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传动届的“扛把子”——滚珠丝杠

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摘要



正文


源:五洲新春集团

运动无声无息

却又千变万化

但总有介质传递动力美学

让美好发生

       

为什么我们轻轻转动方向盘,就能让重达几吨的汽车改变方向?这看似“四两拨千斤”的神奇操作,得归功于汽车的转向系统。


而其中起到传递转向力矩和实现精准转向控制作用的部件,就是传动届的“扛把子”——滚珠丝杠。

     



滚珠丝杠知识详解

         


滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反复作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。


滚珠丝杠一般由丝杠、螺母、滚珠、反向器组成。


     


丝杆螺母单元 

丝杆螺母单元是将旋转运动转换成线性运动的高效执行元件。其结构通常有两种:分体式螺母(左)与整体式螺母(右)。


         
         

分体式螺母(左)与整体式螺母(右)


       

图丨分体式螺母构成


       

图丨整体式螺母构成


相比于分体式螺母,整体式螺母具有以下结构特点与优点:

①将四点角接触球轴承与球螺母一体化设计→结构更紧凑; 

②省去了球轴承的内圈,从而可以加大钢球的直径→承载能力增大,传输大扭矩;

③节省了零件数量,简化了系统的装配过程→装配方便,提高了品质;

④球轴承与球螺母一体化,同轴度更好→运行平稳,噪音NVH更好。


       

图丨整体式螺母


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结构紧凑

             

承载力强

             

装配方便

             

运行平稳

             
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|滚珠丝杠在汽车领域的广泛应用

随着汽车行业电动化的趋势,丝杆螺母单元广泛应用于新能源汽车转向系统、制动系统、驻车系统和悬架系统等。


电动助力转向系统(EPS) 

在电动助力转向系统(EPS)系统中,滚珠丝杠连接着电动助力转向电机和转向装置(如转向齿条)。


当驾驶员操作方向盘时,EPS系统会根据计算得到的最佳转向角度和力度,控制电动助力转向电机输出相应的力矩,同时通过滚珠丝杠将转向力矩传递给转向装置,来保证稳定性和控制性。

       

汽车转向系统经历了以下四个发展阶段:

▶机械助力转向系统 MS

▶液压助力转向系统 HPS

▶电动助力转向系统 EPS

▶线控转向系统 SBW


由于EPS体积小、耗电少、轻便灵活,是新能源汽车的首选。随着新能源汽车与自动驾驶的推广,转向系统倾向于选择承受大扭矩的整体式丝杠螺母-轴承组件。


丝杠螺母单元

用量:1个/辆车



电子液压制动系统(EHB)

电子液压制动系统(EHB)主要执行机构为发展成熟的液压机构,能够提供较大的制动力矩,同时又有备份制动系统,具有很好的可靠性。


       


       


丝杠螺母单元

用量:4个/辆车



电子机械制动系统(EMB)

电子机械制动系统结构相对简单、功能集成可靠,越来越受到青睐,可以预见EMB将成为未来车辆的发展方向。


       


       


丝杠螺母单元

用量:4个/辆车



电子驻车系统(EPB)

随着汽车电控系统向集成化、智能化方向发展,响应速度更快、控制更精准的卡钳集成式电子驻车系统MOCEPB逐渐在乘用车中占据主导地位,并且在轻型卡车中应用也越来越广泛。


       


丝杠螺母单元

用量:1个/辆车



来源:非标机械专栏
汽车电子新能源电机自动驾驶传动NVH控制装配
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首次发布时间:2024-05-25
最近编辑:6月前
非标机械专栏
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