开题报告-微型汽车转向系统设计

安徽工业大学毕业设计开题报告

毕业设计题目：微型汽车转向系统设计ﻩﻫ学院：机械工程学院专业: 过程装备与控制工程

班级：装０ 8 2

姓名：胡亚军

学号: 0 8 9 0 5 4 2 7 2

日期： 2012年３月１日

一．课题名称:微型汽车转向系统设计

二．课题研究背景

伴随着人们生活水平的不断提高,汽车在人们生活中正变得越来越不可缺少。２010年，我国汽车产销量双双实现世界第一，汽车保有量将近7500万辆。２０１１年,我国汽车市场呈现平稳增长态势,产销量月月超过120万辆,平均每月产销突破150万辆,全年汽车销售超过1850万辆，再次刷新全球历史纪录。

微型汽车一般是指发动机排量不超过１.1Ｌ,车身长度、宽度、高度不超过3.8m、１.6m和2m,最大载货量不超过60０kg的汽车。微型汽车产品具有燃料消耗少、使用费用低、占地面积小、用途多、适应性广等特点。微型汽车包括微型轿车、微型客车、微型货车。微型轿车主要是指发动机排量在1升以下的，微型客车主要是指长度不超过3.5米,微型货车主要是指载重在1.８吨以下。

近年来，中国的微型汽车业快速增长，成为汽车行业中增长速度最快的车种之一，成为汽车生产和消费市场的重要拉动力量和生力军。中国的微型汽车在国际上也有着一定的竞争能力，在价格、质量等方面具有一定的比较优势,在开拓国际市场上形成了一定的实力。微型车行业之所以能保持增长势头，与行业自身的发展状况有着直接关系。经过近几年的稳步发展,微型车行业的生产集中度大大提高了。与轿车行业群雄竞争的局面形成鲜明对比的是，微型车行业里的无序竞争状况,已经有了根本性改变，微型车完成了群雄纷争的历史过程,形成了市场寡头局面，规模效益开始凸显。

在中国汽车产业振兴规划(2009-201１）中提到,到2011年,国内1.0升以下排量车型要达到15％以上。中国微型汽车行业在国家产业政策和市场竞争的作用下,将迎来新的发展机遇，潜在的市场空间将不断扩大,行业整体水平在日益激烈的竞争中将有较大幅度的提高。

转向系统作为汽车必不可少的系统之一,其性能的好坏，直接影响汽车的安全性和操纵稳定性。ﻫ转向系统能让汽车按照驾驶员的意志经常改变行驶方向。自１886年，卡尔本茨发明第一辆汽车以来,转向系统的雏形就已经诞生。在所有机械故障引起的交通事故中，转向系统失效造成的事故占了很大一部分比例。

伴随着车辆技术的发展，人们对转向系统的性能要求也越来越高，如何开发出一款高性能的转向系统是我们亟需解决的一个问题。

三．课题研究意义

汽车转向一直存在“轻”与“灵”的矛盾。为了保证转向轻便性,要求增大转向器角传动比，但是这将造成汽车队操纵的反应减慢，即不够“灵”。为了缓解这一矛盾，人们针对机械转向器，从两方面解决这一矛盾。一是提高转向器效率，二是将转向器设计成变速比,但这并不能从根本上解决这一矛盾。动力转向的出现很好地缓解了转向系统“轻”与“灵”的矛盾,可见助力转向对整车性能有着很大的影响。

作为汽车的一个重要组成部分,汽车转向系统是绝对汽车主动安全性的关键总成,如何设计汽车的转向特性使汽车具有良好的操纵性能，始终是个汽车厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计尤为重要。

四．文献查阅概括

１．转向系统的作用

汽车在行驶过程中,需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向,即所谓汽车转向。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，是汽车转向桥(一般是前桥）上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。汽车在直线行驶过程中,转向轮往往也会受到路面侧向干扰力的作用,自动偏转而改变行驶方向。此时,驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转,从而使汽车行驶方向恢复原来的行驶方向。这一套原来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构,称为汽车转向系统。因此，汽车转向系统的功用是保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。

汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要,因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统是汽车必须要重视的两个系统之一（另一个是制动系统）。

2．转向系统的基本要求

(1)汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。

(２）转向轮具有自动回正能力。

(3)在行驶状态下,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产生的运动不协调，应使车轮的摆动最小。

(5）转向灵敏，最小转弯直径小。

(6)操纵轻便。

（7)转向轮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中应有间隙调整机构。

(9）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

(１0）转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致。

3．汽车转向系统发展阶段

目前,汽车转向系统主要经历以下阶段:机械转向系统,液压动力转向系统,电控液压动力转向系统，电动助力转向系统,线控助力转向系统。

(１）机械转向系统

机械转向系统结构简单，性能可靠,但是转向力全部来自驾驶员的手力，因此,转向盘操纵比较沉重。为了解决汽车灵与轻的矛盾，可以增大转向器的角传动比。增加角传动比虽然可以减小转向盘上的手力，但是同时也造成汽车队转向操纵的反应减慢;为此人们将转向器设计成变速比,在转向盘小转角时以灵为主，大转角时以轻为主。但是由于“灵”范围只在转向盘中间附近,仅对高速行驶有意义，所以不能从根本上解决“轻”与“灵”的问题。目前处于淘汰边缘。

(2)液压助力转向系统

液压助力转向系统是在传统的机械转向系统上，增加转向液压泵、转向油管、转向油罐以及位于转向器的转向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘时,通过机械转向器使转向横拉杆移动,并带动转向节臂,使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产生液压作用力,帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用，驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩,就能使转向轮偏转。

缺点:能耗较高，尤其时低速转弯的时候,觉得方向比较沉,发动机也比较费力气。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。助力特性不能改变。

(３)电控液压助力转向系统

电控液压助力转向系统为了克服液压动力转向系统的不足,人们在液压助力转向系统中，增加了电子控制单元和执行部件,将车速信号引入系统中,控制单元根据车速信号改变电液转换装置的助力特性,达到在低速或急转弯时助力较大，以满足转向轻便性要求;高速时助力较小,以满足路感和操纵稳定性要求。虽然其有所改进，但仍难以克服液压系统本身所具有的缺点，同时由于液压转向系统增加了传感器和控制单元，使系统成本增加。

(４)电动助力转向系统

简称电动式EPS或EPS（Eｌectrｏnic Power Steerｉng sysｔｅm)在机械转向机构的基础上，增加信号传感器、电子控制单元和转向助力机构。电动式EPＳ是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等因素，由电子控制单元完成助力控制，其原理可概括如下:当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号,该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电控单元根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转动方向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后,加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。例如福克斯的ＥHＰAS电子液压系统由电脑根据发动机转速、车速以及方向盘转角等信号,驱动电子泵给转向系统提供助力。助力感觉非常的