汽車設(shè)計(jì) 全系列傳動(dòng)

汽車設(shè)計(jì) 全系列傳動(dòng),汽車設(shè)計(jì),全系列傳動(dòng),汽車,設(shè)計(jì),系列,傳動(dòng) 機(jī)械CAD收集整理: 汽車技朮聯(lián)盟：johns_01 E-mail:johns_01@ 本資料來自網(wǎng)絡(luò)僅供參考使用，有涉及版權(quán)請(qǐng)來信告知?jiǎng)h除處理! 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 為了減輕轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用到轉(zhuǎn)向盤上的手力和提高行駛安全性， 在有些汽車上裝設(shè)了 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 中級(jí)以上轎車，由于對(duì)其操縱輕便性的要求越來越高，采用或者可供選裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的 逐漸增多。轉(zhuǎn)向軸軸載質(zhì)量超過2．5t的貨車可以采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向，當(dāng)超過4t時(shí)應(yīng)該采用動(dòng)力 轉(zhuǎn)向。 一、對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 1)運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。 2)隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增大(或減小)，作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必須增大(或減小)，稱之為 “路感”。 3)當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力Fh≥0．025～0．190kN時(shí)(因汽車形式不同而異)，動(dòng)力轉(zhuǎn) 向器就應(yīng)開始工作。 4)轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 5)工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。 6)動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 7)密封性能好，內(nèi)、外泄漏少。 二、動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案分析 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向因?yàn)橛鸵汗ぷ鲏毫Ω?，?dòng)力缸尺寸小、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，油液具有不 可壓縮性，靈敏度高以及油液的阻尼作用可吸收路面沖擊等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。 1．動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案 由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。根據(jù) 分配閥、轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸三者相互位置的不同，它分為整體式(圖7 —25a)和分置式兩類。 后者按分配閥所在位置不同又分為：分配閥裝在動(dòng)力缸上的稱為聯(lián)閥式，見圖7 —25b；分配 閥裝在轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸之間的拉桿上稱為連桿式，見圖7 —25c；分配閥裝在轉(zhuǎn)向器上的稱為 半分置式，見圖7 —25d。 在分析比較上述幾種不同動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案時(shí)，常從結(jié)構(gòu)上是否緊湊；轉(zhuǎn)向器主要 零件是否承受由動(dòng)力缸建立起來的載荷；拆裝轉(zhuǎn)向器是否容易；管路，特別是軟管的管路長 短；轉(zhuǎn)向輪在側(cè)向力作用下是否容易引起轉(zhuǎn)向輪擺振；能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來做比 較。例如整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，由于分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸三者裝在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊， 管路也短。在轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)不會(huì)影響分配閥的振動(dòng)，因而不能 引起轉(zhuǎn)向輪擺振。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向搖臂軸、搖臂等轉(zhuǎn)向器主要零件，都要承受由動(dòng)力缸所建 立起來的載荷，因此必須加大它們的尺寸和質(zhì)量，這對(duì)布置它們帶來不利的影響。同時(shí)還不 能采用典型轉(zhuǎn)向器，拆裝轉(zhuǎn)向器時(shí)要比分置式的困難。除此之外，由于對(duì)轉(zhuǎn)向器的密封性能 要求高，這對(duì)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，特別是重型汽車的轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)帶來困難。整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器多 用于轎車和中型貨車。 2．分配閥的結(jié)構(gòu)方案 分配閥有兩種結(jié)構(gòu)方案：分配閥中的閥與閥體以軸向移動(dòng)方式來控制油路的稱為滑閥 式，以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制油路的稱為轉(zhuǎn)閥式。 滑閥式分配閥結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)工藝性較好，易于布置，使用性能較好，曾得到廣泛應(yīng)用。 轉(zhuǎn)閥式與滑閥式比較，靈敏度高，密封件少，結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)。由于轉(zhuǎn)閥式是利用扭桿彈 簧使轉(zhuǎn)閥回位，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜。轉(zhuǎn)閥式分配閥在國內(nèi)、外均得到廣泛應(yīng)用。 三、動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 1．動(dòng)力缸尺寸的計(jì)算 動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸殼體壁厚。 動(dòng)力缸的布置若如圖7 —26所示，則在計(jì)算前，應(yīng)先行確定作用在直拉桿上的力F l。 此力應(yīng)用式(7 —9)計(jì)算出來的轉(zhuǎn)向阻力矩?fù)Q算。 動(dòng)力缸應(yīng)產(chǎn)生的推力F用下式計(jì)算 L LF F 11 = 式中，L 1為轉(zhuǎn)向搖臂長度；L為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動(dòng)力缸活塞之間的距離。推力F與工作油液 壓力P和動(dòng)力缸截面面積S之間有如下關(guān)系 psF = 所以 pL LF s 11 = （7—14） 因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來計(jì)算，即 )( 4 22 p dDs ?= π (7—15) 式中，D為動(dòng)力缸內(nèi)徑；dp為活塞桿直徑，一般初選時(shí)可取dp=0．35D。 聯(lián)立式(7 —14)和式(7 —15)后得到 211 4 p d pL LF D += π (7—16) 式中，壓力p 一般在6～10MPa，最高可取16．5～18．0MPa. 活塞行程是車輪轉(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角時(shí)，由直拉桿的移動(dòng)量換算到活塞桿處的移動(dòng)量得到的。 如圖7 —27所示，活塞移到兩端極限位置，還要留有一定間隙。活塞移到左側(cè)極限位置 時(shí)，其端面到動(dòng)力缸之間，應(yīng)當(dāng)留有10mm間隙。活塞移到右側(cè)極限位置時(shí)，其端面到缸蓋之 間應(yīng)留有e=(0．5～0．6)D的間隙，以利于活塞導(dǎo)向作用。 · 活塞厚度可取為B=0．3D。動(dòng)力缸的最大長度s用下式計(jì)算確定 1 3.0)6.05.0(10 sDDs ++??+= (7—17) 式中，s1為活塞最大位移量。 動(dòng)力缸殼體壁厚t，根據(jù)計(jì)算軸向平面拉應(yīng)力 σz來確定 ntDt D p T z σ σ ≤ ? ? ? ? ? ? + = )(4 2 2 (7—18) 式中， p為油液壓力；D為動(dòng)力缸內(nèi)徑；t為動(dòng)力缸殼體壁厚；n為安全系數(shù)，取n=3．5～5．0； σT為殼體材料的屈服點(diǎn)。 殼體材料有球墨鑄鐵和鑄造鋁合金兩種。球墨鑄鐵采用QT500 —05，抗拉強(qiáng)度為500MPa， 屈服點(diǎn)為350MPai鑄造鋁合金多采用ZLl05，抗拉強(qiáng)度為160～240MPa。 活塞桿用40或45鋼制造。為提高可靠性和壽命，要求其表面鍍鉻并磨光。 2．分配滑閥參數(shù)的選擇 分配滑閥的主要參數(shù)有：滑閥直徑d，預(yù)開隙e 1、密封長度e 2和滑閥總移動(dòng)量e等，見圖 7—28。上述參數(shù)影響分配閥的泄漏量、液流速度和轉(zhuǎn)向靈敏度。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下列關(guān)系式 來確定上述參數(shù)。 (1)分配閥的泄漏量Δ Q 要求 ΔQ不大于溢流閥限制下最大排量的5％～10％。 ΔQ按下式 計(jì)算 2 3 12 e dpr Q μ πΔΔ =Δ （7—19 ） 式中，Δ Q為分配閥泄漏量(cm 3 ／s)； Δr為滑閥和閥體在半徑方向的間隙(cm)，一般 Δr在 0． 0005～0． 00125cm， 計(jì)算時(shí)取最大間隙： Δp為滑閥進(jìn)、 出口油壓差， 又稱局部壓力降(MPa)； d為滑閥外徑(Cm)；e 2為密封長度(cm)，e 2=e2-e1；μ 為液體動(dòng)力粘度(Pa·s)。 (2)局部壓力降Δ p 汽車直線行駛時(shí)， 液流流經(jīng)分配閥后流回油箱。液流流經(jīng)分配閥時(shí)， 產(chǎn)生的局部壓力降Δ p 用下式}十算 23 1038.1 vp ? ×=Δ （ 7—20） 式中，Δ p為局部壓力損失 (MPa)； V為中立位置的液流流速(m/s)，用下式計(jì)算： 1 6.37 de Q v = （7—21 ） 式中，Q為溢流閥限制下的最大排量(L／min)，一般約等于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的1．5倍； d為滑閥直徑(cm)；e1為預(yù)開隙(cm)。 Δp的允許值為3X10 -2 ～4X10 -2 MPa。 分析式(7 —20)、式(7 —21)可知：若滑閥直徑d和預(yù)開隙e1取得過小，將使中立位置的液 流流速增大，并導(dǎo)致Δ p超過允許值。 3．分配閥的回位彈簧 為了防止因外界干涉破壞分配閥的正常工作和保證轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)回正作用， 回位 彈簧的力在保證轉(zhuǎn)向輕便的條件下，應(yīng)盡可能取大些。為克服回位彈簧上的壓力，反映在轉(zhuǎn) 向盤上的作用力，轎車應(yīng)比貨車的小些。 回位彈簧預(yù)壓縮力的最小值，應(yīng)大于轉(zhuǎn)向器逆?zhèn)鲃?dòng)時(shí)的摩擦力，否則轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪不可 能有自動(dòng)回正作用。轉(zhuǎn)向器的摩擦力可由試驗(yàn)確定。 4．動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的評(píng)價(jià)指標(biāo) (1)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能 用效能指標(biāo)s=Fh／Fh ′來評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能。式 中，F(xiàn)h和Fh ′為沒有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器和有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪所必須作用在轉(zhuǎn)向盤上的力。 現(xiàn)有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的效能指標(biāo) s=1～15。 (2)路感 駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，除要克服轉(zhuǎn)向器的摩擦力和回位彈 簧阻力外，還要克服 反映路感的液壓阻力。液壓阻力等于反作用閥面積與工作液壓壓強(qiáng)的乘積。在最大工作壓力 時(shí)，轎車：換算到轉(zhuǎn)向盤上的力增加約30 —50N，貨車：增加80～100N。 (3)轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值i來評(píng)價(jià) 式中，Dsw 為轉(zhuǎn)向盤直徑；φ為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角；δ 為滑閥行程。 由式(7 —22)可見，當(dāng)Dsw 和 δ 的數(shù)值不變時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角甲僅僅取決于比值i，所以這 完全可以表達(dá)轉(zhuǎn)向靈敏度。 比值i 越小， 則動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用的靈敏度越高。 高級(jí)轎車的i值在6． 7 以下。 轉(zhuǎn)向靈敏度也可以用接通動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，作用到轉(zhuǎn)向盤的手力和轉(zhuǎn)角來評(píng)價(jià)，要求此力在 20～50N，轉(zhuǎn)角在10°～15°范圍。 (4)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的靜特性是指輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的變化關(guān) 系曲線，是用來評(píng)價(jià)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要特性指標(biāo)。因輸出轉(zhuǎn)矩等于油壓壓力乘以動(dòng)力缸工作 面積和作用力臂，對(duì)于已確定的結(jié)構(gòu)，后兩項(xiàng)是常量，所以可以用輸入轉(zhuǎn)矩M。與輸出油壓 戶之間的變化關(guān)系曲線來表示動(dòng)力轉(zhuǎn)向的靜特性，如圖7 —29所示。常將靜特性曲線劃分為 四個(gè)區(qū)段。在輸入轉(zhuǎn)矩不大的時(shí)候，相當(dāng)于圖中A段，是直線行駛位置附近小角度轉(zhuǎn)向區(qū)， 曲線呈低平形狀，油壓變化不大；汽車原地轉(zhuǎn)向或調(diào)頭時(shí)，輸入轉(zhuǎn)矩進(jìn)入最大區(qū)段(圖中C 段)，要求助力轉(zhuǎn)向效果應(yīng)當(dāng)最大，故油壓曲線呈陡而直狀上升；月區(qū)段屬常用快速轉(zhuǎn)向行 駛區(qū)段，要求助力作用要明顯，油壓曲線的斜率變化應(yīng)較大，曲線由較為平緩變陡。 除此之外，上述三個(gè)區(qū)段之間的油壓曲線過渡要求平滑，D區(qū)段曲線就表明是一個(gè)較寬的平 滑過渡區(qū)間。 要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向器向右轉(zhuǎn)和向左轉(zhuǎn)的靜特性曲線應(yīng)對(duì)稱。 對(duì)稱性可以評(píng)價(jià)滑閥的加工和裝 配質(zhì)量。要求對(duì)稱性大于0．85。