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螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅虿羁蒅蒁蚈膄芈蒇蚇芆膀螅蚇羅莆蚁蚆肈腿薇蚅膀莄蒃蚄袀膇荿螃羂莂蚈螂肄膅薄螁芇莁薀螁羆芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁螈袁蒇薇袇羃芀蒂袆肅蒆莈袅膈芈螇袅羇肁蚃袄聿莇蕿袃膂膀蒅袂袁莅莁袁羄膈蚀羀肆莃薆罿膈膆蒂罿袈莂莈羈肀膄螆羇膃蒀蚂羆芅芃薈羅羅蒈蒄薂肇芁莀薁腿蒆虿蚀衿艿薅 毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2011.11.10-2011.11.15选题,研究分析题目完成2011.11.16-2011.11.20查询相关资料,搜集相关的资料完成2011.11.21-2011.11.25初步确定液压系统原理图完成2011.11.25-2011.12.10编写毕业论文完成2011.12.11-2011.12.15上交论文初稿完成2011.12.16-2011.12.20完善论文完成2011.12.21-2011.12.24上交成品论文完成教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。电液助力转向系统简介:汽车的转向系统的性能是汽车的主要性能之一,转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性,它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。总数了国内外转向系统的研究发展,介绍了各转向系统的结构原理及其关键技术并提出汽车转向系的发展趋势。如何合理地设计转向系统,使汽车具有良好的操纵性能,始终是设计人员的重要研究课题。在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天,针对更多不同水平的驾驶人群,汽车的易操纵性设计显得尤为重要。汽车发展了一百多年,其转向系统也从最初的纯机械系统发展到现在的助力转向及其电子转向。通过大量的数据及实践我们找到了各种转向系统的优劣,但汽车转向系统每一次的变革都使整车的操控性、安全性上升了一个高度。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用,使汽车的驾驶性能达到了令人满意的程度。电子控制动力转向系统可以在低速行驶时使转向变轻、灵活;当汽车在中高速区域转向时,又能保证提供最优的动力放大倍率及稳定的转向手感,从而提高了高速行使的操纵稳定性。电子控制动力转向系统(简称EPS),根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统(液压式EPS,又作EHPS)和电动式电子控制动力转向系统(电动式EPS)。EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的,电子控制单元根据检测到的车速信号,控制电磁阀的开度,使转向动力放大倍率实现连续可调,从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS则是利用直流电动机作为动力源,电子控制单元根据转向参数和车速信号,控制电机输出扭矩。电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速机构减速增扭后,加在汽车的转向机构上,使之得到一个与工况相适应的转向作用力。关键词:转向系统 电动助力转向 线控 电子转向Synopsis:The cars steering system performance is one of the main performance vehicles, steering system performance directly affects the cars handling and stability, it ensures that the vehicles safe driving, reduce traffic accidents and the protection of the drivers physical security, improve the drivers working conditions can play an important role. Total number of domestic and foreign study on the development of steering systems, describes the structure of the steering system and its key technology and the development of automobile steering system. How to properly design steering system, so that the car has a good manoeuvrability, has always been the designers of important research topic. In high speed, driving staff non-professional, traffic-intensive of today, for more different levels of the driving population, car easy manoeuvrability design is very important. Automobile developed more than 100 years, its steering system also from the original pure mechanical system development to power steering and electronic steering. Through large amounts of data and practice we find the pros and cons of various steering system, steering system every time changes are made the vehicles handling, security, increase of a level. Electronic control technology in the power steering system, the vehicles driving performance reached a satisfactory level. Electronic control power steering system can low-speed driving the shift to lighter, flexible; when the car in a high-speed regional steering, and guaranteed to provide optimum power magnification and stable steering feel, thereby increasing the speed of handling and stability. Electronic control power steering system (EPS), according to the power source can be divided into hydraulic electronic control power steering system (hydraulic EPS, and EHPS) and electric electronic control power steering system (electric, EPS). EHPS are in traditional hydraulic power steering system on the basis of additional control solenoid valve for liquid flow, speed sensor and electronic control unit and other device components, electronic control unit according to the speed signal is detected, controlled solenoid valve to open degree, so that the Steering power magnification for continuous adjustable, thereby satisfying the high, low power steering. Electric EPS is utilized as a power source to DC motor, electronic control unit according to parameters and speed signal, control motor output torque. Motor output torque through electromagnetic clutch by reduction gear deceleration increased torsional, plus in-car steering mechanism, to achieve a condition of steering forces. Keywords: steering system for electric power steering line control electronic steering目录1 汽车转向系统41.1 汽车转向系统的概述41.2 转向系统的发展概况41.2.1发展综述41.2.2 各时期汽车转向系发展情况41.3汽车转向原理及基本特性52汽车转向系统的类型、组成及工作原理62.1传统转向系统:机械转向系统62.1.1机械转向系统的组成:62.1.2转向操纵机构72.1.3机械转向系统的工作原理:82.1.4 机械转向系统的优缺点:92.2电液助力转向系统:92.2.1电动液压助力转向系统EHPS(electro-hydraulic power steering)的组成及工作原理102.2.2整体式液压动力转向器的结构的组成及工作原理:102.2.3电液助力转向系统的优缺点112.3电子控制动力转向系统SBW(Steer-By-Wire)122.3.1电子控制动力转向系统的组成与分类122.3.2电子控制系统的结构特点132.3.3电子控制结构的主要优点133汽车转向系的检测与维修143.1液压动力转向装置主要部件检查调整要点143.2液压式动力转向系常见故障诊断与排除143.3电控式动力转向系故障的检测154结论与展望164.1 本文总结和将来展望16谢辞19参考文献201 汽车转向系统1.1 汽车转向系统的概述汽车行驶中,驾驶员通过操纵转向盘,经过一套传动机构,使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向,确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向的一整套机构称为汽车转向系。在现代汽车上,转向系统是必不可少的最基本的系统之一,它也是决定汽车主动安全性的关键总成,如何设计汽车的转向特性,使汽车具有良好的操纵性能,始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天,针对更多不同的驾驶人群,汽车的操纵性设计显得尤为重要。1.2 转向系统的发展概况1.2.1发展综述转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统,驾驶者通过方向盘来操纵和控制汽车的行进 方向,从而实现自己的驾驶意图。 一百多年来,汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天,汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了,它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。1.2.2 各时期汽车转向系发展情况传统的汽车转向系统是机械式的转向系统,汽车的转向由驾驶员控制方向盘,通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转,从而实现转向。随着上世纪五十年代起,液压动力转向系统在汽车上的应用,标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。 液压助力系统HPS(Hydraulic Power Steering)是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。该液压系统一般与发动机相连,当发动机启动的时候,一部分发动机能量提供汽车前进的动能,另外一部分则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动,减小驾驶者作用在方向盘上的力,改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。近年来,随着电子技术在汽车中的广泛应用,转向系统中也愈来愈多地采用电子器件。转向系统因此进入了电子控制时代,相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两类 :电动液压助力转向系统EHPS(Electro-Hydraulic Power Steering)和电控液压助力转向ECHPS(Electronically Controlled Hydraulic Power Steering)。电动液压助力转向系统是在液压助力系统基础上发展起来的,与液压助力系统不同的是,电动液压助力系统中液压系统的动力来源不是发动机而是电机,由电机驱动液压系统,节省了发动机能量,减少了燃油消耗。电控液压助力转向也是在传统液压助力系统基础上发展而来,它们的区别是,电控液压助力转向系统增加了电子控制装置。电子控制装置可根据方向盘转向速率、车速等汽车运行参数,改变液压系统助力油压的大小,从而实现在不同车速下,助力特性的改变。而且电机驱动下的液压系统,在没有转向操作时,电机可以停止转动,从而降低能耗。为了规避电液助力转向系统的缺点,电动助力转向系统EPS(Electric Power Steering)便应时而生。它与前述各种助力转向系统最大的区别在于,电动助力转向系统中已经没有液压系统了。原来由液压系统产生的转向助力由电动机来完成。现如今在某些概念车上又有了一种电子转向系统。它取消了方向盘与转向轮之间的机械连接,改而由方向盘模块、转向执行模块和主控制器ECU三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。其发展前景非常可观。1.3汽车转向原理及基本特性若使汽车能顺利转向,各车轮不产生滑动,转向车轮须同向偏转,且所有车轮需要绕着一个转向中心转动,保证各车轮在转向过程中均为纯滚动。如图1.3-1所示,汽车四个车轮A、B、C和D转轴的延长线相交于一点O,O 点即为车轮的转动中心,四个车轮的运动轨迹形成同心圆。这就是汽车转向基本特性。图1.3-1车轮的运动轨迹当车轮转向机构的几何关系为平行四边形转向机构时,转向车轮的偏转角度相同(见图1.3-2a),四个车轮转轴延长线交汇点有两个,因而形成两个转动中心,转向车轮不能实现纯滚动,其转向过程异常。为满足汽车转向基本特性,运用阿克曼原理,转向机构的几何关系呈梯形(见图1.3-2b)。梯形转向机构由梯形臂和横拉杆组成。梯形转向机构使两侧转向车轮偏转时形成一个转向中心,即汽车的四个车轮均绕着一个点转动。此时内、外侧转向车轮偏转角度不相等,内侧车轮偏 图1.3-2 前轮的运动轨迹转角 比外侧车轮偏转角 大(见图1.3-3)。在车轮为刚体的假设条件下,内、外侧转向车轮偏转角的理想关系式为:cot= cot + B/ L式中:B两侧主销轴线与地面交点之间的距离,也称为轮距;L汽车轴距。由转向中心O到外转向轮与地面接触的距离R称为汽车的转弯半径。转弯半径越小,则汽车转向所需场地越小,其机动性越好。由图1-3 可知,当前外转向轮偏转角达到最大值max 时,转弯半径R有最小值。在图示理想情况下,最小转弯半径Rmin 与max的关系为:Rmin=L/sinmax 图1.3-3 转向车轮偏转角的转角差2汽车转向系统的类型、组成及工作原理2.1传统转向系统:机械转向系统2.1.1机械转向系统的组成:用司机体力为转向能源,所有传力件都是机械的。转向操纵机构:转向盘、转向轴、万向节(上、下)、转向传动轴。(采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化) 转向器:内设减速传动付,作用减速增扭。转向传动机构:转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、 转向节、转向梯形。2.1.2转向操纵机构1. 转向操纵机构的功用与组成转向操纵机构的功用是将驾驶员转动转向盘的操纵力矩传给转向器。它主要由转向盘1、转向轴及转向柱管2和万向传动装置3等组成(见图2.1.1-1)。转向轴上部与转向盘固定连接,下部装有转向器。转向轴与转向器的连接方式,一种是与转向器的输入轴直接连接,另一种是通过万向传动装置间接与转向器的输入轴相接连。图2.1.1-1 机械转向系统的组成和布置示意图2. 转向盘转向盘主要由轮圈1、轮辐2 和轮毂3 组成,其结构如图2.1.2-2 所示。轮辐的形式有两根辐条式、三根辐条式和四根辐条式。轮辐和轮圈的心部有钢或铝合金等金属制骨架,外层以合成树脂或合成橡胶包覆,下侧形成波浪状以利于驾驶员把持。转向盘与转向轴通常通过带锥度的细花键连接,端部通过螺母轴向压紧固定。有的汽车喇叭开关按钮装在转向盘上,方便驾驶员操作。 图2.1.2-2 转向操纵机构示意图因为在整个转向系统中,各传动件之间存在着装配间隙,这些间隙反映到转向盘上来就变成转动转向盘的空转角度。转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免驾驶员过度紧张是有利的。转向盘自由行程应控制在转向轮处于直线行驶位置时转向盘向左或向右的自由行程不超过1015。3. 转向轴和转向管柱转向轴用来连接转向盘和转向器,并将转向盘的转向转矩传给转向器。转向轴分为普通式和能量吸收式。现代汽车更多地采用能量吸收式转向轴结构。转向管柱安装在车身上,支承转向轴及转向盘。转向轴从转向管柱内穿过,靠转向管柱内的轴承和衬套支承。为方便不同体型驾驶员操纵转向盘,转向管柱上装有能改变转向盘位置的装置。转向盘的安装角度和高度可以在一定范围内调整,以适应驾驶员的体形和驾驶习惯。4. 安全保护装置在转向操纵机构上体现的汽车被动安全技术有安全气囊和能量吸收式转向轴。(1)安全气囊SRS安装在转向盘上。它的结构主要由传感器、气体发生器、气囊系统等三部分组成。传感器检测汽车发生碰撞时的车速、冲击参数,气体发生器根据传感器指令释放高压气体,或引爆固体燃料,瞬时产生高压氮气并迅速向气囊充气,气囊膨胀,达到保护乘员的目的。另外,安全气囊还有一些排气孔,使安全气囊撞到乘员时压力有所减小,以达到缓冲效果。安全气囊只能在减速度足够大的碰撞中爆发(充气),而且只能使用一次,不能重复使用。(2)能量吸收式转向轴。 除了能满足转向轴常规的功能外,在汽车发生正面碰撞时,能够有效地吸收碰撞能量,防止或减少碰撞能量伤害驾驶员的转向轴叫做能量吸收式转向轴。在汽车发生正面碰撞时,会出现两次碰撞。即在汽车碰撞力作用下汽车的前部发生塑性变形,转向轴向驾驶员胸部方向运动的首次碰撞;随汽车减速,驾驶员在惯性力作用下向转向轴方向运动的二次碰撞。首次碰撞的能量通过转向轴以机械的方式予以吸收,防止或减少其直接作用于驾驶员身上,避免造成人身伤害。二次碰撞即驾驶员本身的运动能量一部分由约束装置如安全带、安全气囊等加以吸收,以防止超出人体承受能力的碰撞伤害驾驶员。2.1.3机械转向系统的工作原理:汽车转向时,驾驶员作用于转向盘上的力,经过转向轴(转向柱)传到转向器,转向器将转向力放大后,又通过转向传动机构的传递,推动转向轮偏转,致使汽车行驶方向改变。转向操纵机构是驾驶员操纵转向器工作的机构,包括从转向盘到转向器输入端的零部件。转向器就是把转向盘传来的转矩按一定传动比放大并输出的增力装置。转向传动机构是把转向器的运动传给转向车轮的机构,包括从摇臂到转向车轮的零部件。当转向盘直径一定时,驾驶员操纵转向盘手力的大小取决于转向系统角传动比的大小。转向系统角传动比i是用转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比来表示。其数值是转向器角传动比i1和转向传动机构角传动比i2的乘积。转向器角传动比是转向盘转角增量与同侧摇臂轴转角相应增量之比。转向传动机构角传动比是摇臂轴转角增量与同侧转向节转角相应增量之比。对于一般汽车而言,i2大约为1。由此可见,转向系统角传动比主要取决于转向器角传动比。转向系统角传动比越大,转向时加在转向盘上的力矩就越小,转向轻便。但转向系统角传动比大会导致转向操纵不灵敏。所以,转向系统角传动比的大小要协调好“转向轻便”与“转向灵敏”之间的矛盾。汽车的转向,完全由驾驶员所付的操纵力来实现的,操纵较费力,劳动强度较大,但其具有结构简单、工作可靠、路感性好、维护方便等优点,多应用于中小型货车或轿车上。2.1.4 机械转向系统的优缺点:虽然传统转向系统工作最可靠,但是也存在很多固有的缺点,传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷:汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重;转向传动比固定,使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化,驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担,使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患;液压助力转向系统经济性差,一般轿车每行驶一百公里要多消耗0.30.4升的燃料;另外,存在液压油泄漏问题,对环境造成污染,在环保性能被日益强调的今天,无疑是一个明显的劣势。2.2电液助力转向系统:使用机械转向装置可以实现汽车转向,当转向轴负荷较大时,仅靠驾驶员的体力作为转向能源则难以顺利转向。动力转向系统就是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的作用力。转向能源来自驾驶员的体力和发动机(或电动机),其中发动机(或电动机)占主要部分,通过转向加力装置提供。正常情况下,驾驶员能轻松地控制转向。但在转向加力装置失效时,就回到机械转向系统状态,一般来说还能由驾驶员独立承担汽车转向任务。2.2.1电动液压助力转向系统EHPS(electro-hydraulic power steering)的组成及工作原理 液压动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加装一套转向加力装置而成的。以齿轮齿条式转向器为基础的液压动力转向系统为例,来说明其工作原理。如图2.2.1-1 所示,该系统由转向盘1、转向轴2、齿轮齿条式整体动力转向器3又由转向控制阀4、齿轮齿条式转向器5、转向动力缸6。转向油罐7 储存液压油,有进、出油管接头,通过油管分别与转向液压泵8 和转向控制阀4 连接。转向液压泵8 安装在发动机上,由曲轴通过皮带驱动,将油从转向油罐处吸入并向转向控制阀4 供给液压油。转向控制阀4 通过改变液压油路来改变动力传递路线。转向动力缸6内由活塞分隔成左右两个工作腔,工作腔通过油道分别与转向控制阀4连接。图2.2.1-2 所示为一种液压式动力转向系统的组成和液压转向加力装置的管路布置示意图。其中属于转向加力装置的部件是:转向液压泵7、转向油管8、转向油罐6 以及位于整体式转向器4 内部的转向控制阀及转向动力缸5 等。当驾驶员转动转向盘1 时,通过机械转向器使转向横拉杆9 移动,并带动转向节臂,使转向轮偏转,从而改变汽车的行驶方向。与此同时,转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产生液压作用力,帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用,驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩,就能使转向轮偏转。图2.2.1-1液压式动力
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