【正文】 .................................................... 40 參考文獻(xiàn) ......................................................... 41 1 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在高曉宏老師的指導(dǎo)下進(jìn)行。3 — 1 EHPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇 .................................. 24 167。2 — 3 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)計(jì)算 .............................. 13 167。2 — 1 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器種類的選擇 .............................. 10 167。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 － 1 轉(zhuǎn)向系的概述 ........................................... 2 167。并且對所需要的輔助油泵作了計(jì)算和選擇。本文主要介紹了齒輪齒條式動力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 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(jī)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。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(xì)的介紹。 關(guān)鍵字：齒輪齒條式 ， 動力轉(zhuǎn)向 ， 設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)計(jì)方案論證 ................................... 2 167。1 － 2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述 ....................................... 4 167。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(shè)計(jì)及校核 ............................. 10 167。2 — 2 前軸負(fù)荷的確定 ........................................ 12 167。2 — 4 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的計(jì)算及校核 ............................ 16 第三章 電控液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證 .................... 24 167。3 — 2 EHPS 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................... 27 167。主要內(nèi)容是齒輪齒 條式的設(shè)計(jì)及其計(jì)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(shè)計(jì)。我的課題是：小排量汽車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)要達(dá)到以下要求： 1) 在考慮安全、可靠、動力性、經(jīng)濟(jì)性良好，又具備舒適、方便、高效的基礎(chǔ)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(zhǔn)備工作量，以此提高經(jīng)濟(jì)效益并方便用戶維修。 3) 考慮系列化設(shè)計(jì)，在基本車型基礎(chǔ)上通過局部改動能派生成系列產(chǎn)品。 5) 遵循 “ 三化 ” 原則，貫徹有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以及汽車技術(shù)法規(guī)。 2 第一章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 167。它由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱。有時(shí)為了布置方便，減少由于裝置位置誤差及部件相對運(yùn)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)。 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。 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。 3. 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)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(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)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(shí)車輪與地面的相對滑動盡可能小。 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和動力系統(tǒng)結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 4. 對轉(zhuǎn)向系的要求 轉(zhuǎn)向系應(yīng)滿足下述要求： （ 1） 保證汽車具有高的機(jī)動性； （ 2） 內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的匹配應(yīng)保證當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪繞同一瞬時(shí)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(yīng)保證在運(yùn)動學(xué)關(guān)系和力學(xué)關(guān)系方 面的協(xié)調(diào)； （ 4） 操縱輕便。對中型貨車不應(yīng)大于 360N；對重型貨車不應(yīng)大于 450N，否則應(yīng)考慮動力轉(zhuǎn)向。 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(jī)輸出的部分機(jī) 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(jī)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(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的一系列裝置。 2）在轉(zhuǎn)向結(jié)束時(shí)，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。 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。使用機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置可以實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷較大時(shí)，僅靠駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源則難以順利轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向能源來自駕駛員的體力和發(fā)動機(jī) (或電動機(jī) )，其中發(fā)動機(jī) (或電動機(jī) )占主要部分，通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供。 5 圖 11 三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線 圖 12 汽車急轉(zhuǎn)彎時(shí)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(jī)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)。液壓泵靠發(fā)動機(jī)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(fèi)了能量。又由于液壓泵的壓力 較低時(shí)，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)。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(diǎn)。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)。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)。 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。汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，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)的方向等數(shù)據(jù)信號，向電動機(jī)控制器發(fā)出動作指令，從而電動機(jī)就會根據(jù)具體的需要輸出相應(yīng)大小的轉(zhuǎn)動力矩，從而產(chǎn)生了助力轉(zhuǎn)向。如果不轉(zhuǎn)向，則本套系統(tǒng)就不工作，處于休眠狀態(tài)等待調(diào)用。 167。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊（無轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿），質(zhì)量輕，剛性大，因而制作容易，成本低，便于布置，正逆效率均高。這種轉(zhuǎn)向器近年來在轎車和微型貨車上得到較廣泛的應(yīng)用。 圖 13 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的傳動效率高、工作平穩(wěn)、可靠，螺桿和螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工后，既耐磨而壽命又長。 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，主要由蝸桿和滾輪相嚙合而構(gòu)成。當(dāng)要求搖臂軸有較大轉(zhuǎn)角時(shí)，蝸桿直徑要做的大些，因而轉(zhuǎn)向器的外形尺寸和質(zhì)量都將相應(yīng)增加。 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器，能夠根據(jù)使用要求將角傳動比作成不變或可變的。雙銷式轉(zhuǎn)向器在直線行駛區(qū)域附近，兩個(gè)銷子 同時(shí)工作，可降低銷子上的負(fù)荷，減少磨損。 167。一種是為了實(shí)現(xiàn)車速感應(yīng)式轉(zhuǎn)向功能，而在機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器以及轉(zhuǎn)向控制單元等，轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)車速信號控制電磁閥，從而通過控制液體流量實(shí)現(xiàn)了助力 作用隨車速的變化。從性能上講，采用電動液壓泵的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有更好的性能。 本次設(shè)計(jì)采用流量控制式。 轉(zhuǎn)向控制單元根據(jù)車輛的行駛速度和轉(zhuǎn)向角度等輸入信號計(jì)算出理想的輸出信號，然后控制電動機(jī)輸出適當(dāng)?shù)墓β省? 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡稱為 EHPAS(ElectroHydraulic Power Assist Steering)，系統(tǒng)部件主要包括電動機(jī)、液壓泵、轉(zhuǎn)向機(jī)、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、轉(zhuǎn)向控制單元、 EHPAS 警告燈以及助力油儲液罐等，其中轉(zhuǎn)向控制單元和電動機(jī)及液壓泵通常安裝在一起。 ② 由于采用了轉(zhuǎn)向控制單元，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以使用故障診斷儀輔助故障的檢修。 ② 電控液壓助力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)和機(jī)械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相同，都 帶有液壓管路和儲油罐等，系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，各部件在車身上的布置仍然有一定的局限性。 2— 1 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器種類的選擇 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，兩端輸出（圖 21a）、側(cè)面輸入，兩端輸出（圖 21b）、側(cè)面輸入，中間輸出 (圖 21c)、側(cè)面輸入，一端輸出 (圖 21d)。由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上下跳動時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動干涉。 圖 22 采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動干涉。 11 采用側(cè)面 輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車上。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此，因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。因?yàn)樾饼X工作時(shí)有軸向力作用，所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用推力軸承，是軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大事它的缺點(diǎn)。 齒條斷面形狀有圓形（圖 2－ 3）、 V 形（圖 2－ 4）和 Y 形（圖 2－ 5）三種。 V形和 Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)約 20%，故質(zhì)量小；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動； Y 形的斷面齒條的齒寬可以做的寬一些，因而強(qiáng)度得到增加。當(dāng)車輪跳動、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用 V形和 Y 形斷面齒條，用來防止 因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒條、齒輪的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 如圖 26。 2— 2 前軸負(fù)荷的確定 對于轎車，汽車總質(zhì)量 = 整備質(zhì)量 + 駕駛員及乘員質(zhì)量 + 行李質(zhì)量 由《汽車設(shè)計(jì) 1 》表 2— 10,36P 知汽車載質(zhì)量利用系數(shù) 0m? ,選取 0m? =。 3)輪胎的選 擇 由《汽車設(shè)計(jì) 1 》表 2— 20,根據(jù)條件初選輪胎規(guī)格為 175/60R14 胎寬 175mm 胎厚與胎寬的百分比為 60% 即胎厚 =105mm, 輪轂直徑 14 英寸 4）前軸負(fù)荷的確定 理論上理想的軸荷分配比例 50%:50%，這個(gè)軸荷分配比例有利于輪胎的均勻磨損，保證汽車擁有較好的過彎特性和行駛穩(wěn)定性。 一般前置發(fā)動機(jī)、前輪驅(qū)動的車，前后重量為前 70％，后 30％ 。 2— 3 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)計(jì)算 （轉(zhuǎn)向盤） 轉(zhuǎn)向盤的直徑 swD