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汽车转向传动轴相位角的设计

2016-03-15冯帆刘优

企业技术开发·下旬刊 2016年2期
关键词:硬点相位角

冯帆 刘优

摘 要:转向力是评价汽车操纵稳定性的重要指标,转向时转向力会出现时轻时重的波动现象。文章阐明了传动轴相位角与转向力的关系, 对某转向力波动过大的重型卡车进行了相位角改进设计。

关键词:转向系统;相位角;硬点

中图分类号:TH113. 2 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)06-0006-02

汽车转向操纵机构一般由转向盘、转向轴、转向管柱、转向传动轴及万向节组成。由于转向传动轴两端有两个不等速万向节,则必然就会产生转向力的波动问题。在本转向系统的设计中,汽车空间布置较为紧凑,转向系统硬点已经固定,所以不能通过系统硬点的改变来解决转向力波动问题,只能通过改变传动轴相位角来解决此问题。

1 转向传动机构等效夹角理论

定义转向轴与传动轴间的夹角为β1,β1∈[0 °,90 °);转向传动轴与转向输入轴间的夹角为β2,β2∈[0 °,90 °);转向轴与转向传动轴所在的平面(定义为平面Ⅰ)和转向传动轴与转向器输入轴所在平面(定义为平面Ⅱ) 间的夹角为α,α∈(-90 °,90 °),当平面Ⅰ由平面Ⅱ逆时针旋转而得,α为正;当平面Ⅰ由平面Ⅱ顺时针旋转而得,α为负;上端十字叉面与下端十字叉面的夹角为转向传动轴相位角ψ,ψ∈(-90 °, 90 °),转向传动轴上端的十字叉由下端的十字叉逆时针旋转而得,为正;当顺时针旋转而得,为负。转向传动机构所对应的夹角,分别如图1和图2所示。

转向传动机构等效夹角的计算公式:

对函数进行分析,如图3和图4所示。

当x=0时,A(x)取得最小值。即当ψ=-α,βe最小,则对于增函数F(βe)取最小,转向力波动最小。

3 某车型转向轴相位角的确定

①某车型转向系统硬点布置,见表1。

②根据表1对转向系统进行三维建模,如图5所示。

③对本车转向传动轴相位角改变前后转向力波动进行比较见表2,如图6所示。

4 结 语

当?追=-a,?茁emin=最小,则对于增函数F(?茁e)取最小转向力波动最小,所以在本转向轴传动设计时,相位角尽量接近角。如果相位角调整后波动力还不能满足设计要求,则需要调整?茁1和?茁2,使得最小以使波动力最小。

参考文献:

[1] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.

[2] 裴锦华,李明.汽车转向系统力矩波动的匹配研究[J].汽车科技,2010,(3).

[3] 张华中,马明旭,马世友.汽车转向力波动与传动轴相位角间关系的理 论分析[A].第九届河南省汽车工程技术研讨会[C].2012.

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