轿车转向器的设计
摘要：汽车工业的快速发展和市场竞争的需求极大地促进了汽车电子技术的应用和发展，而汽车电子技术本身的创新和进步也为汽车产业的发展提供了技术保证，并为汽车向电子化、智能化、网络化和多媒体方向发展创造了条件。汽车电子技术的发展正在改变着汽车的传统结构和扩展着汽车的功能。在设计中分析了现在常见的转向器结构形式，根据设计需要采用循环球式转向器。但是整个系只是简单的机械连接，仅仅从理论上实现了汽车的转向。
关键词 方向盘 转向系 转向器
The automotive Design for mechanical steering system
Abstract：
With the rapid development of automobile industry ,the demand for market competition has greatly facilitated ,the application of automotive electronic technology and development of automotive electronic. Technology 、 innovation and progress are as well as the development of the automobile industry provides technical guarantee for the car to the electronic, intelligent and network and multimedia technologies to create the conditions for development. The development of automotive electronic technology is changing the traditional structure of the car and expanding the functions of the car. In the design analysis of the structure is now a common form of steering gear, according to the design require the use of circulating ball steering gear. But simply the entire Department of mechanical connection, only in theory the achievement of a car steering。
Keywords Steering wheel Steering System Steering Gear
目录
1引言 1
2设计任务书 3
3机械转向简介 4
3.1转向操纵机构 4
3.2转向器 4
4转向系的设计要求 4
5机械式转向器方案分析 5
5.1齿轮齿条式 5
5.2循环球式 7
5.3蜗杆滚轮式、蜗杆指销式 8
6计算设计说明书 9
6.1转向器的效率 9
6.2转向器类型、结构特点与效率 9
6.3转向器的结构参数与效率 9
7传动比的变化特性 10
7.1转向系传动比 10
7.2力传动比与转向系角传动比的关系 11
7.3转向系的角传动比 12
7.4转向器角传动比及其变化规律 12
8齿轮齿条转向器变速比工作原理 12
8.1转向器角传动比的选择 13
9转向系计算载荷的确定 14
10转向梯形结构方案分析 14
10.1整体式转和梯形 15
10.2断开式转向梯形 15
11转向系统-零部件参数 16
12转向系统-发展趋势 17
12.1现代汽车转向装置的设计趋势 17
12.2现代汽车转向装置的发展趋势 18
13设计小结 20
14标准化审查报告 20
14.1产品图样的审查 20
14.2产品技术文件的审查 21
14.3标准件的使用情况 21
14.4审查结论 21
15使用说明书 21
结 论 23
参考文献 24
致 谢 25
汽车机械转向机构设计
1引言
在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的形式意图。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，特别是在车辆高速化，驾驶人员非职业化，车流密集的今天，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。
从上世纪四十年代起，为减轻驾驶员体力负担，在机械转向系统基础上增加了液压助力系统HPS(hydraulic power steering)，它是建立在机械系统的基础之上的，额外增加了一个液压系统，一般有油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。现在液压助力转向系统在实际中应用的最多，根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。这个助力转向系统最重要的新功能是液力支持转向的运动，因此可以减少驾驶员作用在方向盘上的力。
虽然传统转向系统工作最可靠，但是也存在很多固有的缺点，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷：①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重；②转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患；③液压助力转向系统经济性差，一般轿车每行驶一百公里要多消耗0.3~0.4升的燃料；另外，存在液压油泄漏问题，对环境造成污染，在环保性能被日益强调的今天，无疑是一个明显的劣势。
电液动力转向系统
近年来，随着电子技术的不断发展，转向系统中愈来愈多的采用电子器件。相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统EHPS(electro-hydraulic power steering)、电控液压助力转向ECHPS(electronically controlled hydraulic power steering)。EHPS是在液压助力系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助力泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的方式，节省了燃油消耗。ECHPS是在传统的液压助力转向系统的基础上增加了电控装置构成的。电液助力转向系统的助力特性可根据转向速率、车速等参数设计为可变助力特性，使驾驶员能够更轻松便捷的操纵汽车。
现代电液动力转向系统主要通过车速传感器将车速传递给电子元件，或微型计算机系统，控制电液转换装置改变动力转向的助力特性，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变，即在低速行驶或转急弯时能以很小的转向手力进行操作，在高速行驶时能以稍重的转向手力进行稳定操作，使操纵轻便性和稳定性达
EHPS相比传统HPS降低了能源损耗。但电液动力转向系统，不论ECHPS还是EHPS都与传统的HPS一样存在液压油泄漏问题。
电动助力转向系统
电动转向系统EPS(Electric Power Steering)把一个机械的系统和一个电控的电动马达结合在一起形成的一个动力转向系统。与液压系统不同的是，助力改由电机提供，因此，要有一个力矩传感器来测量作用在方向盘上的力矩，由电子控制单元来计算所需要的力矩。作用在方向盘上的力矩曲线由一个电动马达来分配。通过电动马达提供转向所必须要的力，它通过一个减速器作用在转向柱上，在循环球式的传动装置中，直接作用在齿扇上的力太大，因此大多选用齿轮齿条转向器。根据助力位置不同分为三种形式：1、转向柱助力式.2、小齿轮助力式.3、齿条助力式.
由于EPS改由电机提供助力，助力大小由电控单元ECU实时调节与控制，可以较好解决汽车操纵时轻与灵的矛盾。
电动助力转向最早应用在微型汽车上，1988年2月日本铃木公司首次在其Cervo车上装备，目前电动助力转向系统主要应用在轿车上，并逐渐从微型轿车向更大型轿车和商务车发展]。其优点有：
1.EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性。并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。
2． EPS只在转向时电动机才提供助力(不像HPS，即使在不转向时，油泵也一直运转)，因而能减少燃料消耗。
3.由于直接由电动机提供助力，电动机由蓄电池供电，因此EPS能否助力与发动机是否起动无关，即使在发动机熄火或出现故障时也能提供助力。
4. EPS取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等，其零件比HPS大大减少，因而其质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低噪声。
5 .EPS没有液压回路，比HPS更易调整和检测，装配自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期。
6 .EPS不存在渗油问题，消除了液压助力中液压油泄漏问题，可大大降低保修成本，减小对环境的污染，改善了环保性。
7.EPS比HPS具有更好的低温工作性能。
电动助力转向目前已成为世界汽车技术发展的研究热点之一。
汽车转向系统分类
汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。
完全靠驾驶员手里操纵的转向系统称为机械转向系统。
借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统，动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。
参考文献
1黄靖雄编著. 《现代汽车新配置实务》.北京：人民交通出版社，2005年
2射忠明编著.《汽车构造双色图解》.北京：人民交通出版社，2004年
3夏怀成主编.《汽车概论》.北京：电子工业出版社，2007年7月
4 韩宗奇编著.《现代汽车概论》， 沈阳：东北大学出版社，2002年
5 周云山 钟勇 主编. 《汽车电子控制技术》，北京：机械工业出版社，2004年
6刘雅琴主编.《上海桑塔纳轿车结构图册》，上海：上海科学技术出版社， 1997年
7 一汽集团公司编.《CA1040系列载货汽车构造图册》，长春：中国第一汽车集团公司
8 高延龄.汽车运用工程.北京：人民交通出版社，1990.
9余志生.汽车理论,北京：机械工业出版社，1981.
10五味 努等.自动车工会全书11，自动车 と 环境，山海堂，1980.
11童澄教.内燃机排放与净化.上海：上海交通大学出版社，1994.
12何渝生.汽车噪声控制.北京：机械工业出版社，1995.
13 袁雄.汽车低温起动.北京：金盾出版社，1992.
14 蔡香华.机动车安全检测技术.合肥：中国科学技术出版社，1992.
15陈凤仁译.汽车检验设备.北京：人民交通出版社，1985.
16 陈凤仁，周维新.微机控制发动机自诊系统.西安：汽车运输，1995.
17 陈焕江.汽车检测与诊断（上、下）北京：机械工业出版社，2002.
18赵英勋、刘明.汽车检测与诊断技术.北京：机械工业出版社，2003.
19 李岳林、王生昌.交通运输环境污染与控制.北京：机械工业出版社，2003.
20刘玉梅.汽车节能技术与原理. 北京：机械工业出版社，2003.
http://www.bysj360.com/ http://www.bysj360.com/html/5215.html http://www.bylw520.net
