【机械制造】汽车设计转向模版

1、整理课件整理课件整理课件整理课件整理课件整理课件整理课件7 整理课件转向系的类型转向系的类型 汽车转向系根据其转向能源的不同，可以分为机械转向系汽车转向系根据其转向能源的不同，可以分为机械转向系和动力转向系两大类型。和动力转向系两大类型。（1）机械转向系）机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，又称为以驾驶员的体力作为转向能源，又称为人力转向系人力转向系。整理课件整理课件10 整理课件11 整理课件12 整理课件 齿轮齿条式转向器的主要齿轮齿条式转向器的主要优点优点：结构简单、紧凑、体积小、质量轻；结构简单、紧凑、体积小、质量轻；传动效率高达传动效率高达90%90%；可自动消除齿间间隙可自动消除

2、齿间间隙( (图图7-17-1所示所示) )；没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；可以增大；制造成本低。制造成本低。 齿轮齿条式转向器的主要齿轮齿条式转向器的主要缺点缺点： 逆效率高（逆效率高（60%70%60%70%）。）。 因此，汽车在不平路面上行驶时，发生因此，汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能传至转向盘。传至转向盘。 整理课件中间输入，两端输出侧面输入，两端输出侧面输入，中间输出侧面输入，一端输出整理课件侧面输入，侧面输入，中间输出中间输出F从上面看受力图从前面看整理课件圆形断面齿条

3、制圆形断面齿条制作工艺比较简单。作工艺比较简单。V V形和形和Y Y形断面齿形断面齿条与圆形断面比较，条与圆形断面比较，消耗的材料少，故质消耗的材料少，故质量小。量小。 可防止齿条旋可防止齿条旋转。转。整理课件整理课件图7-3 齿轮齿条式转向器的四种布置形式 整理课件整理课件整理课件3 技术要求31 不装人体模块的整备车辆以不装人体模块的整备车辆以48.353.1kmh之间的车速正面撞击障碍壁时，转向柱管和转向轴的上之间的车速正面撞击障碍壁时，转向柱管和转向轴的上端允许沿着平行于汽车纵向中心线的水平方向向后窜动，端允许沿着平行于汽车纵向中心线的水平方向向后窜动，但其窜动量不得大于但其窜动量不得

4、大于127mm（在动态下测量）。（在动态下测量）。32 人体模块以人体模块以24.10+1.2 kmh的速度水平撞击转的速度水平撞击转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得大于向盘时，作用在转向盘上的水平力不得大于11123N。整理课件 减少转向盘、转向轴的后移减少转向盘、转向轴的后移 采用吸能的转向盘、转向轴、转向柱管采用吸能的转向盘、转向轴、转向柱管 有关资料分析表明：汽车正面碰撞时，有关资料分析表明：汽车正面碰撞时，转向盘、转向管柱是使驾驶员受伤的主要元件。转向盘、转向管柱是使驾驶员受伤的主要元件。整理课件a、万向节连接转向轴、万向节连接转向轴 不断开，不吸能。不断开，不吸能。结构简单，利于

5、布置，结构简单，利于布置，整理课件b、两段式防伤转向轴、两段式防伤转向轴 断开，吸能少。结构简单，断开，吸能少。结构简单，但是效果可能不理想但是效果可能不理想整理课件 c、联轴套管联轴套管 塑料销钉铆接，轴向滑动管柱，不断塑料销钉铆接，轴向滑动管柱，不断开，吸能。其中开，吸能。其中2为注塑销钉。断开时长为注塑销钉。断开时长度缩短，塑料增大摩擦并吸能。撞后不断度缩短，塑料增大摩擦并吸能。撞后不断开。开。 整理课件d、弹性联轴器弹性联轴器 断开，吸能。结构简单，制造容易，但断开，吸能。结构简单，制造容易，但是弹性垫片会降低转向系统的扭转刚度。是弹性垫片会降低转向系统的扭转刚度。弹性垫片整理课件e、

6、网格状转向吸能管柱、网格状转向吸能管柱 依靠管柱与套管的挤压来吸收冲击能依靠管柱与套管的挤压来吸收冲击能量。设计时选择合适套管间的过盈量，满量。设计时选择合适套管间的过盈量，满足所要求的压紧力。足所要求的压紧力。转向管柱套管整理课件整理课件29 整理课件30 )(00121tgtgPPP整理课件31 00323)(tgtgPPP整理课件32 整理课件33 整理课件/wwokkkiddtdddtd2wphFiF转向盘转动角速度转向盘转动角速度 同侧转向节同侧转向节偏转角速度偏转角速度 不严格的讲，就是转向盘转角与转向轮不严格的讲，就是转向盘转角与转向轮转角之比转角之比转向盘手力转向盘手力两个转向

7、轮阻力和两个转向轮阻力和整理课件iii0ii0ipppwdddtddtdi/kpkpkpdddtddtdi/整理课件aMFrW（7-3） swhhDMF2（7-4） hWpFFi/2aMDMihswrp（7-5） 整理课件02iddMMkhr（7-6） aDiiswp20（7-7） pi0i整理课件kpddi/120/LLddikpddii/00i 整理课件aDiiswp20kkkwdddtddtdi/0整理课件原理：原理： 互啮合齿轮的基圆齿互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，距必须相等， 即即 Pbl=Pb2 齿轮基圆齿距Pbl=mlcos1齿条基圆齿距 Pb2=m2cos2 mlcos1m2c

8、os2 让齿轮具有标准模数让齿轮具有标准模数m1和标准压力角和标准压力角a1，通过改变不同位，通过改变不同位置处齿条压力角置处齿条压力角2和模数和模数m2变来获得传动比。变来获得传动比。节圆整理课件整理课件对对转向轴荷较小转向轴荷较小，或者安装动力转向或者安装动力转向的车辆的车辆 中间位置传动比大为了高速操纵的稳定性，因为过小中间位置传动比大为了高速操纵的稳定性，因为过小会使车辆反应过于灵敏，很难操纵；传动比大导致路会使车辆反应过于灵敏，很难操纵；传动比大导致路感差；两端小则为满足低速操纵灵敏性。感差；两端小则为满足低速操纵灵敏性。 整理课件整理课件 整理课件要求：间隙中间小，要求：间隙中间小

9、， 两边大。两边大。新新的的磨损后磨损后的的调整过调整过的的整理课件46 整理课件PGfMR313iDLMLFswRh212整理课件48 动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。力来实现车轮转向。 整理课件整理课件动力转向的基本要求动力转向的基本要求GB 17675-1999 汽车转向系汽车转向系 基本要求：基本要求： 不得装用全动力转向机构。不得装用全动力转向机构。 转向系统中的液压、气压或电气部件部分转向系统中的液压、气压或电气部件部分或全部失效后，转向系统必须

10、有控制汽车行或全部失效后，转向系统必须有控制汽车行驶方向的能力。驶方向的能力。 因此，现在的动力转向一般是在原来机械因此，现在的动力转向一般是在原来机械转向系统的基础上添加助力机构实现的，机转向系统的基础上添加助力机构实现的，机械机构用于安全储备械机构用于安全储备整理课件图7-12 动力转向机构布置方案1分配阀 2转向器 3动力缸 整理课件整理课件ii整理课件图7-13 静特性曲线分段示意图 要求动力转向器向右要求动力转向器向右转和向左转的静特性曲线转和向左转的静特性曲线应对称。对称性可以评价应对称。对称性可以评价滑阀的加工和装配质量。滑阀的加工和装配质量。要求对称性大于要求对称性大于0.85

11、0.85。 整理课件为此采用为此采用车速感应型车速感应型动力转向机构，有动力转向机构，有电控液压动力转电控液压动力转向和电动助力转向向和电动助力转向系统系统整理课件整理课件整理课件电控液压动力转向 EHPS示意图整理课件电控液压动力转向 一种EHPS电动泵整理课件电控液压动力转向 EHPS的车速感应功能EHPS的特性整理课件整理课件 流量控制式动力转向系统流量控制式动力转向系统就是根据车速传感器的信号，就是根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀针的开启程度，控制电磁阀阀针的开启程度，从而控制转向动力缸活塞两侧从而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，来改油室的旁路液压油流量，来改变转向盘上的

12、转向力。变转向盘上的转向力。 车速越高，流过电磁阀电车速越高，流过电磁阀电磁线圈的平均电流值越大，电磁线圈的平均电流值越大，电磁阀阀针的开启程度越大，旁磁阀阀针的开启程度越大，旁路液压油流量越大，液压助力路液压油流量越大，液压助力作用越小，使转动转向盘的力作用越小，使转动转向盘的力也随之增加。这就是流量控制也随之增加。这就是流量控制式动力转向系统的工作原理。式动力转向系统的工作原理。 流量控制式流量控制式整理课件上世纪上世纪80年代开始研制并商品化的电动助年代开始研制并商品化的电动助力转向（力转向（EPS）系统近年来在国内外得到迅）系统近年来在国内外得到迅速发展。速发展。早在1988年，这种转

13、向系统首先装在日本的Suzuki Corvo 助力装置助力装置整理课件电动助力转向系统工作原理工作原理转向轴装转向盘连接转向器整理课件整理课件电动助力转向系统分类转向轴式转向齿轮式 双齿轮式 滚珠丝杠杆式齿条式整理课件-15-10-5051015-30-20-100102030转 向 盘 转 矩 / N m电 动 机 助 力 电 流 / A堵 转 时 不 同 车 速 下 的 助 力 特 性 车 速 0 ， 5， 1 0 ， 2 0 ， 3 0， 40，60， 150 km / h 11.40541.9527 2.53.04733.5946 4主 转 矩 传 感器 输 出 信 号 / V2052

14、09243276310344377411444478512545579612646679713747780814818主 转 矩 传 感器 输 出 信 号 1 0位 A D转 换 值电动助力转向系统的特点助力特性可以根据车速调节转向盘转矩电动机电流150km/h0km/h整理课件电动助力转向系统的特点助力特性曲线形状可调转向盘转矩电动机电流调节可以采用软件进行，减少开发成本和周期68Nm12 NmP238，要求3）偏大整理课件节能环保结构紧凑符合汽车的发展方向电动技术含量要求较高，目前国内不成熟助力不能够很大整理课件全电动转向线控转向（Steer-By-Wire）特点：特点：取消了转向盘和转向

15、轮之间的机械连接优点：优点：传动比可调提高主动安全提高被动安全缺点：缺点：技术含量高，成本高，目前处于研究阶段整理课件主动转向主动转向的助力百分比是一定，为了操纵轻便性，主动转向要带有其它助力机构技术含量高，成本高，目前只有极少数高级车应用，比如BMW的一部分车传动比可调主动转向保持了机械连接，具有安全失效的功能整理课件断开点断开点整理课件整理课件整理课件分析前提条件分析前提条件：忽略侧偏角影响的条件下cotcotoiKL两轴汽车转向时，理想的内轮转角i外轮转角o之间的关系为：整理课件实际的内轮转角i与外轮转角o之间的关系为： 式（733）22sin()arcsin()1 2cos()2cos

16、cos()cos2 arccos()1 2cos()oioooKKmmKmKKmmKm 整理课件实际的内轮转角i与理想值i不一致中间常用范围内越小越好，两端则可适当放宽要求i与i尽可能小i与i的差值在不同位置不同因此，存在优化问题整理课件目标函数max1()()()()(,00)1%ooiioiioioiioif m 实际上是求代数和代替求积分max1.5 0 10()1.0 10 200.5 20 ooooo 权函数目标函数f越小越好整理课件约束条件约束条件minmaxmin000mmmmmin40梯形臂梯形臂m太长不利于布置，太短则受力过大，太长不利于布置，太短则受力过大，梯形底角梯形底角过小也会造成受力过大，所以有过小也会造成受力过大，所以有四连杆机构的传动角方不宜过小，通常取四连杆机构的传动角方不宜过小，通常取整理课件转向减振器转向减振器转向减振器广泛应用于轿车、轻型汽车上，这些车辆又大都采用齿轮齿条式转向器，其逆效率较高。作用：衰减转向轮的摆振和缓和来自路面的冲击载荷，对机械转向器更是如此图744 结构图固定移动活塞整理课件转向减振器的特性转向减振器的特性因为转向减振器要衰减车轮的左右摆动，所以它的减振特性是对称的，即拉伸和压缩行程S有对称的阻尼力F。SF问题：转向减振器与悬架减振器的特性问题：转向减振器与悬架减振器的特性有什么不一样？有什么不一样？整理课