汽车转向机构的设计设计
汽车电动助力转向机构的设计讲解

汽车电动助⼒转向机构的设计讲解汽车电动助⼒转向机构的设计引⾔在汽车的发展历程中,转向系统经历了四个发展阶段:从最初的机械式转向系统(Manual Steering,简称MS)发展为液压助⼒转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS),然后⼜出现了电控液压助⼒转向系统(Electro Hydraulic Power Steering,简称EHPS)和电动助⼒转向系统(Electric Power Steering,简称EPS)。
装配机械式转向系统的汽车,在泊车和低速⾏驶时驾驶员操纵负担过于沉重,为了解决这个问题,美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采⽤了液压助⼒转向系统[1]。
但是,液压助⼒转向系统⽆法兼顾车辆低速时的转向轻便性和⾼速时的转向稳定性,因此在1983年⽇本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助⼒转向系统。
这种新型的转向系统可以随着车速的升⾼提供逐渐减⼩的转向助⼒,但是结构复杂、造价较⾼,⽽且⽆法克服液压系统⾃⾝所具有的许多缺点,是⼀种介于液压助⼒转向和电动助⼒转向之间的过渡产品。
到了1988年,⽇本Suzuki公司⾸先在⼩型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助⼒式电动助⼒转向系统;1990年,⽇本Honda 公司也在运动型轿车NSX上采⽤了⾃主研发的齿条助⼒式电动助⼒转向系统,从此揭开了电动助⼒转向在汽车上应⽤的历史。
第1章概述1.1电动助⼒转向的优点与传统的转向系统相⽐,电动助⼒转向系统最⼤的特点就是极⾼的可控制性,即通过适当的控制逻辑,调整电机的助⼒特性,以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的⽬的。
作为今后汽车转向系统的发展⽅向,必将取代现有的机械转向系统、液压助⼒转向系统和电控制液压助⼒转向系统[2]。
相⽐传统液压动⼒转向系统,电动助⼒转向系统具有以下优点:(1)只在转向时电机才提供助⼒,可以显著降低燃油消耗传统的液压助⼒转向系统有发动机带动转向油泵,不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动⼒。
汽车转向梯形机构设计中的参数定义

汽车转向梯形机构设计中的参数定义在汽车的转向系统中,梯形机构起着至关重要的作用。
它是将驾驶员的转向输入转化为车辆前轮的转向角度的关键部件。
梯形机构的设计涉及到多个参数的定义,这些参数直接影响着汽车的转向性能和安全性。
本文将围绕汽车转向梯形机构设计中的参数定义展开讨论,以期帮助读者更好地了解梯形机构的设计原理和优化方法。
1. 转向比(Steering Ratio)转向比是指驾驶员转动方向盘一定角度时,前轮转动的角度比例。
转向比的大小直接影响着汽车的转向灵活性和稳定性。
一般来说,转向比越大,驾驶员转动方向盘的力度越小,但转向的角度也相应较小。
而转向比较小的车辆则需要驾驶员施加更大的力量来完成转向操作,但转向的角度相对较大。
因此,在梯形机构的设计中,需要合理选择转向比,以平衡灵活性和稳定性的要求。
2. 转向机构总传动比(Total Steering Gear Ratio)转向机构总传动比是指从方向盘到前轮转角的传动比。
它由多个参数组成,包括转向机构内部的传动比和梯形机构的传动比等。
转向机构总传动比的大小决定了驾驶员转动方向盘的力度与前轮转动角度之间的关系。
通常情况下,总传动比越大,驾驶员需要施加的力量越小,但前轮转动的角度也相应较小。
因此,在设计中需要综合考虑驾驶员的操作习惯和车辆的转向需求,选择合适的总传动比。
3. 梯形机构长度比(Length Ratio)梯形机构长度比是指梯形机构各杆长的比值。
梯形机构的长度比直接影响着前轮的转向角度。
一般来说,长度比越大,前轮转向的角度也越大。
但同时,长度比的增大也会增加梯形机构的长度,增加了转向机构的复杂性和重量。
因此,在梯形机构的设计中,需要权衡转向角度和机构的尺寸,选择适当的长度比。
4. 梯形机构的安装角度(Installation Angle)梯形机构的安装角度是指梯形机构与车辆纵向轴线的夹角。
安装角度的大小直接影响着汽车的转向稳定性和操控性能。
一般来说,安装角度越小,转向的稳定性越好,但操控性能可能会受到一定的影响。
汽车转向机构设计

汽车转向机构设计汽车转向机构是汽车的核心驱动部件之一,它负责将驾驶员的操纵输入转化为车辆的转向动作。
在汽车设计中,转向机构的设计非常重要,直接关系到汽车的操控性、稳定性和安全性。
本文将从转向机构的基本原理、类型和设计要点等方面对汽车转向机构进行详细介绍。
一、转向机构的基本原理汽车转向机构的基本原理是通过驾驶员对方向盘的操纵,传递给转向机构并将其转化为车辆的转向动作。
转向机构一般由转向盘、转向柱、转向齿条、齿轮等部件组成。
驾驶员通过转向盘对转向机构施加力矩,使转向盘旋转,转向柱通过螺旋副将转向力矩传递给转向齿条,在转向齿条的作用下,通过机械传动使车轮发生转向。
二、转向机构的类型1.摩擦销转向机构:该机构通过摩擦销将驾驶员的操纵力传递给转向机构。
摩擦销转向机构简单、结构紧凑,但摩擦力不稳定,对转向贴合性要求较高。
2.齿轮齿条转向机构:该机构采用齿轮与齿条的咬合来传递转向动作,具有稳定性好、转向平稳的特点。
齿轮齿条转向机构常见的是德国式转向机构和柏格式转向机构。
3.斜齿杆转向机构:该机构采用斜齿杆与齿轮咬合,通过斜齿杆的线性移动产生转向动作。
斜齿杆转向机构结构简单、重量小,但有时会存在斜齿杆的进退现象,影响操控性。
4.电动转向机构:该机构通过电动助力来实现转向动作,大大减轻驾驶员的操纵力。
电动转向机构响应速度快,操控性好,但需要电源支持,如果电路故障会影响转向功能。
三、转向机构的设计要点1.正确确定转向机构的传动比:传动比是转向机构设计中最重要的参数之一,决定了转向动作传递的快慢程度。
传动比过小会导致转向盘转动角度大,驾驶员力度大,操控性差;传动比过大会导致方向盘转动角度小,导致转向不灵敏,容易发生意外。
因此,在设计转向机构时要根据车辆的类型和使用情况来确定适合的传动比。
2.考虑转向机构的结构强度:转向机构在车辆操控过程中承受着巨大的力矩和冲击,其结构必须具备足够的强度和刚性,以确保操控的安全性。
在设计转向机构时,需要考虑材料的选择,合理设置加强筋或加强板等结构来加强模块的强度。
汽车吸能防伤转向机构的设计分析

式 中 : 为摩 擦 因数 。 厂
外 、 套管 系数 A A 内 — 由 下 式 计 算 :
A : ( ) 3
A:
_ 二
: 刁
( 4)
间 , 能 够 吸 收 冲撞 能 量 , 轻 驾 驶 员 受 伤 害 的 被 动 保 并 减
护装 置 。 关研 究表 明 , 能 转 向系统 能降 低乘 员致命 相 吸 几率 1% , 低乘 员重 伤 几率 3 % 。 2 降 8
汽 车 吸 能 防 伤 转 向 机 构 的 设 计 分 析
口 陈 丰
广 州 5 04 16 1 华 南 理 工 大 学 机 械 与 汽 车 工程 学 院
摘
要: 结合 国 内外吸 能转 向 系统 的研 究 , 计 了一 套 吸 能 防 伤 转 向机 构 , 设 主要 解 决汽 车 在 正 面碰 撞 时 转 向柱 如 何 更
F( f
)
( 1 )
式中 : n为 互 相 平 行 的 径 向 力 数 ; 为 计 算 断 面 接 触 点 Ff
处 的 法 向 力 ; 为 弹 性 模 量 ;A A 为 #- 内 套 管 系 数 ; E ~ 1 、
h为 套 管 壁 厚 。 撞 车 时 , 用 在 转 向 柱 上 的轴 向力 F 受 套 筒 间 压 作
根 据 国 内 外 对 吸 能 转 向机 构 研 究 的 对 比 分 析 ,设 计 出 一 套 套 筒 钢 球 式 转 向 管 柱 , 由 按 一 定 要 求 排 列 的 钢球 ( 钢 球支架 ) 变形 支架 组成 。 带 和
11 . 吸能 防伤 转向机 构 的工作 原理
定 过盈 配合 的间 隙 , 这 样 就 确 定 了 钢 球 尺 寸 ,再 在套 筒 的 两端
第七章 汽车转向系统设计

马 天
力矩反算载荷,动力缸以前零件的计算载荷应取驾驶员作用在转向
飞
盘轮缘上的最大瞬时力(700N)。
29
二、齿轮齿条转向器的设计
汽
车
模数 压力角 齿数 螺旋角 材料
设
齿轮 2~3mm 20º
5~7
9º~15º 16MnCr5
计
15CrNi6
教
齿条 保证啮 12º~35º 保证齿 保证布 45,淬火
逆效率为
马
tg(0 ) tg 0
天
飞
➢导程角必须大于摩擦角,通常0 5°~10°。
18
二、传动比的变化特性
汽
车 转向系统的传动比
设
➢力传动比ip
计
•从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw与作用在
教
转向盘上的手力Fh之比
案
➢转向系角传动比 iω0
•转向盘角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωk之比
21
二、传动比的变化特性
汽 转向器角传动比的变化规律
车
➢由于转向传动机构角传动比近似为1,因此转向器的角传动比变化
设
规律就代表了转向系统传动比特性。
计
➢由于转向阻力矩与车轮偏转角度大致成正比变化,则
教
➢汽车低速急转弯行驶时,转向阻力矩大,应选用大些的转向器
案
角传动比;
➢汽车以较高车速转向行驶时,转向轮转角较小,转向阻力矩也
案
2.分类
➢机械转向系统
➢依靠驾驶员的手力转动转向盘
➢包括转向操纵机构、转向器、转向传动机构
马
天 ➢动力转向系统
飞
➢利用动力系统减轻驾驶员的手力
2
第一节 概述
汽车转向梯形机构设计中的参数定义

汽车转向梯形机构设计中的参数定义1.汽车转向梯形机构的几何关系在汽车以低速转弯行驶忽略离心力影响和轮胎侧偏影响的情况下,两轴汽车转向轴的理想内、外轮转角关系如图1所示.此时各车轮绕同一瞬时中心进行转弯行驶,两转向前轮轴线的延长线交于后轴的延长线上,这一几何学关系称为阿克曼几何学,可用公式(1)表示。
图2所示为整体式后置转向梯形示意图.2.汽车转向梯形机构参数定义分析对于公式(1)和图1,图2中各参数符号的意义,在《汽车工程手册》和吉林工业大学所编的《汽车设计》两本书中是如下定义的:O为瞬时转向中心;θ0为转向轮外轮转角;θi为转向轮内轮转角;K为两主销中心线延长线到地面交点之间的距离;L为汽车轴距;α为车轮转臂(在《汽车设计》第4版中,α为主销偏移距);D为转弯直径;γ为梯形底角;m为梯形臂。
本人认为两本书对参数符号“K"和“α”的定义是不准确或错误的。
说它不准确是因为这样的定义唯一只适用于主销内倾角和后倾角为零时,也就是主销垂直于地面时的状态,对于汽车的转向梯形机构来说这只是一种理想化的状态。
说它是错误的,因为现有汽车的转向节主销都是有内倾角的(多数汽车还有后倾角),转向梯形机构也并不一定处于水平面和只在一个平面内运动。
所以,实际上图1和图2反映的都只是转向梯形机构中各个构件在地面的投影。
在这种情况下,只要车轮转过一个角度,两本书对参数符号“K"和“α"的定义就有问题了。
首先对车轮的转向过程进行简单的运动分析.在这个过程中车轮一边绕其自身的轴线旋转,一边绕主销轴线作公转,而车轮轴线与主销轴线始终都相交于一点,这个交点且称为“转向节中心”或“主销中心"。
在转向过程中,“转向节中心”在车轴上的位置及其与车轮的相对位置是不会改变的。
因此,可以说在图1和图2中转向轮的回转中心只能是“转向节中心"在地面的投影而不可能是主销中心线延长线到地面的交点.图3所表示的是在有主销内倾角的转向梯形机构中车轮转过一定角度后的情况。
(汽车行业)汽车转向梯形机构设计

(汽车行业)汽车转向梯形机构设计汽车转向梯形机构是汽车行业中非常重要的部件之一。
它将驾驶员的转向操作转换成前轮方向的运动,使车辆能够按照驾驶员的意愿进行转向。
因此,汽车转向梯形机构的设计非常重要,不仅需要考虑其机械结构的合理性,还需要考虑其动态特性和安全性能。
汽车转向梯形机构的设计要解决的一个重要问题是机构的传动比和传动精度问题。
传动比指的是驾驶员转动方向盘所能使车辆前轮转向的程度,而传动精度则是指机构传动过程中的误差大小。
通常情况下,传动比需要保证较大的转角与较小的转动力之间的关系,以提供足够的转向力,并使驾驶员的操作更为轻松顺畅。
传动精度则需要尽可能小,以确保转向的准确性和稳定性。
汽车转向梯形机构的设计需要考虑多个部件的合理组合和配置。
其中最主要的部件包括转向节、拉杆、摇臂、拉杆座等。
转向节是转向梯形机构的核心部件,它连接前轮和拉杆,并将前轮转向运动传递到拉杆上。
拉杆是连接前轮和转向节的杆状部件,摇臂则是连接转向节和转向柱的中间件。
拉杆座则是固定拉杆和转向柱的底座。
在设计汽车转向梯形机构时,还需要考虑到动态特性和安全性能。
动态特性主要指机构的响应速度、稳定性以及阻尼。
为了保证机构的响应速度和稳定性,一般需要提高机构的阻尼系数。
同时,还需要考虑防震和抗干扰能力,以确保机构在恶劣路况和异常干扰情况下能够正常运行。
安全性能则是汽车转向梯形机构最重要的考虑因素之一。
机构在运行过程中需要抵御较大的转向力和扭矩。
此外,在车辆发生碰撞时,转向梯形机构也需要能够提供足够的承载能力,以避免驾驶员和车辆受到过大的损伤。
在实际应用中,汽车转向梯形机构的设计需要满足多种使用条件和环境要求。
例如,机构必须在各种温度、湿度和油渍等环境下都能够正常工作,同时还要满足标准化和规范化的要求,以确保产品的质量和可靠性。
总之,汽车转向梯形机构的设计是汽车工程中至关重要的部分。
要实现合理的设计,需要考虑多种因素和要求,包括传动比、传动精度、机构的动态特性、安全性能、使用条件和环境要求等。
转向梯形机构设计报告

采用齿轮齿条式转向器的转向梯形机构优化设计报告指导老师:***学生:黄志宇学号:********专业班级:车辆工程04班重庆大学方程式赛车创新实践班二〇一七年二月赛车转向系统是关系到赛车性能的主要系统,它是用来改变或恢复汽车行驶方向的系统的总称,通常,车手通过转向系统使转向轮偏转一定角度实现行驶方向改变。
赛车转向系统一股由方向盘、快拆、转向轴、转向柱、万向节、转向器、转向拉杆、梯形臂等部分组成。
其中,方向盘用于输入转向角度,快拆用于快速分离方向盘与转向柱,转向柱、转向轴、万向节共同将方向盘输入角度传递到转向器,转向器通过内部传动副机构将旋转运动转化为转向拉杆的直线运动,转向拉杆与梯形臂作用于转向节,实现车轮转向。
图1展示了转向系梯形结构,图2展示了赛车转向系统构成。
图1转向梯形机构图2赛车转向系统构成由于大赛组委会规则里面明确规定不允许使用线控或者电动转向,考虑到在赛车转向系统布置空间有限,且有严格的成本限制,以及轻量化的赛车设计目标,将赛车转向器范围限定机械式转向器。
目前,国内外的大多数方程式赛车采用齿轮齿条式转向器和断开式转向梯形结构。
●齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮齿条,其中,齿轮多与转向柱做成一体,齿条多与转向横拉杆直接连接,连接点即为断开点位置。
根据输出位置不同,分为两端输出式和中间输出式。
其主要优点是:结构简单,体积小,易于设计制作;转向器可选材料多样,壳体可选用招合金,质量轻;传动效率较高;容易实现调隙,当齿轮齿条或者齿条与壳体之间产生间隙时,可以通过安装在齿条背部的挤压力可调的弹簧来消除间隙;转向角度大,制造成本低。
其主要缺点是:传动副釆用齿轮齿条,正效率非常髙的同时,逆效率非常高,可以到达当汽车在颠簸路面上行驶时,路感反馈强烈,来自路面的反冲力很容易传递到方向盘;转向力矩大,驾驶员操纵费力,对方向盘的反冲容易造成驾驶员精神紧张,过度疲劳。
●断开式转向梯形结构根据转向器和梯形的布置位置的不同,断开式转向梯形又分为四类,分别为:转向器前置梯形前置,转向器后置梯形后置,转向器前置梯形后置,转向节后置梯形前置。
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汽车转向机构的设计设计汽车设计课程设计说明书题目:汽车转向机构的设计学院:机械与汽车工程学院专业:汽车制造与装配班级: 11级汽装姓名:杨风雷学号: 2011061672指导教师:林吉靓日期: 2013年12月小组成员:陈帅振武飞扬杨风雷论文摘要本设计课题为汽车转向系统的设计,课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计。
首先对汽车转向系进行概述,二是作设计前期数据准备,三是转向器形式的选择以及初定各个参数,四是对齿轮齿条式转向器的主要部件进行分析。
设计中运用AutoCAD 作出齿轮齿条式转向器的零件图。
本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向,通过万向节带动转向齿轮轴旋转,转向齿轮轴与转向齿条啮合,从而促使转向齿条直线运动,实现转向。
实现了转向器结构简单紧凑,轴向尺寸短,且零件数目少的优点又能增加助力,从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。
在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向关键词:转向机构,齿轮齿条,机械转向目录1 绪论 (1)1.1汽车转向系统概述 (1)1.2汽车转向系统的国内外现状及发展趋势 (2)2 机械转向系统的性参数 (4)2.1机械转向系统的结构组成 (4)2.2转向系统的性能要求 (5)2.3转向系的效率 (6)2.4传动比特性 (7)2.5转向器传动副的传动间隙 (9)3 机械式转向器总体方案初步设计 (10)3.1转向器的分类及设计选择 (10)3.2齿轮齿条式转向器的基本设计 (11)3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (11)3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (12)3.2.5 齿轮轴的结构设计 (14)3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (15)4转向传动机构设计 (16)4.1转向传动机构原理 (16)4.2转向梯形的布置 (17)4.3转向梯形机构尺寸的初步确定 (17)4.5转向传送机构的臂、杆与球销 (19)4.6转向横拉杆及其端部 (19)4.4杆件设计结果 (20)5.1转向垂臂 (21)5.2 侧盖 (22)5.3齿条 (23)5.4齿轮轴 (24)5.5横拉杆接头 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 汽车转向系统概述汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。
就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是, 驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵横线偏转一定角度。
这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构如图1.1所示,即称为汽车转向系统[1]。
图 1-1汽车转向系统汽车转向系统分为两大类:机械转向系统和动力转向系统。
1、机械转向系统机械转向系的能量来源是人力,所有传力件都是机械的,由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。
汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮来完成的。
机械式转向系统工作过程为:驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器,减速传动装置的转向器中有1、2 级减速传动副,经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆,再传给固定于转向节上的转向节臂,使转向节和它所支承的转向轮偏转,从而实现汽车的转向。
纯机械式转向系统根据转向器形式可以分为:齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。
2、动力转向系统动力转向系统除了转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分外,其最主要的动力来源是转向助力装置。
由于转向助力装置最常用的是一套液压系统,因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐,它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。
动力转向系的发展经过几个阶段,各个阶段也有不同的动力辅助系统。
20世纪50年代,美国GM公司率先在轿车上采用了液压助力转向系统。
该系统是建立在机械系统的基础之上,额外增加了一个液压系统。
为液压助力转向系统(HPS)。
1983年,在液压助力系统基础上发展起来的,日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统(EHPS)。
1988年日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统。
1990年日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统,也就是现在应用车型极为广泛的EPS系统。
SBW线控转向系统是继EPS 后发展起来的新一代转向系统,具有比EPS 操纵稳定性更好的特点,它取消转向盘与转向轮之间的机械连接,完全由电能实现转向,彻底摆脱传统转向系统所固有的限制,提高了汽车的安全性和驾驶的方便性[1]。
1.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势汽车转向系统的发展经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本阶段 , 线控转向系统为其发展趋势[1]。
随着汽车工业的迅速发展,转向装置的结构也有很大变化。
汽车转向器的结构很多,从目前使用的普遍程度来看,主要的转向器类型有4种:有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(BP型),这四种转向器型式,已经被广泛使用在汽车上。
1、汽车转向系统在世界发展状况据了解,在世界范围内,汽车循环球式转向器占45%左右,齿条齿轮式转向器占40%左右,蜗杆滚轮式转向器占10%左右,其它型式的转向器占5%。
循环球式转向器一直在稳步发展[1]。
在西欧小客车中,齿条齿轮式转向器有很大的发展。
日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大,日本装备不同类型发动机的各类型汽车,采用不同类型转向器,在公共汽车中使用的循环球式转向器,已由60年代的62.5%,发展到现今的100%了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。
大、小型货车大都采用循环球式转向器,但齿条齿轮式转向器也有所发展。
微型货车用循环球式转向器占65%,齿条齿轮式占35%[1]。
2、汽车转向系统在国内发展状况我国的转向器生产,除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器,东风汽车用蜗杆肖式转向器之外,其它大部分车型都采用循环球式结构,并都具有一定的生产经验。
目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器,并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。
由此看出,我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展3、汽车转向系统的发展趋势齿轮齿条式转向器和循环球式转向器,已成为当今世界汽车上主要的两种转向器;而蜗轮—蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器,正在逐步被淘汰或保留较小的地位。
在小客车上发展转向器的观点各异,美国和日本重点发展循环球式转向器,比率都已达到或超过90%;西欧则重点发展齿轮齿条式转向器,比率超过50%,法国已高达95%[1]。
由于齿轮齿条式转向器的种种优点,在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展;而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。
从发展趋势上看,国外整体式转向器发展较快,而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。
由于动力转向系统还是新的结构,各国的生产厂家都正在组织力量,大力开展试验研究工作,提高使用性能、减小总成体积、降低生产成本、保证产品质量稳定,以便逐步推广和普及。
随着科学技术的发展,国际经济形势的变化对汽车乃至汽车转向器的生产都有很大影响。
特别是西方国家实行石油禁运以来,世界经济形势受冲击很大。
随着能源危机的发展,汽车工业首当其冲,其发展方向有很大变化。
从汽车设计、制造到各总成部件的生产都随着能源危机的发生而变化,表现在能源消耗、材料消耗、操纵轻便等各个方面。
2 机械转向系统的性参数2.1 机械转向系统的结构组成转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构,一般转向系组成如下图1.2[2]包括转向操纵机构(转向盘、转向上、下轴、)、转向器、转向传动机构(转向拉杆、转向节)等。
转向系统应准确、快速、平稳地响应驾驶员的转向指令,转向行使后或受到外界扰动时,在驾驶员松开方向盘的状态下,应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。
图1-2 转向系的基本构成1-方向盘;2-转向上轴;3-托架; 4-万向节; 5-转向下轴; 6-防尘罩;7-转向器;8-转向拉杆1、转向操纵机构转向操纵机构包括转向盘,转向轴,转向管柱。
有时为了布置方便,减小由于装配位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷,提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装,在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节,采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动,但柔性万向节如果过软,则会影响转向系的刚度。
采用动力转向时,还应有转向动力系统。
2、转向传动机构转向传动机构包括转向臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂以及转向横拉杆等。
转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传给左、右转向节并使左、右转向轮按一定关系进行偏转。
3、转向器转向器是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构,同时也是转向系中的减速传动装置。
目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。
2.2 转向系统的性能要求汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。
起作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向,并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时,能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。
因此,转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。
一般来说,对转向系统的要求如下:1、合理设置传动比,使操纵轻便,转向系传动比包括转向系的角传动比(方向盘转角与转向轮转角之比)和转向系的力传动比。
在转向盘尺寸和转向轮阻力一定时,角传动比增加,则转向轻便,转向灵敏度降低;角传动比减小,则转向沉重,转向灵敏度提高。
转向角传动比不宜低于15-16;也不宜过大,通常以转向盘转动圈数和转向轻便性来确定。
一般来说,轿车转向盘转动圈数不宜大于4圈,对轿车来说,有动力转向时的转向力约为20-50N;无动力转向时为50-100N[3]。
2、转向轮应具有自动回正能力。
转向轮的回正力来源于轮胎的侧偏特性和车轮的定位参数。
汽车的稳定行使,必须保证有合适的前轮定位参数,并注意控制转向系统的内部摩擦阻力的大小和阻尼值。
3、转向杆系和悬架导向机构共同作用时,必须尽量减小其运动干涉。
应从设计上保证各杆系的运动干涉足够小。
4、转向器和转向传动机构的球头处,应有消除因磨损而产生的间隙的调整机构以及提高转向系的可靠性。
5、转向轴和转向盘应有使驾驶员在车祸中避免或减轻伤害的防伤机构。
6、汽车在作转向运动时,所以车轮应绕同一瞬心旋转,不得有侧滑;同时,转向盘和转向轮转动方向一致。
7、当转向轮受到地面冲击时,转向系统传递到方向盘上的反冲力要尽可能小8、在任何行使状态下,转向轮不应产生摆振。