机械转向器异响因素及设计论文

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机械转向器结构分析:

齿轮齿条机械转向器结构解剖:机械转向器由外球头、外拉杆、内球头、齿条、小齿轮、压块塞、预紧弹簧、齿条衬套等,如图1所示:图1齿轮齿条机械转向器和动力转向器的最大区别就是:机械转向器较动力转向器少了油管和液压缸,少了转阀和扭杆。机械转向器的齿条在壳体内部的固定方式是一端由衬套固定,另一端由小齿轮和齿条啮合固定。较之动力转向器,机械转向器纯机械连接,受路面激励很容易产生异响。

机械转向器异响原因分析:

异响的产生肯定是由于两零部件或者以上零部件间产生相对运动或者相对制约。下面对机械转向器可能产生异响的原因作鱼刺分析,如图2所示:图2首先排除一些总装装配的原因和零部件厂加工的原因。总装新下线车辆要进行四轮定位,调整前束,这样可以排除内外球头的松动、前束大、齿条背面粗糙度大、拉杆螺母松动等可能原因。然后测量内拉杆的启动力矩,查看是否满足图纸要求,如果不满足图纸要求,则要求供应商重新制作。经过测量,海马转向器的启动力矩都满足要求,并且制作启动力矩更小的样件后装车试验,异响基本没有改善。运用排除法分析,引起异响的可能原因如下:转向器齿轮齿条预紧力不够,压块塞轴向和径向的窜动,齿条衬套和壳体的摩擦。

对比优化设计和验证的过程:

优化措施:异响的转向器弹簧刚度为166Nlmm,如果弹簧刚度不足,齿条受到来自路面的激励后,齿条会有各个方向的分力,如果作用在弹簧上的分力很大,那么弹簧就会压缩,齿条沿着弹簧轴向运动,当受力减小,齿条回弹,回弹后会和小齿轮发生撞击,如果频率达到一定程度则齿轮齿条撞击产生异响。为了减小该处的异响,分别制作以下几个样件:弹簧刚度从166N/mm提高到250Nlmm,预紧力为50ON的样件2件、预紧力为550N的样件2件、预紧力为650N的样件2件。验证:分别对这些转向器装车验证,发现异响声音有所减小,但是仍然能够察觉,优化效果不好。优化措施:弹簧的压块塞的外径和转向器壳体是有间隙的,齿条在受到激励时会传递给压块塞,如果压块塞的外径和转向器壳体间隙不合理,则压块塞可能在壳体内部晃动产生异响,为了不让压块塞在壳体内部晃动,只有让压块塞和转向器壳体过盈配合或者通过一个软体让两者之间没有间隙。为了保证易装配,于是想到了在压块塞圆柱表面加工两道凹槽,加人两条0型圈。制作样件2个,加在预紧力为650N的转向器中,把齿轮齿条间隙调到0.06mm。验证:把该0型圈加人转向器后装车评价,发现该车以20km小的速度在石块路上行驶时还是有异响。优化措施:齿条衬套是靠外挡圈压在齿条和壳体之间,如果衬套尺寸选择不对,齿条和壳体之间间隙达不到合理值,在转向器受到路面特定的激励的时候就有可能产生异响。更改前的齿条衬套如图3所示,为了减小此处可能产生的异响,手工改制齿条衬套,在齿条衬套外圈加上两个0型圈(如图习沂示蓝色部分),在方案二基础上,在齿条衬套上增加此两个0型圈。优化措施:方案三中的齿条衬套为手工改制件,手工改制的件可能性能不稳定,于是方案四决定采用工装件装车评价。验证:把方案四的转向器装车后评价,发现异响声音完全消除。五、结论本文对齿轮齿条式机械转向器因结构设计不合理而产生转向异响的原因进行了分析,并提出了优化方案。并对优化前后相关零件的结构和测试结果进行对比。经过专业的车辆评价人员评价后,反馈机械转向器异响完全消除,优化效果良好,后续车型的机械转向器可以参考本次优化的结构进行设计。

本文作者：程翔工作单位：海口一汽海马汽车有限公司