发布时间 : 星期一 文章汽车电动助力转向系统的设计更新完毕开始阅读
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3.2.1 转向系计算载荷的确定
为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。
精确地计算出这些力是困难的。为此用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩MR(N·mm)。
f MR?3G10.781003??347215.2N·mm (3-1) P30.243式中 f——轮胎和路面间的滑动摩擦因数；
G1——转向轴负荷，单位为N；
P——轮胎气压，单位为MPa。 作用在转向盘上的手力Fh为：
2L1MR2?347215.2??122.5N (3-2) Fh?L2DSWi???350?18?0.9式中 L1——转向摇臂长, 单位为mm；
MR——原地转向阻力矩, 单位为N·mm L2——转向节臂长, 单位为mm；
DSW——为转向盘直径,单位为mm；
i?——转向器角传动比；
??——转向器正效率。
因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂，故L1、L2不代入数值。对给定的汽车，用上式计算出来的作用力是最大值。因此，可以用此值作为计算载荷。
梯形臂长度的计算L2：
轮辋直径RLW= 16in=16×25.4=406.4mm
梯形臂长度L2=RLW×0.8/2= 406.4×0.8/2=162.6mm （3-3）
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取L2=160mm 轮胎直径的计算RT：
RT?RLW?0.55?205=406.4+0.55×225=530.2mm （3-4）
取RT=530mm
转向横拉杆直径的确定：
d?3
4MR4?347.2??10?3m?3.578mma????0.16?3.14?216 （3-5）
a=L2;[?]?216MPa;MR?347.2N?m
因此取dmin=15mm
初步估算主动齿轮轴的直径：
d?3
16Mnmax?????316?122.5?0.16m?8.935mm3.14?140 （3-6）
[?]=140MPa
所以取d=18mm
min上述的计算只是初步对所研究的转向系载荷的确定。
3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计
(一) EPS系统齿轮齿条转向器的主要元件
（1)齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。齿条代替梯形转向杆系的摇杆和转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆臂平行。齿条可以比作是梯形转向杆系的转向直拉杆。导向座将齿条支持在转向器壳体上。齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆，使前轮转向。
表3-1 齿条的尺寸设计参数
序号 1 2 3 项目 总长 直径 齿数 符号 L 尺寸参数(mm) 730 25 20 ? Z2 ;.
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4 法向模数 Mn2 3 （2)齿轮是一只切有齿形的轴。它安装在转向器壳体上并使其齿与齿条上的齿相啮合。齿轮齿条上的齿可以是直齿也可以是斜齿。齿轮轴上端与转向柱内的转向轴相连。因此，转向盘的旋转使齿条横向移动以操纵前轮。齿轮轴由安装在转向器壳体上的球轴承支承。
斜齿的弯曲增加了一对啮合齿轮参与啮合的齿数。相对直齿而言，斜齿的运转趋于平稳，并能传递更大的动力。
表3-2 齿轮轴的尺寸设计参数
序号 1 2 3 4 5 6 项目 总长 齿宽 齿数 法向模数 螺旋角 螺旋方向 符号 L B1 尺寸参数(mm) 198 60 6 3 14° 左旋 Z1 Mn1 ? （3)转向横拉杆及其端部
1.横拉杆 2.锁紧螺母3.外接头壳体4.球头销5.六角开槽螺母
6.球碗7.端盖 8.梯形臂 9.开口销
图3-2转向横拉杆外接头
转向横拉杆与梯形转向杆系的相似。球头销通过螺纹与齿条连接。当这些球头销依制造厂的规范拧紧时，在球头销上就作用了一个预载荷。防尘套夹在转向器两侧的壳体和转向横拉杆上，这些防尘套阻止杂物进入球销及齿条中。
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转向横拉杆端部与外端用螺纹联接。这些端部与梯形转向杆系的相似。侧面螺母将横拉杆外端与横拉杆锁紧（见图3-2）。
注：转向反馈是由前轮遇到不平路面而引起的转向盘的运动。
（4)齿条调整 一个齿条导向座安装在齿条光滑的一面。齿条导向座1和与壳体螺纹连接的调节螺塞3之间连有一个弹簧2。此调节螺塞由锁紧螺母固定4。齿条导向座的调节使齿轮、齿条间有一定预紧力，此预紧力会影响转向冲击、噪声及反馈（见图3-3）。
图3-3齿条间隙调整装置
齿条断面形状有圆形、V形和Y形三种，本设计采用V形断面，V形和Y形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，约节省20%,故质量小；位于齿下面的两斜面与齿条托座接触，可用来防止齿条绕轴线转动。在齿条与托座之间装有用减磨材料（聚四氟乙烯）做的垫片，以减少滑动摩擦。当车轮跳动、转向或转向器工作时，如在齿条上作用有能使齿条旋转的力矩时，V形断面齿条能防止因齿条旋转而破坏齿轮、齿条的齿不能正确啮合的情况出现。 （二） 转向传动比 当转向盘从锁点向锁点转动，每只前轮大约从其正前方开始转动30°，因而前轮从左到右总共转动大约60°。若传动比是1:1，转向盘旋转1°，前轮将转向1°，转向盘向任一方向转动30°将使其前轮从锁点转向锁点。这种传动比过于小，因而转向盘最轻微的运动将会使车辆突
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