汽車(chē)設(shè)計(jì)大作業(yè)設(shè)計(jì)

汽車(chē)設(shè)計(jì)大作業(yè)

姓名：武星

學(xué)號(hào)：129054055

成績(jī)欄:

新型主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置研究

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)定傳動(dòng)比設(shè)計(jì)的缺陷主要表現(xiàn)為：低速或停車(chē)工況下駕駛員需要大

角度地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，而高速時(shí)反而會(huì)使得車(chē)輛的轉(zhuǎn)向反應(yīng)相對(duì)于方向盤(pán)轉(zhuǎn)角更為

靈敏，又不能滿(mǎn)足方向穩(wěn)定性要求。故同時(shí)滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在低速時(shí)的靈活性與高

速時(shí)的穩(wěn)定性，對(duì)提升車(chē)輛的操縱性和安全性有很現(xiàn)實(shí)的意義。

在現(xiàn)有量產(chǎn)車(chē)輛上，德國(guó)寶馬公司和ZF公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

（AFS）完美地解決了上述問(wèn)題,并已裝備于部分寶馬3系列和5系列轎車(chē)上山o

“主動(dòng)轉(zhuǎn)向”是指：除了駕駛員的轉(zhuǎn)向操作外，汽車(chē)自身也具有轉(zhuǎn)向功能，即通

過(guò)主動(dòng)對(duì)車(chē)輪轉(zhuǎn)向角的調(diào)節(jié)，提高車(chē)輛的穩(wěn)定性、主動(dòng)安全性和操縱舒適性。主

動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有兩種型式：①機(jī)械式疊加轉(zhuǎn)向；②線(xiàn)控轉(zhuǎn)向。

目前主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究大多數(shù)集中在線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)上。圖1為目前采用較

多的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SteerbyWiresystem,簡(jiǎn)稱(chēng)SBW系統(tǒng)）。工作原理是：控制器

3根據(jù)所有傳感器的信號(hào)作出判斷，算出需要的車(chē)輪轉(zhuǎn)向角和方向盤(pán)1需要的回

正旋轉(zhuǎn)力矩或轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩，控制電機(jī)2和4予以實(shí)現(xiàn)。SBW系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:取消

了方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器之間的機(jī)械連接，占據(jù)空間小，便于布置，路面的沖擊也不會(huì)

直接傳到駕駛員手上。

圖1線(xiàn)傳系統(tǒng)示意圖

1方向盤(pán)2電機(jī)3控制器4轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)5轉(zhuǎn)向器

另一類(lèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以寶馬公司產(chǎn)品為代表，它是-一種機(jī)械式疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（圖2

所示），方法是將方向盤(pán)到轉(zhuǎn)向器之間的轉(zhuǎn)向軸斷開(kāi)，中間增加一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

通過(guò)兩組NGW型行星齒輪組和附加轉(zhuǎn)角電機(jī)巧妙地實(shí)現(xiàn)了變傳動(dòng)比的功能。當(dāng)

車(chē)輛低速行駛時(shí),由伺服電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)內(nèi)齒圈17轉(zhuǎn)動(dòng)，使輸出端太

陽(yáng)輪19轉(zhuǎn)動(dòng)方向與方向盤(pán)轉(zhuǎn)向相同，增加了實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度;高速時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)

動(dòng)的行星架轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向相反，疊加后減少了實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度，轉(zhuǎn)向過(guò)程

傳動(dòng)比加大，提高了汽車(chē)的穩(wěn)定性和安全性。機(jī)械式主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和線(xiàn)控轉(zhuǎn)向最

大的區(qū)別體現(xiàn)在當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，機(jī)械式主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)與車(chē)輪

間的機(jī)械連接確保其轉(zhuǎn)向性能,而線(xiàn)控轉(zhuǎn)向必須通過(guò)系統(tǒng)主要零件的冗余設(shè)計(jì)來(lái)

保證車(chē)輛的安全性。

圖2寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖2

11輸入軸，12太陽(yáng)輪，13行星齒輪，14內(nèi)齒圈，15行星架（行星架外圈是蝸

輪）,

16蝸桿（與電機(jī)連接），17內(nèi)齒圈，18行星齒輪，19太陽(yáng)輪，20輸出軸

圖2寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意圖

基于上述問(wèn)題，本文提出了-利新型的汽車(chē)主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝

置（圖3）。該主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置包括了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置,

采用機(jī)械連接，安全性高，且主動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈經(jīng)行星

架輸出，是減速傳動(dòng)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩小，從而可以減小機(jī)構(gòu)的尺寸、降

低成本、減小占據(jù)的空間。

圖3寶馬主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之變傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)示

圖3

1.蝸桿，2.蝸輪，3.助轉(zhuǎn)角電機(jī)，4.輸入軸，5,9.太陽(yáng)輪，6,10.行星齒輪，7,

11.內(nèi)齒圈,8.行星架,12.輸出軸

2.1新型主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)

3.該新型主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部件是一套集成在轉(zhuǎn)向柱上的雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，位

于方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器之間，包括了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置（如圖4

所示）。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、蝸桿和蝸輪組，蝸桿22與蝸輪28嚙合并由電機(jī)

32驅(qū)動(dòng)。蝸桿22與蝸輪28位于殼體33內(nèi)。機(jī)械傳動(dòng)裝置的一端通過(guò)輸入軸21

與方向盤(pán)連接，另一端通過(guò)輸出軸27與轉(zhuǎn)向機(jī)連接。蝸輪28與內(nèi)齒圈之一23

固接在一起。機(jī)械傳動(dòng)裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成；由太陽(yáng)

輪30、行星齒輪之一24、內(nèi)齒圈之一23組成行星排I；由太陽(yáng)輪30、行星齒

輪之二26、內(nèi)齒圈之二25組成行星排II；兩個(gè)行星排的傳動(dòng)比是相同的，太陽(yáng)

輪30為兩個(gè)行星排共用。這里的行星排是指行星傳動(dòng)齒輪組，行星排I通過(guò)行

星架之一29與輸入軸21連接；行星排H通過(guò)行星架之二31與輸出軸27連接。

輸入軸21的一端與方向盤(pán)連接，另一端與行星架之一29固接在一起；輸出軸

27的一端與行星架之二31固接在一起，另一端連接轉(zhuǎn)向器。內(nèi)齒圈之一23與

行星齒輪之一24嚙合，行星齒輪之一24與太陽(yáng)輪30嚙合；太陽(yáng)輪30還與行星

齒輪之二26嚙合，行星齒輪之二26與內(nèi)齒圈之二25嚙合。內(nèi)齒圈之二25是固

定的，內(nèi)齒圈之一23與蝸輪28固接在一起，電機(jī)32可以驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈23旋轉(zhuǎn)。

4.

5.21輸入軸22蝸桿23