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角转向转动轴下十字节振动的问题改善方法

来源:www.jjyyqc.com 发表时间:2019-12-23
  角转向传动轴同转向器与转向管的连接通常采用十字轴结构,由于十字轴结构输入输出轴之间存在夹角,传动时存在着附加力矩,使十字轴在使用过程中产生晃动,从转向器的支承结构上进行优化设计,并在ADAMS中进行验证结果,对转向系统的设计有一定的参考意义。
  在转向传动轴的设计过程中,通常通过保证传动轴上段与中段的夹角和中段与下段的夹角一致, 并且相位角符合结构布置要求来保证转向力矩波动越小。但这要求传动轴在使用的过程中一直处于理论的设计状态。在实际情况中,由于输入轴和输出轴之间存在夹角,其主、从动轴上的力矩作用在不同的平面上,因此仅在输入叉轴的扭矩和输出叉轴的反作用扭矩的作用下是不能平衡的。从十字轴万向节的力矩平衡上来看,必然还存在着其他的力矩。根据受力情况和力矩三角形可以得出,附加力矩T2'=T1xSina (其中T1为输入轴扭矩,a. 为输入输出轴的夹角)。
  附加弯矩T2在零与更大值间作周期为180°的变化,其使输出叉轴的支承承受周期性变化的径向载荷为F2=T1xSina/L2 (其中L2为传动轴十字轴中心点到支承的距离)。
  某车型在先行车实验过程中,发现有转向传动轴下十字节与护罩干涉的现象发生。静态测量其间隙,发现满足一般间隙要求。再次进行实验,对问题还原,发现该现象在极限转向力矩输入的情况下发生。经系统的分析原因,认为干涉现象是由于转向传动轴十字轴的附加力矩引|起的。
  由于本车型采用管柱式电动助力转向,输入到转向传动轴的转向力矩增大,对于转向传动轴与转向器连接的十字轴来说,输入力矩增大,电机助力输入的扭矩设计为33Nm。该车型为四驱车型,转向器支承点靠下,转向器安装衬套距离转向传动轴十字轴的距离为320mm,中间传动轴与输出轴(即转向器的输入轴)的夹角a为27.5°,可根据上式计算出输出轴的附加力矩: T2'=33xsin27.5=15.23Nm, 支承力F2=15.23/0.32=47.6N。
  由于转向器安装点同副车架之间的连接为采用衬套方式连接,其衬套的三个方向的线刚度为500/5000/000N/m,故支承力47.5N弓|起的衬套的线性方向的变形可以忽略不计,由于衬套的扭转刚度为2400Nmm/deg (整车Y方向),可以计算出由于输出力矩附加力矩T2引起的十字轴的转动量为D=sin ( 15.23x1000/2400/2) x3200mm=17.7mm。


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