汽車轉(zhuǎn)向傳動軸相位角的設(shè)計

馮帆 劉優(yōu)

摘 要：轉(zhuǎn)向力是評價汽車操縱穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向力會出現(xiàn)時輕時重的波動現(xiàn)象。文章闡明了傳動軸相位角與轉(zhuǎn)向力的關(guān)系， 對某轉(zhuǎn)向力波動過大的重型卡車進行了相位角改進設(shè)計。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；相位角；硬點

中圖分類號：TH113. 2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）06-0006-02

汽車轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)一般由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向傳動軸及萬向節(jié)組成。由于轉(zhuǎn)向傳動軸兩端有兩個不等速萬向節(jié)，則必然就會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向力的波動問題。在本轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計中，汽車空間布置較為緊湊，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬點已經(jīng)固定，所以不能通過系統(tǒng)硬點的改變來解決轉(zhuǎn)向力波動問題，只能通過改變傳動軸相位角來解決此問題。

1 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)等效夾角理論

定義轉(zhuǎn)向軸與傳動軸間的夾角為β1，β1∈[0 °，90 °）；轉(zhuǎn)向傳動軸與轉(zhuǎn)向輸入軸間的夾角為β2，β2∈[0 °，90 °）；轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向傳動軸所在的平面（定義為平面Ⅰ）和轉(zhuǎn)向傳動軸與轉(zhuǎn)向器輸入軸所在平面（定義為平面Ⅱ） 間的夾角為α，α∈（-90 °，90 °），當(dāng)平面Ⅰ由平面Ⅱ逆時針旋轉(zhuǎn)而得，α為正；當(dāng)平面Ⅰ由平面Ⅱ順時針旋轉(zhuǎn)而得，α為負；上端十字叉面與下端十字叉面的夾角為轉(zhuǎn)向傳動軸相位角ψ，ψ∈（-90 °， 90 °），轉(zhuǎn)向傳動軸上端的十字叉由下端的十字叉逆時針旋轉(zhuǎn)而得，為正；當(dāng)順時針旋轉(zhuǎn)而得，為負。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)所對應(yīng)的夾角，分別如圖1和圖2所示。

轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)等效夾角的計算公式：

對函數(shù)進行分析，如圖3和圖4所示。

當(dāng)x=0時，A（x）取得最小值。即當(dāng)ψ=-α，βe最小，則對于增函數(shù)F（βe）取最小，轉(zhuǎn)向力波動最小。

3 某車型轉(zhuǎn)向軸相位角的確定

①某車型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)硬點布置，見表1。

②根據(jù)表1對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行三維建模，如圖5所示。

③對本車轉(zhuǎn)向傳動軸相位角改變前后轉(zhuǎn)向力波動進行比較見表2，如圖6所示。

4 結(jié) 語

當(dāng)？追=-a，？茁emin=最小，則對于增函數(shù)F（？茁e）取最小轉(zhuǎn)向力波動最小，所以在本轉(zhuǎn)向軸傳動設(shè)計時，相位角盡量接近角。如果相位角調(diào)整后波動力還不能滿足設(shè)計要求，則需要調(diào)整？茁1和？茁2，使得最小以使波動力最小。

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