑向力Fr和分力F,分力F又可分解為圓周力Ft和軸向力Fa.1=2X35000/16

37、=4375回r創(chuàng)r12j3.2.5齒輪軸的強(qiáng)度校核畫軸的受力簡(jiǎn)圖.計(jì)算支承反力在垂直面上在水平面上畫彎矩圖在水平面上，a-a剖面左側(cè)、右側(cè)在垂直面上，a-a剖面左側(cè)a-a剖面右側(cè)合成彎矩，a-a剖面左側(cè)a-a剖面右側(cè)畫轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩|=I|曰|顯然,a-a截面左側(cè)合成彎矩最年夜、扭矩為T,該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)剖面.由機(jī)械設(shè)計(jì)4查得hjhj時(shí)間：二0二一年七月二十九日hi=60/100=0.6.a-a截面左側(cè)a-a截面左側(cè)查得II;由表查得絕對(duì)尺寸系數(shù)I軸經(jīng)磨削加工，查得質(zhì)量系數(shù)B=1.0.則彎曲應(yīng)力應(yīng)力幅平均應(yīng)力切應(yīng)力平安系數(shù)查得許用平安系數(shù)S=1.31.5,顯然SS,故a-a剖面平安.時(shí)間：二0

38、二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日本章小結(jié)本章是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下：(1)介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是有其可行性的，能夠設(shè)計(jì)出符合助力要求的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),該設(shè)計(jì)方法在現(xiàn)實(shí)中是比力合適的.對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要元件時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日進(jìn)行的詳細(xì)的介紹,而且給出了一些參考的轉(zhuǎn)向系參數(shù).根據(jù)已知條件,對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了齒輪軸和齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算.第4章轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)4.1結(jié)構(gòu)與安插齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器因結(jié)構(gòu)

39、簡(jiǎn)單緊湊、制造工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),既適用于整體式前軸,也適用于采納自力懸架的斷開式前軸,被廣泛地應(yīng)用在轎車、輕型客貨車、微型汽車等車輛上.其中,與之配用的轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)同傳統(tǒng)的整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)相比有其特殊之處.一般來(lái)說(shuō),這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)年夜多如圖4-1所示.轉(zhuǎn)向軸1的末端與轉(zhuǎn)向器的齒輪軸2直接相連或通過(guò)萬(wàn)向節(jié)軸相連,齒輪2與裝于同一殼體的齒條3嚙合,外殼則固定于車身或車架上.齒條通過(guò)兩真?zhèn)€球鉸接頭與兩根分開的橫拉桿4、7相連,兩橫拉桿又通過(guò)球頭銷與左右車輪上的梯形臂5、6相連.因此,齒條3既是轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)件又是轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)中三段式橫拉桿的一部份絕年夜大都齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器都安插在軸前后方,這樣既可

40、遁藏開發(fā)念頭的下部,又便于與轉(zhuǎn)向軸下端連接.裝置時(shí),齒條時(shí)間：二0二一年七月二十九日軸線應(yīng)與汽車縱向?qū)ΨQ軸垂直，而且當(dāng)轉(zhuǎn)向器處于中立位置時(shí)，齒條兩端球鉸中心應(yīng)對(duì)稱地處于汽車縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè).1.轉(zhuǎn)向軸2.齒輪3.齒條4.左橫拉桿圖4-1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖對(duì)給定的汽車，其軸距L、主銷后傾角B以及左右兩主銷軸線延長(zhǎng)線與空中交點(diǎn)之間的距離K均為已知定值.對(duì)選定的轉(zhuǎn)向器,其齒條兩端球鉸中心距也為已知定值.因而在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)時(shí)，需要確定的參數(shù)為梯形底角Y、梯形臂長(zhǎng)以及齒條軸線到梯形底邊的裝置距離h.而橫拉桿長(zhǎng)則可由轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)的上述參數(shù)以及已知的汽車參數(shù)K和轉(zhuǎn)向器參數(shù)M來(lái)確定.其關(guān)系式為：=(4-1)

41、4.2用解析法求內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，齒條便向左或向右移動(dòng)，使左右兩邊的桿系發(fā)生分歧的運(yùn)動(dòng)，從而使左右車輪分別獲得一個(gè)轉(zhuǎn)角.以汽車左轉(zhuǎn)彎為例，此時(shí)右輪為外輪，外輪一側(cè)的桿系運(yùn)動(dòng)如圖4-2所示.設(shè)齒條向右移過(guò)某一行程S，通過(guò)右橫拉桿推動(dòng)右梯形臂，使之轉(zhuǎn)過(guò)莎時(shí)間：二0二一年七月二十九日?qǐng)D4-2外輪一側(cè)桿系運(yùn)動(dòng)情況取梯形右底角極點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，X、Y軸方向如圖5-2所示,則可導(dǎo)出齒條行程S與外輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系:(4-2)另外，由圖4-2可知:(4-3)而內(nèi)輪一側(cè)的運(yùn)動(dòng)則如圖4-3所示，齒條右移了相同的行程S,通過(guò)左橫拉桿拉動(dòng)左梯形臂轉(zhuǎn)過(guò)口.圖4-3內(nèi)輪一側(cè)桿系運(yùn)動(dòng)情況取梯形左底角極點(diǎn)O1為坐標(biāo)原

42、點(diǎn)，X、Y軸方向如圖5-3所示,則同樣可導(dǎo)出齒條行程S與內(nèi)輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系，即:(4-4)(4-5)因此，利用公式(4-2)即可求出對(duì)應(yīng)于任一外輪轉(zhuǎn)角國(guó)的齒條行程S,再將S代入公式(4-5)即可求出相應(yīng)的內(nèi)輪轉(zhuǎn)角.把公時(shí)間：二0二一年七月二十九日式(4-2)和(4-5)結(jié)合起來(lái)即可將暗示為的函數(shù)，記作：反之，也可利用公式(4-4)求出對(duì)應(yīng)于任一內(nèi)輪轉(zhuǎn)角的齒條行程S,再將S代入公式(4-3)即可求出相應(yīng)的外輪轉(zhuǎn)角.將公式(4-4)和(4-5)結(jié)合起來(lái)可將暗示為的函數(shù)，記作：4.3轉(zhuǎn)向傳念頭構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)4.3.1目標(biāo)函數(shù)的建立眾所周知，在不計(jì)輪胎側(cè)偏時(shí)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪純滾動(dòng)、無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)向的條件是內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角

43、具有如圖4-4所示的理想的關(guān)系，即:(4-6)式中T計(jì)及主銷后傾角時(shí)的計(jì)算軸距詳細(xì)D=W=G圖二紙：三二1爸爸五四0六32318S5406弟19歲Q7月1汨倫同巨蟹座屬虎I回蚣曲O心夠10鬱簾零酈子樹與穿貯蓮的空可資料低拾10快起L汽車軸距r車輪滾動(dòng)半徑由式(4-6)可將理想的內(nèi)輪轉(zhuǎn)角暗示為的函數(shù)，即:時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日(4-時(shí)間：二0二一年七月二十九日(4-時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日7)反之，取內(nèi)輪轉(zhuǎn)角為自變量時(shí)，理想的外輪轉(zhuǎn)角也可暗示為的函數(shù)，即：(4-8)而由轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)所提供的內(nèi)、外實(shí)際轉(zhuǎn)角關(guān)系為前述的9i=F(00)

44、或00=0(0i),因此，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是要在規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)使實(shí)際的內(nèi)或外輪轉(zhuǎn)角盡量地接近對(duì)應(yīng)的理想的內(nèi)或外輪轉(zhuǎn)角.為了綜合評(píng)價(jià)在全部轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)兩者接近的精確水平，并考慮到在最常使用的中小轉(zhuǎn)角時(shí)希望兩者盡量接近，因此建議用兩函數(shù)的加權(quán)均方根誤差作為評(píng)價(jià)指標(biāo).即：=(4-9)(4-10)兩式中的加權(quán)因子口、為:(4-9)、(4-10)兩式是等價(jià)的，可根據(jù)具體情況任取其中時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日之一作為極小化目標(biāo)函數(shù).圖4-4理想的內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)交關(guān)系4.3.2設(shè)計(jì)變量與約束條件對(duì)給定的汽車和選定的轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尚有梯形

45、臂長(zhǎng)、底角Y和裝置距離h三個(gè)設(shè)計(jì)變量.其中底角Y可按經(jīng)驗(yàn)公式先選一個(gè)初始值，然后再增加或減小，進(jìn)行優(yōu)化搜索.而及h的選擇則要結(jié)合約束條件來(lái)考慮.第一，要保證梯形臂不與車輪上的零部件（如輪胎、輪輛或制動(dòng)底板）發(fā)生干涉，故要滿足：式中Aoy梯形臂球頭銷中心的Y坐標(biāo)值（見圖4-3）Aymin車輪上可能與梯形臂干涉部位的Y坐標(biāo)值因|所以可知被選回按時(shí)回的可取值上限為：|x|（4-11）第二，要保證有足夠的齒條行程來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的最年夜轉(zhuǎn)角即有：式中Smax最年夜轉(zhuǎn)角|丨或_所對(duì)應(yīng)的齒條行程S轉(zhuǎn)向器的許用齒條行程時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二0二一年七月二十九日時(shí)間：二O二一年七月二十九日時(shí)間：二O二

46、一年七月二十九日因所以由公式或可知:般來(lái)說(shuō)內(nèi)的數(shù)值很小，故在估算齒條行程時(shí)可略去不計(jì)，即可粗略地認(rèn)為：所以被選按時(shí)，的可取值范圍為:或(412)71(413)(4-12)式和(4-13)式是等價(jià)的，使用時(shí)可根據(jù)具體情況任取其中之一作為約束條件.第三，要保證有足夠年夜的傳動(dòng)角.傳動(dòng)角是指轉(zhuǎn)向梯形臂與橫拉桿所夾的銳角.隨著車輪轉(zhuǎn)角增年夜，傳動(dòng)角漸漸變小.而且對(duì)應(yīng)于同一齒條行程，內(nèi)輪一側(cè)的傳動(dòng)角總是比外輪一側(cè)的傳動(dòng)角口要小.由圖4-2可知：由圖4-3可知：最小傳動(dòng)角巨發(fā)生在內(nèi)輪一側(cè)，當(dāng)川到達(dá)最年夜值時(shí)，川也到達(dá)最年夜值，故此時(shí)u為最小值.傳動(dòng)角過(guò)小會(huì)造成有效分力過(guò)小，暗示為轉(zhuǎn)向繁重或回正不良.對(duì)一般

47、平面連桿機(jī)構(gòu)，為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使三口,但一般后置式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的口I都偏小.這是由于汽車正常行駛中多用小轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向，約有80%以上的轉(zhuǎn)角在20。以內(nèi)即使是年夜轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向，也是從小轉(zhuǎn)角開始，而且速度較低，所以取23。時(shí)的內(nèi)輪一側(cè)傳動(dòng)角日作為控制參數(shù).以三。作為約束條件，這樣一般均能保證在二j。時(shí)二|.轉(zhuǎn)向器裝置距離h對(duì)傳動(dòng)角的影響較年夜，h越小，占也小,可獲得較年夜的.在選擇h時(shí)應(yīng)充沛注意到這一點(diǎn)，但h過(guò)小會(huì)造成橫拉桿與齒條間夾角Z過(guò)年夜.由圖4-2、圖4-3可知：為保證傳動(dòng)良好一般希望二，以此作為約束條件即要滿足聯(lián)立不等式：|j由此可解得：由于轉(zhuǎn)向器處于中立狀態(tài)時(shí)（即|-IJ），值較小，故可近似地認(rèn)為：于是可得h的取值范圍:VhW(4-14)4.4研究結(jié)論研究獲得，對(duì)同一口,隨著Y增年夜，oi略有減小，但要求裝置距離h相應(yīng)地增年夜，同時(shí)Zmax也隨之加年夜.隨著的減小,也略有減小，不外小轉(zhuǎn)向力臂也小，把持力會(huì)有所增年夜.總的看來(lái)，只要、丫和h三者選配的恰當(dāng)，其國(guó)分歧是