汽车设计转向系设计说明书

课程 汽车设计

题目 电动助力转向系设计说明书 姓名 学号 班级 指导教师 日期 2016年6月15日

目录

一. 轿车转向系设计方案的选择 ................................. - 1 - 1. 轿车参数的确定 ...................................................................................... - 1 - 2. 对转向系的要求 ...................................................................................... - 2 - 3. 转向系结构设计 ...................................................................................... - 2 - 1) 转向操纵机构 ......................................................................................- 2 - 2) 转向传动机构 ......................................................................................- 3 - 3) 机械转向器 ..........................................................................................- 3 - 二. 转向系统的主要性能参数 ................................... - 4 - 1. 转向系的效率 .......................................................................................... - 4 -

1) 转向系的正效率 ...................................................................................- 4 - 2) 转向系的逆效率 ...................................................................................- 5 - 2. 转向系传动比的确定............................................................................... - 5 - 1) 转向系统传动比的组成 ........................................................................- 5 - 2) 转向系统的力传动比和角传动比的关系 ..............................................- 6 - 3) 传动系传动比的计算 ...........................................................................- 7 - 3. 转向系传动副的啮合间隙 ....................................................................... - 7 - 1) 转向器的啮合特征 ...............................................................................- 7 - 2) 转向盘的自由行程 ...............................................................................- 8 - 4. 齿轮齿条式转向器的设计和计算 ............................................................ - 8 - 1) 转向轮侧偏角的计算 ...........................................................................- 8 - 2) 转向器参数的选取 ...............................................................................- 9 - 3) 选择齿轮齿条材料 ...............................................................................- 9 - 4) 轴承的选择 ........................................................................................ - 10 - 5. 转向盘的转动的总圈数 ......................................................................... - 10 - 三. 电动助力转向系统设计 .................................... - 10 - 1. 2. 3. 4. 5. 6.

转矩传感器 ........................................................................................... - 10 - 减速机构 ............................................................................................... - 10 - 电磁离合器 ........................................................................................... - 10 - 电动机 ................................................................................................... - 11 - 车速传感器 ........................................................................................... - 11 - 电子控制单元 ........................................................................................ - 11 -

四. 转向梯形机构的设计 ...................................... - 11 - 1. 2. 3. 4.

转向梯形理论特性 ................................................................................ - 11 - 转向梯形的布置 .................................................................................... - 12 - 转向梯形机构尺寸的初步确定 .............................................................. - 12 - 梯形校核 ............................................................................................... - 12 -

一. 轿车转向系设计方案的选择

1. 轿车参数的确定

本次轿车转向系设计的整车相关参数如下：

表1 整车相关参数

驱动形式 轴距L/mm 轮距前/后mm 整备质量m0/kg 空载时前轴分配负荷 轮胎压力P/MPa 最高车速 最大爬坡度 制动距离（初速30km/h） 最小转弯直径 最大功率/转速 最大转矩/转速 2. 对转向系的要求

1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转； 2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N；

3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上； 4）转向灵敏；

5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构； 6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置 3. 转向系结构设计

1) 转向操纵机构

转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。转向盘的直径根据JB4505-1986标准规定，设计为380mm.转向轴采用一根无缝钢管制成，为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动引起的附加载荷，提高汽车正

4x2R 2471 1429/1422 1060 60% 0.3 180km/h 35% 5.6m 11m 74kW/5800rpm 150N·m/4000rpm 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转向万向节。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。所以一般选用刚性万向节，刚性万向轴多是十字轴式，可采用单万向节，也可采用双万向节，双万向节要求布置适当，达到等角速度运动。

2) 转向传动机构

转向传动机构包括转向臂、转向操纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂以及转向横拉杆等。转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传给左、右转向轮按一定关系进行偏转。

3) 机械转向器

机械转向器是司机对转向盘转动变为转向摇臂的摆动（或齿条沿转向车轴轴向的移动），并按一定的角转动比进行传递的机构。

机械转向器分为齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器。由于齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑；质量轻，刚性大；正 、逆效率都高以及便于布置；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙以后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除齿间间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小适于在微车上采用；没有转向摇臂和直拉杆，转向转角可以增大，转向灵敏，制造容易，成本低；而且适用于与麦弗逊式独立悬架。所以选用齿轮齿条式转向器。

根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出。

采用侧面输入，中间输出方案时，与齿条连的左、右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近。由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转详细与悬架系的运动干涉。拉杆与齿条用螺栓固定连接，因此，两拉杆与齿条同时向左或向右移动，为此在转向器壳体上开有轴向的长槽，从而降低了他的强度。

采用两端输出方案时，由于轴向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向