【文章內(nèi)容簡介】 26 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 29 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 30 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 30 機(jī)械轉(zhuǎn)向器的確定 34 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與計(jì)算 30 選擇齒輪齒條材料及精度等級 31 主要尺寸計(jì)算 32 齒輪強(qiáng)度校核 33 齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算 35 本章小結(jié) 35 第 5 章 電控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的變助力方法分析 36 液壓式 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 36 流量控制式 EPS 36 反力控制式 EPS 37 閥靈敏度控制式 EPS 37 電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 37 本章小結(jié) 37 結(jié) 論 39 參考文獻(xiàn) 40 致 謝 41 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 研究本課題的目的和意義 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)的總稱。其功用是保證汽車能按駕駛員的意愿進(jìn)行直線或轉(zhuǎn)向行駛。 本 設(shè)計(jì)根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程和工作要求，設(shè)計(jì)一套汽車電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，此電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動機(jī)帶動油泵，根據(jù)車速信號、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速信號控制 轉(zhuǎn)向油泵的 泵油量，達(dá)到變助力的轉(zhuǎn)向。 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的汽車電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以為汽車設(shè)計(jì)研制一種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供一種途徑，對生產(chǎn)實(shí)際具有一定的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。 汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 目前我國生產(chǎn)的商用車和轎車上采用的大多是電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是比較成熟和應(yīng)用廣泛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 盡管電控液壓動力裝置從一定程度上緩解了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向中輕便性和路感之間的矛盾，然而它還是沒有從根本上解決液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的不足，隨著汽車微電子技術(shù)的發(fā)展，汽車燃油節(jié)能的要求以及全球性倡導(dǎo)環(huán)保，其在布置，安裝，密封性，操縱靈敏度，能量消耗，磨損與噪聲等方面的不足已越來越明顯，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向著電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展。 汽車駕駛員通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來控制汽車的運(yùn)動方向，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到 汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛的舒適性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向動力的來源可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又分為液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力全部來自駕駛員的手力。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，但轉(zhuǎn)向盤操縱費(fèi)力。另外，為解決機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ―輕 ‖和 ―靈 ‖的問題，轉(zhuǎn)向器還常設(shè)計(jì)成可變速比。在轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)，速比小，解決轉(zhuǎn)向靈活性的問題；在轉(zhuǎn)向盤大轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，速比大，解決轉(zhuǎn)向輕便性的問題。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 液壓動力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng) 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Hydraulic Power Steering SystemHPS）一般由儲液罐、油泵、油管、轉(zhuǎn)向控制閥、助力油缸及機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組件等組成，轉(zhuǎn)向控制閥有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向控制閥根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向和力矩大小控制通向助力油缸的油壓大小，從而控制助力大小。雖然液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可提供轉(zhuǎn)向助力，但卻存在很多缺點(diǎn)：油泵由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，持續(xù)工作，能量消耗多；液壓油泄漏、橡膠管污染環(huán)境；助力特性與控制閥結(jié)構(gòu)有關(guān)，系統(tǒng)一旦定型，助力特性便不能改變；助力和車速無關(guān)，不能協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向輕便性和路感的 矛盾；系統(tǒng)元件較多，所占空間大；低溫助力性能不好。 電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 隨著人們對汽車經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性的日益重視以及小排量轎車的發(fā)展，人們開始對液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的不足進(jìn)行改進(jìn)，并開發(fā)出一些新型電控液壓動力轉(zhuǎn)向系（ Electric Hydraulic Power SteeringEHPS），其主要改進(jìn)措施是將車速信號引入液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，得到車速感應(yīng)型助力特性，并增加了控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？刂破鞲鶕?jù)車速信號改變電液轉(zhuǎn)換裝置的助力特性，助力較小，以滿足路感和操縱穩(wěn)定性的要求。電控液壓動力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了車速感應(yīng)型助但由于仍然采用液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)本身的缺點(diǎn)依然難以克服，同時(shí)在液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了傳感器和控制器，使整個(gè)系統(tǒng)成本增加。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Electric Power Steering SystemEPS）是一種新型的、很有發(fā)展前途的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全取消了液壓組件，整個(gè)系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、控制器、助力電機(jī)及其減速機(jī)構(gòu)等組成。其基本工作原理是：駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器檢測轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩大小和方向，控制器根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn) 矩的大小進(jìn)行助力控制。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩越大，助力電機(jī)提供的助力轉(zhuǎn)矩也越大，從而解決了轉(zhuǎn)向輕便性的問題。同時(shí)，控制器根據(jù)車速的高低來控制路感。車速變高時(shí)，控制助力適當(dāng)減少，從而保證了高速轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員有合適的路感，提高了駕駛的安全性和穩(wěn)定性。另外，為綜合改善汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還進(jìn)行阻尼控制和回正控制。 與液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可獲得優(yōu)化的助力特性，轉(zhuǎn)向輕便，路感好，提高了操縱穩(wěn)定性； （ 2） EPS 助力特性通過軟件設(shè)置和修改，可以快速與 車型匹配； （ 3） EPS 只在轉(zhuǎn)向時(shí)電機(jī)才提供助力，可節(jié)能 3%～ 5％； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 （ 4）結(jié)構(gòu)緊湊，便于模塊化安裝； （ 5）對環(huán)境無污染； （ 6）低溫工作性能好。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Steering by WireSBW）是更新一代的汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與上述各類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接（也稱柔性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）。 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)： （ 1）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能消除轉(zhuǎn)向干涉問題，為實(shí)現(xiàn)多功能全方位的自動控制，并為汽車動態(tài)控制系 統(tǒng)和汽車平順性控制系統(tǒng)的集成控制提 供了先決條件； （ 2）由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間是柔性連接，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置更加靈活，轉(zhuǎn)向盤的位置可以方便地布置在需要的位置； （ 3）舒適性得到提高。在剛性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，路面不平和轉(zhuǎn)向輪的不平衡引起的沖擊負(fù)荷會傳遞到轉(zhuǎn)向盤，而線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有這樣的問題； （ 4）轉(zhuǎn)向的回正力矩和轉(zhuǎn)向傳動比能通過軟件進(jìn)行調(diào)整。因此，可以使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對任何目標(biāo)和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，而不需要對系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)； （ 5）消除了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱后移傷害駕駛員的可能性，不必設(shè)置轉(zhuǎn)向防傷機(jī)構(gòu)； 汽車電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成 電控液壓轉(zhuǎn)向動 力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點(diǎn)。它所采用的液壓泵不再靠發(fā)動機(jī)皮帶直接驅(qū)動，而是采用一個(gè)電動泵，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(jì)算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵以高速運(yùn)轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向盤省力；汽車在高速行駛時(shí)，液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要的同時(shí)，節(jié)省一部分發(fā)動機(jī)功率。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兼用駕駛員體力和發(fā)動機(jī)（或電動機(jī)）的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。其中屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是：轉(zhuǎn)向油泵 轉(zhuǎn)向油管 轉(zhuǎn)向油罐 6 以及位于整體式轉(zhuǎn)向器 10 內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動力缸等。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 1 時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂 9 擺動，通過轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 7，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行使方向。 黑龍江工