2017畢業(yè)論文-微型汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)（全套含圖紙）.doc

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1、完整說明書、圖紙請加叩153893706目 錄摘要1Abstract2第一章 緒論.31.1簡介31.2課題目的與意義41.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史41.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場71.5本課題研究的難點(diǎn)7第二章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類.92.1汽車轉(zhuǎn)向器的類型與組成92.1.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系10 2.1.2 動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向系11第三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述.123.1對轉(zhuǎn)向系的要求123.2轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)133.3轉(zhuǎn)向器143.4轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑14第四章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類.174.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器174.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器184.3蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器194.4蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器19第五章 轉(zhuǎn)

2、向系的主要性能參數(shù).215.1轉(zhuǎn)向系的效率215.1.1 轉(zhuǎn)向系的正效率215.1.2 轉(zhuǎn)向系的逆效率215.2傳動比變化特性225.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動比225.2.2 力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系23親，由于某些原因，沒有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請聯(lián)系我的Q&Q:153893706，數(shù)萬篇現(xiàn)成設(shè)計(jì)及另有的高端團(tuán)隊(duì)絕對可滿足您的需要5.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動比的選擇245.3轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙245.4轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動圈數(shù)25第六章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算.266

3、.1轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定266.2轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)266.2.1 參數(shù)的選取266.2.2 計(jì)算參數(shù)276.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算276.3.1 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力276.3.2 轉(zhuǎn)向搖臂直徑的確定28第七章 汽車轉(zhuǎn)向器的組成與分類.297.1對動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求297.2液壓式動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算297.2.1 動力缸尺寸計(jì)算297.2.2 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算307.3動力轉(zhuǎn)向的評價指標(biāo)32第八章 轉(zhuǎn)向器傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).358.1轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷358.2 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果35結(jié)論 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39英文翻譯 40摘 要汽車轉(zhuǎn)向器是汽車的重要組成部分，也是決定汽車

4、主動安全性的關(guān)鍵總成，它的質(zhì)量嚴(yán)重影響汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到改進(jìn)，雖然電子轉(zhuǎn)向器已開始應(yīng)用，但機(jī)械式轉(zhuǎn)向器仍然廣泛地被世界各國汽車及汽車零部件生產(chǎn)廠商所采用。而在機(jī)械式轉(zhuǎn)向器中，循環(huán)球齒條-齒扇式轉(zhuǎn)向器由于其自身的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各級各類汽車上。本文的主要內(nèi)容：汽車轉(zhuǎn)向器的組成分類；轉(zhuǎn)向器總成方案分析及其數(shù)據(jù)確定和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)過程。這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來又得到廣泛使用。關(guān)鍵詞；轉(zhuǎn)向器 操縱穩(wěn)定性 循環(huán)球齒條-齒扇式

5、轉(zhuǎn)向器 AbstractGear cars an important component of the initiative is decided automobile safety of the key assembly, It seriously affected the quality of the vehicle handling and stability. Along with the development of the auto industry, automobile steering gear is continuously improved, although the e

6、lectronic steering gear has begun to use But mechanical steering gear is still widely been world motor vehicles and parts manufacturers adopted. And the mechanical steering gear, Rack cycle ball-type steering gear tooth fans as its own characteristics has been widely used in various types vehicles.

7、The graduation design options main contents are : automotive steering gear components classification; assembly was to program analysis and data to identify and steering gear design process.The advantage of such steering gear, and manipulating light, wear and tear, long life. The disadvantage is that

8、 the structure is complicated and costly, than steering rack and pinion sensitivity. Therefore gradually being replaced by rack and pinion. However, with the power steering applications, the ball-type steering gear cycle and are widely used in recent years.Keywords； Diverter Ball handling and stabil

9、ity Cycle rack-type steering gear diverter 第一章 緒 論1.1.簡介循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的英文名稱是Recirculating Ball Steering Gear。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由兩對傳動副組成，一對是螺桿、螺母，另一對是齒條、齒扇或曲柄銷。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動的鋼球，使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而提高了傳動效率。循環(huán)球式：這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，使連桿臂搖動，連桿

10、臂再使連動拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動，改變車輪的方向，這是一種古典的機(jī)構(gòu)，現(xiàn)代轎車已大多不再使用，但又被最新方式的助力轉(zhuǎn)向裝置所應(yīng)用。它的原理相當(dāng)于利用了螺母與螺栓在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的相對移動，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動，循環(huán)球式故而得名 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來又得到廣泛使用。轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型。歷史上曾出現(xiàn)過許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇

11、式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。在當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄中，汽車關(guān)鍵零部件開發(fā)和制造被列為重點(diǎn)扶持的項(xiàng)目，國家計(jì)委和科技部也將汽車關(guān)鍵零部件劃入當(dāng)前國家優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域，所以，具有先進(jìn)水平的汽車轉(zhuǎn)向器的研發(fā)、生產(chǎn)將會得到有力的政策支持。隨著全球汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的需求量大幅攀升，汽車制造已向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。隨著國際上汽車行業(yè)開始實(shí)行零部件“全球化采購”策略及國際跨國汽車企業(yè)推行本土化策略，國內(nèi)汽車市場將出現(xiàn)巨大的零部件配件缺口。到2010年，中國汽車零部件國內(nèi)產(chǎn)值將突破1萬億元，市場前景廣闊。按照汽車零部件工業(yè)“十五”發(fā)展目標(biāo)，到2005年中國汽車保

12、有量為21982315萬輛，其中轎車843860萬輛。當(dāng)年汽車需求量為：271310萬輛，其中轎車110121萬輛，汽車工業(yè)增加值占GDP的1%左右，汽車零部件工業(yè)產(chǎn)值將占汽車工業(yè)總產(chǎn)值的25%左右。因此作為關(guān)鍵零部件的汽車轉(zhuǎn)向器在中國銷售市場上前景廣闊。“十五”期間，我國機(jī)動車行業(yè)包括汽車、農(nóng)用車、工程機(jī)械等將發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車轉(zhuǎn)向器是符合國家重點(diǎn)扶持和優(yōu)惠政策的汽車關(guān)鍵零部件，是汽車重要的保安件之一。1.2.課題的目的與意義用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關(guān)重要

13、，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來看，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已成為當(dāng)今世界汽車上主要應(yīng)用的轉(zhuǎn)向器之一，本文針對微型汽車進(jìn)行循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與研究。1.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展史100多年前，汽車剛剛誕生后不久，其轉(zhuǎn)向操作是模仿馬車和自行車的轉(zhuǎn)向方式，用一個操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以致時常發(fā)生車毀人亡的事故。 第一輛不用馬拉的四輪汽車問世時，它已經(jīng)吧前橋和前輪組成為了一總成。該總成別安裝在樞軸上，可以繞前橋中心的一個點(diǎn)轉(zhuǎn)動，利用一個桿柱連接前橋的中點(diǎn)，通過地板往上延伸

14、，轉(zhuǎn)向盤就緊固再桿柱上端，以此操縱汽車。這種裝置在汽車車速不超過馬車的速度時，還是很好用的，但當(dāng)車速提高后，駕駛員就要求提高轉(zhuǎn)向的準(zhǔn)確性，以減少輪胎的磨損，延長輪胎的使用壽命。后來他們發(fā)現(xiàn)，正在探索的這種理論在1817年就已經(jīng)唄闡明了。 1817年，德國人林肯斯潘杰提出了類似于現(xiàn)代汽車的將前輪用轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁連接方式。（即改進(jìn)轉(zhuǎn)向器的想法）。他研制了一種允許汽車前輪在主軸上獨(dú)立回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)把車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)連接起來，轉(zhuǎn)向節(jié)又用可轉(zhuǎn)動的銷軸與前軸連接，從而發(fā)明了轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，并與第二年將其向英國政府申請專利的權(quán)力轉(zhuǎn)讓給了出版商、英籍德國人阿克曼。不久，阿曼克向英國專利局申請了“平行連桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)”專利。

15、 1879年，法國四輪馬車制造商杰特發(fā)明了第一個平行四邊形轉(zhuǎn)向聯(lián)動機(jī)構(gòu)。杰特的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以把轉(zhuǎn)向中心點(diǎn)移向兩側(cè)。他把一根桿子與帶有兩個連接臂的轉(zhuǎn)向節(jié)相連。當(dāng)時稱為轉(zhuǎn)向臂和隨動臂。杰特把轉(zhuǎn)向柱的一端與轉(zhuǎn)向臂連接，當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱時，通過轉(zhuǎn)向臂和隨動臂、橫拉桿和車輪軸轉(zhuǎn)動車輪，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 1857年，英國的達(dá)吉恩蒸汽汽車是第一輛采用轉(zhuǎn)向盤來實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)動車輛。 1872年蘇格蘭的查理士第一個把轉(zhuǎn)向盤安裝到煤氣發(fā)動機(jī)車輛上。此前，想把轉(zhuǎn)向盤安裝到車輛上的多次嘗試均未得到認(rèn)可。 1878年，“現(xiàn)代汽車之父”、德國的卡爾本茨在他的三輪乘坐車上首次采用了所謂的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，但卻考一根操縱桿來控制汽

16、車行使方向。 1886年，英國的弗雷德里克斯特里克蘭說服了他的朋友、汽車制造商雷克，把一個用于輪船上的轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤裝到了一輛新的戴姆勒弗頓敞蓬車上。斯特里克是以建造蒸汽機(jī)船為職業(yè)的，德雷克則是戴姆勒英國公司的領(lǐng)導(dǎo)人。后來，向大西洋兩岸銷售的每一輛戴姆勒弗頓汽車都裝上了舵柄（轉(zhuǎn)向盤）。早期的那些試驗(yàn)，包括戴姆勒弗頓敞篷汽車上的轉(zhuǎn)向器都已消亡，因?yàn)楦呔嵩诖怪鞭D(zhuǎn)向柱上短的轉(zhuǎn)向盤的高度幾乎已達(dá)到駕駛員眼睛的位置，因此，對任何一個人來說，駕駛這種車輛都會感到困難。 汽車轉(zhuǎn)向盤是關(guān)系著駕駛員與乘客生命安危的重要部件，它控制著車輛的行使方向。早期的蒸汽汽車上安裝的轉(zhuǎn)向盤都心愛用垂直安裝方式，專項(xiàng)通過向上或

17、下旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。這種安裝方式不利于駕駛員操縱，也常常妨礙駕駛視線。這一切在1887年秋因一次意外事故而發(fā)生了改變。1887年，一輛戴姆勒弗頓汽車唄送往英國考文垂的戴姆勒工廠作一次大修，當(dāng)時汽車上的轉(zhuǎn)向器仍能使用。大修需要把 車身與底盤分離，當(dāng)車身落到轉(zhuǎn)向柱上，把轉(zhuǎn)向柱崖城傾斜狀態(tài)。當(dāng)一個工人上車做到駕駛員座位上時，立即發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤的傾斜角使駕駛條件大為改善。這個偶然的發(fā)現(xiàn)，促成了戴妙勒帕利生于1890年制成世界上第一輛轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向盤傾斜的汽車，從此，人類的汽車駕駛就踏上了更舒適、安全的旅程。此后，各國汽車公司紛紛效仿，使轉(zhuǎn)向盤日臻完善并最終定性，于是轉(zhuǎn)向盤就以現(xiàn)在的樣子出現(xiàn)在我們的面前。 最

18、早采用的傳動減速機(jī)構(gòu)蝸輪副，被安裝在轉(zhuǎn)向柱的末端。蝸桿驅(qū)動一個蝸輪，再有蝸輪副被裝配在鑄鐵殼里，這個殼被固定在汽車的大橋梁上。基于蝸輪副的減速機(jī)構(gòu)在汽車工業(yè)中應(yīng)用已有很多年了，但還有兩種結(jié)構(gòu)是值得注意的。其中一種是于1908年投產(chǎn)的美國福特T型車采用的轉(zhuǎn)向齒輪結(jié)構(gòu)（行星齒輪轉(zhuǎn)向器）。福特T型車裝置了一套周轉(zhuǎn)（或行星）輪系，把齒輪安裝在減速器殼體內(nèi)直接固定到轉(zhuǎn)向盤的下方，行星齒輪盤直接驅(qū)動緊固在轉(zhuǎn)軸上的主齒輪。這就把轉(zhuǎn)向裝置置于駕駛員的手下方，即轉(zhuǎn)向柱的上端，而不是在轉(zhuǎn)向柱的下端。 所謂“現(xiàn)在”齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，是奔馳汽車于1885年首先采用的。這種形式的轉(zhuǎn)向器同樣也使用在1905年生產(chǎn)的凱迪拉

19、克汽車和19111920年制造的許多其他型式的汽車上。 在20世紀(jì)初，汽車已經(jīng)是一個沉重而又高速疾馳的車輛，充氣輪胎代替了實(shí)心車輪。由于轉(zhuǎn)向柱直接于轉(zhuǎn)向節(jié)連接，所以轉(zhuǎn)動車輪式很費(fèi)勁的。即使是一個健壯的駕駛員，要控制轉(zhuǎn)向仍然是很勞累的事情。因此，汽車常常沖出路外。于是，降低轉(zhuǎn)向操縱力的問題就變得賜教迫切了。 為了使轉(zhuǎn)向操縱輕便，工程師設(shè)計(jì)了在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向節(jié)之間安裝齒輪減速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器。從那時起，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)就一直被這樣沿用下來。 從1903年開始，助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不斷出現(xiàn)，多數(shù)是用在可車上。助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，有一些采用真空助力，還有一些是采用壓縮空氣助力。 1905年出版的汽車時代雜志談到了哥倫比

20、亞汽車的助力轉(zhuǎn)向器。據(jù)說這總簡單的裝置在車速為29公里/小時時，仍能使汽車保持不偏離路線。 1923年，美國底特律市的亨利馬爾斯為了減少蝸輪副和滾動軸之間的接觸摩擦力，在兩者之間接觸處放置滾珠支撐，這就出現(xiàn)了滾珠蝸輪轉(zhuǎn)向器。這種型式的轉(zhuǎn)向器就成為現(xiàn)在大家所熟知的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，目前仍被廣泛地應(yīng)用在美國和日本制造的汽車上。 1928年，弗朗西斯戴維斯所研制成功并首次應(yīng)用了液壓助力輔助轉(zhuǎn)向器。這種轉(zhuǎn)向器由維克斯公司制造，該公司并制定了此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，26后為汽車工業(yè)所采納。第二次世界大戰(zhàn)時期，汽車轉(zhuǎn)向雖然采用了轉(zhuǎn)向器，但對其實(shí)施操縱仍然不是一鍵輕松的事。當(dāng)汽車質(zhì)量增大、轉(zhuǎn)向費(fèi)勁時，駕駛員要求能有更好的辦

21、法來解決，這才重新推廣了一種已經(jīng)大約有3/4個世紀(jì)歷史的助力輔助轉(zhuǎn)向器。 1954年，凱迪拉克汽車公司首先把液壓助力轉(zhuǎn)向器應(yīng)用于汽車上，助力專項(xiàng)的歷史又回到了以前的道路。 早在第二次世界大戰(zhàn)期間，較高級的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就開始應(yīng)用于各種軍用車輛。20世紀(jì)50年代初期，由于出現(xiàn)了重型的汽車以及速度很高的高級小客車，指靠轉(zhuǎn)向器本身的結(jié)構(gòu)，既要是汽車轉(zhuǎn)向操縱省力，又要靈活，顯然已難以兼顧，于是把戰(zhàn)爭時期使用的助力轉(zhuǎn)向器經(jīng)過改進(jìn)，使用在了中型汽車和高級小客車上。后來，因?yàn)榈玫狡毡槭褂茫?0世紀(jì)50年代末就研制出了質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、自行潤滑的助力轉(zhuǎn)向器。這種助力轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向操縱十分省力，只要適當(dāng)選擇轉(zhuǎn)向器

22、傳動比，就可以同時滿足轉(zhuǎn)向靈敏的要求。 1967年，美國的湯姆森制造了一輛四輪專項(xiàng)的印迪賽車，但未進(jìn)行實(shí)際使用。 1981年，日本研制出能原地轉(zhuǎn)向的汽車。他們在車身尾部下邊裝設(shè)了一直橫向小車輪，只需按一下電鈕就可使小車輪落地并把后輪抬起，在轉(zhuǎn)動橫向小車輪，汽車變以前輪為中心原地轉(zhuǎn)向。 1985年，日本豐田公司的克雷西達(dá)汽車成了第一個采用計(jì)算機(jī)控制輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車產(chǎn)品，豐田公司稱此系統(tǒng)為先進(jìn)的動力齒輪齒條轉(zhuǎn)向系。該機(jī)構(gòu)在變速器力有個傳感器，它可以監(jiān)視車輛車速度，把信號輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)此信號控制電磁液流控制閥，通過液壓系統(tǒng)供給轉(zhuǎn)向齒條高壓動力油流。汽車在公路上高速行使使，轉(zhuǎn)向需要的動力需

23、要的動力較少，計(jì)算機(jī)液流控制閥降低油壓，同時把轉(zhuǎn)向器穩(wěn)住，當(dāng)停車或汽車低速行駛轉(zhuǎn)向時，計(jì)算機(jī)液流控制閥提高油流壓力，這就使得駕駛員很容易操縱轉(zhuǎn)向盤。 1986年10月8日，日本本田汽車公司宣布，已研制出一種被稱為4WS的四輪轉(zhuǎn)向汽車。汽車轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的角度首先使前輪轉(zhuǎn)向，同時經(jīng)輸出軸帶動后轉(zhuǎn)向機(jī)，使后輪與前輪同向或反向轉(zhuǎn)動。現(xiàn)在，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，全世界約有一半的轎車采用動力轉(zhuǎn)向。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，目前一些轎車已經(jīng)使用電動助力轉(zhuǎn)向器，使汽車的經(jīng)濟(jì)性、動力性和機(jī)動性都有所提高。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的英文縮寫叫“EPS”（Electrical Power Steering），它

24、利用電動機(jī)產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進(jìn)行轉(zhuǎn)向。此類系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器(3)、電控單元（微處理器）(5)、電動機(jī)(4)、減速器(2)、機(jī)械轉(zhuǎn)向器(1)和蓄電池電源(6)所組成。1.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的前景與市場不過，隨著轉(zhuǎn)向助力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器很快后來居上，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)更簡單從而更利于安裝助力裝置，另外，和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器相比，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向更直接，反饋也更靈敏，這在強(qiáng)調(diào)路感的運(yùn)動風(fēng)格乘用車上更受歡迎，但對于經(jīng)常在復(fù)雜路況上駕駛的越野車來說，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器倒是更加安全也更加皮實(shí)，比如奔馳G級、吉普牧馬人，以及過去的大小切諾基、豐田巡洋艦、三菱帕杰羅等等。 在中、大型商用汽車上循環(huán)

25、球式轉(zhuǎn)向器還扮演著重要角色，但是在小型乘用車當(dāng)中，采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的已經(jīng)越來越少了，就連一直堅(jiān)持用循環(huán)球轉(zhuǎn)向的奔馳也逐步轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪齒條。1.5本課題研究的難點(diǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要由螺桿、螺母、轉(zhuǎn)向器殼體以及許多小鋼球等部件組成，所謂的循環(huán)球指的就是這些小鋼球，它們被放置于螺母與螺桿之間的密閉管路內(nèi)，起到將螺母螺桿之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)樽枇^小的滾動摩擦的作用，當(dāng)與方向盤轉(zhuǎn)向管柱固定到一起的螺桿轉(zhuǎn)動起來后，螺桿推動螺母上下運(yùn)動，螺母在通過齒輪來驅(qū)動轉(zhuǎn)向搖臂往復(fù)搖動從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在這個過程當(dāng)中，那些小鋼球就在密閉的管路內(nèi)循環(huán)往復(fù)的滾動，所以這種轉(zhuǎn)向器就被稱為循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。相比齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，循環(huán)

26、球式轉(zhuǎn)向器由于更多依靠滾動摩擦，所以具有較高的傳動效率，操縱起來比較請便舒適，機(jī)械部件的磨損較小，使用壽命相對較長，因此如何提高傳動效率、減小部件磨損是我要考慮的重要問題。第二章 汽車轉(zhuǎn)向系的組成及分類2.1汽車轉(zhuǎn)向系的類型和組成汽車轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械式轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。汽車轉(zhuǎn)向器是用來保持或改變汽車形式方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行使時，還要保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車保持直線或轉(zhuǎn)彎運(yùn)動狀態(tài)，或者上述兩種運(yùn)動狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器

27、是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。 動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向盤即通常所說的方向盤。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部有金屬制成的骨架，是用鋼、鋁合金或鎂合金等材料制成。由圓環(huán)狀的盤圈、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向盤轂，以及連接盤圈和盤轂的輻條構(gòu)成。采用焊接或鑄造等工藝制造，轉(zhuǎn)向軸是由細(xì)齒花鍵和螺母連接的。骨架的外側(cè)一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有采用皮革包裹以及

28、硬木制作的轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向盤外皮要求有某種程度的柔軟度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材質(zhì)，還需要有耐熱、耐候性。 轉(zhuǎn)向盤的功能：轉(zhuǎn)向盤位于司機(jī)的正前方，是碰撞時最可能傷害到司機(jī)的部件，因此需要轉(zhuǎn)向盤具有很高的安全性，在司機(jī)撞在轉(zhuǎn)向盤上時，骨架能夠產(chǎn)生變形，吸收沖擊能，減輕對司機(jī)的傷害。轉(zhuǎn)向盤的慣性力矩也是很重要的，慣性力矩小，我們就會感到“輪輕”，操做感良好，但同時也容易受到轉(zhuǎn)向盤的反彈(即“打手”)的影響，為了設(shè)定適當(dāng)?shù)膽T性力矩，就要調(diào)整骨架的材料或形狀等。 現(xiàn)在的轉(zhuǎn)向盤與以前的看似沒有太大變化，但實(shí)際上已經(jīng)有了改進(jìn)。由于轉(zhuǎn)向助力裝置的普及，轉(zhuǎn)向盤外徑變小了，而手握處卻變粗了，采用柔軟材料，使

29、操作感得到了改善。 現(xiàn)在有越來越多的汽車在轉(zhuǎn)向盤里安裝了安全氣囊，也使汽車的安全性大大提高了。轉(zhuǎn)向盤的集電環(huán)：轉(zhuǎn)向盤上有喇叭開關(guān)，必須時刻與車身電器線路相連，而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向盤與組合開關(guān)之間顯然不能用導(dǎo)線直接相連，因此就必須采用集電環(huán)裝置。集電環(huán)好比環(huán)形的地鐵軌道，喇叭開關(guān)的觸點(diǎn)就象奔跑在軌道上的電車，時刻保持接通的狀態(tài)。由于是機(jī)械接觸，長時間使用觸點(diǎn)會因磨損影響導(dǎo)電性，導(dǎo)致緊急時刻喇叭不鳴甚至氣囊不工作。因此，最近裝備氣囊的汽車開始裝用電纜盤，代替集電環(huán)。 轉(zhuǎn)向盤的端子與組合開關(guān)的端子用電纜線連接，電纜盤將電線卷入盤內(nèi)，類似于吸塵器的電線卷取機(jī)構(gòu)，在轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，電線*卷筒自由伸縮。2.1.

30、1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。這種轉(zhuǎn)向器有兩對傳動副組成，一對是螺桿、螺母，另一對是齒條、齒扇或曲柄銷。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動的鋼球，使滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而提高了傳動效率。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來又得到廣泛使用。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向

31、盤施加一個轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬向節(jié)、和轉(zhuǎn)向傳動軸輸入轉(zhuǎn)向器。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零件和部件，均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。有轉(zhuǎn)向搖臂至轉(zhuǎn)向梯形這一系列零件和部件（不含轉(zhuǎn)向節(jié)），均屬于轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。目前較常用的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見。方向盤轉(zhuǎn)動使方向機(jī)蝸桿轉(zhuǎn)動、渦桿與蝸輪咬合（也有循環(huán)球咬合的）渦輪軸帶動方向機(jī)搖臂前后擺動，方向機(jī)搖臂通

32、過球頭銷與豎拉桿相連、豎拉桿另一端與左前輪軸頭搖臂相連，軸頭搖臂通過立銷（主銷）與前橋相連，搖臂前后擺動就可使車輪軸頭（沿主銷）左右轉(zhuǎn)向了，左前輪通過橫拉桿與右車輪相連，這樣轉(zhuǎn)動方向盤就可以讓左右前輪同時轉(zhuǎn)向了2 汽車行駛中經(jīng)常需要改變行駛方向，即所謂的轉(zhuǎn)向，這就需要有一套能夠按照司機(jī)意志使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動方向盤的動作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕?通常是前輪)的偏轉(zhuǎn)動作。按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(嚴(yán)格講

33、是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。2.1.2 動力轉(zhuǎn)向器動力轉(zhuǎn)向器是兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)動力為轉(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)動機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，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，動力轉(zhuǎn)向器是在機(jī)械轉(zhuǎn)向器的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。動力轉(zhuǎn)向器除具有以上三大部件外

34、，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機(jī)和地線的作用。轉(zhuǎn)向助力裝置有以下幾種：(1)液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置(2)電動式動力轉(zhuǎn)向裝置(3)電動液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置第三章. 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述3.1對轉(zhuǎn)向系的要求3 1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒

35、有擺動。4）轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時，由于運(yùn)動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應(yīng)最小。5）保證汽車有較高的機(jī)動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。6）操縱輕便。7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到占該物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。8) 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。9) 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，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕上海的防傷裝置。10) 進(jìn)行運(yùn)動校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向一致。3.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時為了布置方便，減小由于裝置位置誤差及部件相對運(yùn)動所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安

36、全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié)，如圖2-1。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。但對于中級以下的轎車和前軸負(fù)荷不超過3t的載貨汽車，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無動力轉(zhuǎn)向裝置。此處省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字桿的端部。以使桿長可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。其他桿端的球形鉸接，其外殼應(yīng)與桿件制成一個整體。球頭與襯墊需潤滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A，18MnTi，或20CrN制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理

37、，滲碳層深1.53.0mm，表面硬度HRC 5663。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；對于轎車亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過程中可滲入專門的成分(例如尼龍二硫化鉬)，對這類襯墊則可免去潤滑。8.2桿件設(shè)計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)向搖臂/mm140轉(zhuǎn)向縱拉桿/mm240轉(zhuǎn)向節(jié)臂/mm140轉(zhuǎn)向梯形臂/mm200轉(zhuǎn)向橫拉桿/mm600結(jié) 論轉(zhuǎn)向系是用來保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，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。本次設(shè)計(jì)

38、，所選用的轉(zhuǎn)向器為適用于各種車型的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，對于已知的汽車數(shù)據(jù)如軸距，整備質(zhì)量等參數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)向系所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且對其進(jìn)行了強(qiáng)度校核的分析。同時還進(jìn)行了，轉(zhuǎn)向器的正，逆效率計(jì)算，轉(zhuǎn)向系傳動比，力傳動比，角傳動比等計(jì)算。動力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及常流式滑閥的設(shè)計(jì)計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，并且滿足強(qiáng)度條件。但由于經(jīng)驗(yàn)較少，所選用的桿件長度，均按同類車型尺寸選取，難免有不當(dāng)之處，需要今后在實(shí)踐自中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。致 謝短短的半個學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將畫上了圓滿的句號。在這次設(shè)計(jì)過程中得到了許多老師的熱心指導(dǎo)，尤其是劉克銘老師在百忙之中多次給與指導(dǎo)，在此表示衷心的謝意！通過這次畢業(yè)

39、設(shè)計(jì)，使自己更加清醒地認(rèn)識到知識的無窮無盡以及自己所學(xué)的微小。在實(shí)習(xí)中學(xué)到了許多書上所沒有的東西，知識面得到了極大的擴(kuò)展和豐富，特別是一些與實(shí)際聯(lián)系密切的問題，如怎樣設(shè)計(jì)更能滿足操作人員的需要和具體工作環(huán)境的要求，還有設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否有一定的社會需求，通過這些，使我的專業(yè)知識更加堅(jiān)實(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們大學(xué)四年所學(xué)知識的一次總結(jié)，同時也是對我們各種能力的一次考驗(yàn)。設(shè)計(jì)過程中通過初步嘗試、發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決方法、確定方案的步驟，逐漸培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題的能力和創(chuàng)新能力，同時也是我們更加熟悉了一些基本的機(jī)械設(shè)計(jì)知識。本次設(shè)計(jì)幾乎運(yùn)用了我們所學(xué)的全部機(jī)械課程，內(nèi)容涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械材料、力學(xué)、液壓傳

40、動、機(jī)械圖學(xué)等知識，以及一些生產(chǎn)實(shí)際方面的知識。通過設(shè)計(jì)鞏固了理論知識，接觸了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，最令我印象深刻的就是，為了取得有關(guān)桿件的長度，我自己來到修車場，向一些資深的師父尋求答案，提高了設(shè)計(jì)能力和查閱文獻(xiàn)的能力，為今后工作最后一次在學(xué)校充電。在我結(jié)束畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時，也結(jié)束了我的大學(xué)生活。這意味著我進(jìn)入了人生新的起點(diǎn)，我會用我在學(xué)校所學(xué)到的知識在嶄新的生活中不斷進(jìn)取，發(fā)奮圖強(qiáng)。用我的事業(yè)成就來報答學(xué)校和老師對我的栽培，回報社會對我的關(guān)愛！ 參考文獻(xiàn)1高連興 史巖 師帥兵主編.汽車設(shè)計(jì)學(xué).下冊.底盤及電氣.北京:中國工業(yè)出版社，20002 Badawy A, Bolourchi F, Gaut S

41、E. SteerTM System Redefines Steering Technology .Automotive EngineerJ. 1997, 105(9) :15-18 .3陳家瑞主編.汽車構(gòu)造.下冊.第三版.北京.人民交通出版社，19974（加）唐諾里斯，（美）杰克爾賈維克著；李卓森等譯. 懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng). 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 / 1998.85幺居標(biāo)主編.汽車底盤構(gòu)造與維修.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20026高延齡主編.汽車運(yùn)用工程.第二版.北京:人民交通出版社，20017清華大學(xué) 余志生主編.汽車?yán)碚?第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，19988肖盛云 徐中明編.汽車運(yùn)用工程基

42、礎(chǔ).重慶:重慶大學(xué)出版社，19979鐘建國 廖耘 劉宏編著.汽車構(gòu)造與駕駛.長沙:中南大學(xué)出版社，200210吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室.汽車構(gòu)造.北京.中國機(jī)械出版社，198011德M.米奇克.汽車動力學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，198012華中農(nóng)業(yè)大學(xué)主編.汽車學(xué).第二冊.拖拉機(jī)汽車構(gòu)造（第二版）.北京.工業(yè)出版社，1995附錄A譯文隨著汽車電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,人們對汽車轉(zhuǎn)向操縱性能的要求也日益提高。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向(Hydraulic Power Steering ,簡稱HPS) 、電控液壓助力轉(zhuǎn)向( Elect ric Hydraulic PowerSteering

43、 , 簡稱EHPS) , 發(fā)展到電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Elect ric Power Steering ,簡稱EPS) ,最終還將過渡到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steer By Wire ,簡稱SBW)。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指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,汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動是由駕駛員操縱方向盤,通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實(shí)現(xiàn)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)向傳動機(jī)械3大部分組成。通常根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器形式可以分為:齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。應(yīng)用最廣的兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式(用于需要較大的轉(zhuǎn)向力時) 。在循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中,輸入轉(zhuǎn)向圈與輸出的轉(zhuǎn)向搖臂擺角

44、是成正比的;在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中,輸入轉(zhuǎn)向圈數(shù)與輸出的齒條位移是成正比的。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于是滾動摩擦形式,因而正傳動效率很高,操作方便且使用壽命長,而且承載能力強(qiáng),故廣泛應(yīng)用于載貨汽車上。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與循環(huán)球式相比,最大特點(diǎn)是剛性大,結(jié)構(gòu)緊湊重量輕,且成本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉(zhuǎn)向盤,所以具有對路面狀態(tài)反應(yīng)靈敏的優(yōu)點(diǎn),但同時也容易產(chǎn)生打手和擺振等現(xiàn)象,且其承載效率相對較弱,故主要應(yīng)用于小汽車及輕型貨車上,目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。隨著車輛載重的增加以及人們對車輛操縱性能要求的提高,簡單的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足需要,動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,它能

45、在駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤的同時提供助力,動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2 種。其中液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是目前使用最為廣泛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了液壓系統(tǒng),包括液壓泵、V 形帶輪、油管、供油裝置、助力裝置和控制閥。它借助于汽車發(fā)動機(jī)的動力驅(qū)動液壓泵、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)向的力量,使駕駛員可以輕便靈活地操縱汽車轉(zhuǎn)向,減輕了勞動強(qiáng)度,提高了行駛安全性。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)有了大約半個世紀(jì)的歷史,可以說是一種較為完善的系統(tǒng),由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。它由液壓泵作為動力源,經(jīng)油管道控制閥向動力液壓缸供油,通過活塞桿

46、帶動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動作,可通過改變缸徑及油壓的大小來改變助力的大小,由此達(dá)到轉(zhuǎn)向助力的作用。傳統(tǒng)液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般按液流的形式可以分為:常流式和常壓式2 種類型,也可根據(jù)控制閥形式分為轉(zhuǎn)閥式和滑閥式。隨著液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的日益普及,人們對操作時的輕便性和路感的要求也日益提高,然而液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)卻存在許多的缺點(diǎn): 由于其本身的結(jié)構(gòu)決定了其無法保證車輛在任何工況下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時,都有較理想的操縱穩(wěn)定性,即無法同時保證低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性; 汽車的轉(zhuǎn)向特性受駕駛員駕駛技術(shù)的影響嚴(yán)重; 轉(zhuǎn)向傳動比固定,使汽車轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性隨車速、側(cè)向加速度等變化而變化,駕駛員必須提前針對汽車轉(zhuǎn)向

47、特性幅值和相位的變化進(jìn)行一定的操作補(bǔ)償,從而控制汽車按其意愿行駛。這樣增加了駕駛員的操縱負(fù)擔(dān),也使汽車轉(zhuǎn)向行駛中存在不安全隱患;而此后出現(xiàn)了電控液壓助力系統(tǒng),它在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加速度傳感器,使汽車能夠隨著車速的變化自動調(diào)節(jié)操縱力的大小,在一定程度上緩和了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問題。目前我國生產(chǎn)的商用車和轎車上采用的大多是電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),它是比較成熟和應(yīng)用廣泛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。盡管電控液壓助力裝置從一定程度上緩解了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向中輕便性和路感之間的矛盾,然而它還是沒有從根本上解決HPS 系統(tǒng)存在的不足,隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展,汽車燃油節(jié)能的要求以及全球性倡導(dǎo)環(huán)保,其在布置、

48、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面的不足已越來越明顯,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向著電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是現(xiàn)在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向,其工作原理是:EPS 系統(tǒng)的ECU 對來自轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器的信號進(jìn)行分析處理后,控制電機(jī)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹D(zhuǎn)矩,協(xié)助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。近幾年來,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,大幅度降低EPS的成本已成為可能,日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司、美國的Delphi 汽車系統(tǒng)公司、TRW公司及德國的ZF 公司都相繼研制出EPS。Mercedes2Benz 和Siemens Automotive 兩大公司共同投資6500萬英鎊用于開發(fā)EP

49、S ,目標(biāo)是到2002 年裝車,年產(chǎn)300 萬套,成為全球EPS 制造商。到目前為止,EPS 系統(tǒng)在輕微型轎車、廂式車上得到廣泛的應(yīng)用,并且每年以300 萬臺的速度發(fā)展。Steering is the term applied to the collection of components, linkages, etc. which allow for a vessel ( ship , boat ) or vehicle ( car ) to follow the desired course.轉(zhuǎn)向是一個專業(yè)術(shù)語,適用于采集部件,聯(lián)系等,其中允許一艘(艦船)或汽車(轎車)按照預(yù)期的方向行駛.

50、 An exception is the case of rail transport by which rail tracks combined together with railroad switches provide the steering function.一個例外的情況是鐵路運(yùn)輸由路軌組合在一起鐵路道岔提供轉(zhuǎn)向功能。Many modern cars use steering mechanisms, where the steering wheel turns the pinion gear; the pinion moves the rack, which is a sort

51、of linear gear which meshes with the pinion, from side to side.許多現(xiàn)代轎車使用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,在方向盤末端有轉(zhuǎn)動齒輪;該齒輪帶動齒條移動,它是一種線性的齒輪緊密配合,從一邊到一邊。這種運(yùn)動把轉(zhuǎn)矩通過轉(zhuǎn)向橫拉桿和一種叫做轉(zhuǎn)向節(jié)臂的短形臂傳遞給轉(zhuǎn)向輪的主銷。mechanism, which is still found on trucks and utility vehicles.以前的設(shè)計(jì)往往采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,而這種轉(zhuǎn)向器仍然應(yīng)用在卡車和多用途車輛。This is a variation on the older and thu

52、s steers the wheels.這是一種老式的螺母和齒扇設(shè)計(jì)，該轉(zhuǎn)向管柱轉(zhuǎn)動大螺絲(蝸輪),它與一個齒扇齒輪嚙合,當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動時，齒扇也隨之轉(zhuǎn)動，一個安裝在齒扇軸上且與轉(zhuǎn)向聯(lián)動有關(guān)的搖臂帶動轉(zhuǎn)向節(jié)臂 ,從而使車輪轉(zhuǎn)動. The recirculating ball version of this apparatus reduces the considerable friction by placing large ball bearings between the teeth of the worm and those of the screw; at either end of th

53、e apparatus the balls exit from between the two pieces into a channel internal to the box which connects them with the other end of the apparatus, thus they are recirculated.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器通過安裝滾珠減少螺母和螺桿之間的摩擦;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“流到”。The rack and pinion design has the advantages of a large degree o

54、f feedback and direct steering feel; it also does not normally have any , or slack.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)具有很大程度的反饋和直接轉(zhuǎn)向路感;它也通常不會有任何反彈,或呆滯。A disadvantage is that it is not adjustable, so that when it does wear and develop lash, the only cure is replacement.缺點(diǎn)是,它是不可調(diào)的,因此當(dāng)它磨損唯一的解決辦法更換。The recirculating ball mechan

55、ism has the advantage of a much greater , however, this is no longer an important advantage, leading to the increasing use of rack and pinion on newer cars.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械優(yōu)勢,因此,它被使用在較大較重的車輛,而齒輪齒條式原本僅限于較小和較輕;由于幾乎普遍采用動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),不過,這已不再是一個重要的優(yōu)勢,導(dǎo)致越來越多地在新型汽車應(yīng)用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。 to account for wear, but it cannot be en

56、tirely eliminated or the mechanism begins to wear very rapidly.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)在中心也有明顯的沖擊,或死點(diǎn)。凡一分鐘交替方向盤出不來并不移動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu);這是很容易可調(diào)螺桿的端部來減少磨損,但它并不能完全消除或機(jī)制開始磨損很快。 This design is still in use in trucks and other large vehicles, where rapidity of steering and direct feel are less important than robustness, maintainabi

57、lity, and mechanical advantage.這項(xiàng)設(shè)計(jì)目前仍在使用中,在卡車和其他大型車輛,也應(yīng)用于迅速轉(zhuǎn)向,路感與穩(wěn)健性,可維護(hù)性,和機(jī)械的優(yōu)勢相比不太重要的場合。 The much smaller degree of feedback with this design can also sometimes be an advantage; drivers of vehicles with rack and pinion steering can have their thumbs broken when a front wheel hits a bump, causing

58、the steering wheel to kick to one side suddenly (leading to driving instructors telling students to keep their thumbs on the front of the steering wheel, rather than wrapping around the inside of the rim).較小程度的反饋,這樣的設(shè)計(jì)也有時是一種優(yōu)點(diǎn);當(dāng)前輪碰撞時，使用齒輪齒條轉(zhuǎn)向的司機(jī)只有自己的大拇指受傷,造成方向盤揭開一邊突然(因?yàn)轳{駛教練告訴學(xué)生把自己的大拇指在前面的方向盤,而非放在左右的

59、內(nèi)邊緣). This effect is even stronger with a heavy vehicle like a truck; recirculating ball steering prevents this degree of feedback, just as it prevents desirable feedback under normal circumstances.這種效果在像卡車一樣的重型汽車更為明顯;循環(huán)球式轉(zhuǎn)向防止這種程度的反饋,只是因?yàn)樗梢栽谡Ｇ闆r下防止可取反饋。 轉(zhuǎn)向連鎖連接轉(zhuǎn)向器和車輪通常符合一個阿克曼轉(zhuǎn)向幾何的變化,它交代了一個事實(shí):當(dāng)轉(zhuǎn)向是,內(nèi)輪

60、轉(zhuǎn)過的半徑比外輪小得多，因此適合駕駛的直路,是不適合曲折。As vehicles have become heavier and switched to front wheel drive , the effort to turn the steering wheel manually has increased - often to the point where major physical exertion is required.由于車輛已成為較重而改用前輪驅(qū)動,為了扭轉(zhuǎn)方向盤，通常的,主要的是體力。為了解決這一問題,汽車業(yè)發(fā)展的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 There are two types

61、of power steering systemshydraulic and electric/electronic.有兩種類型的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-液壓和電氣/電子。 There is also a hydraulic-electric hybrid system possible.還有一種液壓-電動混合系統(tǒng)。A hydraulic power steering (HPS) uses hydraulic pressure supplied by an engine-driven pump to assist the motion of turning the steering wheel.液壓助力

62、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(hps)利用油壓供應(yīng)的一個發(fā)動機(jī)驅(qū)動泵,以協(xié)助將方向盤轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。 Electric power steering (EPS) is more efficient than the hydraulic power steering, since the electric power steering motor only needs to provide assist when the steering wheel is turned, whereas the hydraulic pump must run constantly.電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)方式,是較有效率的液壓助力轉(zhuǎn)向系

63、統(tǒng),由于電動助力轉(zhuǎn)向汽車只需要提供協(xié)助時,方向盤被轉(zhuǎn)動,而液壓泵必須不斷運(yùn)行。 In EPS the assist level is easily tunable to the vehicle type, road speed, and even driver preference.在EPS的幫助下是很容易調(diào)節(jié)車型,最高車速,甚至駕駛的喜好。 An added benefit is the elimination of environmental hazard posed by leakage and disposal of hydraulic power steering fluid.另外一

64、個好處是,通過泄漏和處置動力轉(zhuǎn)向液消除對環(huán)境構(gòu)成危險 。An outgrowth of power steering is speed adjustable steering, where the steering is heavily assisted at low speed and lightly assisted at high speed.動力轉(zhuǎn)向的分支是速度可調(diào)轉(zhuǎn)向而轉(zhuǎn)向是大量輔助以低速行駛,稍微協(xié)助高速。 The auto makers perceive that motorists might need to make large steering inputs while manoeuvering for parking, but not while traveling at high speed.汽