汽车转向系统的设计
汽车电动助力转向系统设计 毕业论文
汽车电动助力转向系统设计毕业论文本章主要介绍汽车电动助力转向系统设计的背景和意义，以及论文的目的和结构安排。
汽车转向系统是车辆控制的重要组成部分，它直接影响着驾驶员的操控感受和行车安全性。
随着科技的发展，传统的液压助力转向系统逐渐被电动助力转向系统所取代。
电动助力转向系统通过电力传动装置提供操控力，相较于液压助力转向系统具有更高的效率、更好的节能性和可靠性。
本文的目的是设计一种可靠、高效的汽车电动助力转向系统。
在研究的基础上，将重点关注系统的结构设计、控制算法优化、故障诊断等方面。
通过对系统的设计和优化，可以提高汽车的操控性和安全性。
本文结构安排如下：第二章将介绍汽车电动助力转向系统的背景与发展；第三章将详细阐述系统的设计原理与结构；第四章将重点探讨控制算法的优化与实现；第五章将研究系统的故障诊断方法与技术；最后，第六章将总结全文，并提出进一步研究的展望。
通过本文的研究和实践，相信可以为汽车电动助力转向系统的设计与优化提供一定的参考和借鉴，推动汽车技术的发展与进步。
在这一部分，我们将对汽车电动助力转向系统设计相关的文献进行综述。
我们将总结已有的研究成果，以及当前存在的问题。
具体内容}本文详细介绍了汽车电动助力转向系统设计的方法和步骤，涵盖了传感器选择、电机控制、系统优化等方面。
传感器选择在汽车电动助力转向系统设计中，选择合适的传感器是至关重要的。
传感器可以检测车轮的转向角度、转向速度以及转向力等参数，为后续的电机控制提供必要的数据支持。
常见的传感器包括转向角度传感器、转向速度传感器和转向力传感器。
在选择传感器时，需考虑其精度、响应速度和可靠性等因素，并确保其能与电机控制系统良好地配合。
电机控制在汽车电动助力转向系统中，电机控制是实现转向功能的核心部分。
电机控制系统通过接收传感器提供的数据，计算并控制电机的输出力矩，从而实现汽车的转向功能。
电机控制的关键是控制算法的设计和实现。
常见的电机控制方法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
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
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
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
转向系统功能安全设计技术
转向系统功能安全设计技术随着汽车行业不断发展，人们对车辆的安全性要求越来越高。
其中，转向系统的功能安全设计技术尤为重要。
本文将从以下方面介绍转向系统的功能安全设计技术，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、功能安全设计技术的概述功能安全设计技术是指在汽车的设计过程中，针对各个功能模块进行分析和评估，以确保车辆在各种情况下都能正常运行，并避免造成人身伤亡或财产损失的设计技术。
其中，转向系统的功能安全设计技术尤为关键，因为转向系统控制着汽车的方向，直接关系到车辆的安全性。
二、功能安全设计技术的要点（1）风险分级：对于转向系统的设计，需要根据潜在的危险性进行风险分析和评估。
针对不同的危险等级，制定相应的安全措施，确保车辆在各种情况下的安全性。
（2）安全性要求：根据风险分级的结果，制定相应的安全性要求。
例如，在设计转向系统时，应考虑制动失效时的反应能力，同时要确保转向系统的控制精度和灵敏度，以保证车辆在急转弯或行驶在复杂路况下的稳定性。
（3）硬件安全性设计：转向系统的安全性设计需要从硬件层面开始。
例如，可以采用多重备份的方案，以保证系统在出现故障时仍能维持正常运行。
（4）软件安全性设计：转向系统的软件设计也需要考虑安全性。
例如，在编写控制算法时需要充分考虑各种异常情况的处理方式，确保转向系统在任何情况下都能做出正确的反应。
三、功能安全设计技术的应用（1）在转向系统的设计中，需要充分考虑安全性，并制定相应的安全性要求。
（2）在硬件设计中，应采用多重备份的方案，以确保系统在出现故障时仍能维持正常运行。
（3）在软件设计中，需要充分考虑各种异常情况的处理方式，确保转向系统在任何情况下都能做出正确的反应。
（4）定期进行安全性测试和评估，发现并解决潜在的安全问题，确保车辆的安全性。
综上所述，转向系统的功能安全设计技术是保障车辆安全性的重要组成部分，需要在整个汽车设计过程中注意安全性，并采取相应的安全措施，以确保车辆在各种情况下都能保持安全运行。
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。
轿车转向系统课程设计
轿车转向系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握轿车转向系统的基本原理、结构和功能，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握轿车转向系统的组成及其作用；（2）了解轿车转向系统的各种类型及其工作原理；（3）熟悉轿车转向系统的性能指标及其检测方法。
2.技能目标：（1）能够正确描述轿车转向系统的结构和工作过程；（2）具备分析轿车转向系统故障的能力；（3）掌握轿车转向系统的维修和保养方法。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对汽车行业的兴趣，提高学生对轿车转向系统重要性的认识；（2）培养学生认真负责、严谨细致的工作态度；（3）培养学生团队协作、共同探讨问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.轿车转向系统的概述：介绍轿车转向系统的定义、作用及其在汽车中的地位；2.轿车转向系统的组成：详细讲解转向系统各部件的结构、功能和作用；3.轿车转向系统的工作原理：分析各种类型转向系统的工作过程，让学生理解其运作机制；4.轿车转向系统的性能指标：介绍转向系统的性能指标及其检测方法；5.轿车转向系统的故障诊断与维修：讲解转向系统故障的常见原因、诊断方法及维修保养技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行：1.讲授法：教师通过讲解，让学生掌握轿车转向系统的相关理论知识；2.案例分析法：教师提供实际案例，引导学生分析并解决实际问题；3.实验法：学生进行实验操作，让学生亲身体验轿车转向系统的工作过程；4.讨论法：鼓励学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的轿车转向系统教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备轿车转向系统的实验设备，让学生能够亲自动手操作，增强实践能力。
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。
汽车转向系统毕业设计论文
因而，EPS可以很容易的实现在全速范围内的最佳助力控制，在低速行驶时保证汽车的转向灵活轻便，在高速行驶时保证汽车转向稳定可靠。在系统的某一部件发生故障时，可以断开电磁离合器使助力系统脱离机械转向系统，并同时驱动故障信号指示灯，保障驾驶的安全性。所以，EPS可以在各种路况和车速下，给驾驶员提供一个安全、稳定、轻便、舒适的驾驶环境。
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，保证转向轮和转向盘转动方向一致。
2.3转向操纵机构
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，传动效率高达90％；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，所以转向转角可以增大，转向灵敏，制造容易，成本低。
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。
基于智能控制的汽车转向系统设计与优化
基于智能控制的汽车转向系统设计与优化随着科技的不断发展和社会的进步，汽车已经成为当今社会中不可或缺的工具之一。
汽车转向系统作为汽车中至关重要的组成部分，其设计和优化直接关系到驾驶员的安全和舒适性。
本文将从基于智能控制的角度，探讨汽车转向系统的设计和优化，以提升驾驶体验和行车安全性。
1. 智能控制在汽车转向系统中的应用汽车转向系统通过控制转向角度和转向力矩，实现驾驶员对车辆的操控。
智能控制技术的引入，使得汽车转向系统能够实现更加精确和自适应的控制。
比如，基于智能控制的转向系统可以根据不同驾驶条件，自动调整转向助力的大小，以提供更加舒适和平稳的转向感受。
2. 智能控制算法的选择与设计在设计基于智能控制的转向系统时，合适的控制算法的选择和设计至关重要。
目前，常用的智能控制算法包括模糊控制、神经网络控制和遗传算法等。
不同算法适用于不同的驾驶场景和控制要求，因此需要根据具体情况选择合适的算法，并进行相关参数的优化和调整。
3. 智能控制系统的硬件设计除了算法的选择和设计外，智能控制系统的硬件设计也是非常重要的一环。
智能控制系统通常由传感器、执行器和控制器组成。
传感器用于感知车辆的状态和环境信息，执行器用于转换控制信号为实际行动，控制器则负责实施智能控制算法。
在硬件设计时，需要考虑传感器的准确性和可靠性，执行器的响应速度和精度，以及控制器的计算能力和稳定性。
4. 性能评估与优化完成系统的设计和硬件的搭建后，需要对转向系统的性能进行评估和优化。
评估可以通过实际驾驶测试和仿真模拟等方式进行。
通过收集和分析实验数据，可以评估转向系统在不同驾驶条件下的操控性能和稳定性。
同时，优化可以通过对控制算法和硬件参数的调整来实现，以提升转向系统的响应速度和稳定性。
5. 汽车转向系统智能化的未来趋势随着智能汽车的兴起，汽车转向系统的智能化发展将迎来更加广阔的前景。
未来的汽车转向系统可能会融合更多的感知技术，比如摄像头和激光雷达等，以进一步提升转向系统的自适应性和安全性。
汽车电动助力转向系统的设计
汽车电动助力转向系统的设计概述汽车电动助力转向系统是一种电子辅助转向系统，为驾驶员提供操纵方向盘的力量辅助，以改善驾驶操控性和舒适性。
该系统通过电动助力装置来替代传统的液压助力转向系统，具有更高的效率和响应性。
本文将详细介绍汽车电动助力转向系统的设计原理和关键技术。
设计原理汽车电动助力转向系统的设计基于电动助力装置和转向控制单元的协同工作。
电动助力装置负责提供对转向系统的力量辅助，转向控制单元那么负责监测车辆的转向情况并根据驾驶员的输入进行控制。
电动助力装置电动助力装置由电机、减速器、传感器和控制单元组成。
电机负责提供动力，减速器那么用于降低电机的转速并增加转力。
传感器用于监测转向力和转向角度，并向控制单元提供反应信息。
控制单元根据传感器的反应信号来确定输出力的大小和方向。
转向控制单元转向控制单元由微处理器和控制算法组成。
微处理器负责处理传感器的数据和执行控制算法。
控制算法根据驾驶员的转向输入，计算出相应的助力输出指令，并通过电动助力装置将助力传递给转向系统。
关键技术功率电子技术汽车电动助力转向系统需要提供足够的力量辅助，因此需要采用功率电子技术来实现高效能的能量转换和控制。
功率电子技术包括电机驱动技术、功率开关技术和电源管理技术，它们的协同工作可以有效提高电动助力转向系统的效率和可靠性。
传感器技术传感器技术在汽车电动助力转向系统中起到了至关重要的作用。
传感器可以实时监测转向力和转向角度，从而提供准确的反应信息给控制单元。
常用的传感器包括转向力传感器和转向角度传感器，它们需要具有高精度和可靠性，以确保系统的准确性和稳定性。
控制算法控制算法是汽车电动助力转向系统的核心局部，它决定了系统的性能和操控性。
控制算法根据传感器的反应信息和驾驶员的转向输入，计算出相应的助力输出指令。
常用的控制算法包括比例-积分-微分〔PID〕控制算法和模糊控制算法，它们能够确保系统的稳定性和响应性。
设计考虑功率和效率汽车电动助力转向系统需要提供足够的助力，同时也要确保系统的功率和效率。
汽车转向系设计说明书
汽车设计课程设计说明书题目:重型载货汽车转向器设计姓名：席昌钱学号：200924265同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级:09车辆工程2班指导教师:王丰元、邹旭东设计任务书目录1.转向系分析 (4)2.机械式转向器方案分析 (8)3.转向系主要性能参数 (9)4.转向器设计计算 (14)5.动力转向机构设计 (16)6.转向梯形优化设计 (22)7.结论………………………………………………………。
248.参考文献 (25)1转向系设计1.1基本要求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23～32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.1.2基本参数1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。
2.轴数/轴距 4/(1950+4550+1350)mm3。
整备质量 12000kg4。
轮胎气压 0。
74MPa2.转向系分析2.1对转向系的要求［3］(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.2。
2转向操纵机构转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。
有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正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,如图2-1。
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。
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Mr (N·mm)： Mr=f3G13p式中 f-轮胎和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 = Mr 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：mm 4.2 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) : Q= 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）Q＋QΔ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’=Q 0ηv式中ηv-转向油泵容积效率，范围为0.75～0.85，可取0.84.3 转向操纵力的校核：动力转向操纵力与转向器扭杆和分配阀都有关，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。
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汽车转向系统的设计摘要本设计课题为汽车前轮转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计及校核、整体式转向梯形机构的设计及验算为中心。
首先对汽车转向系进行概述，二是作设计前期数据准备，三是转向器形式的选择以及初定各个参数，四是对齿轮齿条式转向器的主要部件进行受力分析与数据校核，五是对整体式转向梯形机构的设计以及验算，并根据梯形数据对转向传动机构作尺寸设计。
在转向梯形机构设计方面。
运用了优化计算工具Matlab进行设计及验算。
Matlab 强大的计算功能以及简单的程序语法，使设计在参数变更时得到快捷而可靠的数据分析和直观的二维曲线图。
最后设计中运用AutoCAD和CATIA作出齿轮齿条式转向器的零件图以及装配图。
关键词：转向机构，齿轮齿条，整体式转向梯形，Matlab梯形AbstractThe title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering of Mechanical steering system and integrated Steering trapezoid mechanism gear to the design as the center. Firstly make an overview of the Steering System.Secondly take a preparation of the data of the design. Thirdly, make a choice of the steering form and determine the primary parameters and design the structure of Rack and pinion steering. Fourthly, Stress analysis and data checking of the Rack and pinion steering. Fifthly, design of Steering trapezoid mechanism, according to the trapezoidal data make an analysis and design of Steering linkage.In the design of integrated Steering trapezoid mechanism the computational tools Matlab had been used to Design and Checking of the data. The powerful computing and Intuitive charts of the Matlab can give us Accurate and quickly data. In the end AutoCAD and CATIA were used to make a rack and pinion steering parts diagrams and assembly drawingsKeywords: Steering system，Mechanical Type Steering Gear and Gear Rack，Integrated Steering trapezoid，Matlab Trapezoid目录1 绪论 01.1 汽车转向系统概述 01.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势 (1)1.3 研究内容及论文构成 (2)2 机械转向系统的性能要求及参数 (4)2.1 机械转向系统的结构组成 (4)2.2 转向系统的性能要求 (5)2.3 转向系的效率 (6)2.4 传动比特性 (8)2.5 转向器传动副的传动间隙 (10)3 机械式转向器总体方案初步设计 (11)3.1 转向器的分类及设计选择 (11)3.2 齿轮齿条式转向器的基本设计 (12)3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (12)3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (13)3.2.3 设计目标参数表以及对应的转向轮偏角计算 (14)3.2.4 转向器参数选取与计算 (16)3.2.5 齿轮轴的结构设计 (19)3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (20)4 齿轮齿条转向器校核 (21)4.1 齿条的强度计算 (21)4.1.1 齿条受力分析 (21)4.1.2 齿条齿根弯曲强度的计算 (22)4.2 小齿轮的强度计算 (23)4.2.1 齿面接触疲劳强度计算 (23)4.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 (26)4. 3 齿轮轴强度校核 (27)5 转向梯形机构的设计 (31)5.1 转向梯形机构概述 (31)5.2 整体式转向梯形机构方案分析 (32)5.3 整体式转向梯形机构数学模型分析 (32)5.4 基于Matlab的整体式转向梯形机构优化设计 (35)5.4.1 转向梯形机构的优化概况 (35)5.4.2 转向梯形机构设计思路 (36)5.4.3 基于Matlab的转向梯形机构设计 (36)5.5 转向传动机构的设计 (43)5.5.1 转向传送机构的臂、杆与球销 (43)5.5.2 转向横拉杆及其端部 (44)6 基于CATIA的齿轮齿条式转向系统的三维建模 (46)6.1 CATIA软件简介 (46)6.2 齿轮齿条式转向系统的主要部件三维建模 (46)结论 (50)参考文献 (51)致谢 ......................................................................................................... 错误!未定义书签。
附录基于Matlab的转向梯形机构设计程序 (53)1 绪论1.1 汽车转向系统概述汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。
就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是, 驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵横线偏转一定角度。
这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构如图1.1所示，即称为汽车转向系统[1]。
图1-1汽车转向系统汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。
1、机械转向系统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。
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。
纯机械式转向系统根据转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。
2、动力转向系统动力转向系统除了转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分外，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。
动力转向系的发展经过几个阶段，各个阶段也有不同的动力辅助系统。
20世纪50年代，美国GM公司率先在轿车上采用了液压助力转向系统。
该系统是建立在机械系统的基础之上，额外增加了一个液压系统。
为液压助力转向系统(HPS)。
1983年，在液压助力系统基础上发展起来的，日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统（EHPS）。
1988年日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统。
1990年日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，也就是现在应用车型极为广泛的EPS系统。
SBW线控转向系统是继EPS 后发展起来的新一代转向系统，具有比EPS 操纵稳定性更好的特点，它取消转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向，彻底摆脱传统转向系统所固有的限制，提高了汽车的安全性和驾驶的方便性[1]。
1.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势汽车转向系统的发展经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本阶段, 线控转向系统为其发展趋势[1]。
随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。
汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(BP型)，这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。
1、汽车转向系统在世界发展状况据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右，齿条齿轮式转向器占40%左右，蜗杆滚轮式转向器占10%左右，其它型式的转向器占5%。
循环球式转向器一直在稳步发展[1]。
在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。
日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5%，发展到现今的100%了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。
大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。
微型货车用循环球式转向器占65%，齿条齿轮式占35%[1]。
2、汽车转向系统在国内发展状况我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。
目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器，并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。
由此看出，我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展3、汽车转向系统的发展趋势齿轮齿条式转向器和循环球式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮—蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。
在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90%；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50%，法国已高达95%[1]。
由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。
从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。