浅谈汽车转向器扭杆压入工作装置机械结构设计

于昊

摘要：随着汽车行业的发展进步，其转向器扭杆压入工作装置的开发和利用越来越重要，能够减少工人在操作过程中的劳动强度，从而提高汽车在转向器总成装配中的生产效率。本文从转向器扭杆压入工作装置机械结构的设计入手，详细介绍了压装装置、定位装置、升降装置的设计。该设计能够完成规定的动作要求，可以推广使用。

关键词：汽车转向器;扭杆;装置机械

压装机也就是常说的压力装配机，主要的使用的范围是在过盈配合的情况下，对零部件进行连接和安装。压装要求抗顶出力和抗扭转力矩比较高，在对压装工件进行镶嵌时，作为一种重要的装配工艺，增力自适应技术被广泛应用于电器产品、汽车配件、通讯产品上。扭杆压装机就是其中一类，文中开发的扭杆压入工作装置是汽车转向器装配流水线上的一台机电一体化专用自动装配设备。

一、转向系统的介绍

（一）传统机械转向系统

其优点在于结构简单、生产成本低。缺点是转向费力，无法控制转向的响应特性。该系统主要应用在低档商用车和乘用车上。

（二）液压助力转向系统

其优点在于能够减轻驾驶人员的劳动强度。缺点是无法改变助力特性，操作的稳定性差，而且增加油耗，液压系统的工作性能差。该系统主要应用在部分乘用车和绝大多数商用车上，尤其是中重型车辆。

（三）电动助力转向系统

其优点在于能够保证汽车在高速行驶时的稳定性，能量损耗和对环境的污染小，即使在发动机熄火的情况下也能提供助力。缺点则是发动机的发电功率和转向助力具有一定的局限性。该系统主要应用在小型汽车上。

二、扭杆压入工作装置的总体方案设计

（一）设计思想

扭杆压人装置，吸收了同类产品的结构优点，而且还考虑到操作工人的技术水平、劳动强度、生产效率等多方面因素，采用以气缸、步进电机等为执行装置、PLC为核心控制装置来实时控制、检测压装机在压装减震器防尘罩过程中的压力，达到较高精度装配的目的。在

（二）确定设计参数

汽车转向器扭杆压装机的主要参数和要求，要以设计理念为依据进行设定，具体如下：

（1）定位板要能够承受轴向力的要求。（2）夹具定位时的误差控制范围在0.1mm以下。（3）在压装机立柱的滑动部分，其直线行程的误差在0.01mm以内。（4）压装机在进行重复压装的工作过程中，精度控制在0.01mm以内。（5）全部的装配工作完成后，活塞杆的变形范围在0.01ram以内。（6）压装机的上压板和下压板在操作中同时进行。（7）装配装置的节拍时间应该控制在15s之内。（8）在整个装配过程中，零件不能出现被磁化的现象。（9）保证装配工作中工人的生命安全。

（三）设备加工流程

设备的具体加工流程如下：首先开机运行。其次对电器进行检测。第三检测无误后，对工件进行安装。第四气动夹紧。第五确定夹紧的定位是否准确。如果不准确，就要重复第三步到第五步的工序;如果准确，进人下一工序。第六对设备进行安全检测。第七针对安全检测的结果，确定是否开展加工工作。如果不允许，就要有报警提示，同时重复第六步和第七步的工序;如果允许，就进入下一工序。第八对机械进行加工，直至所有的加工步骤全部完成为止。

（四）总体方案设计

此方案主要由四个部分组成，分别是机械传动部分（包括气动部分）、电器硬件部分（包括操作、显示部分）、软件程序系统、检测系统。其中，机械传动系统包含了气动部分，电器硬件系统包括了操作部分和显示部分。

三、扭杆压入工作装置的机械结构设计

扭杆压入工作装置的机械结构主要包括压装装置、升降装置、定位装置。

（一）压装装置的设计

压入法装配的压装机一般可分为机械式、气动式、液压式、电磁式。其中，机械式压装机又可以细分为杠杆、螺旋、齿条三种类型，能够提供的压力一般为10KN到10000KN之间。气动式压装机主要在过盈量不大的联接件上使用，尤其进行大量的、成批的生产中会普遍使用，其压力一般不会超过50KN。液压式压装机的压力通常在500KN以上，有时在行程比较短、压力比较大的重型、大型联接件使用上，其压力能够大于10000KN。而在小批量或者单件生产中，常用来代替大型的压力机。电磁压装机的压力最小，通常在仪表的装配上使用。

（二）升降装置的设计

在步进电机的使用过程中，直尺锥形齿轮自身的减速装置能够带动滚珠丝杠螺母，对定位装置的位置不断进行调整，从而装配不同型号的转向器。升降装置采用开环的控制方式，其理论基础在于，步进电机的输出转角与控制器提供的脉冲数呈现出正比关系。所以，一般情况下如果对精确度的要求不高，可以使用步进电机。

（三）定位装置的设计

全部工件在空间坐标系内都具备6个自由度，要使工件在设备加工中处于正确的位置，就要对这6个自由度进行限制。最终的效果是，保证转向器扭杆压装机在运行时固定不动。定位套和活塞杆之间的定位基面是长圆柱孔，能够限制活塞杆的4个自由度;定位销限制了活塞杆的1个自由度。最后一个自由度是转动，对装配工作几乎不产生影响，所以它没有固定的定位方式。在夹紧方式的选择上，采用的是气爪夹紧。移动夹紧块的作用是调节气爪在导向轴上的位置，气爪上的V型块有利于对不同型号的转向器扭杆进行夹紧。夹紧装置的设计原则是作用点尽量靠近工件的被加工部位，因此气爪在安装上应该靠近活塞杆的上部。

通过对转向器扭杆压装机的设计分析可知，由于过盈量较小，压装力也小，采用气动式压装机能够降低成本，而且操作比较方便。装置中的立柱，主要作用是导向和支撑。而压头的主要作用则是对减震器的防尘罩进行固定，从而实现压装对中。

四、结语

由此可知将扭杆压人工作装置应用在汽车转向器的装配上，主要的优势在于能够在工作生产中减轻工人的劳动强度。另外，该装置能够根据操作人员的操作熟练程度来对节拍进行调整，因而具有很好的适应性。也因此，能够提高生产效率，增加企业经济效益。

参考文献：

[1]金嘉琦，邵鹏生.某汽车悬架扭杆弹簧优化設计[J].机械工程师，2017（1）：61-63.

[2]张强.一种小型多功能工程机械车工作装置的设计[J].科学技术创新，2017（29）：44-45.

[3]杨惠姣，俞国胜，陈忠加，etal.防火带开设机工作装置设计？？[J].林业机械与木工设备，2017（2）：20-24，共5页.

（作者单位：沈阳金杯恒隆汽车转向系统有限公司）