汽車與轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)分析

1、 學(xué)號：24111900373畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)分析作 者屆 別系 別專 業(yè)指導(dǎo)老師職 稱完成時(shí)間2015年5月14日摘 要汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了可潰縮變形的吸能減力減傷部件。在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，壓潰系統(tǒng)各部件可按照預(yù)先設(shè)計(jì)而潰縮變形,轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)的潰縮吸能作用，對駕駛者胸部、腿部的保護(hù)有著決定性影響。我國雖然對汽車的安全性進(jìn)行了一定程度的研究，但對被動(dòng)安全性研究最多的主要集中在安全帶、安全氣囊、吸能保險(xiǎn)桿等碰撞安全措施，以及車身的耐撞性和整車的碰撞試驗(yàn)與仿真等，而對于安全轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究還沒有引起足夠的重視。本文通過對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，了解

2、其壓潰特點(diǎn)和工作方式，首先從汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國內(nèi)外的發(fā)展逐步了解壓潰系統(tǒng)對汽車安全的重要影響，并建立簡易的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，特別對壓潰結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入了解，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選取一種汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)，確定其整體相關(guān)尺寸，對壓潰部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。使用PRO/E三維軟件進(jìn)行建模，然后用CAD出二維工程圖。進(jìn)而有效的針對其被動(dòng)安全壓潰時(shí)的結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)進(jìn)行分析，并針對常見的碰撞出現(xiàn)的被動(dòng)安全事故，說明汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在壓潰瞬間對人體的保護(hù)作用。關(guān)鍵詞：壓潰結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向管柱；PRO/E；結(jié)構(gòu)分析IAbstractAutomobile steering crushing system is increased on

3、 the basis of the traditional steering system can crumple deformation energy absorption force and harm reduction components. In car head-on collision occurs, crushing system components can be crumple deformation according to the preliminary design, and the steering crushing system of crumple energy

4、absorption effect, have a decisive impact on the rider to the protection of the chest, legs.This article through to automobile steering system structure analysis, understand its crushing characteristics and way of working, starting from the development of the automobile steering system at home and a

5、broad gradually understand can crushing system the important influence to the auto safety, and to establish a simple and easy car steering system model, especially to an in-depth understanding of crushing structure, analyzes its structural characteristics. Select a car steering crushing system, dete

6、rmine the overall size, structure and size of the crushing system design calculation and checking. Using PRO/E 3d software modeling, and then use CAD two-dimensional engineering graphics. And effective for the passive safety of crushing structure change characteristic is analyzed, and in view of the

7、 common collision of passive safety accident, automotive steering system in crushing instantaneous protection to the human body. Keyword:Crush structure;Steering Column;PRO/E;structured analysisII南湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒 論11.1汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)的研究與發(fā)展11.2國內(nèi)外轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性法規(guī)及規(guī)范21.3汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)的意義4第二章 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理及

8、結(jié)構(gòu)型式62.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理62.1.1機(jī)械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)62.1.2電子式液壓助力轉(zhuǎn)向82.1.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向92.2汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓潰結(jié)構(gòu)型式102.2.1套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱102.2.2脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱122.2.3網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向管柱132.2.4其他壓潰吸能部件13第三章 壓潰部分三維建模及二維工程圖173.1 壓潰特點(diǎn)及工作方式173.2簡易汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)PRO/E模型183.2.1汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸183.2.2轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)組成及分析183.3汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓潰結(jié)構(gòu)CAD二維工程圖193.3.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成203.3.2碰撞瞬間汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)吸能反映2

9、0第四章 總結(jié)與展望22參考文獻(xiàn)24致 謝26I南湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論1.1汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)的研究與發(fā)展汽車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來，已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車開始，汽車這一代步工具已經(jīng)取得了相當(dāng)大的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為當(dāng)今世界人類生活必不可少的工具。進(jìn)入二十一世紀(jì)，人們對汽車的追求，更多的朝著安全，環(huán)保和節(jié)能的方面發(fā)展。其中，汽車安全被認(rèn)為是最重要的因素。汽車安全性被越來越多的關(guān)注。 根據(jù)交通事故的統(tǒng)計(jì)資料和對汽車碰撞試驗(yàn)的研究，當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，有46%的駕駛員傷害是有方向盤，轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向器組成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)造成的1瞿喆文.吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在正

10、面碰撞過程中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)D.上海：同濟(jì)大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文，2003.。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是駕駛員操縱汽車的基本媒介。為了減輕或者避免汽車在正面碰撞事故中由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對人體的傷害，在二十世紀(jì)六十年代，汽車制造廠商紛紛與汽車安全性研究組織合作，研究開發(fā)能夠符合足夠強(qiáng)度和剛度傳遞轉(zhuǎn)向力，又能在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠阻止方向盤和轉(zhuǎn)向柱向乘員方向移動(dòng)，當(dāng)人體胸部撞擊方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠吸收沖擊力，減輕人體所受到的傷害的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1967年，世界上第一個(gè)吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被安裝在了美國通用（General Motors）的概念車上2Bahig FiletaIntrusion Factors and Th

11、eir Effects on Steering Column Movements During VehicleS Frontal Impact TestingJSAE970573.。這個(gè)吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是在轉(zhuǎn)向管柱中間增加了可以壓潰的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)孔在受力潰縮破損來吸收碰撞所帶來的沖擊力。相關(guān)的研究表明，使用吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)后，造成乘車人員致命的危險(xiǎn)降低了12%，造成乘員重傷的危險(xiǎn)降低了38%3徐引龍.吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾個(gè)主要影響因素分析J.大連：中國汽車工程學(xué)會第七屆汽車安全技術(shù)會議，2002.。經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)中的吸能潰縮系統(tǒng)也得到了非?？焖俚陌l(fā)展，轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)的研究也主

12、要集中于對可潰縮式轉(zhuǎn)向管柱的設(shè)計(jì)，可變形汽車防撞支架，中間軸結(jié)構(gòu)吸能，方向盤吸能等幾個(gè)方面。從最初的純機(jī)械控制液壓助力轉(zhuǎn)向，電子控制液壓助力轉(zhuǎn)向，電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向，四輪轉(zhuǎn)向，到線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)。每一次技術(shù)改革都向著操作舒適、使用安全、節(jié)能環(huán)保的方向進(jìn)步。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的同時(shí)，壓潰吸能式轉(zhuǎn)向管柱作為汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)的重要組成部分，也發(fā)展出了許多適應(yīng)不同車型的轉(zhuǎn)向管柱。其中，套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱，脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱，網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向管柱便應(yīng)運(yùn)而生。1.2國內(nèi)外轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性法規(guī)及規(guī)范目前，全球的汽車安全性法規(guī)主要有美國的b3CVSS，歐洲的ECE以及日本的TRIAS。這些安全法律法規(guī)的推出以及強(qiáng)

13、制執(zhí)行，促使全球整車以及零部件生產(chǎn)廠商加大對汽車安全性的發(fā)展，推動(dòng)了汽車安全性技術(shù)的發(fā)展，為人類發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。除了這些國家和政府頒布的強(qiáng)制性的法律法規(guī)外。還有受到大量認(rèn)可的星級評價(jià)體系(NCAP)。雖然，星級評價(jià)體系不是強(qiáng)制性執(zhí)行的，但是由于它具有公平、有效、客觀的評價(jià)方法，以及受到廣泛認(rèn)可的可靠易懂的汽車安全性能評估方法，受到廣大普通用戶的認(rèn)同，同樣也對全球汽車生產(chǎn)廠商研究和發(fā)展汽車安全技術(shù)作出了貢獻(xiàn)。1.GB11557-1998：針對防止汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛員傷害的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法的法規(guī)最早于1967年在美國誕生。隨后，歐洲、日本也根據(jù)本國的國情和基本規(guī)章制度制定了各自的標(biāo)準(zhǔn)。

14、在我國，汽車的發(fā)展以及汽車安全性的研究比較落后，尤其是在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面的研究起步較晚，使我國長期遭受汽車正面碰撞安全事故造成大量傷亡的情況。在主要參考了歐美轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，我國于1998年制定并頒布了GBll5571998防止汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)對駕駛員傷害的規(guī)定，從而使我國汽車工業(yè)結(jié)束了沒有統(tǒng)一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)代。GB11557-1998規(guī)定了人體碰撞模型實(shí)驗(yàn)中人體模塊以2425km/h的速度撞擊方向盤，撞擊的方向與車體縱向中心線基本平行。其中，人體模塊作用在方向盤上的水平力不得超過11123N。 2.歐美、日本轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性法規(guī)及規(guī)范美國FMVSS 203，F(xiàn)EVSS 20

15、4以及FMVSS 208： FMVSS的全稱是美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全法規(guī)(U.S.Federal Motor Vehicle SafetyStandard)，是美國聯(lián)邦法律第49篇第571部。雖然，F(xiàn)MVSS包括了大約25項(xiàng)主動(dòng)安全性法律法規(guī)和約23項(xiàng)被動(dòng)安全性法律法規(guī)，已經(jīng)具有較為全面的框架結(jié)構(gòu)，但它仍然處于發(fā)展過程中，還有許多需要改進(jìn)和加強(qiáng)的內(nèi)容。同時(shí),它被越來越多的國家和機(jī)構(gòu)參照，作為范本資料來繼續(xù)改進(jìn)加深內(nèi)容。 3.歐洲ECE R12(Steering Mechanism)： ECE的全稱是歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(Economic Commission for Europe Regulation

16、s)。ECER12是歐盟參照了美國的安全性法律法規(guī)后所制定的關(guān)于防止汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛員傷害的技術(shù)要求的法規(guī)。因此，ECE R12中的規(guī)定基本與美國FMVSS較為相近。 4.日本TRIAS 11-4-6： TRIAS的全稱是日本道路運(yùn)輸車輛保安標(biāo)準(zhǔn)(Traffic Safety and Nuisance Research Institutes Automobile Type Approval Test Standards)。TRIAS 11-4-6是參考了歐洲汽車安全法規(guī)所制定的關(guān)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)碰撞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的法規(guī)，其中，涉及了人體模塊與轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的碰撞試驗(yàn)。相比之下，日本的法律法規(guī)比歐美的法律法

17、規(guī)要簡單的多，只對碰撞過程中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作用于人體模塊上的沖擊力作了相關(guān)規(guī)定。而歐洲的法律法規(guī)較為全面，因?yàn)樗诓粌H增加了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的頭型試驗(yàn)，同時(shí)對轉(zhuǎn)向管柱在垂直方向和側(cè)向的位移做出了規(guī)定，對乘員的保護(hù)更為全面。 5.星級評價(jià)NCAP：星級評價(jià)NCAP星級評價(jià)體系(Star Rating System)是用來表示按新車安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，NCAP(New CarAssessment Programm)要求所進(jìn)行的碰撞試驗(yàn)中乘員傷害結(jié)果的一種有效的清晰體現(xiàn)。它是根據(jù)試驗(yàn)中測得的假人所受的各項(xiàng)傷害信息數(shù)據(jù)，對乘員傷害的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行星級劃分，以此來評估車輛的安全性能。一般來說，綜合各項(xiàng)指標(biāo)的評估結(jié)果最高為5顆

18、星(在日本最高為6顆星)。得到的星數(shù)越多，表示該項(xiàng)指標(biāo)的安全性越好。稱為五星級，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率小于或等于10%； 稱為四星級，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率為11%-20%； 稱為三星級，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率為21%-35%； 稱為二星級，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率為36%-45%； 稱為一星級，表示乘員嚴(yán)重傷害的概率等于或大于46%；除了對乘員傷害評定以外，星級評價(jià)還可以在汽車的碰撞響應(yīng)，如方向盤位移、腳踏板運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向柱位移等做出相應(yīng)的評定4Joseph NKanianthraGovernment status reportUnited StatesJThe 19th Enhanced Saf

19、ety of Vehicles：2005.。 由于每個(gè)國家的具體情況不同，所以各個(gè)國家制定的汽車碰撞安全法規(guī)也都是有相應(yīng)的差異。但都是為了汽車在碰撞事故發(fā)生后能減少或避免駕駛員受到傷害，車輛的指導(dǎo)設(shè)計(jì)和改進(jìn)的安全性?？v觀國內(nèi)外的研究和相關(guān)規(guī)定，汽車碰撞安全措施分為兩類： (1)汽車緩沖結(jié)構(gòu)和減震吸能措施良好的控制“一次碰撞”； (2)根據(jù)相關(guān)報(bào)道和記錄的分析研究，“二次碰撞”給乘員的傷害更為直接也更加嚴(yán)重，為了減輕“二次碰撞”給乘員造成的傷害，主要采取了一下一些措施： 安裝安全帶，并提高其固定強(qiáng)度； 安裝安全氣囊； 安裝吸能式轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)； 軟化儀表板的其他內(nèi)飾構(gòu)件； 安裝一圈緩沖裝置； 避免

20、風(fēng)窗玻璃破碎損傷乘員，采取保護(hù)措施等5林小哲.汽車吸能轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與碰撞仿真D.浙江：浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院碩士學(xué)位論文，2008.。 大量的實(shí)踐情況表明，良好的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以大幅減輕乘員在遭受正面碰撞時(shí)受傷害的程度，降低死亡率！1.3汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)的意義 汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)對人體受到碰撞沖擊力起到了有效的減輕與避免。研究表明，1978年在美國有41，400名駕駛員由于在汽車事故中撞擊轉(zhuǎn)向系統(tǒng)導(dǎo)致死亡或者不同程度的受傷。而假若汽車上沒有安裝吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這一數(shù)字將會上升至63，000人6丁海建.可伸縮式汽車碰撞緩沖吸能裝置研究D.湖南：湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.。當(dāng)駕駛員正

21、常使用安全帶的情況下，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與帶有壓潰結(jié)構(gòu)的吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對人體傷害的對比7杜小輝.基于HyperWorks的汽車轉(zhuǎn)向管柱靜壓潰性能分析C.浙江：Altair 2009 HyperWorks技術(shù)大會論文集，2009.。如圖1.1所示：圖1.1帶有壓潰結(jié)構(gòu)的吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效果對比 安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有引起人們足夠的重視有很大一部分原因是因?yàn)榘踩珟Ш桶踩珰饽业陌l(fā)展，在一定程度上降低了汽車碰撞時(shí)乘員的傷亡率，使不了解真正原因的人認(rèn)為安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的并沒有那么重要。還有一種原因就是，人們都安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的認(rèn)識和了解十分有限，不清楚安全轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車碰撞事故中起到的作用。事實(shí)上，這種想法過于

22、片面，原因是： (1)當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，駕駛員的身體很容易與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生多次碰撞，給成駕駛員頭部、腿部和胸部造成不同程度的傷害。尤其是因?yàn)檐囁俚牟粩嗵嵘瑔渭兊囊揽堪踩珟Ш桶踩珰饽襾肀Ｗo(hù)駕駛者的安全，駕駛員撞擊轉(zhuǎn)向盤而造成胸部骨折或內(nèi)臟受損的車輛安全事故越來越多，因此現(xiàn)代汽車研發(fā)及安全機(jī)構(gòu)投入了越來越多的人力和物理對轉(zhuǎn)向系的研究和設(shè)計(jì)。 (2)據(jù)統(tǒng)計(jì)，佩戴座椅安全帶可以使汽車發(fā)生碰撞時(shí)的死亡率降低15一30，而安全氣囊可以使事故傷死亡率降低18左右。當(dāng)兩者配合使用時(shí)，死亡率可下降47左右?？墒聦?shí)上，汽車安全帶由于不舒適，很多駕駛員并沒有按規(guī)定佩戴，尤其是在我國，中低檔汽車并沒有安裝安全氣囊。在

23、這種情況下，一旦發(fā)生碰撞安全事故，對駕駛員的傷害是非常嚴(yán)重的8劉文舉.基于動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)的轉(zhuǎn)向管柱壓潰力分析C.重慶：2013年中國汽車工程學(xué)會年會論文集，2013.。 (3)根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)資料，在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的沖擊是駕駛員的主要傷害。研究表明，在汽車正面碰撞事故中，具有壓潰結(jié)構(gòu)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使駕駛員傷害降低60左右。 (4)在嚴(yán)重的汽車正面碰撞事故中，汽車駕駛室生存空間的缺乏是使駕駛員受傷的一大原因，安全帶及安全氣囊裝置所起到的保護(hù)作用并不能替代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓潰吸能的保護(hù)。 (5)我國在1989年開始頒布防止轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)對駕駛員傷害的規(guī)定，為了使汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，進(jìn)

24、行轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的安全性研究也是必要的9杜天強(qiáng).防止汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)對駕駛員傷害的規(guī)定S.中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會,1989.?？梢?，對汽車安全轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的研究是十分必要的，而且由于對相關(guān)領(lǐng)域的研究與發(fā)展，也促進(jìn)了汽車技術(shù)的進(jìn)一步提升，對經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一起到了一定的作用。第二章 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)型式2.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理圖2.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器會接收到轉(zhuǎn)向盤的力矩和擬轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，通過數(shù)據(jù)總線發(fā)給電子控制單元，電控單元會根據(jù)傳動(dòng)力矩、擬轉(zhuǎn)的方向等數(shù)據(jù)信號，向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出動(dòng)作指令，從而電動(dòng)機(jī)就會根據(jù)具體的需要輸出相應(yīng)大小的轉(zhuǎn)動(dòng)力

25、矩，產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)向。如果不轉(zhuǎn)向時(shí)，則系統(tǒng)不工作，處于休眠狀態(tài)等待調(diào)劑。2.1.1機(jī)械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械液壓助力系統(tǒng)主要包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)、液壓升壓泵、液壓缸、活塞等等。工作原理是通過液壓泵皮帶驅(qū)動(dòng)的引擎(由發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶帶動(dòng))提供油壓活塞移動(dòng),從而產(chǎn)生輔助力使拉桿和輔助輪轉(zhuǎn)向。圖2.2液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)構(gòu)造圖首先位于轉(zhuǎn)向機(jī)機(jī)身上的機(jī)械閥體(能夠與轉(zhuǎn)向柱一起移動(dòng))，在方向盤沒有旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械閥體保持原位，活塞兩側(cè)的油壓處于平衡狀態(tài)，汽車車輪不會發(fā)生偏移。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向控制閥門的打開或關(guān)閉，一側(cè)的油液不通過液壓缸而直接返回油箱，另一側(cè)的油液繼續(xù)流入液壓缸，活塞兩側(cè)可以產(chǎn)生壓差而

26、被推動(dòng)，從而產(chǎn)生輔助推力推動(dòng)轉(zhuǎn)向拉桿，使轉(zhuǎn)向變得更容易。機(jī)械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在大型車輛上運(yùn)用的比較多，是因?yàn)榇笮推囇b載的貨物質(zhì)量比較大，使得在轉(zhuǎn)向過程中需要克服更大的前輪轉(zhuǎn)向阻力矩，從而要駕駛員在方向盤上施加比較大的轉(zhuǎn)向力，長時(shí)間駕駛中就會使駕駛員感到更加疲憊。為了是駕駛員更輕便的操縱汽車行駛，就需要在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上做出改進(jìn)。其中一種方法就是在汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中加裝助力裝置，借助汽車本身的動(dòng)力系統(tǒng)，以液壓力、空氣壓縮力、電動(dòng)力來增加駕駛員對前輪操作的力矩。圖2.3液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理示意圖在液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，如車輪在遇到坑洼路面而導(dǎo)致產(chǎn)生劇烈跳動(dòng)，輪胎出現(xiàn)被動(dòng)轉(zhuǎn)向時(shí)，可以通過液壓活塞上的影響

27、良好的緩沖和減震，使傳遞到方向盤的振動(dòng)大大降低。機(jī)械液壓助力器技術(shù)成熟和穩(wěn)定，可靠性高，應(yīng)用廣泛。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高。單純的機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)強(qiáng)度不能調(diào)整，很難滿足在低速和高速行駛過程中指向精度的需求。2.1.2電子式液壓助力轉(zhuǎn)向電子式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是基于液壓式助力轉(zhuǎn)向改進(jìn)的，它們最大的區(qū)別在于提供油壓油泵的驅(qū)動(dòng)方式不同。機(jī)械式液壓助力是由發(fā)動(dòng)機(jī)本身提供動(dòng)力，通過皮帶驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)的伸縮，而電子式液壓助力由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電子液壓泵來完成轉(zhuǎn)向動(dòng)作。圖2.4電子液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電子液壓助力的電子泵，不用消耗發(fā)動(dòng)機(jī)本身的動(dòng)力，而是由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)控制帶動(dòng)。而且電子泵是由電子系統(tǒng)控制的，

28、不會在不需要轉(zhuǎn)向的時(shí)候打開，降低功耗。電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特制電子控制器，是利用對車速傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器等傳感器的信息處理，通過改變電子泵的液壓流量來改變轉(zhuǎn)向助力的力度大小。2.1.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 電動(dòng)助力主要由電動(dòng)機(jī)、電池、傳感器、控制單元構(gòu)成，沒有了液壓助力系統(tǒng)的液壓泵、液壓管路、轉(zhuǎn)向柱閥體等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)非常簡單。圖2.5電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要工作原理是，在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于轉(zhuǎn)向柱位置的轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)動(dòng)信號傳到控制器，控制器通過運(yùn)算修正給電機(jī)提供適當(dāng)?shù)碾妷?，?qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。而電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)放大后推動(dòng)轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向拉桿，從而提供轉(zhuǎn)向助力。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以根據(jù)速度改變助力的

29、大小，能夠讓方向盤在低速時(shí)更輕盈，而在高速時(shí)更穩(wěn)定。圖2.6電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是對轉(zhuǎn)向柱施加助力，是將助力電機(jī)經(jīng)減速增扭后直接連接在轉(zhuǎn)向柱上，電機(jī)輸出的輔助扭矩直接施加在轉(zhuǎn)向柱上，相當(dāng)于電機(jī)直接幫助我們轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。另一種是對轉(zhuǎn)向拉桿施加助力，是將助力電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向拉桿上，直接用助力電機(jī)推動(dòng)拉桿使車輪轉(zhuǎn)向。后者結(jié)構(gòu)更為緊湊、便于布置，目前使用比較廣泛10胡春花.汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)N.江蘇：常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2009.。2.2汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓潰結(jié)構(gòu)型式當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，碰撞沖擊能量的吸收主要是通過構(gòu)件的變形、破壞，或是通過構(gòu)件之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)的。由于汽

30、車壓潰吸能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了能夠變形、破壞、或是通過摩擦吸收能量的結(jié)構(gòu)，所以，它能在發(fā)生事故時(shí)起到良好的保護(hù)駕駛員安全的作用。 轉(zhuǎn)向管柱、注塑剪切塊、塑料襯套、中間芯軸及可以產(chǎn)生較大摩擦的上下柱筒，能發(fā)生潰縮變形的支架等等。其中，關(guān)鍵的轉(zhuǎn)向管柱的壓縮變形能夠減輕或避免駕駛員受到傷害，現(xiàn)在用的比較多的轉(zhuǎn)向管柱有以下三種：1 套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱；2 脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱；3 網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向管柱11李巖和.淺談汽車吸能轉(zhuǎn)向管柱型式D.中國汽車技術(shù)研究中心,2007.。2.2.1套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱是這三種可潰縮變形轉(zhuǎn)向管柱中較為成熟的一種，其應(yīng)用也較為普遍。它的結(jié)構(gòu)是

31、用一個(gè)空心套筒連接上、下兩段轉(zhuǎn)向管柱，通過花鍵傳遞轉(zhuǎn)向的扭矩。當(dāng)汽車受到碰撞沖擊時(shí)，上、下兩段轉(zhuǎn)向管柱在套筒內(nèi)滑動(dòng)，通過產(chǎn)生一定的摩擦和變形吸收沖擊能量，同時(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中間的可破環(huán)支架結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，避免方向盤向后沖擊撞擊乘員，造成傷害。圖2.7是套簡式吸能轉(zhuǎn)向管柱的一種形式12劉長軍.可調(diào)節(jié)、吸能式轉(zhuǎn)向管柱設(shè)計(jì)D.現(xiàn)代零部件，2006.。在套筒上有很多排凹槽。套筒與轉(zhuǎn)向管柱之間在設(shè)計(jì)時(shí)有一定的過盈量，裝配后能夠達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的壓緊力。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到向后的沖擊能量時(shí)，下段轉(zhuǎn)向管柱能夠縮進(jìn)套筒內(nèi)，并利用凹槽與套筒產(chǎn)生的摩擦來吸收沖擊能量。1-上轉(zhuǎn)向管柱 2-下轉(zhuǎn)向管柱 3-套筒2.7一種套筒式吸能轉(zhuǎn)

32、向管柱 小球式吸能轉(zhuǎn)向管柱，如圖2.8所示，是套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱的另外一種形式，也是目前可潰縮變形的吸能式轉(zhuǎn)向管柱中吸能效果比較好的一種。圖2.8小球式吸能轉(zhuǎn)向管柱吸能式轉(zhuǎn)向柱的小球式吸能轉(zhuǎn)向管柱的特性是在其內(nèi)套筒之間的上、下管柱上設(shè)有若干硬化鋼珠。內(nèi)套筒和上、下轉(zhuǎn)向管柱之間沒有明顯的接觸，但作為它的保持構(gòu)件，鋼珠的直徑會比套筒的直徑略大。在受到?jīng)_擊時(shí)，上、下管柱會形成相對運(yùn)動(dòng)。位于內(nèi)套筒中間的鋼珠受力碰撞擠壓，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向管柱的內(nèi)層和外層破裂，產(chǎn)生壓縮變形來吸收沖擊能量。當(dāng)鋼珠施加的壓力大于套筒管壁設(shè)計(jì)承受力時(shí)，鋼珠就會將轉(zhuǎn)向管柱套筒壁撕裂，進(jìn)一步吸收沖擊能量。通過改變轉(zhuǎn)向管柱的直徑或調(diào)節(jié)鋼珠的

33、直徑 來改變轉(zhuǎn)向管柱所受的沖擊載荷。2.2.2脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱比套筒式吸能轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)更簡單一些，其特點(diǎn)是當(dāng)碰撞沖擊力達(dá)到設(shè)計(jì)限度時(shí)，上、下兩段轉(zhuǎn)向管柱能夠自動(dòng)脫開，使轉(zhuǎn)向器和方向盤斷開聯(lián)系，從而避免轉(zhuǎn)向盤向后沖擊造成對駕駛員的傷害。但是，一旦轉(zhuǎn)向器與方向盤發(fā)生斷裂，就無法傳遞駕駛員的轉(zhuǎn)向力，使汽車失去控制，很容易發(fā)生側(cè)翻，再次撞擊。因此，現(xiàn)在現(xiàn)在的汽車脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱中添加了(如圖2.9)所示的在上、下兩段轉(zhuǎn)向管柱之間柔性的聯(lián)軸節(jié)，既能減少撞擊沖擊力，又可以在上下轉(zhuǎn)向管柱斷開后繼續(xù)傳遞轉(zhuǎn)向力。圖2.9脫開式吸能轉(zhuǎn)向管柱2.2.3網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向管柱網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向管柱的管

34、柱上有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(圖210所示)。轉(zhuǎn)向管柱分為上下兩段，通過細(xì)花鍵連接，傳遞轉(zhuǎn)向機(jī)械扭矩。另外，在上下兩段轉(zhuǎn)向管柱之間通過塑料銷軸向連接，由于塑料銷材質(zhì)及結(jié)構(gòu)的問題，其抗剪切力比金屬轉(zhuǎn)向管柱要低很多。在轉(zhuǎn)向管柱受到?jīng)_擊力時(shí)被剪斷，使上下兩段轉(zhuǎn)向管柱也能產(chǎn)生自由的軸向相對運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，轉(zhuǎn)向柱在碰撞沖擊力的作用下，網(wǎng)狀部分受力壓縮變形，吸收沖擊能量，起到保護(hù)安全的作用。圖2.10網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向管柱2.2.4其他壓潰吸能部件 除了吸能式轉(zhuǎn)向管柱外，方向盤、中間軸結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)向管柱的變形支架也是轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)中的重要部件。方向盤從結(jié)構(gòu)上可以分為二輪輻式，三輪輻式和四輪輻式。在這三種結(jié)構(gòu)中，四輪輻式結(jié)構(gòu)抗軸向變形

35、的強(qiáng)度最高，使人體在撞擊方向盤邊緣輪時(shí)產(chǎn)生明顯的減速度，最大限度的減少人體攜帶較大的運(yùn)動(dòng)能量撞擊方向盤中間輪轂部分。而二輪輻式結(jié)構(gòu)是三種結(jié)構(gòu)中抗軸向變形強(qiáng)度最低的，容易使人體產(chǎn)生幾次沖撞力差異碰撞，導(dǎo)致人體加速度多次變化，產(chǎn)生較大的相互作用力，對駕駛員傷害也最為嚴(yán)重13鄧楚南.轎車構(gòu)造M.北京：人民交通出版社，2000.。中間軸結(jié)構(gòu)也是轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)中的重要吸能部件。（如圖2.11）所示的是安裝在某車型上的吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。中間軸結(jié)構(gòu)在碰撞過程中受到?jīng)_擊時(shí)能夠發(fā)生折疊，避免其上部尖銳結(jié)構(gòu)在汽車發(fā)生正面碰撞后向駕駛員方向移動(dòng)，損傷人體胸部頭部等。同時(shí)，人體在撞擊方向盤時(shí)，方向盤下安裝的的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)也會

36、被壓縮變形，使方向盤向下放潰縮，減輕或者避免乘員的傷害。圖2.11帶有中間軸結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔式吸能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各種功能的變形支架的發(fā)展與應(yīng)用也提高了在汽車正面碰撞中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛員的保護(hù)能力。(如圖2.12)所示的變形支架分為上、下兩個(gè)部分。上支架固定在車身結(jié)構(gòu)上，并連接轉(zhuǎn)向管柱。下支架固定在轉(zhuǎn)向管柱的外壁上。下支架上安裝有定位導(dǎo)向槽，當(dāng)受到?jīng)_擊能量時(shí)，下支架會與車身發(fā)生定位滑動(dòng)，甚至發(fā)生脫落。同時(shí)，在下支架的定位栓處安裝了金屬變形條，起到了多重保護(hù)作用。圖2.12碰撞前的變形支架汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，前車身首先會被破壞，轉(zhuǎn)向裝置受到?jīng)_擊就會對駕駛員造成擠壓，這是第一次沖擊。由于碰撞后的急劇制動(dòng)效果，在慣

37、性的作用下，駕駛員會繼續(xù)向前快速?zèng)_擊，再次碰撞轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向裝置，造成二次沖擊。當(dāng)方向盤受到二次碰撞后(如圖2.13所示)，本來固定在車身上的上支架會發(fā)生變形，并與轉(zhuǎn)向管柱脫開。下支架按照預(yù)先設(shè)計(jì)的導(dǎo)向槽方向向下滑動(dòng)。同時(shí)，安裝在下支架上的金屬變形條被定位栓拉直。上、下轉(zhuǎn)向管柱與中間軸一起收縮。這一系列的變形、滑動(dòng)、摩擦、收縮吸收了一部分沖擊力，從而起到了保護(hù)駕駛員的作用。圖2.13碰撞后的變形支架以上所介紹的吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的都是用純機(jī)械式結(jié)構(gòu)組成的。而隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，大大提高了吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同情況下的適應(yīng)能力。世界上最大的吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)生產(chǎn)廠商Delphi正致力于研究出更優(yōu)秀、

38、更好用、更安全的吸能式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)14Moisey BShkolnikovApplications of the ThinWalled Beam Theory in the Analysis of Automobile StructuresJSAE840731.。第三章 壓潰部分三維建模及二維工程圖3.1 壓潰特點(diǎn)及工作方式一般轉(zhuǎn)向管柱的潰縮吸能結(jié)構(gòu)為：上安裝支架采用注塑剪切塊、上下柱筒之間采用塑料襯套、中間芯軸為花鍵注塑結(jié)構(gòu)（中間芯軸位于轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)部，僅可見一部分）15徐引龍.吸能式轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)分析及研究D.北京：清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2001.。（如圖3.1）所示。3.1轉(zhuǎn)向管

39、柱的一般結(jié)構(gòu)一般轉(zhuǎn)向管柱的壓潰過程為: 駕駛員與方向盤接觸, 碰撞開始, 方向盤被擠壓變形到一定程度后, 轉(zhuǎn)向管柱開始壓潰, 之后轉(zhuǎn)向管柱壓潰到底，同時(shí)，駕駛員仍然在繼續(xù)擠壓方向盤, 當(dāng)駕駛員的碰撞速度降為零的時(shí)候開始反彈, 駕駛員胸部離開轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞是，車身首先被撞壞，轉(zhuǎn)向操縱裝置中的轉(zhuǎn)向軸和方向盤被推出而使駕駛員受到第一次沖擊傷害。碰撞后車速急劇降低，駕駛員在慣性的作用下向前方移動(dòng)，再次受到來自轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤的第二次沖擊傷害。這兩次沖擊傷害均可以使汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對駕駛員造成嚴(yán)重的傷害。然而，在有壓潰結(jié)構(gòu)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以通過一系列變形潰縮，來吸收沖擊力，減輕或避免駕駛員所受到

40、的傷害。3.2簡易汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)PRO/E模型圖3.2簡易汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)PRO/E模型3.2.1汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸1. 根據(jù)GB11557-1998防止汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)駕駛員傷害的規(guī)定方向盤中心向后位移竄動(dòng)量不能超過127mm。保證汽車安裝的安全氣囊及其他防護(hù)裝置的正常打開，以免對人體造成過大的傷害16GB11557-1998.防止汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)駕駛員傷害的規(guī)定S.1998.。2. 下轉(zhuǎn)向管柱：外圓柱直徑30mm內(nèi)圓柱直徑28mm，配合下方支架及上方轉(zhuǎn)向盤結(jié)構(gòu)。3. 細(xì)花鍵結(jié)構(gòu)：齒數(shù)24，模數(shù)3.5，壓力角30°，傳遞轉(zhuǎn)向扭矩。4. 塑料銷：直徑6mm，長60mm的圓柱體。5.

41、 上轉(zhuǎn)向管柱：外花鍵結(jié)構(gòu)，齒數(shù)24，模數(shù)3.5，壓力角30°與下轉(zhuǎn)向管柱配合。3.2.2轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)組成及分析 轉(zhuǎn)向管柱由轉(zhuǎn)向軸機(jī)構(gòu)和套筒機(jī)構(gòu)組成17周洪波.ZG410D轉(zhuǎn)向管柱及傳動(dòng)軸總成簡介D.遼寧：北方重工集團(tuán)有限公司汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分公司.2015.。轉(zhuǎn)向軸部分： 1.轉(zhuǎn)向軸部分又由轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)軸套等組成，轉(zhuǎn)向軸與傳動(dòng)軸是通過萬向節(jié)叉連接； 2.轉(zhuǎn)向軸的上部分是花鍵加上錐面配合結(jié)構(gòu)與方向盤形成完美配合； 3.下部分結(jié)構(gòu)是下萬向節(jié)與轉(zhuǎn)向機(jī)聯(lián)接； 4.轉(zhuǎn)向軸的上端有一個(gè)深溝球軸承，下端為橡膠滾針軸承，它們之間的良好配合，起到了支撐轉(zhuǎn)向軸的作用，同時(shí)因?yàn)橄鹉z滾針軸承具

42、有調(diào)心的作用，又解決了轉(zhuǎn)向軸的不同軸問題； 5.傳動(dòng)軸之間采用花鍵配合滑動(dòng)方式，傳動(dòng)軸表面注塑有特殊材料尼龍PA11，尼龍PA11具有質(zhì)量輕、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕、不易開裂、抗軟化、耐熱、摩擦系數(shù)低、吸震、消音、耐油、耐弱酸、耐堿、密封性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。套管部分： 1.套管焊接、組合開關(guān)固定板、變傾角鎖緊機(jī)構(gòu)和可變形固定支架的組合； 2.變傾角鎖緊機(jī)構(gòu)能夠控制支架的松開與鎖緊，由凸輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高度差來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，凸輪的限位鍵可以實(shí)現(xiàn)檔位傾角的變化，完成多角度鎖緊與松開；3.塑料銷的塑性變形，使管柱從車身脫落，阻斷方向盤與轉(zhuǎn)向軸的硬性聯(lián)系。3.3汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)壓潰結(jié)構(gòu)CAD二維工程圖圖3.3簡易汽車轉(zhuǎn)向

43、壓潰結(jié)構(gòu)二維工程圖3.3.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成圖3.4汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成 當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向盤的壓迫是使駕駛員受傷的一個(gè)主要原因，因此，現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)都設(shè)置有各種壓潰吸能裝置。當(dāng)汽車受到碰撞時(shí)，壓潰吸能結(jié)構(gòu)可以比較有效的緩和轉(zhuǎn)向盤對駕駛員造成的沖擊，減輕駕駛員所受到的傷害。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向管柱和受到?jīng)_擊后，能產(chǎn)生軸向的收縮、摩擦、折斷、破損等，吸收沖擊能量。3.3.2碰撞瞬間汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)吸能反映 當(dāng)汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，碰撞首先會使汽車前部發(fā)生變形，汽車轉(zhuǎn)向管柱就會在碰撞力的作用下向后位移，撞擊駕駛員胸部、腿部、頭部等。另外，由于慣性問題，在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)，人體會繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)沖向方

44、向盤，汽車安全帶、安全氣囊會吸收一部分能量起到一定的保護(hù)作用。另一部分能量傳遞給方向盤和轉(zhuǎn)向管柱等，這部分能量會通過轉(zhuǎn)向管柱破損壓潰來進(jìn)行約束，防止給人體造成較大的傷害，超出人體的承受能力。轉(zhuǎn)向中間軸能隔絕首次碰撞的沖擊力，阻礙轉(zhuǎn)向裝置向后運(yùn)動(dòng)。碰撞力先使聯(lián)接中的塑料銷剪斷，轉(zhuǎn)向管柱從車身脫落。約3-5s后，轉(zhuǎn)向軸內(nèi)的塑料銷再次被剪斷，轉(zhuǎn)向軸壓縮；與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向管柱的上下套筒也會受到壓縮，在上下套筒內(nèi)的鋼球會碰撞，并使上下套筒筒壁變形，起到吸收部分沖擊能量的作用18高健.一種吸能式轉(zhuǎn)向管柱的分析J.中國科技博覽.2012.19王常友.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.北京汽車.2007.。第4章

45、 總結(jié)與展望 本文首先對國內(nèi)外汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了初步的了解，并結(jié)合相應(yīng)的安全性法律法規(guī)說明了汽車轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)對汽車駕駛員的安全意義。通過查閱資料，了解各種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理，并分析它們的壓潰特點(diǎn)及工作方式。通過建立簡易的汽車轉(zhuǎn)向壓潰結(jié)構(gòu)PRO/E模型，對轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)組成及壓潰吸能動(dòng)作進(jìn)一步分析，從而反映出壓潰結(jié)構(gòu)在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)對駕駛員的保護(hù)作用。由于汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展及人民生活水平的不斷提升，我國越來越多的家庭對中低端汽車的需求量加大。但人們往往并不注意汽車安全性，尤其是在汽車轉(zhuǎn)向裝置方面，一些基本知識的匱乏，使人們面臨著“發(fā)生車禍就需要付出傷亡代價(jià)”的威脅！為此，文中也利用數(shù)字和圖表對是否安裝轉(zhuǎn)向壓潰系統(tǒng)在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)駕駛員受到