Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
基于 HyperWorks 的汽车转向管柱静压溃性能分析
杜小辉 王则龙 邵俊健
浙江吉利汽车研究院有限公司
-1-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
基于 HyperWorks 的汽车转向管柱静压溃性能分析 Static Compression Performance Analysis of Steering Column Based on HyperWorks
杜小辉 王则龙 邵俊健 (浙江吉利汽车研究院有限公司工程分析部 CAE 科)
摘
按照乘用车转向管柱轴向静态压溃试验的试验 要: 分析转向管柱的性能和吸能机理，
方法，利用 HyperMesh 软件建立吸能式转向结构的分析模型。在此模型基础上进行转向管 柱静压溃仿真分析，计算输出压溃力与位移的关系曲线，并且与试验结果进行对比。
关键词: 转向管柱， 吸能式转向结构， 静压溃，仿真，HyperMesh Abstract: Analysis on the performance and principle of energy absorption of steering
column. According to the test method for static axial compression of vehicle steering column, by building the impact analysis model of energy-absorbing steering assembly with HyperMesh, analysis on Static Compression, the crush force-displacement curve is calculated and analyzed. Then the analyzing result was compared with the test result.
Key words: steering column, energy-absorbing steering assembly, static compression,
simulation, HyperMesh
1 概述
汽车转向系统连接转向盘和车轮， 用来保持或改变汽车的行驶方向， 是驾驶员操纵汽车 的基本媒介。同时，转向系还关系到汽车的舒适性、操纵性和安全性，是汽车中较关键的一 个子系统。根据交通部的统计资料和对汽车碰撞试验的研究，当汽车发生正面碰撞时，有 46%的驾驶员伤害都是由转向盘、转向管柱和转向器等转向机构造成的[1]。我国虽然对汽车 的安全性进行了一定程度的研究， 但对被动安全性研究最多的主要集中在安全带、 安全气囊、 吸能保险杆等碰撞安全措施， 以及车身的耐撞性和整车的碰撞试验与仿真等， 而对于安全转 向机构的研究还没有引起足够的重视。 随着数字制造技术和计算机水平的发展，应用 CAE 技术可以减少耗资巨大的传统物理 试验，从而缩短汽车研发周期，降低成本。本文重点研究某车型转向管柱静压溃特性，将 CAE 技术应用于转向管柱的性能分析，减少了从原型到试验评估中制造原型的步骤，为高 精度设计提供依据。
-2-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
本次分析采用 Altair HyperWorks 软件包和 LSDYNA 求解器，HyperWorks 是由美国 Altair Engineering Inc.公司的主要产品之一，提供了全球领先的、开放的 CAE 工程平台， 目前广泛应用于汽车、航空航天、铁道、电子等领域。HyperWorks 集成了 HyperMesh、 HyperView、 HyperGraph 等一批优秀的工程工具， 可以与所有主流的商业 CAD 系统和 CAE 求解器协同工作。其中 HyperMesh 是世界领先的、功能强大的独立于求解器的有限元网格 划分和模型装配工具，其强大的前处理功能让整车及其子系统有限元模型的建立更加便利。
2 转向管柱吸能机理
目前有很多类型和结构的吸能式转向管柱， 转向管柱起连接方向盘和转向器， 传递扭矩、 防盗、 被动安全防撞吸能等作用， 为了保证在碰撞压缩的最大设计位移或时间内对驾驶员胸 部产生较小的作用力，主要通过采取材料的弯曲变形、接触摩擦、折断、剪断等几种形式的 组合[2]。此外，吸能式转向管柱除了能保证规定的轴向压缩变形力外，还要有足够的抗弯曲 强度以提高轴向吸能效果； 吸能部分的上下端应分别连接在车身上强度和刚度有一定差异的 部位，以保证压缩吸能力的传递。 在GB11557-1998 对转向管柱总成有安全性规定， 但是对于怎样具体实现这一标准并没 有具体体现，为了使得转向管柱符合国家安全性标准，对转向管柱本身有压缩行程、转向柱 系统的最小临界压缩力、转向管柱断裂特性[3]等试验要求，如图 1 所示某车型机械转向管柱 总成。 5 4 3 2 1
6
7 1— 下支架总成 2—变形条 3—树脂销 4—管柱体 5—组合开关支架 6—花键轴总成 7—调节手柄总成 图 1 机械转向管柱总成
转向轴和管柱均为两段式，与仪表横梁间有个变形支架。变形支架和转向管柱相连（如 图 2），与拉脱块共同作用。当汽车发生正面碰撞时，碰撞冲击传到转向盘，转向盘和安装 气囊吸收冲击能量，冲击载荷超过一定限值，树脂销被剪断，拉脱块能够从支架中脱出，与 车身脱离；转向轴上段和管柱的上段下移（如图 3），管柱内外管接触部分的摩擦阻力吸收 冲击能量。
-3-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
拉脱块
变形支架
图 2 机械转向管柱变形示意图
图 3 机械转向管柱碰撞溃缩示意图
本车型机械转向管柱碰撞压溃过程中的吸能部分主要包括以下三方面： （1） 树脂销被剪断，压溃开始，吸收部分能量； （2） 变形条的变形和部分摩擦吸收能量； （3） 转向管和轴在溃缩过程中的摩擦等吸收能量。
3 有限元模型的建立
对本机械转向管柱的有限元模型主要包括对已有几何模型的单元划分、材料模型、接 触截面的定义、结构连接、初始条件和边界条件设定等。
3.1 网格划分
在保证转向管柱静压溃仿真精度的前提下，应适当简化该套筒式转向系统的仿真模型，突 出研究重点。 抓住模拟计算研究的关键问题， 忽略在模拟中不起关键作用或基本不起作用的 零部件和结构。根据套筒式转向系统的结构和工作原理，对其模型进行了如下简化： （1） 起连接和转向力作用的花键等结构，由于对能量吸收作用较小，因此忽略。 （2） 调节手柄总成部分只起调节管柱转向盘倾角的作用，对此结构简化处理。 在简化模型的假设前提下，对几何模型用 HyperMesh 软件进行离散化，建立有限元 模型，除了拉脱块、树脂销之外，其他零部件均使用了壳单元(shell element) 划分有限元 网格。由于转向管柱中的零部件均较小，故使用较白车身更为细密的网格划分，网格的大 小平均在 4～6 mm 之间， 变形条由于起关键的变形作用， 所以网格大小为 2～3 mm 之间。 拉脱块和树脂销定义为六面体八节点的实体单元(solid element)，附于实体单元表面的壳 单元与实体单元共用节点，套筒间摩擦及作用依经验值按照弹簧单元处理。 为了保证模型计算的精度和效率，对单元质量进行了检查。对不符合质量要求的单元 进行了修正，检查标准如表 1 所示。所建的套筒式转向管柱系统的有限元模型（如图 4） 共有节点 6034 个，壳单元 5296 个，实体单元 151 个，三角形单元占整个单元总数的百 分比为 6%。
-4-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
表 1 单元质量检查标准
单元类型 最小尺寸/mm 翘曲角/（o） 雅可比 长宽比 三角形单元比例
壳单元 体单元
≥2mm ≥2mm
≤15 ≤15
≥0.7 ≥0.6
≤4 ≤4
≤10%
图 4 转向管柱有限元网格模型
3.2 材料模型及接触定义
在碰撞分析过程中，应用较多的材料模型有弹性材料、弹塑性材料、超弹性材料、泡沫 材料、 复合材料以及刚性材料等。 材料模型的选择必须能准确的反映构件的变形特性和变形 状态。转向管柱一般都是低碳合金钢材料，低速碰撞时，材料模型可不计应变率，高速撞击 时，必须考虑应变率效应的影响，确定好材料模型之后，必须确保材料模型参数的准确性。 HyperMesh 提供了多种材料模型，计算过程中主要应用了弹塑性材料模型和刚塑性材料模 型，所用低碳合金钢弹性模量 E=2.1E5 Mpa，泊松比取μ=0.3，密度ρ=7.9E3kg/m3。在 采用板壳单元来建模时， 取其薄板厚度为各自实际厚度。 进行仿真分析， 需要事先定义接触， 不同的接触需要不同的接触界面模型进行模拟； 不同材料间的接触也需要定义不同的接触参 数。 以下为几个关键区域的材料模型与接触的定义： （1）拉脱块与树脂销： 如图 5 所示，树脂销划分为六面体单元，按照可失效的焊点处理。为了模拟连接方式的 失效，需要建立约束方程的失效准则。只要传递的力不超过失效准则，则维持约束方程。一 旦达到失效准则，则认为发生失效，不再施加约束方程。
-5-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
（a）初始状态 图 5 树脂销模型 （2）变形条：
（b）失效过程
变形条与槽间接触方式为 CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE 接触 类型，材料为 SPCC，单元为壳单元，并且对网格细化，如图 6 所示。
图 6 变形条 （3）上下轴和套筒： 整个转向管柱的接触方式为 CONTACT_AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE 接触类型， 在套筒内定义弹簧阻尼单元， 如图 7 所示， 使用两个节点和离散的材料来定义无质量的弹簧 阻尼单元，这样可以定义复杂的力—位移关系，从而更好的模拟套筒内部的变形和摩擦。由 于只能同时定义一个弹簧或阻力选项， 所以如果需要定义弹簧—阻尼集合体， 则需要重叠定 义两个单元。
Spring
图 7 上下套筒
3.3 结构连接
-6-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
模型中不同结构之间的各种连接必须加以准确描述， 包括实际物理连接方式的焊接、 铆 接、 螺栓连接、 铰接等。 上下轴及上下套筒之间采用 CylJoints 单元模拟， 轴承采用 RevJoints 单元模拟，其余的连接均采用刚性（RIGID）连接，如图 8 所示。
图 8 转向管柱的连接
3.4 初始条件和边界条件
根据乘用车转向管柱轴向静态压溃试验的试验方法，将转向管柱总成按近似实车状态装 夹到压缩机夹具上， 将压力机头部压块平行压到转向管柱轴上， 并保证压力机头部与转向管 柱轴同心， 施加轴向载荷。 压力机的下压行程根据不同转向管柱而定， 一般为 50mm～80mm 之间，下压速度为 100mm/min。本文仿真分析转向管柱压溃行程为 50mm，压力机压块设 为刚体模型，下压速度为 1mm/ms，对上支架和下支架分别施加全约束（如图 9 所示） ，输 出压溃力与位移的关系曲线。
（a） 下支架
（b） 上支架
图 9 上下支架的约束
4 计算结果图
-7-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
用 LSDYNA 对通过 HyperMesh 建立的有限元计算文件进行求解，并且由 HyperView 对结果文件进行后处理，如图 10 所示为变形板在静压溃开始和结束状态，图 11 为转向管 柱静压溃过程。
（a） 变形板初始状态
（b） 变形板静压溃结束状态 图 10 变形板变形过程
（a） 静压溃初始状态
（b） 静压溃 5ms 状态
（c） 静压溃 15ms 状态
（d） 静压溃 30ms 状态
（e） 静压溃结束状态
图 11 转向管柱压溃过程
通过 HyperGraph 输出压溃力与位移的关系曲线，如图 12 所示。
-8-
Altair 2009 HyperWorks 技术大会论文集
图 12 转向管柱压溃力与位移的关系曲线 对本转向管柱的静压溃分析， 可以发现转向管柱的最小临界压溃力和最大压溃力均满足 设计要求，转向管柱静压溃试验最大压溃力为 2.702KN，与分析结果 2.726KN 结果非常接 近，并且压溃力与位移关系曲线趋势较为接近。
5 分析与结论
通过 HyperMesh 对转向系统的有限元建模和 HyperView、HyperGraph 进行后处理分 析， 发现本转向管柱能起到优秀的吸能保护作用， 并且对转向管柱的静压溃分析得出压溃力 与试验结果很接近，满足要求，为设计提供了依据。HyperWorks 软件平台提供强大的前后 处理功能在汽车零部件的各种有限元分析中都能发挥极大的作用，快速建立有限元分析模 型，优秀的操作性能，完善的可视化功能，大大减少试验费用，提高分析效率，它将帮助人 们在更短的时间内，以前所未有的高效率开发出高性能的创新产品。
6 参考文献
[1] 王煊，李宏光，赵航等.现代汽车安全[M].北京：人民交通出版社，1998 [2] 林小哲.汽车吸能转向机构的设计与碰撞仿真[D].浙江大学，2008 [3] 邓飞.转向管柱总成标准与试验方法研究[J].2008 年中国汽车工程学会年会论文集， 2008
-9-
第一章前言 §1.1 四轮农用车的发展前景 中国改革开放以来，在农村实行家庭联产承包责任制的改革，使农村的经济空前的活跃。农村的货运量和人口的流动量急剧增加，加快运输机械化成为农村经济发展的迫切需要，正是这一市场的需要使具有中国特色的运输机械-农用运输车应运而生。它解决了农村运输的急需，填补了村际，乡际，城镇及城乡结合部运输网络的空白，活跃了农村经济，为农村富裕劳动力找了一条出路，从而使数以万计的农民走上了小康之路！ 四轮农用运输车的竞争对手是轻型汽车。与汽车相比，四轮农用运输车有许多优点。入世后农用运输车没有受到多大冲击，因为它是中国特色的产业，符合国情，在国外几乎没人搞过。但是我们不能回避汽车与四轮农用运输车在市场的竞争，四轮农用运输车利用比较底的生产成本和微利经营的生产方式并引进先进的汽车技术，坚持“三低一高”的特色，注重产品质量，使之与在汽车行业的竞争中得以提高。 随着党和国家提出的的开发西部的政策落实，也给农用运输车厂商带来了无限商机使农用运输车的开发有广阔的前景，另一方面，我国有近13亿人口，特别是9亿以上的农村人口收入水平相对较低，需求量最大的是低档次的汽车。由于它比较适合中国国情，预计在未来的5～15年里，农用车在我国农村仍然具有广阔的发展前景。近年来农用车保有量增加很快，因此对柴油的需求很大。 农用车制造工艺简单，价格便宜，其中三轮车价格在4000～7000元/辆，四轮车价格在1～1.5万元/辆，购车农户一般半年左右即可收回10000元投资。另外，农用车的养路费为每月每吨70元，是汽车的30%，使用成本为同吨位汽车的1/3到1/2。公路快速建设也促进了农用车的发展。旧中国，全国公路仅13×104 km，而到1997年底，已达1.226×106 km，目前全国98%的乡和80%的村都通了公路，使得农用车有用武之地。公安车管部门1993年制定了《关于农用运输车道路交通管理的规定》，在不损害管理大局的前提下，
客车动力转向系统的设计布置及常见 问题分析
上世纪80年代初期, 国内大部分客车都是在货车底盘上加装车身而来。由于货车底盘的前悬较短而且发动机前置, 造成车内空间利用率不高, 车内噪声较大。随着国民经济的发展, 中国高速公路也在飞速发展, 人们对出行及旅行的舒适性、安全性要求越来越高, 交通密度的增加和车速的提高对客车的转向性能都提出了更高的要求。客车转向系统设计的好坏直接影响着客车的驾驶稳定性、安全性和操纵灵活性。下面简要介绍客车动力转向系统的设计布置及常见问题的分析。 1、客车动力转向系统的设计要点 1.1 客车动力转向的设计要求 (1)转向轮转角和驾驶员转动方向盘的转角应保持一定的比例关系。 (2)动力转向系统失灵时, 仍能用机械系统操纵车轮转向。 (3)减轻驾驶员作用在转向盘上的手力, 同时还应有路感, 并随转向阻力的增加而增大。 (4)方向盘应能平稳回位, 保证汽车的直线行驶能力。 (5)转向系统应能在车辆转弯时灵活平稳地将扭力传到前轮。 (6)不允许路面不平引起的振动造成方向盘回跳或方向失控。
1.2 动力转向器的选择 动力转向系统由于具有转向操纵灵活、轻便, 能吸收路面对前轮产生的冲击, 设计时转向器结构形式的选择也灵活多样等优点, 因此, 已在各国的汽车制造中普遍采用。中国大客车一般采用的是整体式－液压动力转向器, 其工作原理如图1所示。液压式动力转向以液体的压力作动力来完成转向加力。其特点是油液工作压力可达6-10MPa, 甚至更高, 因此结构紧凑, 动力缸尺寸小、重量轻; 因油液具有不可压缩性, 故灵敏度高; 油液的阻尼作用能够用来吸收路面冲击; 动力装置无需润滑。其缺点是结构复杂, 对加工精度和密封要求高等。动力转向器型号的选择须根据前桥负荷、整车的布置等因素来综合考虑。转向器选择的合适与否对整个转向系统起着至关重要的作用。 1.3 转向器及中间过渡臂的布置 转向器及中间过度臂的合理布置对于整车的行驶稳定性有非常重要的作用。每一种转向器对其安装都有要求, 在满足转向器安装要求的情况下, 应根据整车的前转向桥和前悬挂的特点, 保证转向拉杆和前悬挂的运动干涉在允许的范围内。这需要作运动校核图, 以确保不影响整车行驶稳定性的运动干涉。另外, 需根据前轮允许
汽车电动助力转向沉重 故障排除 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
国家职业资格全省统一鉴定 汽车俢理工高级技师论文 （国家职业资格一级） 论文题目：汽车电动助力转向沉重故障排除 姓名： 身份证号： 准考证号： 所在省市：广东省茂名市 所在单位： 汽车电动助力转向沉重故障排除 【摘要】文章主要介绍了电动助力转向系统由于线路故障造成转向沉重故障的排除，由于其故障是发生在小车连续行驶大约半小时后，故障点极其隐蔽，笔者通过深入了解整个电动助力系统的组成和工作原理，各个部件检测试验，分析产生的故障的原因，故障得到排除。 【关键词】电动助力转向系统（EPS）；转向盘沉重；接触不良 一、故障现象 一辆来厂维修的吉利远景汽车，车主反映，该车在连续行驶半小时左右就会出现转向沉重。经试验，该车冷车并无故障，行驶约半小时后助力转向系统无助力输出，造成转向沉重。该车配备的是电动助力转向系统。 二、电动助力转向系统（EPS） 电动助力转向系统，是由控制模块代替液压助力泵的一个转向助力系统。由于它是由电子控制，电路复杂，技术性强，且故障隐蔽，难于发现，因此，分析、研究电动助力转向系统的组成和故障检测的方法，对于本人及有关维修人员，提高维修技术水平，准确快速地排除汽车故障具有一定的参考意义。 电动助力转向系统由电子控制车速传感器，发动机转速传感器，扭矩传感器，方向机上的转向电机，各线路连接以及ECU组成，简称EPS。EPS是一种机电一体化新一代汽车智能助力转向系统。汽车在不同工况下转向时，通过电子控制装置，使转向助力电机产生所需的辅助助力，达到操纵稳定、转向轻巧、行使安全，使驾
整车技术部设计指南16 第2章转向系统布置 2.1 简述 汽车转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，在汽车转向行使时，还要保 证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持在直线或转 弯运动状态，或者使上述两种运动状态相互转换。 2.2 汽车转向系统的基本形式和特征 2.2.1 转向系的基本形式 可根据转向轮、转向器、转向杆系布置以及动力转向能源进行分类。 表 2.1 2.2.2 电动转向系统 电动转向系统直接利用电动机完成转向助力功能，它由转矩传感器、车速传感器、 控制器、电动机、电磁离合器和减速机构等组成。
整车技术部设计指南17 根据电动机布置的位置分为转向轴助力式、齿轮助力式、单独助力式及齿条助力式 四种形式。 a)转向轴助力式 该电动转向系统的电动机固定在转向轴一侧，由离合器与转向轴相连接，直接驱动 转向轴助力转向。如下图中所示。 b)齿轮助力式 该电动转向系统的电动机和离合器与小齿轮相连，直接驱动齿轮助力转向。
整车技术部设计指南18 c)单独助力式 该电动转向系统的电动机和离合器固定在齿轮齿条转向器的小齿轮相对另一侧，单 独驱动齿条助力实现转向动作。 d)齿条助力式 该电动转向系统的电动机和与齿条为一体，电动机转动带动循环球螺母转动，使齿 条螺杆产生轴向位移，直接起助力转向作用。
整车技术部设计指南19 2.2.3 液压式助力转向系统的结构组成 液压式助力转向系统由：转向机、转向管柱、动力转向储液罐、转向泵、以及转向 管路等几部分组成。 储液罐转向泵 转向管柱 转向机 转向管路 图 2.1 2.3、布置设计应满足的基本要求 1）应满足整车最小转弯半径要求。 2）传动效率高，力矩波动小。 3）在发生碰撞的过程中能尽量保护乘员安全。 2.4、布置设计过程 2.4.1 转向梯形的确定 一般而言，在平台沿用的基础上，转向机构转向直拉杆内点B、C的位置，直拉杆 外点A、D的位置，优先考虑的是沿用原有平台车型的相关数据。如下图 2.2中所示。
汽车转向系统常见故障及原因 汽车转向系统常见的故障及原因有： 故障一、转向时有异响 转向时有异响一般是机械部分，例如主销与衬套损伤、立柱止推轴承损坏等造成。检查时可以左、右打方向，观察响声的部位进行拆检。 故障二、转向机漏油 转向机向外漏油不外乎是几个位置：转向机上盖、侧端盖和转向轴拐臂联接处。这三个部位都有密封圈，更换新的油封和密封圈就可解决。如果其它部位漏油就很可能是转向机壳体沙眼或裂痕。细小的裂痕和沙眼可以用乐泰290高渗透性密封胶来堵漏。 故障三、方向回位较困难 一般车辆都有转向自动回位的功能。液压助力的汽车，由于液压阻尼的作用，自动回位的功能有所减弱，但还应保持一定的自动回位的能力。如果回位时，也要象转向时那样施力，就说明回位功能有故障。这种故障一般都发生在转向机械部分。例如转向节主销与衬套缺油而烧损、转向横、直拉杆接头缺油而锈蚀、方向盘与转向机联接的操纵轴万向节缺油或别劲以及转向机的转向轴扇齿与活塞直齿啮合太紧等等，都会造成这种故障。 故障四、助力泵漏油 如果从助力泵后端盖漏油，显然是后端盖密封圈破损，这是比较容易发现的。实际中还有一种难于发现的故障，这就是转向油罐里的油不断减少(总需要补充)，而发动机油底内的机油却不断增多或者表面上看起来发动机丝毫不烧机油。放出部分油底机油观察没有什么异常现象，也嗅不出什么其它的异味，这种情况显然是助力泵驱动轴端的油封漏油所至。助力泵低压油腔的液压油由油封漏至发动机正时齿轮室，流人油底。液压油与机油混合无法分辩。 故障五、转向沉重 一般来讲引起方向重的原因有如下几种： （1）转向机故障 通过检查如果发现是转向机助力油压较低时，说明方向重的原因在转向机。此时应请专业厂家来进行修理。一般来讲转向机故障大部分是由于活塞、缸筒拉伤、或是活塞上密封
汽车电动助力转向沉重 故障排除精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
国家职业资格全省统一鉴定 汽车俢理工高级技师论文 （国家职业资格一级） 论文题目：汽车电动助力转向沉重故障排除 姓名： 身份证号： 准考证号： 所在省市：广东省茂名市 所在单位： 汽车电动助力转向沉重故障排除 【摘要】文章主要介绍了电动助力转向系统由于线路故障造成转向沉重故障的排除，由于其故障是发生在小车连续行驶大约半小时后，故障点极其隐蔽，笔者通过深入了解整个电动助力系统的组成和工作原理，各个部件检测试验，分析产生的故障的原因，故障得到排除。
【关键词】电动助力转向系统（EPS）；转向盘沉重；接触不良 一、故障现象 一辆来厂维修的吉利远景汽车，车主反映，该车在连续行驶半小时左右就会出现转向沉重。经试验，该车冷车并无故障，行驶约半小时后助力转向系统无助力输出，造成转向沉重。该车配备的是电动助力转向系统。 二、 三、电动助力转向系统（EPS） 电动助力转向系统，是由控制模块代替液压助力泵的一个转向助力系统。由于它是由电子控制，电路复杂，技术性强，且故障隐蔽，难于发现，因此，分析、研究电动助力转向系统的组成和故障检测的方法，对于本人及有关维修人员，提高维修技术水平，准确快速地排除汽车故障具有一定的参考意义。 电动助力转向系统由电子控制车速传感器，发动机转速传感器，扭矩传感器，方向机上的转向电机，各线路连接以及ECU组成，简称EPS。EPS是一种机电一体化新一代汽车智能助力转向系统。汽车在不同工况下转向时，通过电子控制装置，使转向助力电机产生所需的辅助助力，达到操纵稳定、转向轻巧、行使安全，使驾驶员行车有良好的路感。该产品具有结构精巧、紧凑、节能、环保等特点，是当今汽车助力转向中最人性化的产品。 （一）工作原理 当转动方向盘，扭矩通过输入轴被传递到扭力杆，扭力杆为弹性轴，相对输出轴产生角位移，输入轴和输出轴之间产生角位移差，
汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车转向器设计 姓名：席昌钱 学号：5 同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班 指导教师：王丰元、邹旭东
设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)
1转向系设计 基本要求 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。 3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。 4.转向灵敏。 5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 2.转向系分析 对转向系的要求[3] (1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便; (2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑; (3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小; (4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 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，减小由于装置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，如图2-1。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。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。
转向沉重故障检修教案 专业 （工种） 汽车维修教师课题 （项目） 转向沉重故障检修分课题 授课班级预备技师培班训授课 时间 2008.9.8 —9.9 课 时 10 训练目标知识目标 （1）技能目标（1） 教学重点能运用多种分析方法、检测手段，诊断出发动机不能起动原因掌握柴油机冒黑烟故障诊断分析与排除方法与维修知识； 教学难点掌握制动不灵故障诊断分析与排除方法，检査判断操作要领 教学对象 分析 该教学对象已对汽车维修，检修有了一定的感性认识，具备了一定的汽车维修基础。教学环境五个汽车维修实习车间，完全能够满足学生实习训练要求。 教学方法讲解、分析、设问、演示示范、练习 教学回顾 教学过程及教学内容 汽车转向沉重的故障诊断与排除 1、机械式转向系转向沉重的故障原因 ①转向器缺润滑油，造成转向沉重。
②前轮胎气压不足，造成转向沉重。 ③前轮定位角不正确，造成转向沉重。 ④转向器小齿轮与齿条啮合间隙太小，造成转向沉重。⑤转向器或转向柱的轴承损坏，造成转向沉重。 ⑥转向横拉杆球头销缺油或损坏，造成转向沉重。 2、动力转向系转向沉重的故障原因 ①液压泵的传动带松动。 ②液压油面低． ③转向器与转向柱不对正。 ④下连接突缘松动。 ⑤轮胎充气不当。 ⑥流量控制阀卡住。 ⑦液压泵输出压力不够。 ⑧液压泵内泄漏过大。 ⑨转向器内泄漏过大。 排除故障 3、机械式转向系统转向沉重故障的排除方法 ①转向器缺润滑油，造成转向沉重．排除方法是按规定向转向器加注转向机油。 ②前轮胎气压不足，造成转向沉重。排除方法是按规定气压向前轮轮胎充气。‘ ③前轮定位角不正确，造成转向沉重。排除方法是正确检查与调整前轮定位角。 ④转向器小齿轮与齿条齿合间隙太小，造成转向沉重。排除方法是调整小齿轮的预紧度力。 ⑤转向器或转向柱的轴承损坏，造成转向沉重。排除方法是更换轴承。⑥转向横拉杆球头销缺油或损坏，造成转向沉重。排除方法是更换球头销。 4、动力转向系统转向沉重故障的诊断与排除 ①按规定调整传动带张力。 ②加油到规定油面，如油面过低，检查所有管路和接头，拧紧松动接头。
课程名称汽车使用性能与检测授课班级课题汽车的侧偏及转向特性授课日期 授课方法讲授法 练习法 授课时间4X45分钟组长审批 教学目的：了解影响车轮侧偏的因素；分析该因素。 教材重点：影响车轮侧偏的因素；并进行分析。 教学难点：分析影响车轮侧偏的因素。 教学仪器： 教学过程： 任务引入： 汽车在其行驶过程中，会碰到各种复杂的情况，有时汽车会沿直线行驶，有时汽车会沿曲线行驶（如弯路）。在出现意外情况时，驾驶员还要作出紧急的转向操作，以求避免事故。此外，汽车还要经受来自地面不平、坡道、大风等各种外部因素的干扰。对不对？这些都要求汽车有操纵上的稳定，因此今天我们通过分析影响汽车操纵稳定性各方面的因素，掌握他们的检测方法 任务分析： 一辆操纵性能良好的汽车必须要具备以下的能力：（1）根据道路、地形和交通情况的限制，汽车能够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的能力——汽车的操纵性。 （2）汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力——汽车的稳定性。
操纵性和稳定性有紧密的关系：操纵性差，导致汽车侧滑、倾覆，汽车的稳定性就破坏了。如稳定性差，则会失去操纵性，因此，通常将两者统称为汽车的操纵稳定性。 操纵稳定性是指在驾驶者不会感到过分紧张和疲劳的情况下，汽车抵抗外界各种干扰并按驾驶者通过转向控制机构所给方向稳定行驶的能力。通过认识侧偏及转向特性现象，分析侧偏及转向特性的实质，找出影响侧偏及转向特性的主要因素并加以运用。 相关知识： 一、轮胎的侧偏现象 侧偏力FY：地面作用于车轮的侧向反作用力。
如果车轮是刚性的，在车轮中心垂直于车轮平面的方向上作用有侧向力。当侧向力不超过车轮与地面的附着极限时，车轮与地面没有滑动，车轮仍沿着其本身行驶的方向行驶；当侧向力达到车轮与地面间附着极限时，车轮与地面产生横向滑动，若滑动速度为Δu，车轮便沿某一合成速度u′方向行驶，偏离了原行驶方向 当车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，车轮行驶方向也将偏离车轮平面的方向，这就是轮胎的侧偏现象。下面讨论具有侧向弹性车轮，在垂直载荷为的条件下，受到侧向力作用后的两种情况： （1）车轮静止不动时由于车轮有侧向弹性，轮胎发生侧向变形，轮胎与地面接触印迹长轴线与车轮平面不重合，错开Δh，但仍平行于，如图4.2a所示。 （2）车轮滚动时接触印迹的长轴线，不只是和车轮平面错开一定距离，而且不再与车轮平面平行。图5.5b示出车
汽车运动机构课程设计说明书 温州大学机电工程学院 2013年6月
机械原理设计说明书 题目:汽车转向机构 学院:机电工程学院 专业:汽车服务工程 班级:11汽车服务本 姓名:叶凌峰俞科王栋柄 王璐吴海霞欧阳凯强 学号:11113003233 11113003243 11113003199 11113003209 11113003218 11113003174指导老师:李振哲
目录 一.设计题目 (1) 1.1课程设计目的和任务 (1) 1.2课程设计内容与基本要求 (2) 1.3机构简介 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.4参考数据 (5) 1.5设计要求 (5) 二. 设计方案比较 (6) 2.1设计方案一 (6) 2.2设计方案二 (7) 2.3设计方案三 (8) 2.4最终设计方案 ................................................................ 错误！未定义书签。 三.虚拟样机实体建模与仿真 (9) 四.虚拟样机仿真结果分析 (10) 4.1运动学仿真 (11) 4.1.1运动学仿真--转向盘位移仿真曲线 (11) 4.1.2运动学仿真--轮胎位移仿真曲线 (11) 4.1.3运动学仿真--转向盘速度仿真曲线 (12) 4.1.4运动学仿真--轮胎速度仿真曲线 (12) 4.1.5运动学仿真--转向盘加速度仿真曲线 (13) 4.1.6运动学仿真--轮胎加速度仿真曲线 (13) 4.2动力学分析 (14) 4.2.1转向盘受力仿真曲线 (14) 4.2.2轮胎受力仿真曲线 (14) 五. 课程设计总结 (15) 5.1机械原理课程设计总结 (15) 5.2设计过程 (15) 5.3设计展望 (16) 5.4设计工作分工表 (16) 5.5参考文献 (16)
沧州职业技术学院毕业论文 汽车转向系统故障诊断与维修 2014 届机械工程系 专业汽车检测与维修 学号09 学生姓名李克俭 指导教师刘永胜 完成日期2013年12月27日
毕业论文评语及成绩 学生姓名李克 俭 专业 汽车检 测与维 修 班级 汽修 1102 学号09 毕业论文 题目 汽车转向系统故障诊断与维修指导教 师姓名刘永胜 指导教师 职称 指导教师评语： 答辩小组意见： 答辩小组组长签字：年月日成绩： 系主任签字：年月日
毕业论文任务书 题目汽车转向系统故障诊断与维修 专业 汽车检测 与维修 班级 汽修 1102 学生姓名李克俭所在系 机械工 程系 导师 姓名 刘永胜 导师 职称 一、论文内容 汽车转向系统故障的分析、检测和排除。 二、基本要求 1、熟悉掌握汽车转向系统的结构工作原理。 2、熟悉掌握汽车转向系统检测技术。 3、熟悉掌握汽车转向系统故障诊断排除原理。 三、研究方法及技术指标 1、查找文献，网络搜集资料。 2、熟悉掌握汽车转向系统故障的原因。 四、应收集的资料及参考文献 [1] 林逸，施国标．汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势[J]．公路交通科技，2001．6.2. [2] 刘波，朱俊A16-汽车转向系统维修实例[J]．科技文献，2011.02.20. [3] 齐志鹏，洪湘．汽车转向悬架制动系统使用与维修问答[J]．金盾出版社．2006.10. 五、进度计划 1、2013.12.9-2013.12.11定论文题目。 2、2013.12.11-2013.12.25毕业论文定稿并且提交电子版。 3、2013.12.26-2013.12.27提交毕业论文并且组织答辩。 教研室主任签字时间年月日
汽车转向系统的转向沉重故障分析 摘要：随着我国经济建设的发展，国内人均生活水平得到了大幅度的提高。同时随着人们生活水平的提高，国人目前有车一族的队伍也在不断地扩大中。随着国内人均购车量的不断增加，汽车已经逐渐成为了国内主要的代步工具，同时国内对汽车维修技术也提出了更高的要求。下面就一起针对本文所提出的论题对汽车转向系统的转向沉重故障进行一个简单的分析与论证。 关键词：汽车转向系统；故障；措施 随着时代的发展，汽车逐渐成为了国内人们出行的主要代步工具。随着国内各城市中车辆的不断增加，随之而来的汽车系统中的各种故障也越来越多。汽车行驶中，转向系统中转向沉重故障是所有系统故障中最为常见的一个，也是最容易出现交通事故的一个。因此，如何解决转向沉重问题已经成为了人们最为关注的问题，同时也汽车业必须要彻底解决的事情。 一、汽车转向系统 所谓的汽车转向系统主要是指用来保持或改变汽车行驶方向及倒退方向的一系列的汽车固有装置系统的总称。汽车转向系统的主要功能就是帮助驾驶员按照自己的意识及方向行驶汽车。据国内不完全资料统计数据表明，每年死伤于汽车转向系统故障的人数占汽车死亡总人数的一半以上，这足以说明汽车转向系统在汽车行驶过程中的重要性。 随着汽车制造业的发展，目前汽车转向系统已经由原先单一的机械转向系统发展到机械转向系统与动力转向系统并存的时代。众所周知，机械转向系统主要是通过驾驶员手动操作来完成一系列的转向要求的。而动力转向系统则是通过动力系统来代替手动操作，它是通过液压系统及电动助力系统来完成一系列的转向操作的。 汽车转向系统通常是由汽车转向操纵结构、汽车转向器以及汽车转向转动机所组成。而汽车转向系统中，又分为机械转向系统以及动力转向系统。两者在转向系统构成方面有着许多的不同之处，但同时也存在着诸多相同的地方。 二、汽车转向系统中转向沉重故障分析 在汽车行驶过程中，由于转向系统沉重故障而引起的事故是十分常见的。这主要是由于汽车正常行驶时驾驶员向左右转动方向盘时，感到方向盘转向沉重、无回力感所引起的。另外，在汽车需要转变或是调头时，驾驶员转动方向盘吃力或是方向盘根本转不动所引起的交通事故也是十分多的。这主要是由于汽车的转向轮汽压不足或是转向轮定位不准，转向传动链中出现配合过紧或卡滞而引起的摩擦阻力增大所引起的。经过专业人员多年的工作经验及对故障的分析，总结出了几点产生故障的最主要的因素：
" 汽车设计课程设计说明书 题目：汽车齿轮齿条式转向器设计(3) - 系别：机电工程系 专业：车辆工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 、 日期： 2012年7月
汽车齿轮齿条式转向器设计 摘要 根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅，着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。根据原有数据首先分析转向器的特点，确定总体的结构方案，并确定转向器的计算载荷以及转向器的主要参数，然后确定齿轮齿条的形式，接着对齿轮模数的选择确定，主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定，通过确定转向器的线传动比计算其力传动比以及齿轮齿条的结构参数，在以上的基础上选择主动齿轮、齿条的材料，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件如：螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图2张、装配图1张。 关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算 ^ 。
` 目录 序言............................................. 错误!未定义书签。 1.汽车转向装置的发展趋势........................... 错误!未定义书签。 2.课程设计目的..................................... 错误!未定义书签。 3.转向系统的设计要求............................... 错误!未定义书签。 4.齿轮齿条式转向器方案分析......................... 错误!未定义书签。… 5.确定齿轮齿条转向器的形式......................... 错误!未定义书签。 6.齿轮齿条式转向器的设计步骤....................... 错误!未定义书签。 已知设计参数.................................... 错误!未定义书签。 齿轮模数的确定、主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定.............................................. 错误!未定义书签。 确定线传动比、转向器的转向比.................... 错误!未定义书签。 小齿轮的设计.................................... 错误!未定义书签。 小齿轮的强度校核................................ 错误!未定义书签。 齿条的设计...................................... 错误!未定义书签。 ~ 齿条的强度计算.................................. 错误!未定义书签。 主动齿轮、齿条的材料选择........................ 错误!未定义书签。 7.总结............................................. 错误!未定义书签。参考文献........................................... 错误!未定义书签。致谢............................................. 错误!未定义书签。 $
四轮转向汽车的转向特性及控制技术 东南大学机械工程系汪东明 摘要：本文分析比较了四轮转向汽车的转向特点，概述了电控四轮转向汽车的结构原理，介绍了四轮转向系统的控制策略，指出了四轮转向系统控制技术所面临的困难，并展望其发展趋势。 关键词：四轮转向；转向特点；工作原理；控制；发展。 １、引言 随着现代道路交通系统和现代汽车技术的发展，人们对汽车的转向操纵性能和行驶稳定性的要求日益提高。作为改善汽车操纵性能最有效的一种主动底盘控制技术——四轮转向技术，于二十世纪80年代中期开始在汽车上得到应用，并伴随着现代汽车工业的发展而不断发展。汽车的四轮转向（Four-wheel Steering ——4WS）是指汽车在转向时，后轮可相对于车身主动转向，使汽车的四个车轮都能起转向作用。以改善汽车的转向机动性、操纵稳定性和行驶安全性。 ２、四轮转向汽车的转向特性 ２·１4WS汽车与2WS汽车转向过程分析 普通两轮转向汽车（2WS汽车）的前轮既可绕自身的轮轴自转又可绕主销相对于车身偏转，而后轮只能自转而不偏转。当驾驶员转动方向盘后，前轮转向，改变了行驶方向，地面对前轮胎产生一个横向力，通过前轮作用于车身，使车身横摆，产生离心力，使后轮产生侧偏，改变前进方向，参与汽车的转向运动。而4WS汽车的后轮与前轮一样，既可自转也能偏转。当驾驶员转动方向盘后，前、后轮几乎同时转向，使汽车改变前进方向，实现转向运动。 2WS汽车在转向时，前轮作主动转向，后轮只是作被动转向。显然，2WS汽车在转向过程中，从方向盘转动到后轮参与转向运动之间存在一定的滞后时间。2WS汽车的这种相位滞后特性使汽车转向的随动性变差，并使汽车的转向半径增大。另外，2WS汽车在高速行驶时，相对于一定的方向盘转角增量、车身的横摆角速度和横向加速度的增量增大，使汽车在高速行驶时的操纵性和稳定性变差。而4WS汽车在转向时，前、后轮都作主动转向，在转向过程中，灵敏度高，响应快，有效地克服了上述缺点。 ２·２4WS汽车的转向方式 根据理论分析研究和大量路试表明，四轮转向能够提高汽车转向的的机动灵活性和高速行驶时的操纵稳定性，现代4WS汽车就是根据这一指导思想研制的。一般来说，4WS汽车在转向过程中，根据不同的行驶条件，前、后轮转向角之间应遵循一定的规律。目前，典型4WS汽车前、后轮的偏转规律一般是这样的： （１）逆相位转向 如图1（a）所示，在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大（后轮最大转向角一般为5°左右）。这种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。便于汽车掉头转弯、避障行驶、进出车库和停车场。对轿车而言，若后轮逆相位转向5°，则可减少最小转向半径约0.5m。 （２）同相位转向 如图1（b）所示，在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转方向相同（后轮最大转角一般为1°左右）。使汽车车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，保证汽车在高速超车、进出高速公路、高架引桥及立交桥时，处于不足转向状态。 现在，有许多4WS汽车把改善汽车操纵性能的重点放在提高汽车高速行驶的操纵稳定性上，而不过分要求汽车在低速行驶的转向机动灵活性。其工作特点是低速时汽车只采用前轮转向，只在汽车行驶速度达到一定数值后（如50Km/h），后轮才参与转向，进行同相位四轮转向。
汽车转向桥设计说明书 任务书要求： （1）了解汽车转向桥的结构，功能 （2）进行汽车转向桥的受力分析 （3）总体方案设计 （4）画出转向节的零件图 （5）画出转向桥的总装图 一、概述 转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。 各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂 (1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。 (2)主销：即插入前轴的主销孔内。为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。 (3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。 转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。
左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。 (4)轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。然后用锁紧垫圈锁紧。在锁紧垫圈外端还装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧后应把止推垫圈弯曲包住锁紧螺母或用开口销锁住，以防自行松动。 轮毂外端装有冲压的金属端盖，防止泥水或尘土浸入。轮毂内侧装有油封(有的油封装在转向节轴颈的根部)，有的还装有挡油盘。一旦油封失效，则外面的挡油盘仍可防止润滑脂进入制动器内。 本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车转向桥，因此该转向桥为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动 1、设计要求： （1）保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的作用力。 （2）保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变。 （3）保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。 （4）转向桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。 通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即： （1）处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系； （2）协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。 2、结构参数选择 JY1061A型汽车总布置整车参数见表1：
摘要 液压动力转向系统由转向器、转向动力缸和转向动力阀三部分组成。动力转向系统的故障主要有一般故障、转向噪声和油液渗漏等。一般故障主要包括转向冲击、转向沉重、转向不灵和转向回跳等。这些故障有些可能与动力转向装置、转向操纵机构和转向传动机构均有关。 关键词：转向系故障现象故障分析故障排除
前言 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。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。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。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 一液压动力转向系统的概述 1.1液压动力转向系统的组成 液压动力转向系统由转向器、转向动力缸和转向动力阀三部分组成。 1.2液压动力转向系统的工作原理 (1)直线行驶时，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。 (2)向右转向时，向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出的工作液与R腔接通，将L腔与油罐接通，在油压作用下，活塞向下移动，通过传动结构使左右轮向右偏转，从而实现右转向。 (3)向左转向时向左转向时，情况与上述相反。 二液压动力转向系统常见的故障现象与分析 2.1 转向冲击或振动 1．故障现象：当前轮达最大转向角时，车辆出现冲击或振动。 2．故障分析： (1)检查齿条导向螺塞的调整是否正确，并视情调整。若经调整无
汽车主动转向系统设计及控制特性研究 摘要：随着汽车性能的逐渐提升，人们对汽车驾驶过程中的稳定性、安全性和 操作灵活性提出了更高的要求，因此，在汽车研究的过程中，必须要保证汽车的 相关性能满足人们对汽车越来越高的要求，而汽车主动转向系统的应用不仅能够 保证汽车具备一定的操作灵活性，还能够保证汽车在驾驶的过程中具备良好的稳 定性和安全性，所以探究汽车主动转向系统的设计流程，如何能够更好的对汽车 主动转向系统进行控制，是当前汽车转向系统设计相关负责人员的主要责任和义务。基于此，本文通过分析汽车主动转向系统的相关概念，探究如何进行更好的 设计和控制，从而提高人们驾车过程中的安全性和稳定性。 关键词：汽车；主动；转向系统；设计；控制特性 引言:汽车主动转向系统的设计是基于智能化技术和机械技术应用下发展出来 的汽车智能化系统，通过这一系统的设置，可以保证驾车的舒适性，在一定程度 上提升了车辆的整体实用性能。由于传统的转向系统不具备主动性，汽车在速度 较低进行转向的过程中，需要驾驶人员转向的幅度相对较大，而在高速进行转向 的过程中，由于转向的灵敏度增加，所以导致驾驶员给予很小的转动动作，就可 以保证转动的角度相对较大，从而使整个汽车的安全性得不到良好的保障，因此 传统的汽车转向系统使汽车的使用性能大大降低，并且也不能够保证驾驶人员和 车内其他乘客的安全，所以，在汽车中设置主动转向系统是当前改善汽车性能的 重要措施。 一、主动转向系统与传统转向系统相比具备的优点 与传统的转向系统相比，智能主动转向系统具备的优点主要体现在以下几个 方面，第1个方面是由于传统的转向系统必须驾驶人员实施一定的操作，但是可 能会由于驾驶人员出现疲劳驾驶或者分神的现象，在应该转向时没有进行转向操作，从而引起交通事故以及危害人身安全。而主动转向系统可以根据驾驶的实际 情况保证转向系统在应该转向时进行转向操作，从而在一定程度上增加了驾车的 安全性。同时两种转向系统在转动角度方面的对比也体现出了主动转向系统的优势，例如在低速行驶的过程中，传统转向系统的转动方向与方向盘的转动方向不 一致会增大转动的角度，而主动传动系统中方向盘的转动方向和转动电机的转动 方向基本一致，所以，可以在一定程度上减小转动的角度。在高速行驶时，由于 传统转动电机的方向和方向盘的方向一致，所以方向盘转动的幅度较小时，汽车 转动的角度也相对较大，因此增加了危险性，而主动转动系统中，转动电机的方 向在高速行驶时会和方向盘的转动方向不一致，从而在一定程度上增加了操作人员，转动方向盘的转动角度，因此也间接的提升了汽车的行驶安全性。第2个方 面是主动式转向系统和传统的转向系统相比在纠正转动方向时也有一定的优势， 例如主动式转向系统，能够保证汽车在直线行驶的过程中可以更加稳定，并且通 过计算的方式计算出相应的车速，以及通过车轮上的传感器可以监测到车辆上的 转向轮是否具备一定的稳定性，而传统的转向系统必须人为设置相应的传动方向，并且还需要根据行车经验判断车辆的转动角度，从而在一定程度上降低了车辆行 驶的安全性。总而言之，主动转向系统与传统转向系统相比，不仅能够保证汽车 具备一定的安全性和稳定性，还能够帮助驾驶人员进行危险的判定，从而保证驾 驶人员的安全。 二、汽车主动转向系统的设计 要想明确汽车主动转向系统的实际设计方案，必须要了解汽车主动转向系统
设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)
1转向系设计 1.1基本要求 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。 3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。 4.转向灵敏。 5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 1.2基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 0.74MPa 2.转向系分析 2.1对转向系的要求[3] (1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便; (2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑; (3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小; (4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 2.2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，减小由于装置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，如图2-1。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。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。
使用与维护注意事项 1、正确选择所用液压油的牌号，否则会影响泵的效率及寿命。 2、所用液压油必须清洁，经常检查，定期更换油泵吸油路上的滤油网。司机在加油时， 必须备有过滤装置，确保油液的清洁度。并经常检查、清洗或更换过滤装置，保持油路畅通。 3、若较长时间不使用转向泵，重新起动时，不得立即满负荷工作，至少应有十分钟的空 载运转时间。 4、使用时应经常检查转向泵有无渗漏现象，运转是否正常，有无冲击或异常噪音，以便 及时发现并排除故障。 案例1 一辆1997年产上海桑塔纳GLI轿车，累计行驶12.2万km，发动机在怠速运转时，转向助力泵发出“嗡嗡”响声，当左右转动转向盘时异响加重。该车在1个月内更换了2个转向助力泵，换上第1个转向助力泵时使用了约20天噪声便出现，第2个则只用了7天同样的问题便又出现。据维修技术人员介绍，他们进货渠道正规，此配件已售出多台，均未出现过类似问题。 经拆检已换的泵体，未发现异常磨损。将车停驶在平坦路面，通过全面的目视检查发现，液压管路、泵体及方向机无漏油现象，储液罐内液压油在上限与下限之间，传动带松紧适度，只是液压油呈黑色有变质现象。通过试车发现，左右转动转
向盘，转向加力正常，在行驶中转向稳定且灵活，未出现转向时跑偏、沉重与发飘现象，且转向回位良好。 难道真的是泵内异常磨损产生的噪声？据车主讲换上新泵后，从未发现缺油漏油现象。而此泵只使用了不足10天，应不是泵内磨损所致。如果泵内压力阀与流量阀不良，将会使压力过低，表现为转向沉重；如果压力过高，会因动力缸左右压差过大，行驶中会出现方向自动跑偏现象；如果转向分配阀工作不良或内部泄漏，会出现转向沉重；如果转向分配阀卡滞，会导致转向回位不良；如果分配阀芯与阀套配合间隙不良，也会发生跑偏与发飘现象。经过以上测试与分析，显然不符合以上任何一种情况，看来转向系统各部件工作良好，更不存在不良磨损现象。 至此修理工作陷入困境，检修中发现的惟一异常之处就是液压油存在变质过脏现象。使发动机怠速运转，转动转向盘数次，待液压油温上升至正常工作温度（约80℃左右），旋掉储液缸罩盖，用手按住中间弹簧，起动发动机怠速运转，在观察油面时，除了发现液压油过脏，还发现液压油在流动过程中不时有气泡冒出液面。莫非是因气泡随液压油的流动进入泵体，在泵内受到挤压而产生气动噪声？果真如此的话，那么气泡又是怎样产生的呢？经过深入分析，维修人员认为是储液缸内的滤芯堵塞导致上述现象。 为什么滤芯堵塞会产生如此大的噪声呢？液压油脏污会使滤芯堵塞，滤芯堵塞之后，会使滤芯内外两侧压差过大，因此会使油面处于不稳定状态。在油面变化的情况下，由于内侧处于过大负值，很容易就会使空气混入进油管，传至泵内受到挤压而产生气动噪声。