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1、汽车动力转向系设计说明书汽车动力转向系设计说明书中文摘要为了减轻驾驶员转动方向盘的操作力利用动力产生辅助动力的装置称为转向动力机构现代汽车都采用动力转向辅助系统使驾驶员的转向操作变得方便省力本文主要介绍了齿轮齿条式动力转向器的设计计算以及结构设计对转向系的要求转向系的主要参数动力转向系的要求动力转向的组成和工作原理以及动力转向系布置方案的选择和确定等作了详细的介绍并且对所需要的辅助油泵作了计算和选择关键字齿轮齿条式动力转向设计计算AbstractIn order to reduce the driver turned the steering wheel operating force the
2、 use of power auxiliary power produced the device is called to the motor It made the driver change direction conveniently and save his labouring This text mostly introduced the design and the count of the integery type of circulating rack and pinion steering along with the design of structure And it
3、 particularly introduced the need of steering system the main parameters of steering system the need of power steering system the make-up and the principle of power steering system and how to select and ascertain the established scheme of power steering systemIt is emphasized the design and the coun
4、t also reckon and select the pumpKeywords Rack and pinion steeringpower steeringdesign and count目 录中文摘 要Abstract II前 言 1第一章 转向系统设计方案论证211 转向系的概述 212 动力转向系统概述413 齿轮齿条式转向器与其它型式转向器的比较614 电控液压动力转向系统的工作特性7第二章 齿轮齿条转向器设计及校核1021 齿轮齿条转向器种类的选择 1022 前轴负荷的确定 1223 转向系的主要性能参数计算 1324 齿轮齿条转向器的计算及校核16第三章 电控液压动力转向系统的
5、设计及验证 2531 EHPS 系统设计方案选择 2532 EHPS 系统的设计计算2833 动力转向系统方案校核 36第四章 毕业设计结论与小结 39致 谢 40参考文献41前 言本次毕业设计在高晓宏老师的指导下进行主要内容是齿轮齿条式的设计及其计算转向系的主要性能参数选择与确定电子液压式动力转向系统的设计老师在三月初向我介绍了我将要完成的任务并提供了大量的资料我自己也借了很多参考书籍来学习并且在网上杂志上查阅了大量的相关文献我的课题是小排量汽车转向系设计在今后的二个多月的时间里我要完成的任务有1 由给定条件确定基本参数然后由基本参数确定动力转向器的其他主要参数 2 进行方案论证设计算机械结
6、构设计方案校验等3 绘制转向系装配图以及其零件图4 编写设计说明书5 进行相关技术文献资料翻译6 分析总结撰写毕业设计说明书本次设计要达到以下要求1 在考虑安全可靠动力性经济性良好又具备舒适方便高效的基础上尽量利用成熟的主要零部件并考虑其通用性以减少投产准备工作量以此提高经济效益并方便用户维修2 充分采用引进的车型的先进技术和先进结构并确保各选用总成零部件的技术水平达 到或接近国内先进水平以提高整车性能增强本系列车型在国内外市场的竞争力3 考虑系列化设计在基本车型基础上通过局部改动能派生成系列产品4 设计时还考虑能装配成各种型专用车的可能性5 遵循三化原则贯彻有关国家标准和汽车行业标准以及汽车
7、技术法规6 运行安全排放和噪声应符合国内及国际相应法规的要求以确保行车的安全和降低对 环境的污染11 转向系的概述转向系是通过对左右转向车轮不同转角之间的合理匹配来保证汽车能沿着设想的轨迹运动的机构它由转向操纵机构转向器和转向传动机构组成转向操纵机构转向器是转向系中最重要的部件作用是增大转向盘传到转向传动机构的力改变力的传递方向转向器按结构形式可分为多种类型目前较常用的有循环球式蜗杆曲柄指销式等如果按照助力形式又可以分为机械式无助力和动力式有助力两种其中又可以分为液压动力式电动助力式电液助力式等转向传动机构转向传动机构和动力系统结合构成动力转向系统为了使转向轻便现在的汽车多采用动力转向系统4
8、对转向系的要求转向系应满足下述要求保证汽车具有高的机动性内外转向轮转角间的匹配应保证当汽车转弯行驶时全部车轮绕同一瞬时转向中心旋转各车轮只有滚动而无侧滑在转向盘和各转向轮的转角间应保证在运动学关系和力学关系方面的协调操纵轻便转向时加在转向盘上的切向力对轿车不应大于 150200N 对中型货车不应大于 360N 对重型货车不应大于 450N 否则应考虑动力转向转向盘的回转圈数要少转向后转向盘应能自动回正并能使汽车保持在稳定的直线行驶工况当转向轮受到地面冲击时转向系传递到转向盘上的反向冲击要小转向传动机构与悬架导向装置的干涉应最小转向器和转向传动机构因磨损产生间隙时应能调整而消除之12 动力转向系
9、统概述1 动力转向系统的定义及组成动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能或电能并在驾驶员控制下对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力使转向轮偏摆以实现汽车转向的一系列装置2 对动力转向系的要求1 既要保证转向轻便胜利又要能够很好的反馈地面作用力即路感2 在转向结束时转向盘能平顺地自动回正使车轮回到直线行驶的位置上3 当动力转向系统发生故障时转向系统仍能依靠人力进行转向4 在保证转向性能的前提下尽可能降低转向的动力消耗3汽车上装置动力转向系统的目的汽车转向时要求操纵轻便即以较小的转向盘操纵力获得较大的转向力矩同时又要求转向灵敏即以较小的转向盘转向角获得较大的转向角使用机械转
10、向装置可以实现汽车转向当转向轴负荷较大时仅靠驾驶员的体力作为转向能源则难以顺利转向动力转向系统减轻了驾驶员操纵转向盘的作用力转向能源来自驾驶员的体力和发动机 或电动机 其中发动机 或电动机 占主要部分通过转向加力装置提供正常情况下驾驶员能轻松地控制转向图 1-2 汽车急转弯时的转向力特性曲线4动力转向系统分类目前轿车上配置的助力转向系统大致分为三类机械液压助力转向系统电子液压助力转向系统和电动助力转向系统机械式液压动力转向系统机械式的液压动力转向系统一般由液压泵油管压力流量控制阀体 V 型传动皮带储油罐等部件构成液压泵靠发动机皮带直接驱动无论车是否转向这套系统都要工作而且在大转向车速上浪费了能
11、量驾驶这类车尤其是低速转弯时觉得方向比较沉发动机也比较费力气又由于液压泵的压力较低时需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力在一定程度很大也比较容易损害助力系统电液压助力转向系统主要由储油罐助力转向控制单元电动泵转向机助力转向传感器等构成其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动而是采用一个电动泵动力来自于蓄电池它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度转向角度等信号计算出的最理想状态简单地说在低速大转向时电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率使驾驶员打方向省力汽车在高速行驶时
12、液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转在不至于影响高速打转向的需要同时节省一部分发动机功率电子液压助力转向系统是目前采用较为普遍的助力转向系统电动助力转向系统电动助力转向系统 Electronic Power Steering 简称 EPS 它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向 EPS 的构成不同的车尽管结构部件不一样但大体是雷同一般是由转向传感器电子控制单元电动机减速器机械转向器以及畜电池电源所构成汽车在转向时转向传感器会感觉到转向盘的力矩和拟转动的方向这些信号会通过数据总线发给电子控制单元电控单元会根据传动力矩拟转的方向等数据信号向电动机控制器发出动作指令从而电动机就会根据具体
13、的需要输出相应大小的转动力矩从而产生了助力转向在电子控制单元控制下汽车能容易地实现可变助力功能即在车速较低的时候助力能量大方向盘轻车速高时助力能量小方向盘重这样给安全行车带来好处如果不转向则本套系统就不工作处于休眠状态等待调用一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多13 齿轮齿条式转向器与其它型式转向器的比较齿轮齿条转向器以齿轮和齿条传动作为传动机构适合与麦弗逊式独立悬架配用齿轮齿条式转向器的结构简单结构简单紧凑无转向摇臂和转向直拉杆质量轻刚性大因而制作容易成本低便于布置正逆效率均高为了防止和缓和方向冲击传给方向盘应装有能吸振的减振器或者在小齿轮和转向轴之间装橡胶联轴节这种转向器近年来在轿车
14、和微型货车上得到较广泛的应用本次设计选择使用齿轮齿条转向器图 1-3 齿轮齿条转向器循环球式转向器的传动效率高工作平稳可靠螺杆和螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工后既耐磨而寿命又长但循环球式转向器结构较为复杂对主要零件的加工精度要求较高但目前在 SUVMPV 等车型上仍得到广泛的应用蜗杆滚轮式转向器主要由蜗杆和滚轮相啮合而构成滚轮的齿面和蜗杆上的螺纹齿呈面接触强度比较高制造简单工作可靠磨损较小寿命较长当要求摇臂轴有较大转角时蜗杆直径要做的大些因而转向器的外形尺寸和质量都将相应增加这种转向器曾在轻型和中型汽车上广泛使用过蜗杆指销式转向器能够根据使用要求将角传动比作成不变或可变的摇臂轴转角较大时可以采
15、用双销式结构双销式转向器在直线行驶区域附近两个销子同时工作可降低销子上的负荷减少磨损这种转向器制造较复杂曾在一些小排量的轿车上直至重型汽车上采用过目前应用较少14 电控液压动力转向系统的工作特性图 1-4 动力转向控制系统图 1-5 POLO 轿车电动液压助力转向系统示意图从广泛意义上讲电控液压助力转向系统分为 2 种一种是为了实现车速感应式转向功能而在机械液压助力转向系统的基础上增加了控制液体流量的电磁阀车速传感器以及转向控制单元等转向控制单元根据车速信号控制电磁阀从而通过控制液体流量实现了助力作用随车速的变化另一种助力转向系统是用由电动机驱动的液压泵代替了机械液压助力转向系统中的机械液压泵
16、而且增加了车速传感器转向角速度传感器以及转向控制单元等部件从性能上讲采用电动液压泵的电控液压助力转向系统具有更好的性能根据控制方式的不同液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式本次设计采用流量控制式工作过程在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀车速传感器和电子控制单元等电子控制单元根据检测到的车速信号控制电磁阀使转向动力放大倍率实现连续可调从而满足高低速时的转向助力要求转向控制单元根据车辆的行驶速度和转向角度等输入信号计算出理想的输出信号然后控制电动机输出适当的功率电控液压助力转向系统中的电动液压泵工作通过液压油为转向机提供助力当汽车高速行驶时转向控制单元控制电动机输出较小的功率这样驾驶者在操纵转向盘时就比较稳定也就实现了车速感应式转向2 系统组成电控液压助力转向系统简称为 EHPAS Electro-Hydraulic Power Assist Steering 系统部件主要包
