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1、方向盤的構(gòu)成 1.骨架，一般為鋅合金，或者鋁合金，現(xiàn)在有些生產(chǎn)廠家正在嘗試采用更便宜、更輕的鎂合金。骨架采用壓鑄生產(chǎn)。少部分廠家還在使用鋼材鈑金做骨架，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 2.發(fā)泡，發(fā)泡材料在發(fā)泡機中生成，生產(chǎn)時骨架固定在發(fā)泡機中 1和2組合起來就是最簡單的方向盤了。??方向盤3.有些方向盤要求外表縫皮，國內(nèi)一般由工人縫制完成， 4.有些方向盤要求有木料，使用專用機器將木片一層層疊積并最后上漆， 5.有些方向盤的木料用假木代替，假木一般是用PP，ABS等塑料注塑完成，然后上水印 6.方向盤上都會有和主駕駛氣囊DAB對應(yīng)的安裝
2、卡扣或螺釘孔 7.有些方向盤上要求有喇叭觸點，比較簡單的方式就是把喇叭觸點壓入骨架中，還有一種方式就是做一個喇叭觸點模塊并集成一部分電氣線束和電路板在上面 8.有些方向盤要求有開關(guān)，主要位于spokeshell或者主氣囊兩側(cè)，功能一般為電臺，加減速，巡航，聲音，接電話等。方向盤不僅要提供安裝卡扣，還要提供線束接口。9.方向盤下一般會有多功能開關(guān)模塊，或者paddleshift，這時候，需要考慮電氣連接。汽車轉(zhuǎn)向管柱支架有限元分析與結(jié)構(gòu)改進?李?寧（長江大學(xué)機械工程學(xué)院，湖北荊州434023）摘要：運用有限元分析軟件，對某新型
3、轎車的轉(zhuǎn)向管柱支架進行了分析。有限元分析結(jié)論與實測情況相符，確認(rèn)原有管柱支架結(jié)構(gòu)需要進行改進。文章通過分析原有管柱支架的應(yīng)力分布情況，提出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改進方案，再用有限元分析法從眾多的備選方案找到最佳改進方案。改進后的管柱支架樣件經(jīng)裝車測試，達到使用要求，改善效果明顯。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向管柱；有限元；結(jié)構(gòu)；強度?中圖分類號：U464.13??文獻標(biāo)識碼：A??文章編號：1674-0432（2010）-11-0244-20前言隨著社會經(jīng)濟和汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車變得越來越普及。汽車轉(zhuǎn)向管柱作為駕駛員操控汽車的重要部件，其安全性和可靠性顯得尤
4、為重要。在汽車行駛的過程中，任何來自轉(zhuǎn)向管柱的異響、卡滯和變形過大都會給駕駛員造成很大的心理壓力，影響行車安全。轉(zhuǎn)向管柱主要包括轉(zhuǎn)向軸總成、上柱管、管柱支架、緊定螺栓、拉脫鎖、下柱管、下支架、旋鉚銷軸、鎖定手柄等（見圖1）。轉(zhuǎn)向軸總成通常是上端加工有連接花鍵，用來安裝方向盤；下端焊接有萬向節(jié)總成，與轉(zhuǎn)向器連接，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向扭矩的傳遞。上、下柱管裝配在一起，通過管柱支架和下支架安裝在車架上。拉脫鎖與管柱支架通過注塑裝配在一起。圖1汽車轉(zhuǎn)向管柱外形示意圖1.轉(zhuǎn)向軸總成2.上柱管3.管柱支架4.緊定螺栓5.拉脫鎖6.下柱管7.下支架8.旋
5、鉚銷軸9.鎖定手柄1問題提出某新型轎車的轉(zhuǎn)向管柱的原結(jié)構(gòu)如圖1所示。在轉(zhuǎn)向管柱試裝車時發(fā)現(xiàn)，用力晃動方向盤，可以感覺到方向盤有較明顯的上下位移。當(dāng)一個體重約60kg的測試人員完全懸吊在方向盤上時，可觀察到管柱支架的拉脫鎖安裝位內(nèi)側(cè)有明顯的永久變形。由于我國現(xiàn)行的汽車轉(zhuǎn)向管柱總成標(biāo)準(zhǔn)中，沒有對該變形量的檢驗方法和指標(biāo)，因此，參考日本馬自達制定的《HM普力馬/福美來型轎車吸能轉(zhuǎn)向管柱軸總成性能試驗計劃書》和日本的三菱標(biāo)準(zhǔn)ES-X23023《汽車轉(zhuǎn)向柱》[1]，在轉(zhuǎn)向軸頂部（即輸入端）裝上方向盤，沿垂直于軸線方向施加280N的靜載荷。
6、測得方向盤中心點的位移為2.3mm,有較明顯的移動手感.通過觀察和測量，可初步確定其原因為支架的強度和剛度不夠。2管柱支架受力分析整個轉(zhuǎn)向管柱在工作狀態(tài)下的力學(xué)模型可抽象為一個杠桿（如圖1）。旋鉚銷軸處為支點O；作用在方向盤上的力簡化為集中力F，與O點的距離為L2；管柱支架對轉(zhuǎn)向管柱的反力簡化為集中力N，與O點的距離為L1。建立平衡狀態(tài)下的力矩方程：F·L2-N·L1=0可求得：根據(jù)國外的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗，本研究確定試驗載荷F=280N。根據(jù)實際結(jié)構(gòu)H=150mm；L1=105mm；L2=457mm，可求得集中力N=1218.7N。3
7、原結(jié)構(gòu)有限元分析3.1模型簡化管柱支架結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（如圖2）。支架翼板與立板焊接，拉脫鎖與翼板間通過注塑銷連接，彈簧掛孔處于翼板與立板焊縫旁邊。通過分析其工作狀態(tài)和外載荷情況，在不影響分析結(jié)果的前提下，對模型作如下簡化：圖2?管柱支架分實體結(jié)構(gòu)1.支架立板2.彈簧掛孔3.拉脫鎖4.支架翼板（1）不考慮管柱支架重力的作用。（2）忽略焊縫的影響。（3）忽略遠(yuǎn)離應(yīng)力集中區(qū)的復(fù)雜局部結(jié)構(gòu)影響。（4）根據(jù)圣維南理論，將豎直方向的兩個安裝板結(jié)構(gòu)簡化，同時將集中載荷換算為等效的面載荷[2]。簡化后的管柱支架的模型如圖3所示。3.2材料特性參數(shù)
8、用線彈性材料本構(gòu)模型模擬支架鋼材，管柱支架的材料為：SPHC熱軋鋼板，F(xiàn)B3.2（PT.B）×1200（EC）；彈性模量：E=200GPa，泊松比：μ=0.3；屈服極限：σS=410Mpa。3.3模型網(wǎng)格劃分選用8節(jié)點solid92單元，以智能網(wǎng)格與局部加密的方
