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1、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Abstract In order to reduce the driver turned the steering wheel operating force, the use of
2、 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 par
3、ticularly 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 system,It is emphasized the design and the co
4、unt, also reckon and select the pump.Keywords: Rack and pinion steering,power steering,design and count目 录 中文摘 要IAbstract 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
5、系统的设计及验证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414141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；
6、 2.进行方案论证设、计算、机械结构设计、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)
7、设计时还考虑能装配成各种中型专用车的可能性。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。第一章 转向系统设计方案论证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。1. 转向操纵机构转向操纵机构是指转向盘到转向器之间的所有零部件总称。转向操纵机构包括转向盘、转向轴、转向管柱。其作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。有时为了布置方便，减少由于装置位置误差及部件相对
8、运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装万向节。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。2. 转向器转向器是转向系中最重要的部件，它是转向系统的减速传动装置。其作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。转向器按结构形式可分为多种类型，目前较常用的有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆曲柄指销式转向器等。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，其中动力转向器又可以分为液压动力式、电动助力式、电液助力式等。3. 转向传动机构 转向传动机构是指从转向器到转向
9、轮之间的所有传动杆件。转向传动机构由转向摇臂（把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉杆，进而推动转向轮偏转）、转向直拉杆（将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂）、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。转向传动机构是将司机对转向盘的转动变为转向摇臂的摆动（或齿条沿转向车轴轴向的移动），并按一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。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
10、汽车多采用动力转向系统。4. 对转向系的要求转向系应满足下述要求：（1） 保证汽车具有高的机动性；（2） 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；（3） 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；（4） 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；（5） 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；（6） 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；（7
11、） 转向传动机构与悬架导向装置的干涉应最小；（8） 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
12、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1-1 三种适应不同行驶条件的转向力特性曲线图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
13、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。）电控式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（用来检测转向时方向盘的角度和汽车转向的方向，为防侧倾控制提供转向信息）等构成
14、，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，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 P
15、ower 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）
