整体式动力转向器设计

一、概述
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。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。
动力转向系统由于使转向操纵灵活、轻便，在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是，具有固定放大倍率的动力转向系统的主要缺点是：如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减小汽车在停车或低速行驶状态下转动转向盘的力，则当汽车以高速行驶时，这一固定放大倍率的动力转向系统会使转动转向盘的力显得太小，不利于对高速行驶的汽车进行方向控制；反之，如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了增加汽车在高速行驶时的转向力，则当汽车停驶或低速行驶时，转动转向盘就会显得非常吃力。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用，使汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵稳定性。
五、设计方案确定
GX90型整体式动力转向器技术参数确定：
传动比：18.62转向盘圈数a泵流量：12L/min
输出扭矩：2301～2494N.m
主要机械结构形式的确定：
内置式扭杆、三齿齿扇、六槽式转阀、圆柱销式限位机构
六、设计方法及步骤
开始阶段液压动力转向的控制阀采用滑阀式,即控制阀中的阀以轴向移动来控制油路。滑阀式控制阀结构简单,生产工艺性好,操纵方便,宜于布置,使用性能较好。但是滑阀灵敏度不够高,后来逐渐被转阀代替。转阀式液压动力转向的控制阀中的阀芯以旋转运动来控制油路。与滑阀相比,转阀的灵敏度高、密封件少、结构比较先进。目前在轿车及部分货车上的液压动力转向采用的均是转阀式控制阀。
目前国内这些车型和国外同类汽车的发展趋势一样，都采用了整体式动力转向器。除轿车全部采用了齿轮齿条整体式动力转向器外，其它车型大都采用循环球整体式动力转向器。在这些转向器中，其控制阀也由过去广泛采用的滑阀式结构几乎全部改为转阀式结构。
GX90型整体式动力转向器为江门市兴江转向器有限公司的畅销产品，有着典型的整体式动力转向器机械结构。通过研究其液压原理，理论分析及选定设计参数，设计全部机械图纸，以了解液压式动力转向器的一般设计方法和各部件的工作原理为下一步在实践工作中创新设计打下基础。
本科生毕业设计（论文）开题报告
论文题目GX90型整体式动力转向器设计
班级04级车辆（1）班
姓名Xxxxx
学号200433118419
指导教师xxx
填表日期2008年4月2日
二0一0年3月
姓名
Xxx
开题时间
2008.04
学制
四
专业
车辆工程
指导教师
Xxx
论文题目：
GX90型整体式动力转向器设计
开题报告内容
5林逸,施国标.汽车电动助力转向技术的发展现状与趋势[J .公路交通科技, 2001 (2) : 79～82.
6Dominke Peter Gerhard Ruck Electric power steering the first step on the way to “steer by wire”[ C .SAE Paper 1999 -01 -0401, 1999.
同时液压动力转向系统也有不足:①选定参数完成设计之后,不能调节与控制助力特性。因此协调轻便性与路感的关系困难。②即使在不转向时,油泵也一直运转,增加了能量消耗。③存在渗油与维护问题,提高了保修成本,泄漏的液压油会对环境造成污染。④低温工作性能较差。
随着人们对轿车经济性、环保、安全性的日益重视以及小排量轿车的发展,人们开始对液压动力转向存在的不足进行改进,开发出一些新型液压动力转向技术。这种技术上的改进主要围绕第①、②点不足。对第①点不足的主要改进措施是将车速引入动力转向系统,得到车速感应型助力特性,发展了两种车速感应型液压动力转向系统。一种是机械式,通过与调速器及变速器相连的泵来控制油压阀,现在已经很少采用;另一种是电子控制式,通过传感器由ECU控制阀动作,现在用得比较多。对第②点不足,主要通过开发节能泵,提高系统的效率以及采用电控液压动力转向系统来加以改进。
离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。
二、液压动力转向技术的发展
液压动力转向首先在重型车辆上得到发展,这是由于重型车辆的转向阻力大,靠人力转动转向轮很困难,只能加装转向助力装置。液压动力转向系统除了传统的机械转向器以外,尚需增加控制阀、动力缸、油泵、油罐和管路等。
1、完成液压原理图；
2、计算或选定各零件尺寸等参数；
3、重要零件的强度计算和校骇；
4、完成动力转向器全部机械图纸的设计；
5、完成设计说明书。
七、工作计划进度安排时间表
第一至第六周：资料收集与主要机械结构形式的确定；
第七周：完成液压原理图；
第八周：计算或选定各零件尺寸等参数；
第九周：重要零件的强度计算和校骇；
4 Yoshiharu Inaguma ,KeijiSuzuki ,KyosukeHaga An energy saving technique in an electro hydraulicpower steering(EHPS ) system [C. SAE Paper 960934, 1996.
四、本课题的研究意义
随着我国汽车工业的迅猛发展，汽车转向器的生产水平也有了很大提高。在汽车转向器生产行业里，70年代推广了循环球转向器，80年代开发它推广了循环球变传动比转向器。对提高我国汽车转向轻便性水平起了很大的推动作用。到了90年代，驾驶员对汽车转向性能的要求有了进一步的提高，要求转向更轻便、操纵更灵敏。过去采用循环球转向器和循环球变比转向器只能相对的解决转向轻便性和操纵灵敏性问题，要想从根本上解决这两个问题只有安装动力转向器。因此，除重型汽车各高档轿车早已安装动力转向器外，近年来在中型货车、豪华客车及中档轿车上都已开始安装动力转向器。随着动力转向器技术水平的提高、生产规模的扩大和市场的需要，其它一些车型也必将陆续安装动力转向器。
指导教师意见：
签名：
2010年4月日
备注：
1、要有10篇以上相关文章的阅读量。
2、理、工科开题报告撰写不少于2500字，人文社科开题报告不少于3500字，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。
3、电脑打印，用A4纸，页边距左边3.2cm，右边2.54cm,上下边距2.54cm，在左边装订；内容为小四号宋体，行距为固定值20磅。
第十周至第十四周：完成动力转向器全部机械图纸的设计；
第十五周至第十六周：完成设计说明书；
第十七周：准备毕业设计答辩。
参考文献
1王望予.汽车设计[M. 3版.北京:机械工业出版社, 2001.
2毕大宁.汽车转阀式动力转向器的设计与应用[ M.北京:人民交通出版社, 1998.
3Keiji Suzuki Yoshiharu Inaguma Kyosuke Haga Integratedelectro hydraulic power steering system with low electric energy consumption [C . SAE Paper 950580, 1995.
三、动力转向技术的发展趋势
目前轿车动力转向仍以液压动力转向为主,但是随着近几年电动助力转向在轿车上的应用,其性能已得到认可。电动助力转向代表未来动力转向技术的发展方向,将作为标准件装备到汽车上,并将在动力转向领域占据主导地位。据TRW公司预测,到2010年全世界生产的每3辆轿车中就有1辆装备电动助力转向机构。所以电动助力转向具有非常广阔的应用前景。
汽车装备液压动力转向系统有如下优点:①减小驾驶员的疲劳强度。动力转向可以减小作用在转向盘上的力,提高转向轻便性。②提高转向灵敏度。可自由地根据操纵稳定性要求选择转向器传动比,不会受到转向力的制约。③衰减道路冲击,提高行驶安全性。液压系统的阻尼作用可以衰减道路不平度对转向盘的冲击;另一方面,当发生爆胎时,液压动力转向可以使驾驶员较容易把握转向盘。
4、文献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。
电子控制动力转向系统（简称EPS-Electronic Control Power Steering），根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。液压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。电动机的扭矩由电磁