【正文】 I 中文摘要 為了減輕駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤的操作力，利用動力產(chǎn)生輔助動力的裝置稱為轉(zhuǎn)向動力機構(gòu)。 現(xiàn)代汽車都采用動力轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)，使駕駛員的轉(zhuǎn)向操作變得方便、省力。本文主要介紹了齒輪齒條式動力轉(zhuǎn)向器的設計計算以及結(jié)構(gòu)設計。對轉(zhuǎn)向系的要求 ,轉(zhuǎn)向系的主要參數(shù)，動力轉(zhuǎn)向系的要求 ,動力轉(zhuǎn)向的組成和工作原理，以及動力轉(zhuǎn)向系布置方案的選擇和確定等作了詳細的介紹。并且對所需要的輔助油泵作了計算和選擇。 關(guān)鍵字：齒輪齒條式 ， 動力轉(zhuǎn)向 ， 設計計算 II Abstract In order to reduce the driver turned the steering wheel operating force, the 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 particularly introduced the need of steering system, the main parameters of steering system, the need of power steering system , the makeup 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 count, also reckon and select the pump. Keywords: Rack and pinion steering,power steering,design and count III 目 錄 中文 摘要 ......................................................... I Abstract ........................................................ II 前 言 ......................................................... 1 第一章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計方案論證 ................................... 2 167。1 － 1 轉(zhuǎn)向系的概述 ........................................... 2 167。1 － 2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 ....................................... 4 167。1 － 3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與其它型式轉(zhuǎn)向器的比較 ................. 6 167。1 － 4 電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作特性 ......................... 7 第二章 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設計及校核 ............................. 10 167。2 — 1 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器種類的選擇 .............................. 10 167。2 — 2 前軸負荷的確定 ........................................ 12 167。2 — 3 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)計算 .............................. 13 167。2 — 4 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的計算及校核 ............................ 16 第三章 電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計及驗證 .................... 24 167。3 — 1 EHPS 系統(tǒng)設計方案選擇 .................................. 24 167。3 — 2 EHPS 系統(tǒng)的設計計算 .................................... 27 167。3 — 3 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案校核 .................................. 35 第四章 畢業(yè)設計結(jié)論與小結(jié) .................................... 38 致 謝 ............................................................. 40 參考文獻 ......................................................... 41 1 前 言 本次畢業(yè)設計在高曉宏老師的指導下進行。主要內(nèi)容是齒輪齒 條式的設計及其計算、 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)選擇與確定 、 電子液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計。 老師在三月 初 向我介紹了我將要完成的任務，并提供了大量的資料，我自己也借了很多參考書籍來學習，并且在網(wǎng)上、雜志上查閱了大量的相關(guān)文獻。我的課題是：小排量汽車轉(zhuǎn)向系設計。在今后的二個多月的時間里，我要完成的任務有： ，然后由基本參數(shù)確定動力轉(zhuǎn)向器的其他主要參數(shù)； 、計算、機械結(jié)構(gòu)設計、方案校驗等； ； ； ； 、總結(jié)、撰寫畢業(yè)設計說明書。 本次設計要達到以下要求： 1) 在考慮安全、可靠、動力性、經(jīng)濟性良好，又具備舒適、方便、高效的基礎上，盡量利用成熟的主要零部件并考慮其通用性，以減少投產(chǎn)準備工作量，以此提高經(jīng)濟效益并方便用戶維修。 2) 充分采用引進的車型的先進技術(shù)和先進結(jié)構(gòu)，并確保各選用總成、零部件的技術(shù)水平達 到或接近國內(nèi)先進水平，以提高整車性能，增強本系列車型在國內(nèi)外市場的競爭力。 3) 考慮系列化設計，在基本車型基礎上通過局部改動能派生成系列產(chǎn)品。 4) 設計時還考慮能裝配成各種 中 型專用車的 可能性。 5) 遵循 “ 三化 ” 原則，貫徹有關(guān)國家標準和汽車行業(yè)標準，以及汽車技術(shù)法規(guī)。 6) 運行安全，排放和噪聲應符合國內(nèi)及國際相應法規(guī)的要求，以確保行車的安全和降低對 環(huán)境的污染。 2 第一章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計方案論證 167。 1－ 1 轉(zhuǎn)向系的概述 轉(zhuǎn)向系是通過對左、右轉(zhuǎn)向車輪不同轉(zhuǎn)角之間的合理匹配來保證汽車能沿著設想的軌跡運動的機構(gòu)。它由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。 1. 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)是指轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器之間的所有零部件總稱。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱。其作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。有時為了布置方便，減少由于裝置位置誤差及部件相對運動所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝萬向節(jié)。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。 2. 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器 是轉(zhuǎn)向系中最重要的部件 ，它是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的減速傳動裝置。其 作用是：增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的力 和 改變力的傳遞方向。 轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類型，目前較常用的有 齒輪齒條式 、循環(huán)球式、 蝸桿滾輪式 、蝸桿曲柄指銷式 轉(zhuǎn)向器 等。如果按照助力形式，又可以分 為機械式（無助力），和動力式（有助力）兩種，其中 動力轉(zhuǎn)向器 又可以分為液壓動力式、電動助力式、電液助力式等。 3. 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)是指從轉(zhuǎn)向器到轉(zhuǎn)向輪之間的所有傳動桿件。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂（把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給直拉桿或橫拉桿，進而推動轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)）、轉(zhuǎn)向直拉桿（將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運動傳給轉(zhuǎn)向梯形臂）、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和 3 轉(zhuǎn)向梯形等零部件共同組成，其中轉(zhuǎn)向梯形由梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿和前梁共同構(gòu)成。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化 ，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)是將司機對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動），并按一定的角傳動比和力傳動比進行傳遞的機構(gòu)。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和動力系統(tǒng)結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。為了使轉(zhuǎn)向輕便，現(xiàn)在的汽車多采用動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 4. 對轉(zhuǎn)向系的要求 轉(zhuǎn)向系應滿足下述要求： （ 1） 保證汽車具有高的機動性； （ 2） 內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的匹配應保證當汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪繞同一瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，各車輪只有滾動而無側(cè)滑； （ 3） 在轉(zhuǎn)向盤和各轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角間應保證在運動學關(guān)系和力學關(guān)系方 面的協(xié)調(diào)； （ 4） 操縱輕便。轉(zhuǎn)向時加在轉(zhuǎn)向盤上的切向力，對轎車不應大于150~200N。對中型貨車不應大于 360N；對重型貨車不應大于 450N，否則應考慮動力轉(zhuǎn)向。 轉(zhuǎn)向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少； （ 5） 轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤應能自動回正，并能使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛工況； （ 6） 當轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時，轉(zhuǎn)向系傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊要??； （ 7） 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)與懸架導向裝置的干涉應最??； （ 8） 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)因磨損產(chǎn)生間隙時，應能調(diào)整而消除之； 4 167。 1－ 2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將發(fā)動機輸出的部分機 械能轉(zhuǎn)化為壓力能（或電能），并在駕駛員控制下，對轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)或轉(zhuǎn)向器中某一傳動件施加輔助作用力，使轉(zhuǎn)向輪偏擺，以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的一系列裝置。 1）既要保證轉(zhuǎn)向輕便勝利，又要能夠很好的反饋地面作用力，即“路感”。 2）在轉(zhuǎn)向結(jié)束時，轉(zhuǎn)向盤能平順地自動回正，使車輪回到直線行駛的位置上。 3）當動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍能依靠人力進行轉(zhuǎn)向。 4）在保證轉(zhuǎn)向性能的前提下，盡可能降低轉(zhuǎn)向的動力消耗。 3．汽車上裝置動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的目的 汽車轉(zhuǎn)向時要求操縱輕便，即以較小的轉(zhuǎn)向盤操縱力獲得 較大的轉(zhuǎn)向力矩；同時又要求轉(zhuǎn)向靈敏，即以較小的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角獲得較大的轉(zhuǎn)向角。使用機械轉(zhuǎn)向裝置可以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向，當轉(zhuǎn)向軸負荷較大時，僅靠駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源則難以順利轉(zhuǎn)向。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減輕了駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的作用力。轉(zhuǎn)向能源來自駕駛員的體力和發(fā)動機 (或電動機 )，其中發(fā)動機 (或電動機 )占主要部分，通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供。 正常情況下，駕駛員能輕松地控制轉(zhuǎn)向。 5 圖 11 三種適應不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線 圖 12 汽車急轉(zhuǎn)彎時的轉(zhuǎn)向力特性曲線 4． 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類 目前，轎車上配置的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大 致分為三類：機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 １） 機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機械式的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、 V型傳動皮帶、儲油罐等部件構(gòu)成。液壓泵靠發(fā)動機皮帶直接驅(qū)動，無論車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在大轉(zhuǎn)向車速上浪費了能量。駕駛這類車，尤其是低速轉(zhuǎn)彎時，覺得方向比較沉，發(fā)動機也比較費力氣。又由于液壓泵的壓力 較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，在一定程度 很大，也比較容易損害助力系統(tǒng)。 6 ２） 電 控式 液壓 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要由 儲油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動泵、轉(zhuǎn)向機、助力轉(zhuǎn)向傳感器 （用來檢測轉(zhuǎn)向時方向盤的角度和汽車轉(zhuǎn)向的方向，為防側(cè)傾控制提供轉(zhuǎn)向信息） 等構(gòu)成，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動泵是一個整體結(jié)構(gòu)。電子液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點。它所采用的液壓泵不再靠發(fā)動機皮帶直接驅(qū)動，而是采用一個電動泵，動力來自于蓄電池。它所有的工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵以高速運轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速 行駛時，液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵以較低的速度運轉(zhuǎn)，在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要同時，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是目前采用較為普遍的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ３） 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Electronic Power Steering)，簡稱 EPS，它利用電動機產(chǎn)生的動力協(xié)助駕車者進行動力轉(zhuǎn)向。 EPS的構(gòu)成，不同的車盡管結(jié)構(gòu)部件不一樣，但大體是雷同。一般是由轉(zhuǎn)向傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。汽車在轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向傳感器會 “ 感覺 ” 到轉(zhuǎn)向盤的力矩和擬轉(zhuǎn) 動的方向，這些信號會通過數(shù)據(jù)總線發(fā)給電子控制單元，電控單元會根據(jù)傳動力矩、擬轉(zhuǎn)的方