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汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷史及未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)
屈裕豐
（合肥工業(yè)大學(xué)，機(jī)械汽車工程學(xué)院）
摘要：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整車系統(tǒng)中必不可少的最基本的組成系統(tǒng)，駕駛者通過(guò)方向盤來(lái)操縱和控制汽車的行進(jìn)方向，從而實(shí)現(xiàn)自己的駕駛意圖。一百多年來(lái)，汽車工業(yè)隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進(jìn)。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了長(zhǎng)時(shí)間的演變。本文介紹了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的歷史及未來(lái)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向器；液壓助力
傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向由駕駛員控制方向盤，通過(guò)轉(zhuǎn)向器等一系列機(jī)械轉(zhuǎn)向部件實(shí)現(xiàn)車輪的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。隨著上世紀(jì)五十年代起，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，標(biāo)志著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)革命的開始。汽車轉(zhuǎn)向動(dòng)力的來(lái)源由以前的人力轉(zhuǎn)變?yōu)槿肆右簤褐?。液壓助力系統(tǒng)HPS（Hydraulic Power Steering）是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)而成。該液壓系統(tǒng)一般與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，一部分發(fā)動(dòng)機(jī)能量提供汽車前進(jìn)的動(dòng)能，另外一部分則為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。這種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要的特點(diǎn)是液壓力支持轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，減小駕駛者作用在方向盤上的力，改善了汽車轉(zhuǎn)向的輕便性和汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性行的穩(wěn)定性。
但同時(shí)液壓助力系統(tǒng)也存在一些缺點(diǎn)：
在車輛設(shè)計(jì)制造完成后，車輛轉(zhuǎn)向的助力特性不能改變。直接后果是，當(dāng)助力特性偏向于低速助力時(shí)，汽車在低速段可以得到很好的助力，但是在高速段需要有較好路感的時(shí)候，由于助力特性不能調(diào)節(jié)，使得駕駛者沒有較好的路感；當(dāng)助力特性偏向于高速助力時(shí)，在低速段得不到很好的助力效果；即使車輛不轉(zhuǎn)向，液壓系統(tǒng)也必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下工作。其結(jié)果是，消耗發(fā)動(dòng)機(jī)能量，增加油耗 ；
存在液壓油泄漏問(wèn)題，不僅對(duì)環(huán)境造成污染，而且容易使其他部件損壞；在低溫下，液壓系統(tǒng)的工作性能比較差。
近年來(lái)，隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也愈來(lái)愈多地采用電子器件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因此進(jìn)入了電子控制時(shí)代，相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類 ：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS（Electro-Hydraulic Power Steering）和電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與液壓助力系統(tǒng)不同的是，電動(dòng)液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源不是發(fā)動(dòng)機(jī)而是電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，節(jié)省了發(fā)動(dòng)機(jī)能量，減少了燃油消耗。電控液壓助力轉(zhuǎn)向也是在傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它們的區(qū)別是，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了電子控制裝置。電子控制裝置可根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向速率、車速等汽車運(yùn)行參數(shù)，改變液壓系統(tǒng)助力油壓的大小，從而實(shí)現(xiàn)在不同車速下，助力特性的改變。而且電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的液壓系統(tǒng)，在沒有轉(zhuǎn)向操作時(shí)，電機(jī)可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低能耗。雖然電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)克服了液壓助力轉(zhuǎn)向的一些缺點(diǎn)。但是由于液壓系統(tǒng)的存在，它一樣存在液壓油泄漏的問(wèn)題，而且電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)引入了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜，成本增加，可靠性下降。為了規(guī)避電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS（Electric Power Steering）便應(yīng)時(shí)而生。它與前述各種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的區(qū)別在于，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中已經(jīng)沒有液壓系統(tǒng)了。原來(lái)由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力由電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。電動(dòng)助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器、微處理器、電動(dòng)機(jī)等組成?；竟ぷ髟硎?：當(dāng)駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器便將轉(zhuǎn)矩信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳送至微處理器，微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號(hào)并結(jié)合車速等其他車輛運(yùn)行參數(shù)，按照事先在程序中設(shè)定的處理方法得出助力電動(dòng)機(jī)助力的方向和助力的大小。自1988年日本鈴木公司首次在其Cervo車上裝備該助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)至今，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)己經(jīng)得到人們的廣泛認(rèn)可。
助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能在不同車速下提供不同的助力特性。在低速行駛時(shí)，增加轉(zhuǎn)向助力，使得轉(zhuǎn)向更加輕便 ；在高速行駛時(shí)減少轉(zhuǎn)向助力，甚至為了提高路感增加轉(zhuǎn)向阻尼。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)只在轉(zhuǎn)向時(shí)電動(dòng)機(jī)才工作，為轉(zhuǎn)向提供助力，因而能減少能耗。電動(dòng)機(jī)由蓄電池供電，因此電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)不工作的情況下工作。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)，與液壓助力系統(tǒng)相比，裝配自動(dòng)化程度更高。而且電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以通過(guò)改變微處理器中的助力程序算法，很容易實(shí)現(xiàn)助力特性的改變。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展總是日新月異的，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系均由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（方向盤）、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。但是思想的火花總是能給人帶來(lái)驚喜！電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)SBW（Steering-By-Wire）的誕生顛覆了轉(zhuǎn)向系三大部分的舊有觀念，它用微控制器取代了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由三大部分變?yōu)榱藘刹糠?。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最為先進(jìn)和前沿的技術(shù)之一。它主要由方向盤控制模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊以及微控制器三大模塊組成。方向盤控制模塊的主要功能是通過(guò)轉(zhuǎn)向力矩傳感器檢測(cè)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，并將檢測(cè)到的信號(hào)（包括旋轉(zhuǎn)方向以及旋轉(zhuǎn)速度等）通過(guò)總線傳遞給微控制器，然后微控制器根據(jù)此信號(hào)，并結(jié)合車速信號(hào)反饋給方向盤控制模塊一個(gè)回正力矩，使得駕駛員能夠感受到路感。但是這種路感是虛擬的，是開發(fā)人員根據(jù)千萬(wàn)次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合起來(lái)，形成的“經(jīng)驗(yàn)路感”，并以程序的形式固化在微控制器內(nèi)的。因此它與車速、轉(zhuǎn)向速率以及轉(zhuǎn)向力矩的大小存在著某種對(duì)應(yīng)關(guān)系。
轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器等組成。它的功能是根據(jù)微控制器的控制命令，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)旋轉(zhuǎn)一定角度，完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作。同時(shí)轉(zhuǎn)角傳感器監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)角的大小，反饋給微控制器，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成精確的轉(zhuǎn)向動(dòng)作。微控制器是電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心。它接收檢測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理發(fā)送相應(yīng)的控制信號(hào)。由于微控制器取代了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此各部件之間的機(jī)械連接減少了，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的響應(yīng)速度和響應(yīng)的準(zhǔn)確性得以提高。而且可以對(duì)轉(zhuǎn)向策略進(jìn)行軟件編程控制，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的任意設(shè)置 ；可與其他設(shè)備，如ABS、自動(dòng)導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行整合。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的減少還帶來(lái)了更大的汽車內(nèi)部空間，給駕乘帶來(lái)更大的樂(lè)趣。而且轉(zhuǎn)向行為可以被軟件記錄下來(lái)，保存在EEPROM中，有助于以后進(jìn)一步完善轉(zhuǎn)向控制策略，甚至還可以為交通肇事提供證據(jù)。
汽車的安全問(wèn)題一直是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與燈光系統(tǒng)的結(jié)合能給在夜間行駛的車輛帶來(lái)更好的安全性。如上頁(yè)左圖所示，傳統(tǒng)的車輛燈光系統(tǒng)是向車輛正前方直線照射的，如果行人在彎角處，駕駛者將很難發(fā)現(xiàn)彎角中的行人，極易造成交通事故。如果燈光系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，如上圖所示，當(dāng)駕駛者在向右打方向盤的時(shí)候，燈光隨著方向盤角度的變化而向右照射，彎道內(nèi)側(cè)照明更寬，照明范圍更大，那么在道路彎角中的行人將很容易被發(fā)現(xiàn)。目前該項(xiàng)燈光照明技術(shù)已經(jīng)在中檔的雪鐵龍凱旋、豐田凱美瑞上得到應(yīng)用。
目前電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性和成本是阻撓其發(fā)展的主要因素。主要表現(xiàn)在如果微控制器出現(xiàn)問(wèn)題，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將完全失靈，其不像電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在電機(jī)或者液壓系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，還可以以人力來(lái)控制汽車。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的微控制器出現(xiàn)故障的話，因?yàn)闆]有機(jī)械系統(tǒng)能連接方向盤和轉(zhuǎn)向器，因此根本不可能控制汽車的轉(zhuǎn)向。但是盡管如此電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)依然是未來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。
現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)趨勢(shì)：
??? 1.1 適應(yīng)汽車高速行駛的需要
??? 從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進(jìn)的工藝方法，使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器?！白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。
1.2 充分考慮安全性、輕便性
??? 隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國(guó)內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學(xué)的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
??? 1.3 低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)
??? 隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的惡化，石油危機(jī)造成經(jīng)濟(jì)衰退，汽車生產(chǎn)愈來(lái)愈重視經(jīng)濟(jì)性，因此，要設(shè)計(jì)低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實(shí)現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)零部件生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。
??? 1.4 汽車轉(zhuǎn)向器裝置的電腦化
??? 汽車的轉(zhuǎn)向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。
??? 2 現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展趨勢(shì)
??? 2.1 現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的使用動(dòng)態(tài)
??? 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(lái)看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿肖式(WP型)、蝸桿滾輪式(WR型)、循環(huán)球式(BS型)、齒條齒輪式(RP型)。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。
??? 據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來(lái)越大，日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的100％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65％，齒條齒輪式占 35％。
2.2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器特點(diǎn)
??? 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線。布置方便。特別適合大、中型車輛和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號(hào)；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動(dòng)作配合得好。
??? 可以實(shí)現(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉(zhuǎn)向力。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可實(shí)現(xiàn)變速比，應(yīng)用正日益廣泛。
??? 通過(guò)大量鋼球的滾動(dòng)接觸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強(qiáng)度和較好的耐磨性。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計(jì)成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。變速比結(jié)構(gòu)具有較高的剛度，特別適宜高速車輛車速的提高。高速車輛需要在高速時(shí)有較好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，必須保證轉(zhuǎn)向器具有較高的剛度。齒條齒扇副磨損后可以重新調(diào)整間隙，使之具有合適的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙，從而提高轉(zhuǎn)向器壽命，也是這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)之一。我國(guó)的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿#0;滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，我國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。
??? 2.3 轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)專業(yè)化
??? 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在國(guó)外實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占領(lǐng)日本市場(chǎng)，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國(guó)ZF公司也作為一個(gè)大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世。它從1948年開始生產(chǎn)ZF型轉(zhuǎn)向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器200多萬(wàn)臺(tái)。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國(guó)德爾福公司SAGINAW分部；英國(guó)BURM#0;AN公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢(shì)，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力。
??? 2.4動(dòng)力轉(zhuǎn)向是發(fā)展方向
??? 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，不僅在重型汽車上必須裝備，在高級(jí)轎車上應(yīng)用的也較多，在中型汽車上的應(yīng)用也逐漸推廣。主要是從減輕駕駛員疲勞，提高操縱輕便性和穩(wěn)定性出發(fā)。雖然帶來(lái)成本較高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問(wèn)題，但由于優(yōu)點(diǎn)明顯，還是得到很快的發(fā)展。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向有3種形式：整體式、半分置式及聯(lián)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。目前3種形式各有特點(diǎn)，發(fā)展較快，整體式多用于前橋負(fù)荷3～8t汽車。從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。
中文題目：載重汽車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì) 外文題目：THE DESEGH OF THE TRUCK STEERING AXLE 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 52 頁(yè)（其中：外文文獻(xiàn)及譯文 16 頁(yè)） 圖紙共 4 張 完成日期 答辯日期 載重汽車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)為載重汽車的轉(zhuǎn)向橋，此轉(zhuǎn)向橋需要適應(yīng)不同路況，不同速度下的穩(wěn)定行駛， 因此對(duì)前橋的要求也越來(lái)越高。在汽車設(shè)計(jì)、制造、因此應(yīng)該本著既能有足夠的承載能 力，又能實(shí)現(xiàn)耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結(jié)構(gòu)上滿足要 求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 通過(guò)設(shè)計(jì)：（1）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。 （2）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。 （3）保證轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度： 以使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。 （4）轉(zhuǎn)向橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小：以 減少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。 通過(guò)分析工作原理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)、前軸、主銷等零件的尺寸，使各個(gè)零部件的強(qiáng)度滿 足校核，并運(yùn)用 caxa 等繪圖軟件繪制裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞: 轉(zhuǎn)向橋；定位參數(shù)；轉(zhuǎn)向節(jié)；前軸；主銷 The design of the truck steering axle Abstract This design is Steering Axle for heavy trucks. The design is need to adapt to different road and under different speeds, so the stability of front axle higher requirements. In car design, manufacture, and should be based on both have enough carrying capacity, and can achieve durable economic thoughts options, in order to reduce the production cost, and meets the requirements in the structure of situations should as far as possible simple. By design: (1) To ensure adequate strength: in order to ensure affordable and reliable force between wheel and frame. By design: (1) To ensure adequate strength: in order to ensure affordable and reliable force between wheel and frame. (2) Ensure adequate rigidity: in order to change the wheel alignment parameters. (3)To ensure the correct positioning of steering wheel angle: to make the steering wheel movement and stability, manipulating light and reduce tire wear. (4) The steering axle of quality should be as small as possible: to reduce the non-sprung mass, improve vehicle ride comfort. Works by analyzing the design of steering knuckle, front axle, kingpin and other parts of the size, so that the strength of the various components to meet the check, and use other mapping software caxa assembly drawing and parts are drawing. Key words: steering axle; positional parameters; knuckle; front axle；kingpin 目錄 前 言 .........................................................................................................................1 1.汽車轉(zhuǎn)向橋的概況 ...............................................................................................2 1.1 汽車轉(zhuǎn)向橋目前狀況 .....................................................................................2 1.1.1 汽車前橋的分類 ......................................................................................2 1.1.2 前橋各參數(shù)對(duì)汽車穩(wěn)定性的作用與影響 ..............................................2 1.2 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式 .........................................................................................5 1.2.1 從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu) .....................................................................................5 1.2.2 載重汽車從動(dòng)橋 .....................................................................................6 1.2.3 載重汽車從動(dòng)橋 .....................................................................................7 1.2.4 設(shè)計(jì)意義 ..................................................................................................7 2.轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù) .......................................................................................8 2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 .................................................................................................8 2.2 從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu)選擇 .....................................................................................8 2.3 確定前橋具體結(jié)構(gòu)型式 .................................................................................8 3.前軸設(shè)計(jì) ...............................................................................................................9 3.1 前軸強(qiáng)度計(jì)算 .................................................................................................9 3.1.1 前軸受力分析簡(jiǎn)圖 ..................................................................................9 3.1.2 前軸載荷的計(jì)算（分三種工況分析 ） ................................................10 3.2 前軸彎矩及扭矩計(jì)算 ...................................................................................11 3.2.1 前軸斷面分析圖 ....................................................................................11 3.2.2 各個(gè)斷面彎扭矩計(jì)算（分三種工況分析） ........................................12 3.3 斷面系數(shù)計(jì)算 ...............................................................................................13 3.4 應(yīng)力計(jì)算 .......................................................................................................19 3.5 前軸材料的許用應(yīng)力 ...................................................................................20 4.轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì) .........................................................................................................21 4.1 截面系數(shù)計(jì)算 ...............................................................................................21 4.2 彎矩計(jì)算 .......................................................................................................21 4.3 應(yīng)力計(jì)算 .......................................................................................................22 4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 .......................................................22 5.主銷設(shè)計(jì) .............................................................................................................23 5.1 主銷受力計(jì)算參數(shù) .......................................................................................23 5.2 計(jì)算載荷 .......................................................................................................23 5.3 彎矩計(jì)算 .......................................................................................................25 5.4 抗彎斷面系數(shù)、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計(jì)算 ...........................25 5.5 應(yīng)力計(jì)算 .......................................................................................................26 5.6 主銷材料及許用應(yīng)力 ...................................................................................27 6.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................28 6.1 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算 ...............................................................................28 6.1.1 球頭銷 ....................................................................................................29 6.1.2 轉(zhuǎn)向拉桿 ................................................................................................29 6.1.3 轉(zhuǎn)向搖臂 ................................................................................................29 6.2 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 ...............................................................................................30 7.經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 .....................................................................................................31 7.1 我國(guó)汽車車橋行業(yè)發(fā)展歷程 .......................................................................31 7.2 國(guó)內(nèi)汽車車橋產(chǎn)量和市場(chǎng)容量分析 ...........................................................31 7.3 汽車車橋業(yè)發(fā)展特征及問(wèn)題透視 ...............................................................31 7.4 車橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)解析轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性分析 ...................................................31 7.5 提高轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性 .......................................................................................32 8.結(jié) 論 .................................................................................................................33 致 謝 ...................................................................................................................34 參 考 文 獻(xiàn) ...........................................................................................................35 附 錄 ...................................................................................................................36 附錄 1 英文原文 ..................................................................................................36 附錄 2 中文譯文 ..................................................................................................46
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目 載重汽車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師
院（系、部）
專 業(yè) 班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
日 期
教務(wù)處印制
一、 選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀
1.研究目的
從動(dòng)橋也稱非驅(qū)動(dòng)橋，又稱從動(dòng)車軸。它通過(guò)懸架與車架（或承載方式車身）相聯(lián)，兩端安裝從動(dòng)車輪，用以承受和傳遞車輪與車架之間的力（垂直力、縱向力、橫向力）和力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)從動(dòng)橋能否轉(zhuǎn)向分為轉(zhuǎn)向橋與非轉(zhuǎn)向橋，本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向橋是從動(dòng)橋的一種。一般載貨汽車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。本次設(shè)計(jì)是針對(duì)載重汽車的轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向橋作為汽車地盤主要組成之一，它的性能的好壞直接影響整車性能，而對(duì)于載重汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須要搭配一個(gè)穩(wěn)定、可靠的轉(zhuǎn)向橋。所以應(yīng)該采用非斷開式轉(zhuǎn)向橋在現(xiàn)代重載汽車上。本文參照傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了載重汽車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)。
2.研究意義：
采用傳統(tǒng)方法對(duì)載重汽車轉(zhuǎn)向橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)向橋滿足如下的設(shè)計(jì)要求：
（1）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。
（2）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。
（3）保證轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度：以使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。
（4）從動(dòng)橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。
合理優(yōu)化前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、等零部件的結(jié)構(gòu)，使各個(gè)部分零件能夠合理的配合，以適應(yīng)復(fù)雜路況。盡可能降低整個(gè)橋身的質(zhì)量，從而減輕車的重量。并且對(duì)車輪輪轂進(jìn)行配合設(shè)計(jì)，使其與轉(zhuǎn)向橋合理配合達(dá)到靈活轉(zhuǎn)向的目的。
3.研究現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)載重汽車前橋一般可以承受10噸左右的載重量，并且大部分都是采用非斷開式轉(zhuǎn)向橋。像早期東風(fēng)汽車公司生產(chǎn)的EQ1090E型載舟貨車，它采用的是鋼材鍛造的并且斷面為工字型的前梁，采用非斷開式結(jié)構(gòu)。前梁的拳形部分通過(guò)主銷相連轉(zhuǎn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向節(jié)通過(guò)軸承與輪轂相連。這種方式連接穩(wěn)定、可靠，可以完成車輪的靈活轉(zhuǎn)向。
二、研究方案及預(yù)期結(jié)果
（設(shè)計(jì)方案或論文主要研究?jī)?nèi)容、主要解決的問(wèn)題、理論、方法、技術(shù)路線及論文框架等）
1.研究?jī)?nèi)容
本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù)，然后參考類似轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計(jì)方案，最后對(duì)前梁、主銷、主銷上下軸承、轉(zhuǎn)向橋、調(diào)整墊片，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承等及輪轂等零件的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行校核以及對(duì)主要軸承進(jìn)行了壽命校核。對(duì)前橋進(jìn)行力學(xué)模型的建立，將物理力學(xué)模型轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型（數(shù)學(xué)公式）。
2.主要解決的問(wèn)題：
對(duì)以往同類的轉(zhuǎn)向橋的資料進(jìn)行總結(jié)分析，得到一些新的觀點(diǎn)及思路，針對(duì)載重車轉(zhuǎn)向橋的主要功用即對(duì)車身的支持作用、靈活轉(zhuǎn)向的作用。通過(guò)設(shè)計(jì)使前橋更可靠、更靈活。
3. 運(yùn)用的理論、方法：
對(duì)主要承受壓力的前梁進(jìn)行了力學(xué)模型建立，分析具體受力特點(diǎn)。對(duì)其他的各個(gè)部分零件通過(guò)設(shè)計(jì)手冊(cè)，運(yùn)用經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)取得的經(jīng)驗(yàn)公式確定設(shè)計(jì)。在對(duì)各個(gè)部分零件的應(yīng)力計(jì)算時(shí)需要考慮兩種不同的工況下的工作應(yīng)力。繪制受力簡(jiǎn)圖，運(yùn)用物理模型對(duì)轉(zhuǎn)矩和彎矩進(jìn)行計(jì)算，從而確定各個(gè)零件的的尺寸及承載應(yīng)力。
3.技術(shù)路線
運(yùn)用材料力學(xué)的理論進(jìn)行轉(zhuǎn)矩、彎矩計(jì)算，通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查找對(duì)應(yīng)零件標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行強(qiáng)度校核。運(yùn)用caxa等繪圖軟件進(jìn)行零件圖、裝配圖的繪制。
3.預(yù)期結(jié)果
通過(guò)對(duì)載重汽車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)，使其能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的，能夠很好的承載車身的重量，并且實(shí)現(xiàn)靈活穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向。
4.論文框架
第一章：緒論
第一章：載重汽車參數(shù)選擇
第二章：確定前橋結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計(jì)參數(shù)
第三章：前梁強(qiáng)度計(jì)算
第四章：轉(zhuǎn)向器、主銷強(qiáng)度計(jì)算
第五章：總結(jié)
三、研究進(jìn)度
第1—2周:畢業(yè)實(shí)習(xí)、收集資料、撰寫開題報(bào)告
第3—4周:完成總體方案設(shè)計(jì)；
第5—6周:完成橋殼、前梁、轉(zhuǎn)向器、主銷零件尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算；
第7—8周:完成主銷上下軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承等的尺寸與轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)計(jì)算；
第9—10周:繪制轉(zhuǎn)向橋的各個(gè)部分的零件圖；
第11—12周:繪制轉(zhuǎn)向橋的總裝配圖；
第13—14周:整理文檔，圖紙，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書；
第15—16周:校對(duì)所有設(shè)計(jì)內(nèi)容，準(zhǔn)備參加畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯
四、主要參考文獻(xiàn)
[1].劉惟信.汽車設(shè)計(jì) [M]. 清華大學(xué)出版社,2001.7
[2].邱宜懷.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,1997.
[3].劉惟信.汽車車橋設(shè)計(jì) [M]. 清華大學(xué)出版社,2004.4
[4].王望予.汽車設(shè)計(jì) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8
[5].陳家瑞.汽車構(gòu)造 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社,2006.1
[6].單輝祖.材料力學(xué)教程 [M].高等教育出版社，2004.1
[7].汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車工程手冊(cè)[M].北京理工大學(xué)出版社，2001.12
[8].鄭泉等.汽車前橋力學(xué)分析與軟件開發(fā) [J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2008，35（4）:46
[9].韓正銅等.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè) [M]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2007.8
[10].余志生.汽車?yán)碚?[M].高等教育出版社，2004.1
五、指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字：
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