汽车设计概述

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汽车转向管柱设计概述

作者：贾昱等

来源：《科技创新与应用》2015年第18期

摘 要：转向系统是汽车底盘的重要系统之一，其中转向管柱是转向系统的重要部件，使驾驶员作用在转向盘上的力矩通过管柱、转向机、转向横拉杆等部件转化为车轮的运动，实现车辆转向的目的。目前转向管柱的主要形式有液压助力、电动助力。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，根据不同车型特点，提出在开发过程中应注意的事项。

关键词：转向系统；转向管柱；液压助力；电动助力

前言

转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩，使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动，实现车辆转向。随着安全性的要求逐步提升，转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用，以保护乘员的安全。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，提出了转向管柱特点及应注意的事项。

1 转向管柱开发的方向

现代转向管柱集功能与节能环保为一体。随着技术的不断发展，电动助力转向EPS日趋成熟，分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用，该种方式是将助力电机安装在转向管柱上，电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内，部件的工作环境较好。但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上，转向管柱自身的受力较大，导致其助力的大小受到限制。

2 转向管柱的功能特征

在确定开发方向采用机械式转向管柱后，需要确定管柱需实现的功能。逆向设计不但可以减短开发周期，而且可以借鉴一些成熟的经验。所以根据车型转向管柱布置硬点，通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。在管柱开发中，针对多款竞争车型的产品进行样件分析，给出了分析报告，以全面了解转向管柱所应具有的功能（如表1所示）。

汽车转向管柱设计概述

转向系统是汽车底盘的重要系统之一，其中转向管柱是转向系统的重要部件，使驾驶员作用在转向盘上的力矩通过管柱、转向机、转向横拉杆等部件转化为车轮的运动，实现车辆转向的目的。目前转向管柱的主要形式有液压助力、电动助力。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，根据不同车型特点，提出在开发过程中应注意的事项。

标签：转向系统；转向管柱；液压助力；电动助力

前言

转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩，使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动，实现车辆转向。随着安全性的要求逐步提升，转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用，以保护乘员的安全。文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，提出了转向管柱特点及应注意的事项。

1 转向管柱开发的方向

现代转向管柱集功能与节能环保为一体。随着技术的不断发展，电动助力转向EPS日趋成熟，分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用，该种方式是将助力电机安装在转向管柱上，电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内，部件的工作环境较好。但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上，转向管柱自身的受力较大，导致其助力的大小受到限制。

2 转向管柱的功能特征

在确定开发方向采用机械式转向管柱后，需要确定管柱需实现的功能。逆向设计不但可以减短开发周期，而且可以借鉴一些成熟的经验。所以根据车型转向管柱布置硬点，通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。在管柱开发中，针对多款竞争车型的产品进行样件分析，给出了分析报告，以全面了解转向管柱所应具有的功能（如表1所示）。

对标杆车型管柱对比分析，调节方式有手动调节和电动调节。电动调节开发周期长，费用高。轴向调节范围多在±25mm范围，角度调节在±30mm范围。中间轴多采用可滑动式，部分中间轴增加缓冲联轴节等阻尼元件以提升NVH性能。通过分析结果，整车布置要求以及整车竞争策略，制定出转向管柱产品的结构特征表（如表2所示）。

汽车内饰设计流程概述

2004-06-13 15:13:10 关闭窗口

随着我国汽车工业的发展，汽车制造商们越来越重视汽车车型的开发，其中汽车内饰的开发是仅次于车身的一项重要的开发内容，它除了是反映汽车内部空间的功能之外，还要让乘客感到舒适，视觉的美观，操纵的方便等等要求。

汽车内饰包括仪表板、车门内饰、车顶内饰、柱内饰、侧围内饰等内部覆盖件，广义的还包括方向盘、汽车座椅、地板垫等内部功能件。汽车内饰通过多种材料和多种生产工艺而达到不同的效果，一般内饰的材料多用塑料ABS和改性PP等，还有其他的如皮革，植绒布，泡沫、玻璃钢等多种复合材料。生产工艺更是多样化，除了一般的注塑以外，还有如吸塑、吹塑、挤出、PU发泡、热压、蒙皮、喷涂、电镀、焊接等几乎所有的塑料加工工艺，还有如仪表板先进的搪塑工艺等。

一个整车的内饰设计项目，首要的是设计效果图。效果图除了要美观，风格要和车身相衬，还必须满足各种功能要求，选配的附件尽量采用现有的或尽量不要改变尺寸，各种功能件的位置要符合整车布置和人机工程的要求。一般要设计三到五个效果图提供选择，从中间选择一个或综合几个效果图重新制作一个。

接下来根据平面效果图制作油泥模型和数据模型，数据模型是运用逆向技术在油泥模型的基础上建立的。有时也可以直接在三维设计软件中构建数据模型，以减少设计成本。在制作模型过程中必须进行人机工程校核，满足各项法规要求和其他功能的要求，满足各个选配附件的大小和位置要求，除此之外，还要进行结构分块，考虑各部件制造工艺和材料。满足这些条件后，还得考察模型的表面光顺性，一般外表面都必须达到A级曲面。完成数据模型后，可以渲染多个角度的效果图与平面效果图对比，并进行修改，达到最佳的视觉效果。

以上只是一个没有结构的外表面模型，接下来的任务就是各个部件的结构设计。而为了更为直观的检验安装效果，我们通常需要在完成简易安装结构后制作手板样件。手板样件制作和试安装除了检验安装效果和误差外，还能优化结构设计和检验部件的制造工艺。 结构设计是一个比较繁杂的工作，需要的周期也是最长的。一般需要注意的问题有：部件的制造工艺性，结构的强度，安装工艺性，部件之间的装配间隙、干涉检查，运动校核和装配顺序等。这项工作是持续改进，逐步优化的过程。为了进行各项工艺检查，我们除了检验数据模型，也对一些结构比较复杂的部件做第二次手板样件，确保安装效果和制造工艺。

6中 2015年 第17期（总第499期）

ＣＨＩＮＥＳＥ　＆　ＦＯＲＥＩＧＮ　ＥＮＴＲＥＰＲＥＮＥＵＲＳ２３７Quality and Safety 【质量与安全】

汽车工业的发展，带动了许多相关企业、事业，包括钢铁、石油、橡胶、塑料、机床、道路、汽车销售、售后服务、运输、交通管理、金融业、教育、科研等的发展。因而解决了大批人员的就业问题。汽车也是衡量人们生活水平的重要标准之一，购买汽车以及因此而形成的日常消费能促进货币回笼。近百年来，汽车工业之所以常胜不衰，主要得益于市场和科学技术的不断进步，使汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。汽车由动力装置、底盘、车身、电器及仪表四部分组成，那么我们设计人员就是从这几个方面进行汽车设计。

一、离合器设计

对于以内燃机为动力的汽车，离合器在机械传动系中是作为一个独立的总成而存在的，它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。它主要包括主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构等四部分组成。为了保证离合器具有良好的工作性能，设计离合器应满足如下基本要求。1.在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。2.接合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击。3.分离时要迅速、彻底。4.从动部分转动惯量要小，结构应简单、紧凑，质量小。

二、机械式变速器设计

变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度。对变速器提出如下基本要求。1.保证汽车有必要的动力性和经济性。2.设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输，设置倒挡，使汽车能倒退行驶。3.换挡迅速、省力、方便。

三、万向传动轴设计

万向传动轴由万向节、轴管及其伸缩花键等组成，万向传动轴设计应满足如下基本要求。1.保证所连接的两轴的夹角及相对位置在一定范围内变化时，能可靠而稳定地传递动力。2.传动效率高，使用寿命长。