汽车设计转向

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汽车转向系统设计毕业设计论文

目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................I I 第1章绪论 (1)1.1 汽车转向系统简介 (1)1.1.1 转向系的设计要求 (1)1.2 EPS的特点及发展现状 (2)1.2.1 EPS与其他系统比较 (2)1.2.2 EPS的特点 (2)1.2.3 EPS在国内外的应用状况 (3)1.3 本课题的研究意义 (4)第2章电动助力转向系统的总体组成 (5)2.1 电动助力转向系统的机理及类型 (5)2.1.1 电动助力转向系统的机理 (5)2.1.2 电动助力转向系统的类型 (7)2.2 电动助力转向系统的关键部件 (9)2.2.1 扭矩传感器 (9)2.2.2 车速传感器 (9)2.2.3 电动机 (9)2.2.4 减速机构 (10)2.2.5 电子控制单元 (10)2.3 电动助力转向的助力特性 (11)第3章电动助力转向系统的设计 (12)3.1 对动力转向机构的要求 (12)3.2 齿轮齿条转向器的设计与计算 (12)3.2.1 转向系计算载荷的确定 (13)3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 (14)3.2.3 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 (22)3.2.4 齿轮齿条传动受力分析 (24)3.2.5 齿轮轴的强度校核 (24)第4章转向传动机构的优化设计 (29)4.1 结构与布置 (29)4.2 用解析法求内、外轮转角关系 (30)4.3 转向传动机构的优化设计 (32)4.3.1 目标函数的建立 (32)4.3.2 设计变量与约束条件 (33)4.4 研究结论 (36)结论 (37)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (41)附录2 (46)摘要汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。

汽车电动助力转向系统是一种新型的汽车动力转向系统，与传统液压转向系统相比，采用电动机直接提供助力，具有多方面优越性。

汽车转向系设计

不协调使车轮产生的摆动小。保证汽车有较高的机动性：Rmin<2~2.5L 操纵轻便。乘用车：转动圈数小于2、最大手力150N
商用车：转动圈数小于3、最大手力200N
第一节概述
3.转向系的主要设计要求转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反
冲力要尽可能小。转向器和转向传动机构的球头处有间隙调整
当双横臂互相平行时，AB 的瞬时中心P 在无穷远处，从P 点引出的直线都变成了平行线。其中，过点A、S 的两条平行线之间的距离与过点QAB、QBS 的两条平行线之间的距离相等。
第七节转向梯形设计
利用上下止点法确定横拉杆断开点位置
第七节转向梯形设计
二、整体式转向梯形机构的设计、校核（转向力特性）
时的传递特性
(P1 P2 ) / P1 (P3 P2 ) / P3
第三节转向系主要性能参数
1.转向器的效率
可逆式、不可逆式、极限可逆式

tan 0 tan( 0 )

tan( 0 ) tan 0
第三节转向系主要性能参数
2.转向系传动比的变化特性转向系角传动比。转向系力传动比。转向器角传动比的变化规律。齿轮齿条式变速比转向器循环球齿条齿扇式变速比转向器
第七章转向系设计
第一节概述
1.转向系的作用保持或改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之
间有协调的转角关系 2.转向系的组成
第一节概述
3.转向系的主要设计要求转弯行驶时，车轮绕一个瞬时转向中心旋转，车轮
不应有侧滑。自动回正，并保持稳定的直线行驶状态。转向轮不得产生自激振动，转向盘没有摆动。悬架导向机构和转向传动机构共同工作时，由于运动

汽车转向系统设计计算匹配方式

1 汽车转向系统的功能驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。

对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。

装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。

这时，基本上是角输入。

而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。

将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。

这种反馈，通常称为路感。

驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路感是优良的操稳性中不可缺少的部分。

反馈分为力反馈和角反馈从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。

2 转向系统设计的基本要求转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。

转向系的基本要求如下：2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。

不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。

实际上，没有哪一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。

2．2 良好的回正性能汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。

转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的逆效率等。

汽车转向机构设计

汽车转向机构设计汽车转向机构是汽车的核心驱动部件之一，它负责将驾驶员的操纵输入转化为车辆的转向动作。

在汽车设计中，转向机构的设计非常重要，直接关系到汽车的操控性、稳定性和安全性。

本文将从转向机构的基本原理、类型和设计要点等方面对汽车转向机构进行详细介绍。

一、转向机构的基本原理汽车转向机构的基本原理是通过驾驶员对方向盘的操纵，传递给转向机构并将其转化为车辆的转向动作。

转向机构一般由转向盘、转向柱、转向齿条、齿轮等部件组成。

驾驶员通过转向盘对转向机构施加力矩，使转向盘旋转，转向柱通过螺旋副将转向力矩传递给转向齿条，在转向齿条的作用下，通过机械传动使车轮发生转向。

二、转向机构的类型1.摩擦销转向机构：该机构通过摩擦销将驾驶员的操纵力传递给转向机构。

摩擦销转向机构简单、结构紧凑，但摩擦力不稳定，对转向贴合性要求较高。

2.齿轮齿条转向机构：该机构采用齿轮与齿条的咬合来传递转向动作，具有稳定性好、转向平稳的特点。

齿轮齿条转向机构常见的是德国式转向机构和柏格式转向机构。

3.斜齿杆转向机构：该机构采用斜齿杆与齿轮咬合，通过斜齿杆的线性移动产生转向动作。

斜齿杆转向机构结构简单、重量小，但有时会存在斜齿杆的进退现象，影响操控性。

4.电动转向机构：该机构通过电动助力来实现转向动作，大大减轻驾驶员的操纵力。

电动转向机构响应速度快，操控性好，但需要电源支持，如果电路故障会影响转向功能。

三、转向机构的设计要点1.正确确定转向机构的传动比：传动比是转向机构设计中最重要的参数之一，决定了转向动作传递的快慢程度。

传动比过小会导致转向盘转动角度大，驾驶员力度大，操控性差；传动比过大会导致方向盘转动角度小，导致转向不灵敏，容易发生意外。

因此，在设计转向机构时要根据车辆的类型和使用情况来确定适合的传动比。

2.考虑转向机构的结构强度：转向机构在车辆操控过程中承受着巨大的力矩和冲击，其结构必须具备足够的强度和刚性，以确保操控的安全性。

在设计转向机构时，需要考虑材料的选择，合理设置加强筋或加强板等结构来加强模块的强度。

第七章汽车转向系统设计

马天
力矩反算载荷，动力缸以前零件的计算载荷应取驾驶员作用在转向
飞
盘轮缘上的最大瞬时力（700N）。
29
二、齿轮齿条转向器的设计
汽
车
模数压力角齿数螺旋角材料
设
齿轮 2~3mm 20º
5~7
9º~15º 16MnCr5
计
15CrNi6
教
齿条保证啮 12º~35º 保证齿保证布 45，淬火
逆效率为
马
tg(0 ) tg 0
天
飞
➢导程角必须大于摩擦角，通常0 5°~10°。
18
二、传动比的变化特性
汽
车转向系统的传动比
设
➢力传动比ip
计
•从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw与作用在
教
转向盘上的手力Fh之比
案
➢转向系角传动比 iω0
•转向盘角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωk之比
21
二、传动比的变化特性
汽转向器角传动比的变化规律
车
➢由于转向传动机构角传动比近似为1，因此转向器的角传动比变化
设
规律就代表了转向系统传动比特性。
计
➢由于转向阻力矩与车轮偏转角度大致成正比变化，则
教
➢汽车低速急转弯行驶时，转向阻力矩大，应选用大些的转向器
案
角传动比；
➢汽车以较高车速转向行驶时，转向轮转角较小，转向阻力矩也
案
2．分类
➢机械转向系统
➢依靠驾驶员的手力转动转向盘
➢包括转向操纵机构、转向器、转向传动机构
马
天 ➢动力转向系统
飞
➢利用动力系统减轻驾驶员的手力
2
第一节概述

(汽车行业)汽车转向梯形机构设计

（汽车行业）汽车转向梯形机构设计汽车转向梯形机构是汽车行业中非常重要的部件之一。

它将驾驶员的转向操作转换成前轮方向的运动，使车辆能够按照驾驶员的意愿进行转向。

因此，汽车转向梯形机构的设计非常重要，不仅需要考虑其机械结构的合理性，还需要考虑其动态特性和安全性能。

汽车转向梯形机构的设计要解决的一个重要问题是机构的传动比和传动精度问题。

传动比指的是驾驶员转动方向盘所能使车辆前轮转向的程度，而传动精度则是指机构传动过程中的误差大小。

通常情况下，传动比需要保证较大的转角与较小的转动力之间的关系，以提供足够的转向力，并使驾驶员的操作更为轻松顺畅。

传动精度则需要尽可能小，以确保转向的准确性和稳定性。

汽车转向梯形机构的设计需要考虑多个部件的合理组合和配置。

其中最主要的部件包括转向节、拉杆、摇臂、拉杆座等。

转向节是转向梯形机构的核心部件，它连接前轮和拉杆，并将前轮转向运动传递到拉杆上。

拉杆是连接前轮和转向节的杆状部件，摇臂则是连接转向节和转向柱的中间件。

拉杆座则是固定拉杆和转向柱的底座。

在设计汽车转向梯形机构时，还需要考虑到动态特性和安全性能。

动态特性主要指机构的响应速度、稳定性以及阻尼。

为了保证机构的响应速度和稳定性，一般需要提高机构的阻尼系数。

同时，还需要考虑防震和抗干扰能力，以确保机构在恶劣路况和异常干扰情况下能够正常运行。

安全性能则是汽车转向梯形机构最重要的考虑因素之一。

机构在运行过程中需要抵御较大的转向力和扭矩。

此外，在车辆发生碰撞时，转向梯形机构也需要能够提供足够的承载能力，以避免驾驶员和车辆受到过大的损伤。

在实际应用中，汽车转向梯形机构的设计需要满足多种使用条件和环境要求。

例如，机构必须在各种温度、湿度和油渍等环境下都能够正常工作，同时还要满足标准化和规范化的要求，以确保产品的质量和可靠性。

总之，汽车转向梯形机构的设计是汽车工程中至关重要的部分。

要实现合理的设计，需要考虑多种因素和要求，包括传动比、传动精度、机构的动态特性、安全性能、使用条件和环境要求等。

转向设计参数(转向几何)

• 阿克曼梯形即为：满足
阿克曼理论转向特性的
机构
• 其底角Q 由下式确定：（系数J）
Qa
tg 1 1.33 L K
• 其梯形臂的作用长度：
m=0.11~0.15K
的
• 角度 a f a
• 梯形上底长度A B 与两主销中心距及两主Байду номын сангаас中心线穿地点之距完全一致。
做圆周滚动
cot cot K
L
• 式中 —汽车前外轮转角 a —汽车前内轮转角 K —两主销中心距 L —轴距
证明：
ctg AG AE EG
FG
FG
ctg BG BE EG
FG
FG
ctg ctg AE EG BE EG
FG
2EG 2BE K FG BC L
2.
• 阿克曼原理的基本观点是:
汽车在行驶(直线行驶和转弯行驶)过程中, 每个车轮的运动轨迹, 都必须完全符合它的自然运动轨迹, 从而保证轮胎与地面间处于
现象。
1.
• 汽车前轮定位角为零 • 行走系统为刚性 • 汽车行驶过程中无侧向力
的
• 汽车直线行驶时, 4 个车轮的轴线都互相平行, 而且垂直于汽车纵向中心面 • 汽车在转向行驶过程中,全部车轮都必须绕

转向系统设计说明书

转向系统设计说明书转向系统设计说明书一、需求分析1.1系统简介本转向系统设计是为汽车制造企业设计的一款新型转向系统，包括方向盘、转向齿轮、转向杆等组件，用于汽车转向操作。

1.2系统功能本系统主要实现以下功能：（1）实现车辆转向操作；（2）提供灵敏度和舒适性，使驾驶员可以轻松驾驶；（3）确保车辆转向时的安全性。

1.3使用环境本系统主要用于汽车行驶时的转向操作，适用于各类车辆，包括小汽车、大型客车、货车、越野车等。

1.4系统需求（1）具有可靠性和耐用性；（2）转向灵敏度高，操控舒适；（3）保证转向操作安全；（4）可适应各种驾驶员的需求。

二、系统设计2.1系统架构本转向系统采用传统的齿轮传动转向系统。

主要包括方向盘、转向齿轮、转向杆等组件，在行驶过程中通过变换转向齿轮的位置，控制车轮的转向。

2.2系统组成本转向系统包括以下组件：（1）方向盘：由驾驶员操控，控制转向的方向。

（2）转向齿轮：连接车轮的转向轴，通过旋转控制车轮角度，实现左右转向操作。

（3）转向杆：将方向盘的旋转运动转换成转向齿轮的轴向运动。

（4）轴承：用于支撑转向齿轮，使其顺畅运转。

2.3系统工作原理当驾驶员通过方向盘控制转向时，方向盘传递力量到转向齿轮上，通过转向齿轮转动和转向杆的传动作用，使车轮转向。

其中，转向齿轮是通过齿轮副传动，将方向盘的旋转运动转换成轴向运动，控制车轮的转向角度。

2.4系统性能（1）灵敏度：驾驶员控制方向盘时，系统应能快速反应，确保车辆转向灵敏。

（2）舒适性：转向时不应有任何异响或抖动感，使驾驶员的操控更加舒适。

（3）可靠性：系统应具有较高的可靠性和耐久性，确保在各种路况下的转向操作安全。

三、结论本转向系统是一种新型的汽车转向系统，采用传统的齿轮传动技术，实现车辆转向操作。

系统整体性能较强，灵敏度高、舒适性好、可靠性强。

同时，本系统还具有可扩展性，在不断的设计应用和技术进步中，可为用户提供更多更好的服务。

FSAE汽车转向系统设计

FSAE汽车转向系统设计FSAE (Formula Society of Automotive Engineers)汽车转向系统是赛车设计中十分重要的部分。

转向系统的设计需要考虑到车辆的操控性、安全性和性能。

本文将详细介绍FSAE汽车转向系统的设计原理和关键要素。

首先，FSAE汽车转向系统主要包括方向盘、转向齿轮传动、转向杆、转向齿条和转向臂等部件。

方向盘是驾驶员与转向系统之间的接触面，通过方向盘的转动来控制车辆的方向。

转向齿轮传动通过齿轮的配对来将方向盘的转动传递给转向臂。

转向杆与转向臂连接，并通过转向齿条来实现车轮的转向。

其次，FSAE汽车转向系统设计中的一项关键要素是转向比。

转向比是方向盘转动时车轮转动的比例关系。

通常，转向比越小，驾驶员转动方向盘时车轮转动的角度就越大，操控性越敏感。

转向比的选择要根据赛车的具体需求以及赛道的类型来确定。

在一个狭窄、弯道多的赛道上，需要一个较小的转向比来提高操控性能。

而在一个直线较长的赛道上，可以选择一个较大的转向比来提高车辆的稳定性。

另一个重要的设计原理是转向系统的减震装置。

赛车在高速行驶时可能会受到颠簸、冲击等外力的影响，这可能会对车辆的转向系统造成负面影响。

为了降低这些外力对转向系统的影响，可以在转向齿条或转向杆上安装减震装置。

这些减震装置可以减少转向系统的振动和冲击，提高操控性和稳定性。

此外，转向系统的材料选择也是设计中的一个重要方面。

转向系统的部件通常会承受较大的力和扭矩，因此需要选择强度高、耐疲劳性好的材料。

常用的材料包括铝合金、钢和碳纤维等。

选择适当的材料可以提高转向系统的可靠性和寿命。

最后，FSAE汽车转向系统设计还需要考虑到安全性。

转向系统应该设计成可靠的并具备适当的安全装置，以确保驾驶员在高速行驶中的安全。

例如，应该安装刹车支撑杆和碰撞安全装置等，以减少事故时对转向系统的损坏。

总结起来，FSAE汽车转向系统设计需要考虑操控性、安全性和性能。

汽车设计过学迅转向系统设计解读

采用先进的转向器技术和机构设计，如电动助力转向系统、可变传动比转向系统等
采用摩擦系数更低的材料和表面处理技术，减少摩擦阻力
优化设计的效果评估和改进建议
通过实验测试和道路试驾评估优化后的效果
根据评估结果进行必要的改进和优化，例如调整转向器的参数、
改进材料等
加强生产过程的质量控制和标准化管理，确保优化设计的实现和
转向性能的评估指标
操控稳定性
学迅转向系统应能够提供稳定的操控感，使驾驶员能够准确、安全地控制车辆。
转向灵敏度
系统应能够根据驾驶员的输入做出快速、准确的响应，以适应不同的驾驶环境。
回中性
学迅转向系统应具有回中性，即当驾驶员松开方向盘时，车辆应能自动回到直线行驶状态。
学迅转向系统的性能分析方法
对测试数据进行详细记录和分析，以评估系统的性能。
改进建议
根据测试结果，提出针对学迅转向系统的改进建议，以提高其性能表现。
05
学迅转向系统的优化设计
优化设计的主要方向和目标
提高转向系统的灵敏性和准确性降低转向系统的摩擦和阻力提高车辆的操控性和稳定性
优化设计的具体措施和方法
优化转向柱和转向盘的设计，提高手感和操作便利性加强转向系统的刚度和稳定性，提高车辆的操控性能
02
汽车转向系统概述
转向系统的分类及特点
01
02
03
机械转向系统
采用机械机构传动，结构简单，操作稳定性好，但传动效率低，适用于中低速车辆。
液压助力转向系统
采用液压助力机构，操作轻便，但需要消耗发动机动力，适用于中高速车辆。
电液助力转向系统
采用电液助力机构，具有高效率和节能环保特点，但结构复杂，适用于高速车辆。

转向系统设计规范

转向系统设计规范1规范本规范介绍了转向系统的设计计算、匹配、以及动力转向管路的布置。

本规范适用于天龙系列车型转向系统的设计2.引用标准：本规范主要是在满足下列标准的规定（或强制）范围之内对转向系统设计和整车布置GB17675-1999 汽车转向系基本要求GB11557-1998防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定GB7258-1997 机动车运行安全技术条件GB9744-1997 载重汽车轮胎GB/T 6327-1996 载重汽车轮胎强度试验方法《汽车标准汇编》第五卷转向车轮3.概述：在设计转向系统时，应首先考虑满足零部件的系列化、通用化和零件设计的标准化。

先从《产品开发项目设计定义书》上猎取新车型在设计转向系统所必须的信息。

然后布置转向传动装置，动力转向器、垂臂、拉杆系统。

再进行拉杆系统的上/下跳动校核、与轮胎的位置干涉校核，以及与悬架系统的位置干涉、运动干涉校核。

最小转弯半径的估算，方向盘圈数的计算。

最后进行动力转向器、动力转向泵，动力转向油罐的计算与匹配，以满足整车与法规的要求；确定了动力转向器、动力转向泵，动力转向油罐匹配之后，再完成转向管路的连接走向。

4车辆类型：以EQ33868X4为例，6X4或4X2类似5杆系的布置：根据《产品开发项目设计定义书》上所要求的、车辆类型、车驾宽、高、轴距、空/满载整车重心高坐标、轮距、前/后桥满载轴荷、最小转弯直径、最高车速、发动机怠速、最高转速，空压机接口尺寸，轮胎规格等，确定前桥的吨位级别、轮胎气压、花纹等。

考虑梯形机构与第一轴、第二轴、第三轴、第四轴之间的轴距匹配及各轴轮胎磨损必需均匀的原则，确定第一前桥、第二前桥内外轮转角、第一垂臂初始角、摆角与长度、中间垂臂的长度、初始角、摆角，确定上节臂的坐标、长度等确定的参数如下第一、二轴选择7吨级规格轮胎型号：12.00-20、轮胎气压0.74Mpa花纹第一轴外轮转角35°;内轮转角44°第二轴外轮转角29°;内轮转角34°第一轴上节臂参数上节臂球销坐标上节臂有效长度垂臂参数垂臂长度315mm中间球销长度187m（接中间拉杆），初台角向后2°第二轴上节臂参数上节臂球销坐标上节臂有效长度中间垂臂参数中间垂臂长度330 mm（接第二直拉杆），中间球销长度230m（接中间拉杆），中间球销长度269.5mm （接助力油缸活塞），初台角向后6°上述主要参数确定后，便可布置转向机支架、第一直拉杆、第二直拉杆、中间拉杆。

汽车悬架和转向系统设计

汽车悬架和转向系统设计1. 概述汽车悬架和转向系统是汽车中至关重要的部分，对汽车的操控性、行驶稳定性和乘坐舒适性有着重要的影响。

悬架系统负责支撑汽车车身，保证车轮与地面的接触，同时吸收来自路面的冲击力；而转向系统则负责使车辆按照驾驶员的指令实现转向操作。

在汽车设计中，悬架和转向系统的设计需要综合考虑多种因素，包括车辆的用途、性能需求、成本以及使用环境等。

本文将介绍汽车悬架和转向系统设计中的关键要点，并探讨一些常见的设计策略和优化方法。

2. 悬架系统设计2.1. 悬架类型常见的汽车悬架类型包括独立悬架和非独立悬架。

独立悬架指的是四个车轮各自独立悬挂，相互之间没有连接，可以独立运动。

非独立悬架指的是四个车轮之间通过悬架系统相连接，受到相互影响。

独立悬架相较于非独立悬架具有更好的悬挂效果，能够提供更好的操控性和乘坐舒适性。

常见的独立悬架类型包括麦弗逊悬架、多连杆悬架和双叉臂悬架等。

2.2. 悬架参数设计悬架系统的参数设计对于汽车的行驶稳定性、乘坐舒适性和操控性都有重要影响。

其中一些关键的参数包括减振器刚度、悬架弹簧刚度、悬架几何参数等。

减振器刚度决定了汽车在受到冲击力时的反应速度，过大或过小的减振器刚度都会影响汽车的乘坐舒适性。

悬架弹簧刚度则负责车身的支撑和回弹，也对乘坐舒适性有重要影响。

悬架几何参数则涉及到悬架的运动轨迹和相对位置，对悬架系统的整体性能起着决定性作用。

2.3. 悬架系统优化悬架系统的优化设计旨在提升汽车的行驶性能和乘坐舒适性。

在悬架系统设计中，常见的优化手段包括材料选择、刚度调整、阻尼控制和减重等。

材料选择是悬架系统设计中的一个重要环节。

采用合适的材料可以提高悬架系统的刚度，同时减轻悬架组件的重量。

刚度调整可以通过调整减振器和弹簧的硬度来实现，以获得更好的悬架效果。

阻尼控制则可以通过控制减振器的阻尼力来实现，以提升汽车的稳定性和乘坐舒适性。

减重是悬架系统设计中的一个重要目标，通过使用轻量化材料和结构设计优化来减轻悬架组件的重量，从而提高汽车的燃油经济性和操控性能。

毕业设计(论文)-汽车动力转向系统设计[管理资料]

1 绪论转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。

随着现代汽车技术的迅速发展，汽车转向系统已从纯机械式转向系统、液压助力转向系（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS），发展到利用现代电子和控制技术的电动助力转向系统（EPS）及线控转向系统（SBW）。

按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。

机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。

其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件[2]。

动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。

由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。

通常，对转向系的主要要求是:(1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便;(2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑;(3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小;(4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态;(5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮来完成的。

机械式转向系统工作过程为：驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器，减速传动装置的转向器中有1、2 级减速传动副，经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而实现汽车的转向。

汽车设计_转向系统

第一节概述转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。

机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。

有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。

采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。

对转向系提出的要求有：1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。

不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。

2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。

3）汽车在任何行驶状态下,转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动.4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。

5)保证汽车有较高的机动性,具有迅速和小转弯行驶能力。

6）操纵轻便。

7）转向轮碰撞到障碍物以后,传给转向盘的反冲力要尽可能小.8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构.9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时,转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。

正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。

转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振,同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低.为了使汽车具有良好的机动性能,必须使转向轮有尽可能大的转角,并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍.通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。

没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向,此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N.当货车从直线行驶状态,以10km／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器,上述切向力不得超过250N;有动力转向器时，不得超过120N。

汽车转向设计与计算

转向系统的计算设计：这次设计的电动车用的是麦弗逊式独立悬架，采用分段式转向梯形机构。

对于采用独立悬架的汽车转向车轮，转向梯形中的横拉杆应是分段式的，以避免运动干涉，防止一个车轮的上下跳动影响另一个车轮的跳动。

（图一）这种转向系统的结构大多如图1所示。

转向轴1的末端与转向器的齿轮轴2直接相连或通过万向节轴相连;齿轮图2与同装于一壳体内的齿条3啮合。

外壳则固定于车身或车架上。

齿条通过两端的球铰接头与两根分开的横拉杆4相连,两横拉杆又通过球头销与左右车轮上的梯形臂5、6相连。

这里齿条3既是转向器的传动件又是转向梯形机构中三段式横拉杆的一部分。

齿轮—齿条式转向器具有结构简单紧凑,制造工艺简便等优点,不仅适用于整体式前轴也适用于前轮采用独立悬架的断开式前轴,目前广泛地被采用于轿车、轻型客货车、微型汽车等车辆上。

但与之相配的转向梯形机构与传统的整体式转向梯形机构相比有其特殊之处。

故有必要加以研究和探讨。

绝大多数齿轮一齿条式转向器都布置在前轴后方,这样既可避让发动机的下部,又便于与转向轴下端连接。

安装时齿条中心线应与汽车纵向对称轴垂直;并且当转向器处于中立位置时,齿条两端球铰中心应对称地处于汽车纵向对称轴的两侧。

对于给定的汽车,其轴距L、主销后倾角口以及左右两主销轴线延长线与地面交点间距离K均为已知定值。

对于选定的转向器,其齿条两端中心距M也为已知定值.故在设计中需确定的参数为梯形底角、梯形臂长l以及齿条中心线到梯形底边的安装距1离，而横拉杆长度l可由上述参数确定其表达式为。

2转动转向盘时,齿条便向左或向右移动,使左右两边的杆系产生不同的运动,从而使左右车轮分别获得一个转角。

以汽车左转弯为例,此时右轮为外轮,外轮一侧的杆系运动如图2所示。

设齿条向右移过某一行程S,通过右横拉杆推动右梯形臂,使之转过。

（图二）取梯形右底角顶点O为坐标原点,X、Y轴方向如图2所示,则可导出齿条行程S与外轮转角的关系：另外，有图像可知：而+arctan-（图三）为坐标原点,X、Y轴方向如图3所示,则同样可导出齿条行程取梯形左底角顶点O1S与内轮转角的关系,即:众所周知,在不计轮胎侧偏时,实现转向轮纯滚动、无侧滑转向的条件是内、外轮转角具有如图4所示的理想的关系,即（图四）(6)式中T—计及主销后倾角夕时的计算轴距主销后倾角3°计算得T=2800+693/2tan3=2818L—汽车轴距2800mmr—车轮滚动半径346.5mm由(6)式可将理想的内轮转角民,表示为设计变量：、底角y和安装距对于给定的汽车和选定的转向器,转向梯形机构尚有梯形臂长11离h三个设计变量。

车辆转向装置设计方案

车辆转向装置设计方案在汽车的运行中，转向功能是非常重要的，它直接关系到行车的稳定性以及行车的安全性。

因此，为了确保汽车能够平稳地行驶和安全地驾驶，需要设计一款稳定可靠的车辆转向装置。

车辆转向装置的基本原理车辆转向装置主要是通过前轮进行转向，使车辆向左或向右转动。

在汽车的转向过程中，它必须能够快速、平稳地调整转向角度，并且稳定可靠地保持车辆的转向状态。

因此，车辆转向装置的设计必须满足一些基本原则：原则一：转向角度的要求车辆转向角度一般需要在20度以上，同时，转向角的快速反应能力和灵敏性也是尤为重要的，因为在城市的繁忙路段，如果转向角不够灵敏、反应迟缓，很容易出现安全隐患。

原则二：驾驶员操控的要求车辆转向必须要符合驾驶员的操控习惯，使得驾驶员能够更快、更有效地调整转向角度，从而起到确保驾驶安全的作用。

原则三：通用性的要求车辆转向装置必须符合通用性的要求，以能够适用于不同品牌、型号的汽车。

同时，它还需要具有可替换性，方便维修和更换。

转向装置的设计方案在设计车辆转向装置时，需要注意多种因素，如车辆的使用环境、工作压力情况等。

然而，我们还是可以提出一些基本的设计方案：方式一：机械传动方式这种方式是指通过一个机械装置传递转向信息的方法，常见的方式包括齿轮驱动、丝杠驱动以及传动皮带驱动等。

这类机械传动装置需要适时进行润滑和维护，从而确保其转向功效的稳定性和可靠性。

方式二：液压传动方式液压传动方式则是指通过液压油传递力量，从而推动方向盘进行转向。

这种方式的稳定性很强，转向角度可调节范围也很大，且甚至可达到360度。

但是，液压转向装置需要液压油来驱动，同时，设备的重量和尺寸也相对较大。

方式三：电动传动方式电动转向装置是指通过直流或交流电源驱动电动机旋转，通过电动机的转动来改变车辆的转向。

这种方式比较清新、灵活，而且对于车辆的控制系统也较为适合，因此被广泛的应用于轻型车的转向系统中。

总结汽车的转向能力直接关系到它的驾驶安全性和行车的稳定性，因此设计稳定可靠、灵敏适用的车辆转向装置非常的重要。

汽车转向系统设计规范

3 转向系的设计指标要求3.1 转向盘最大自由转动量，(°)：10～15（GB 7258－2004规定不得大于20°）3.2 转向盘下缘至座椅表面高度，mm ：≥1803.3 转向盘后缘至靠背距离，mm ：≥4503.4 转向盘与仪表板的间隙，mm ：≥803.5 转向盘外缘至侧面障碍物距离，mm ：≥803.6 转向盘中心对座椅中心面的偏移量，mm ：≤40 3.7 转向盘平面与汽车对称平面间夹角，(°)：90±5 3.8 转向器与转向管柱夹角，(°)：≤60（纵向）3.9 驾驶室翻转后转向花键啮合量，mm ：≥203.10 转向器角传动比：≥173.11 转向器自由行程，mm ：0.3（中间位置）3.12 转向油泵工作温度，(°)：-40～1203.13 转向油罐容积，cm3：≥油泵排量的10%3.14 转向油罐与油泵的高度差，mm ：≥203.15驾驶室翻转转向系运动校核：无干涉，转向花键轴与套重合≥40 mm4 动力转向系主要参数及其选择4.1系统油压4.1.1原地转向阻力距M r (N·mm)：M r = f3G13p式中f-轮胎与路面间的滑动摩擦系数，一般取0.7；G-实载前轴负荷，单位为N，该值由实载质量确定；p-轮胎气压，单位为MPa4.1.2 转向器适用前轴负荷G1(Kg):由整车匹配决定。

可在现有转向器资源上选用。

该参数可初步决定转向器品种，因而可知道转向器动力缸缸径D。

4.1.3 验算最小转向摇臂长l1应满足：0.85≤β·l2α·l1≥1.1式中β-转向轮的转角，单位为：度α-转向器的摇臂轴摆角，单位为：度l2-转向节臂长，单位为：mm4.1.4 转向直拉杆受力F （N）：F = M r l24.1.5转向摇臂轴受到的力矩M (N·mm): M = F×l14.1.6 转向器油缸实际工作面积S (mm2) : S = πD2 4式中D-转向器缸径，单位为mm4.1.7 系统所需油压p (MPa): p =M S·r式中r-转向器的齿扇分度圆半径，单位为：mm4.2 系统工作流量4.2.1 根据汽车工程手册所述方法计算油泵理论工作流量Q0 (L/min) : Q0 = 60ntS式中t-转向螺杆螺距，单位为：mmn-向盘转速, 单位为：r/s ,取1.254.2.2 实际需要流量Q1 (L/min) : Q1 =（1.5～2）Q0＋Q0Δ式中Δ-内泄漏系数，单位为：mm，取1.54.2.3 实际控制流量为Q’(L/min) : Q’=Q0ηv式中ηv -转向油泵容积效率，范围为0.75～0.85，可取0.8 4.3 转向操纵力的校核：动力转向操纵力与转向器扭杆与分配阀都有关，目前尚无计算公式，一般由生产厂控制，对于操纵轻便的要求，转向操纵力不应超过（100～150）N。