方向盤、轉向管柱相關資料

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.方向盤的構成1. 骨架，一般為鋅合金，或者 HYPERLINK /view/64589.htm 鋁合金，現(xiàn)在有些生產廠家正在嘗試采用更便宜、更輕的 HYPERLINK /view/2894.htm 鎂合金。骨架采用壓鑄生產。少部分廠家還在使用鋼材鈑金做骨架，結構復雜。 2. 發(fā)泡，發(fā)泡材料在發(fā)泡機中生成，生產時骨架固定在發(fā)泡機中 1和22組合起起來就是是最簡單單的方向向盤了。 HYPERLINK /albums/415832/415832.html#0$73

2、4f12f3dcaa5a880a46e080 l 0$734f12f3dcaa5a880a46e080 o 查看圖片 方向盤3. 有些些方向盤盤要求外外表縫皮皮，國內內一般由由工人縫縫制完成成， 4. 有些方方向盤要要求有木木料，使使用專用用機器將將木片一一層層疊疊積并最最后上漆漆， 5. 有些方方向盤的的木料用用假木代代替，假假木一般般是用PPP，AABS等等塑料注注塑完成成，然后后上 HYPERLINK /view/568885.htm 水印印 6. 方向盤盤上都會會有和主主駕駛 HYPERLINK /view/241355.htm 氣氣囊DAAB對應應的安裝裝卡扣或或螺釘孔孔 7. 有些

3、方方向盤上上要求有有喇叭觸觸點，比比較簡單單的方式式就是把把喇叭觸觸點壓入入骨架中中，還有有一種方方式就是是做一個個喇叭觸觸點模塊塊并集成成一部分分電氣線線束和電電路板在在上面 8. 有些方方向盤要要求有開開關，主主要位于于spooke sheell或或者主氣氣囊兩側側，功能能一般為為電臺，加加減速，巡巡航，聲聲音，接接電話等等。方向向盤不僅僅要提供供安裝卡卡扣，還還要提供供線束接接口。 9. 方向向盤下一一般會有有多功能能開關模模塊，或或者paaddlle sshifft，這這時候，需需要考慮慮電氣連連接。汽車轉向管管柱支架架有限元元分析與與結構改改進李 寧（長長江大學學機械工工程學院院，湖

4、北北 荊州州 43340223）摘摘要：運運用有限限元分析析軟件，對對某新型型轎車的的轉向管管柱支架架進行了了分析。有有限元分分析結論論與實測測情況相相符，確確認原有有管柱支支架結構構需要進進行改進進。文章章通過分分析原有有管柱支支架的應應力分布布情況，提提出相應應的結構構改進方方案，再再用有限限元分析析法從眾眾多的備備選方案案找到最最佳改進進方案。改改進后的的管柱支支架樣件件經裝車車測試，達達到使用用要求，改改善效果果明顯。關鍵詞：轉向管柱；有限元；結構；強度 中圖分類號：U464.13文獻標識碼：A文章編號：1674-0432（2010）-11-0244-20 前言隨隨著社會會經濟和和汽車

5、工工業(yè)的發(fā)發(fā)展，汽汽車變得得越來越越普及。汽汽車轉向向管柱作作為駕駛駛員操控控汽車的的重要部部件，其其安全性性和可靠靠性顯得得尤為重重要。在在汽車行行駛的過過程中，任任何來自自轉向管管柱的異異響、卡卡滯和變變形過大大都會給給駕駛員員造成很很大的心心理壓力力，影響響行車安安全。轉轉向管柱柱主要包包括轉向向軸總成成、上柱柱管、管管柱支架架、緊定定螺栓、拉拉脫鎖、下下柱管、下下支架、旋旋鉚銷軸軸、鎖定定手柄等等（見圖圖1）。轉轉向軸總總成通常常是上端端加工有有連接花花鍵，用用來安裝裝方向盤盤；下端端焊接有有萬向節(jié)節(jié)總成，與與轉向器器連接，實實現(xiàn)轉向向扭矩的的傳遞。上上、下柱柱管裝配配在一起起，通過過

6、管柱支支架和下下支架安安裝在車車架上。拉拉脫鎖與與管柱支支架通過過注塑裝裝配在一一起。圖1 汽車車轉向管管柱外形形示意圖圖1.轉轉向軸總總成 22.上柱柱管 33.管柱柱支架 4.緊緊定螺栓栓5.拉拉脫鎖 6.下下柱管 7.下下支架 8.旋旋鉚銷軸軸 9.鎖定手手柄1 問題提提出某新新型轎車車的轉向向管柱的的原結構構如圖11所示。在在轉向管管柱試裝裝車時發(fā)發(fā)現(xiàn)，用用力晃動動方向盤盤，可以以感覺到到方向盤盤有較明明顯的上上下位移移。當一一個體重重約600kg的的測試人人員完全全懸吊在在方向盤盤上時，可可觀察到到管柱支支架的拉拉脫鎖安安裝位內內側有明明顯的永永久變形形。由于于我國現(xiàn)現(xiàn)行的汽汽車轉向

7、向管柱總總成標準準中，沒沒有對該該變形量量的檢驗驗方法和和指標，因因此，參參考日本本馬自達達制定的的HMM普力馬馬/福美美來型轎轎車吸能能轉向管管柱軸總總成性能能試驗計計劃書和和日本的的三菱標標準ESS- XX 2330233汽車車轉向柱柱11，在在轉向軸軸頂部（即即輸入端端）裝上上方向盤盤，沿垂垂直于軸軸線方向向施加2280NN的靜載載荷。測測得方向向盤中心心點的位位移為22.3mmm,有有較明顯顯的移動動手感.通過觀觀察和測測量，可可初步確確定其原原因為支支架的強強度和剛剛度不夠夠。2 管柱支支架受力力分析整整個轉向向管柱在在工作狀狀態(tài)下的的力學模模型可抽抽象為一一個杠桿桿（如圖圖1）。旋

8、旋鉚銷軸軸處為支支點O；作用在在方向盤盤上的力力簡化為為集中力力F，與與O點的的距離為為L2；管柱支支架對轉轉向管柱柱的反力力簡化為為集中力力N，與與O點的的距離為為L1。建建立平衡衡狀態(tài)下下的力矩矩方程：FLL2-NNL11=0可可求得：根據國國外的標標準和經經驗，本本研究確確定試驗驗載荷FF=2880N。根根據實際際結構HH=1550mmm；L11=1005mmm；L22=4557mmm，可求求得集中中力N=12118.77N。33 原結結構有限限元分析析3.11 模型型簡化管管柱支架架結構比比較復雜雜（如圖圖2）。支支架翼板板與立板板焊接，拉拉脫鎖與與翼板間間通過注注塑銷連連接，彈彈簧掛

9、孔孔處于翼翼板與立立板焊縫縫旁邊。通通過分析析其工作作狀態(tài)和和外載荷荷情況，在在不影響響分析結結果的前前提下，對對模型作作如下簡簡化：圖2 管管柱支架架分實體體結構11.支架架立板 2.彈彈簧掛孔孔 3.拉脫鎖鎖 4.支架翼翼板（11）不考考慮管柱柱支架重重力的作作用。（22）忽略略焊縫的的影響。（3）忽略遠離應力集中區(qū)的復雜局部結構影響。（4）根據圣維南理論，將豎直方向的兩個安裝板結構簡化，同時將集中載荷換算為等效的面載荷2。簡化后的管柱支架的模型如圖3所示。3.2 材料特性參數用線彈性材料本構模型模擬支架鋼材，管柱支架的材料為：SPHC熱軋鋼板，F(xiàn)B3.2（PT.B）1200（EC）；彈性

10、模量：E=200GPa，泊松比：=0.3；屈服極限：S=410Mpa。3.3 模型網格劃分選用8節(jié)點solid92單元，以智能網格與局部加密的方法，將模型劃分為如圖3所示的網格。圖3 管管柱支架架模型網網格圖33.4 載荷與與約束根根據管柱柱支架受受力分析析，在轉轉向盤的的中心施施加2880N的的靜載荷荷，可轉轉化為管管柱支架架安裝板板受到豎豎直方向向的等效效均布載載荷7.6MPPa。由由于拉脫脫鎖對支支架的約約束，限限制了支支架Y方方向（豎豎直方向向）的位位移，所所以，在在安裝拉拉脫鎖區(qū)區(qū)域施加加UY約約束。拉拉脫鎖的的V面限限制了支支架在前前后和左左右方向向的位移移，因此此在V面面上施加加

11、全約束束。3.5 結結果與分分析模型型劃分網網格后，施施加約束束和載荷荷，分析析得到的的結果如如下：圖4 合合成應力力圖最大大合成應應力出現(xiàn)現(xiàn)在彈簧簧掛孔處處（圖44中MXX處），其其值為4474MMPa，大大于材料料的屈服服強度（S=4410MMPa）。支支架的最最大合成成應變?yōu)闉?.33mm，最最大合成成應變出出現(xiàn)在遠遠離V型型槽的部部分。支支架的應應變反映映到轉向向盤中心心點,其其位移為為2.227mmm，與實實測結果果相符，說說明該有有限元模模型的分分析結果果是可信信的。該該結構的的支架應應力集中中情況明明顯，在在方向盤盤上2880N負負載的作作用下，應應力集中中的部位位會產生生塑性變

12、變形。因因此，通通過有限限元分析析可以認認定，原原結構的的支架強強度和剛剛度都不不夠。44 支架架結構改改進與有有限元分分析鑒于于管柱支支架原結結構不能能滿足使使用要求求，有必必要在不不影響管管柱及其其相關部部件裝配配的前提提下，對對管柱支支架的結結構進行行改進。改改進可從從以下方方面進行行考慮：（1）支支架翼板板的厚度度偏小是是造成強強度和剛剛度不夠夠的原因因之一，可可以通過過適當增增加翼板板厚度來來改善結結構的強強度和剛剛度。（22）由于于應力集集中點出出現(xiàn)在彈彈簧掛孔孔處，因因此，可可以在不不影響功功能的情情況下，將將該彈簧簧掛孔到到移出應應力大的的區(qū)域，降降低局部部應力。（3）支架立板

13、與翼板的連接長度偏小，使得應力集中在彈簧掛孔處。如果適當增加連接長度，可以使應力分布趨于均勻。（4）彈簧掛孔附近的圓角和直角也是造成該處應力集中的因素之一，取消圓角和直角不但能緩解應力集中，也能降低加工難度3。（5）支架翼板左右兩端的翻邊應力很?。ㄈ鐖D2），而且加工比較困難，可以將該處的翻邊直接省去。尤其是在增加翼板厚度的情況下，更有必要省去翻邊。綜合考慮管柱支架的安裝和連接、板材選用、沖模更改、工藝改善、成本估算等各方面因素后，對管柱支架的結構進行改進。通過使用有限元分析軟件對大量備選方案進行分析和調整，最終確定改進方案為：翼板厚度由3.2mm增加到4.8mm；彈簧掛孔后移25mm；支架立板

14、長度加長10mm；彈簧掛孔旁的棱邊外移，直到與V槽口相連；支架翼板左右兩端不翻邊。改進后的支架結構模型如圖5所示。圖5 改進進后的支支架模型型圖通過過對選定定的改進進方案進進行有限限元模型型建立、劃劃分網格格、施加加載荷和和分析求求解后，得得到的分分析結果果如下：圖6 合成成應力圖圖最大合合成應力力出現(xiàn)在在兩邊VV型槽口口處（如如圖6中中MX處處），其其值為2275MMPa，小小于材料料的屈服服強度（S=4410MMPa）。支支架的最最大合成成應變?yōu)闉?.112mmm，支架架的位移移反映到到轉向盤盤中心點點,其位位移為00.9mmm，移移動的手手感不明明顯。因因此，改改進后的的支架結結構強度度和剛度度足夠，加加工方便便，能滿滿足安全全使用要要求。55 結語語本文文采用有有限元分分析軟件件，對某某新型轎轎車的轉轉向管柱柱支架進進行了分分析，結結果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)強度和和剛度不不夠。有有限分析析結論與與實測情情況相符符，因此此確認了了原有管管柱支架架結構需需要進行行改進。通過分析原有管柱支架的應力發(fā)布情況，提出相應的結構改進方案，再用有限元分析法從眾多的備選方案找到最佳改進方案?？s短了改型設計周期，節(jié)約了成本。改進后的管柱支架樣件經裝車測試，剛度和