节能车转向装置设计
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。
CRH2第2章转向架
转向架架体
转向架架体是转向架的主要部件之一,为整个转向架结构提供支撑和承载。 精密设计的转向架架体确保转向架能承受高速行驶过程中产生的各种应力 和荷载,保证列车运行的安全性和稳定性。
转向架架体结构
坚固耐用
转向架架体采用高强 度钢材制造,能够承 受列车高速运行时产 生的各种应力和冲击 载荷。精密的结构设 计确保了整个转向架 的可靠性和耐用性。
转向架转向机构
转向控制
转向架转向机构通过精准控制车轮组的相对位置,优化轮轨接触状态,确保列车在高速弯道行 驶时的平稳性。
机械传动
转向机构采用齿轮、链条等机械传动机构,将操纵杆的转动动作可靠地传递到车轮组,实现转 向控制。
液压系统
部分高速列车采用液压转向机构,通过液压缸的伸缩带动转向架转向,这种方式响应更快、控 制更精准。
轮对轮径
1435
160
2
轨距
轮对轮径是车轮组的关键参数之 一，其数值决定了列车的运行速 度和加速性能。目前CRH2动车 组采用的标准轨距为1435毫米
。
轮径
CRH2动车组的轮对轮径一般为 1600毫米，这种直径尺寸能够 保证列车在高速运行过程中的稳
定性和牵引力。
轮对
每个转向架都配备有两个轮对， 这种双轮设计能够更好地稳定车
转向架故障诊断
分析故障表现
1
通过观察异常振动、噪声或车体抖动等
症状,初步判断故障的类型和严重程度。
2
检查关键部件
仔细检查转向架上的车轮、轴承、弹簧
采用故障诊断
3
、减振器等关键部件的状态和性能。
利用专业检测设备和诊断软件,对转向架
的各项性能参数进行全面检测和分析。
4
查找故障根源
齿轮齿条转向系统EPS设计(论文)
齿轮齿条转向系统EPS设计毕业设计外文摘要本科毕业设计（论文）第 I页共 I 页以上只是图纸的一部分，有需要咨询我，谢谢。
目录1 引言 (1)1.1齿轮齿条转向系统简介 (1)1.2齿轮齿条转向系统的设计思路 (3)1.3 EPS的研究意义 (4)2 EPS控制装置的硬件分析 (5)2.1汽车电助力转向系统的机理以及类别 (6)2.2 电助力转向机构的主要元件 (10)3 电助力转向系统的设计 (12)3.1 动力转向机构的性能要求 (12)3.2 齿轮齿条转向器的设计计算 (12)3.3 转向横拉杆的运动分析[9] (23)3.4 转向器传动受力分析 (24)4 转向传动机构优化设计 (25)4.1传动机构的结构与装配 (26)4.2 利用解析法求解出内外轮转角的关系 (27)4.3 建立目标函数 (29)5 控制系统设计 (30)5.1 电助力转向系统的助力特性 (30)5.2 EPS电助力电动机的选择 (31)5.3 控制系统框图设计 (32)结论 (34)致谢 (36)参考文献 (37)1 引言1.1齿轮齿条转向系统简介齿轮齿条转向系统，顾名思义是为了能够使车辆按照驾驶员的意愿向左或者向右转弯或者直线行驶。
转向装置有很多种，也一直在经历一个循序渐进不断更新不断创新的过程。
从发明家本茨发明汽车的初期，转向系统知识最简单的形式来转向，其机构为单纯的扶把式，没有助力，所以笨重，费力，以及行驶状态不稳定。
从在原始的雏形开始，各国人士不断创新改革，到现在为止，齿轮齿条转向系统的应用按先后顺序可以分为：机械转向装置、液压助力转向装置、电子控液压助力转向系统、电助力转向系统、四轮转向系统、主动前轮转向系统和线控转向系统[1]目前市场大部分中低档轿车采用的液压式转向器，当然电控的也很常见，所以在该种系统的转向器技术的发展如今已经遇到了瓶颈。
随着人们对乘车舒适，节能，安全，稳定的期望，电控液压式转向系统逐渐取代了先前的版本，但随着科技的进步，越来越多的科学家期待有路感的转向系统问世，所以流量阀式液压助力转向器出现了，在不同车速下，驾驶员手握方向盘，感觉到了路感的存在，助力特性曲线描述的就是“路感”，但是美中不足的是这种液压式转向器依然存在很多缺陷，电机，液压泵，转向器，流量阀等等转向器在发动机旁的布置问题又出现了，还有就是液压油的泄漏问题越来越的突出尖锐。
电动汽车转向系统的组成
电动汽车转向系统的组成一、电动汽车转向系统的概述电动汽车转向系统是指控制车辆转向的系统，它通过控制车辆的转向角度和转向力矩，实现车辆的转向动作。
与传统的机械液压转向系统相比，电动汽车转向系统具有更高的灵活性和精确性，且无需机械液压元件，更加环保和节能。
二、电动汽车转向系统的主要组成部分1. 方向盘：方向盘是驾驶员操控车辆转向的装置，通过方向盘可以控制电动汽车的转向角度。
方向盘通常由手柄、方向盘轴和方向盘盖等组成，驾驶员通过手柄施加的力矩被传递到方向盘轴上，从而控制车辆的转向。
2. 转向电机：转向电机是电动汽车转向系统的核心部件之一，它负责转换电能为机械能，产生转向力矩。
转向电机通常由电机本体、电机控制器和传感器等组成，电机本体通过控制器接收指令，产生相应的转向力矩，并通过传感器实时监测车辆的转向状态。
3. 传感器：传感器是电动汽车转向系统中的重要组成部分，它用于感知车辆的转向角度、转向速度和转向力矩等参数。
常用的传感器有转向角度传感器、转向速度传感器和转向力矩传感器等，它们通过实时监测车辆的转向状态，为转向电机提供准确的控制信号。
4. 控制器：控制器是电动汽车转向系统的核心控制部件，它负责接收驾驶员的转向指令，并将指令转化为相应的控制信号，控制转向电机的运行。
控制器通常由微处理器、电路板和通信接口等组成，它具有高速计算和精确控制的能力，能够实现对转向系统的准确控制。
5. 电源系统：电源系统是电动汽车转向系统的供电部分，它为转向电机和控制器等设备提供电能。
电动汽车转向系统通常采用高压直流电池作为主要的电源，通过电池管理系统对电池进行充电和放电控制，保证转向系统的正常运行。
6. 通信系统：通信系统是电动汽车转向系统的重要组成部分，它负责与其他车辆系统进行信息交互和数据传输。
通信系统通常采用CAN总线或LIN总线等通信协议，实现转向系统与车辆的其他系统（如电池管理系统、车载娱乐系统等）之间的数据传输和协同控制。
新能源汽车电气技术(第2版)课件：新能源汽车电动助力转向系统
四、EPS系统的优缺点
1.EPS系统具有以下优点： 与其他转向系统相比，该系统突出的优点表现在： 1）更加节省能源和环保。因为EPS没有液压器件，所以可算得上是标准 的“按需供能型”系统，即在转向的情况下系统才工作，而汽车停止时或者 直线运行时完全不消耗任何能量，这样一来耗能就会相对较少。因此与液压 动力系统进行比较，可以节约能源80%到90%。而在不转向时，EPS燃油消耗 会降低2.5%；在使用转向系统时，则会减少5.5%。另外又因为在-40℃的低 温的状况下，EPS也可以较好地工作，而传统的液压系统只有液压油预热后 才可以工作，由于EPS没有起动时的预热过程，所以节省了许多能量。EPS也 不存在液态油的泄漏问题，从而也不会对环境造成严重的污染，符合了环保 的设计理念。 2）助力效果相对更好。EPS可根据汽车运行的不同工况，通过优化设计 助力特性曲线，获得准确的助力，助力效果十分理想。同时还可以通过控制 阻尼系数减小因为路面的干扰对转向系统产生的影响，保障车辆低速行驶时 的轻便性，提高汽车高速行驶时的稳定性，进而提高汽车的转向性能。
六、电动助力转向系统（EPS）工作原理
转向器选择齿轮齿条式，转向盘转矩通过扭矩传感器来测得。当没有转向动作时，助力 电机不工作；当驾驶员有转向操作时，扭矩传感器发出一个电压信号，电子控制单元（ECU） 根据电压信号值推算得到转向盘转矩的大小及方向，同时，车速传感器将检测到的当前车速 传递到电子控制单元（ECU），电子控制单元（ECU）先根据车速选择与之对应的助力特性曲 线，再根据转向盘转矩进行运算处理，得到目标助力转矩的大小以及方向，再经过一系列计 算确定助力电机的旋转方向和驱动电流的大小，助力电机根据得到的驱动电流提供相应的助 力转矩，减速增扭后作用到转向轴上，为转向系统提供与工况相适应的助力。
Honda中国节能竞技赛车的整车优化设计
等 。同 时还 要 方便 车 轮 的拆 装 ，以便 轮 胎发 生故 障 时及 时 拆
基金项 目：江苏省 “十二五”高等学校 重点专业建设项目；项 目名称 ：南京林业大学２０１５年 高等教育研 究课 题；项 目编号：２０１５Ｃ１４。 作者 简介 ：吕晓 （１９９４一），女，江苏徐 州，本科。 通讯作 者：孙 宁 （１９７９一），女，辽宁沈 阳，博士，讲师，硕士生导师；研究方向：车载网络及 汽车电子控制技术。
系、传动系及制动系等方面进行创新设计。图ｌ为节能车内部 定转速范围内获得最佳空燃比。同时还可以在进气管前加装
构 造 。
一 个空气滤清器，滤 除空气中的灰尘或杂质，使清洁、新鲜
的空气 进入气 缸 ，提高燃 烧 效 率 。
２．１．３ 发动机 轻量化
很 多车 队为了减轻 整车质量，都对发动机进行了切割。
在汽车行业 日益发展 、竞 争愈发激烈 ，节油与环保 已是
虽然 电喷系统可以根据车辆状况，在不同的工况下自动
关 乎 车 企 命 运 的核 心 问题 。Ｈｏｎｄａ环 保 活 动 是 依 据 创 始 人 调节喷油量多少，但在实际比赛 中车速一般在２５－３０ｋｍ／ｈ范
本 田宗 一 郎提 出的 “如 何 有 效 利 用有 限资 源 ，不 破 坏 公共 环 围内，不能达 到普通摩托车的经济车速 ，因此我们必须要对
第 ８期 ２０１６年 ４月
无 线 互 联 科 技
Ｗｉｒｅｌｅ Ｓ Ｓ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＮＯ．８ ＡＤｒｉｌ，２０１６
Ｈｏｎｄａ中国节能竞技赛 车的整车优化设计
吕 晓 ，孙 宁★，张永 辉 ，左付 山
（南京林／，Ｅ大学 汽车－ｂ交通工程 学院，江苏 南京 ２１００３７）
汽车齿轮齿条式转向器参数设计
汽车齿轮齿条式转向器参数设计汽车转向系统是汽车动力传动和悬挂系统的重要组成部分，它的设计和制造影响了车辆的操控性能和乘坐舒适性。
汽车齿轮齿条式转向器是一种常见的车辆转向系统，本文将对其参数设计进行阐述，以期为汽车转向系统的研究提供参考。
一、概述齿轮齿条式转向器主要由操纵杆、齿轮、齿条、支架等组件构成。
当驾驶人转动方向盘时，通过操纵杆传递动力到与方向盘相连接的齿轮，在齿条的带动下，车轮转向。
二、齿轮和齿条的选择齿轮和齿条的选择是转向器设计的关键。
一般来说，齿轮和齿条的模数、齿数、压力角等参数应根据车辆参数和使用条件进行选择。
1.模数的选择模数是齿轮和齿条的尺寸参数，影响转向器的精度和承载能力。
模数取值过大会导致齿轮和齿条体积增大，重量增加，但能更好地承受转向时的冲击载荷，降低齿轮磨损，提高转向精度。
模数取值过小会导致齿轮齿条精度下降，易受冲击载荷影响，影响转向稳定性。
一般来说，汽车齿轮齿条式转向器的模数为1.5~2.5mm。
3.压力角的选择压力角是齿轮齿条式转向器中最重要的参数之一。
它直接影响齿轮和齿条的啮合精度和承载能力。
压力角较大时，齿轮和齿条的接触面积较大，啮合精度优良，但承载能力较小；压力角较小时，齿轮和齿条的承载能力增加，但接触面积减小，啮合精度下降。
一般来说，汽车齿轮齿条式转向器的压力角为20度。
三、支架的结构设计支架是连接齿轮和齿条的重要部件，它的结构设计直接影响转向器的稳定性和安全性。
一般来说，支架应具有足够的强度、刚度和稳定性，能够承受转向时的冲击载荷和侧向力。
支架的体积、重量也应尽可能小，以减轻车辆毛重和提高燃油经济性。
四、操纵力的设计操纵力是指从方向盘传递到转向器的力量。
操纵力大小直接影响驾驶人的操作感受和驾驶劳动强度。
操纵力过大会使驾驶人疲劳，影响行驶安全；操纵力过小则容易误操作，同时也不利于驾驶人的操作感受。
一般来说，汽车齿轮齿条式转向器的操纵力应在200~300N之间。
无碳小车设计说明书
无碳小车设计说明书为响应“低碳生活”的号召，我们应该节能减排，以优化环境。
作为学生，我们更应践行。
我们通过学习和实践，以及运用机械制造的原理，物理学等等方面的知识，设计了s型的无碳小车。
我们对它进行了严密的构思与计算，并结合实际进行了材料与运动的分析。
设计思路1.根据能量守恒定律，物体下落的重力势能直接转化为小车前进的动力，此时能量损失少，所以小车前进的能量来源于重物下落过程中减少的重力势能。
2.根据小车功能设计的要求，即小车在前行时能够自动绕开赛场上的障碍物，小车运动的路线需有一定的周期性。
考虑到小车在转向时会受到摩擦等阻力的影响，让小车行走最远路程是设计要求的最优解。
3.需要进行结构的设计与成本的分析，同时也需考虑加工工艺的繁琐程度，力求产品的最优设计。
小车的原理分析及构架设计1.小车的质量要适中，以此来保证车的稳定性。
质量若太大，则会增加阻力。
2.应采取齿轮传动和连杆机构，同步带的精度不高，也可避免传动效率的低下。
3.传动的力与力矩要适中，保证加速度的适中。
4.相对运动的精度要保证，以减少摩擦，保证力量的充分利用。
5.S型的路线转弯半径要适中，保证其行程。
6.选择大小适中的轮子，轮子太大，稳步性降低。
7.采用轴承，螺纹连接，用三根圆柱支撑，以此挂系重物，转向时则采用连杆机构。
小车的转向机构转向轮及转向机构如图所示。
转向采用连杆机构传动，转向轮固定在支架上。
当齿轮转动时，带动连杆运动，根据惯性，使转动轮运动方向发生改变。
小车的驱动原理重物的牵引带动栓线轴的转动，以此带动齿轮的转动，通过齿轮的啮合带动驱动轴与齿轮的转动，使驱动轮转动，带动着小车的前进；同时也带动着摇杆的转动，使推杆左右动的同时，前后运动。
在推杆与摇杆之间，有套筒相连，保证其作圆周运动。
杆偏转，使转动轮偏转，根据驱动轮与转动轮的合运动，小车就可以走S型。
栓线处为梯形原动轮。
起始时，原动轮的转动半径较大，起动转矩大，有利起动。
其次，起动后，原动轮的半径变小，转速提高，转矩变小，和阻力平衡后作匀速运动。
汽车电动助力转向系统的优化
汽车电动助力转向系统的优化在现代汽车技术的发展进程中，电动助力转向系统（Electric Power Steering System，简称 EPS）已经成为了一项关键的创新成果。
它不仅提升了驾驶的舒适性和操控性，还在能源效率和安全性方面带来了显著的优势。
然而，如同任何技术一样，电动助力转向系统仍有进一步优化的空间，以满足不断提高的汽车性能和用户需求。
电动助力转向系统的工作原理相对较为复杂，但简单来说，它是通过传感器感知驾驶员的转向意图和车辆的行驶状态，然后由电子控制单元（ECU）计算出所需的助力大小，并驱动电机提供相应的辅助力量。
这种系统相较于传统的液压助力转向系统，具有更高效、更灵活和更易于集成车辆其他电子系统的特点。
在优化电动助力转向系统时，首先需要关注的是其助力特性的优化。
助力特性直接影响着驾驶员在转向操作时的手感和车辆的响应性。
理想的助力特性应该在低速时提供较大的助力，以减轻驾驶员的转向负担，而在高速时则减少助力，保证车辆的行驶稳定性。
为实现这一目标，需要对传感器的精度和响应速度进行提升，以便更准确地获取转向信息。
同时，通过改进ECU 的控制算法，使其能够根据不同的车速、转向角度和车辆负载等因素，实时调整助力大小，从而提供更加线性和自然的转向助力感受。
电机是电动助力转向系统中的核心执行部件，其性能的优劣对整个系统的表现有着至关重要的影响。
因此，电机的优化也是一个关键的方面。
目前，一些先进的无刷直流电机在电动助力转向系统中得到了应用，它们具有更高的效率、更低的噪声和更长的使用寿命。
此外，通过优化电机的磁路设计、绕组结构和控制策略，可以进一步提高电机的输出扭矩和响应速度，同时降低能耗。
除了硬件方面的优化，软件的优化同样不可忽视。
先进的控制算法和软件程序可以使电动助力转向系统更加智能和可靠。
例如，采用自适应控制算法，系统可以根据驾驶员的驾驶习惯和车辆的使用环境，自动调整助力特性，以提供个性化的驾驶体验。
新型节能型汽车转向泵节能特性仿真研究
ｌ ｆ ￣ｉ ｇ ｌ ｃ ． Ｔ ｅ ｐ ｍｐ ｂ ｌ ｎ ｓ ｔ ｎ ａ ｔ ｍｏｉ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｏ ｒ ｓ ｅ ｎ ｙ ｔｍ， ａ ｄ ｒ ｓ ｅ ｏ ｓ ｔ ｉａｉｎ ｉ ｘ ｅ ｔ ｄ Ｉ ｔｅ ｏ ｎ ｂ ｏ ｋ ｈ ｕ ｅ ｏ ｇ ｏ ａ ｕｏ ｔ ｙ ｒ ｕ ｉ ｐ ｗｅ ｔ ｒ ｇ ｓ ｓｅ ｖ ｃ ｅｉ ｎ ｐ ｏ ｐ ｒ ｕ ｕ ｉ ｚ ｔ ｓ ｌ ｏ ｅ ｐ ｃｅ ． ｎ ｈ
Hale Waihona Puke 要 ： 了 降低 汽车 液 压 动 力 转 向 系 统 中 由 于转 向泵 的 输 出 流 量 高 于实 际 需 求 的 流 量存 在 的较 大 能 量 损 失 ， 出一 种 含 有 浮 动 块 的 为 提
新 型 容 积式 变量 叶片 泵 。 该 泵 应用 在 汽 车 转 向助 力 泵 等工 况 ， 有效 降低 液 压 动 力 转 向 系统 的能 量 损 失 ， 一 种 较 有 应 用 前 景 的 新 型 可 是 叶 片 泵 。 同时 建 立 汽 车液 压助 力 转 向系 统 的 数 学模 型 ， 转 向 泵选 择 不 同的 参 数 进行 输 出 流量 仿 真 ， 对 仿 真 结 果 进 行 对 比和 分 析 节 对 并 能效果， 为样 机 的优 化 设 计 提 供 指 导 建议 。 关 键 词 ： 衡 式 叶 片泵 ； 平 浮动 块 ； 能 ； 真 节 仿 中 图分 类号 ：Ｈ１７５ Ｔ ３． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８ ０ １（０ １ —０ ０ １０ — ８ ３ １）０ ０ １－ ４ ２ ｏ １
Ｈｖ ｒ ｕ ｉｓＰ ｅ ｍａ ｉｓ＆ Ｓ ａｓＮｏ １ ２ １ ｄａｌ ｎ ｕ ｔ ｃ ｃ ｅ ｌ／ ．０．０ ０
新型节能型汽车转 向泵节 能特性仿真研 究
电液主动转向器液压助力转向系统 (毕业设计)
电液主动转向器液压助力转向系统毕业设计（论文）任务书摘要摘要转向系统是控制汽车行驶路线和方向的重要装置，其性能直接影响到汽车的操纵性能和稳定性能。
主动前轮转向通过电机根据车速和行驶工况改变转向传动比。
电动液压助力转向系统采用电动机驱动液压助力系统油泵，具有能够根据汽车行驶工况实现助力程度自动控制、改善转向手感、节约能量消耗、安装布置方便等优点。
在国内外部分汽车上开始使用。
本文回顾了车辆转向系统的发展历程。
指出，相比线性控制转向，主动转向技术会成为今后发展的趋势。
我们以宝马轿车上选装的主动转向系统为例，详细介绍了主动转向系统的结构和组成、双行星齿轮机构工作原理及工作模式，以及该系统可传动稳定功能实现的原理和系统安全设计性设计。
并指出通过与其他动力学控制系统一起实现底盘一体化集成控制将是主动转向技术未来的发展方向。
关键词主动转向；液压助力转向系统；可变转向传动比AbstractAbstractSteering system is an important for lane changing control of wheeled vehicles. Its performance influences vehicle steer ability and stability directly. Active front steering varies the steering ratio electronically in direct relation to the speed and road conditions. Under normal road conditions at low and medium speeds, the steering becomes more direct, requiring less steering effort of the driver, increasing the car’s agility and drivability.The Electro-Hydraulic Power Steering system is designed to use hydraulic power steering pump which is forced by electric motor with advantage of attaining automatic controlling of assistance degree according to the steering operation, improving hand feeling, saving energy consumption, installing and so on. It has been used in some cars domestic and aboard.Retrospect the development course of vehicle steering system. Contrast to line control steering, the active steering technology is the main trend in the future. As an example, the structure and working modes of active front (AFS) system and its double planetary gear mechanism of a BMW car are presented. The implementation of variable gear ratio and vehicle stability control as well as system safety design are discussed in detail. It is pointed out that using the system, together with other dynamics control systems to realize integrated chassis control is the development trend of AFS technology in the future.Keywords Electro-Hydraulic Power Steering(EHPS); Active front steering;Variable steering ratio目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外文献综述 (1)1.2.1 国外研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状 (3)1.3本文研究意义 (6)1.4主要研究内容 (6)1.5本章小结 (7)第2章动力转向和主动转向的发展史 (8)2.1汽车动力转向系统的发展 (8)2.1.1 液压助力转向系统 (8)2.1.2 电动助力转向系统 (8)2.1.3 电控液压助力转向系统 (9)2.1.4 线控转向系统 (12)2.2汽车主动转向系统 (13)2.2.1 主动转向分类 (14)2.2.2 主动转向控制技术 (14)2.3汽车主动转向系统支持技术 (15)2.3.1 车辆动力学 (15)2.3.2 控制理论在车辆主动转向系统中的应用 (16)2.4本章小结 (18)第3章主动前轮转向结构的设计方案 (19)3.1转向系统原理 (19)3.2液压助力系统原理 (22)3.3行星齿轮的主动前轮转向机构 (23)3.4本章小结 (26)第4章转向系统动力学计算 (27)4.1转向盘与扭杆动力学模型 (27)4.2转阀动态数学模型 (27)4.3转阀节流面积变化数学模型 (28)4.4液压动力缸的流量连续性方程 (29)4.5图形说明 (31)4.6本章小结 (32)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录1 开题报告 (38)附录2 文献综述 (42)附录3 中文翻译 (45)附录4 英文文献 (49)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景从1886年第一辆汽车诞生至今已经100多年了，汽车这一被称为“改变世界的机器”，早已从价格昂贵的奢侈品变成了现代社会不可或缺的重要交通工具之一。
客车转向系统的设计
客车转向系统的设计一、引言随着社会的发展，客车在人们的生产生活中扮演着越来越重要的角色。
而客车转向系统作为客车的关键部件之一，对于客车的操控性能和安全性具有至关重要的影响。
因此，设计一个高效可靠的客车转向系统至关重要。
本文将从客车转向系统的基本原理、设计要求以及辅助系统等方面展开论述，旨在为客车转向系统的设计提供参考。
二、客车转向系统的基本原理客车转向系统主要由转向盘、转向机构和转向杆等组成。
转向盘通过转向机构将驾驶员的指令转化为对车辆前轮的转动。
转向杆则起到连接转向盘和转向机构的作用。
转向机构通常由齿轮、连杆和齿轮机构等组成，通过转向盘的转动使得前轮实现左右转动。
三、客车转向系统的设计要求1.操控性能要求：客车转向系统设计首先要满足操控性能要求，包括转向灵敏度、转向精度和转向稳定性等要求。
转向灵敏度指的是转向系统对于驾驶员操作的反应速度，该要求直接影响到驾驶员的操作体验。
转向精度是指车辆按照驾驶员的指令实现精确转向的能力，该要求直接关系到驾驶员对车辆的掌控能力。
转向稳定性是指车辆在转向过程中的稳定性，该要求直接关系到车辆的行驶安全性。
2.安全性要求：客车转向系统设计还要满足安全性要求，主要包括系统的可靠性和稳定性。
系统的可靠性是指转向系统在长期使用过程中可以正常运行且不出现故障的能力。
稳定性则是指转向系统在各种路况下都能够确保车辆的稳定行驶，避免由转向系统引起的交通事故。
3.节能环保要求：四、客车转向系统的辅助系统1.转向助力系统：转向助力系统是指为了减小驾驶员的操作力度和增加转向系统的灵敏度而设计的辅助装置。
常见的转向助力系统有液压助力转向系统和电动助力转向系统等。
液压助力转向系统通过液压装置提供助力，电动助力转向系统则通过电机提供助力。
这些转向助力系统能够在车速较低时提供更大的助力，使得车辆更容易转向，提高了驾驶的操控性能。
2.转向稳定控制系统：转向稳定控制系统是指通过感知车辆的转向状态和路况等信息，根据设定的控制算法对转向系统进行实时控制，以提高车辆的转向稳定性。
《汽车电控转向系统》课件
03
3. 稳定性好
液压助力转向系统的结构相对简单，稳定性 较好，不易出现故障。
05
02
详细描述
液压助力转向系统由液压泵、油缸、油管和 阀门等组成，通过液压油传递压力，为驾驶 员提供助力。该系统具有以下特点
04
2. 成本较低
相比电动助力转向系统和线控转向系 统，液压助力转向系统的制造成本较 低。
06
4. 能耗较大
线控转向系统由方向盘、转向执行机构和控制器组成，其 中方向盘与转向执行机构之间没有直接的机械连接，而是 通过电线传递信号实现转向控制。该系统具有以下特点
1. 精确控制
由于采用电子信号传输，线控转向系统能够实现更加精确 的转向控制，提高车辆操控性能。
2. 降低振动
由于没有直接的机械连接，线控转向系统能够减少因路面 不平整引起的振动和噪音，提高驾驶舒适性。
振动测试
模拟车辆在不同路面和行驶状态下的 振动，检查电控转向系统在振动环境 下的稳定性。
测试设备
信号发生器
力矩传感器
用于产生模拟的转向信号，以测试电控转 向系统的响应速度和灵敏度。
用于测量电控转向系统在不同工况下的输 出力矩，以评估其性能。
数据采集与分析系统
振动台
用于实时采集测试数据，并进行处理和分 析，以评估电控转向系统的性能指标。
3. 舒适性好
电动助力转向系统可以减少驾驶员的疲劳感，提高驾驶 舒适性。
4. 成本较高
相比液压助力转向系统，电动助力转向系统的制造成本 较高，维修保养也较为复杂。
液压助力转向系统
总结词
液压助力转向系统是一种传统的汽车转向系统 ，通过液压油传递压力，实现助力效果。
01
1. 技术成熟
转向节设计指南
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汽车转向系统的结构优化设计
车辆工程技术3车辆技术0 引言 在汽车的使用过程中，汽车转向系统起到了非常重要的作用，转向系统不仅可以根据驾驶员的意图，控制汽车的具体行车方向，还决定了车辆底盘的使用性能，所以转向系统的特性可以在一定程度上影响汽车的稳定性和可操作性。
如果转向系统出现了问题，不仅会导致司机的指令无法得到及时操作，还会导致安全事故，因此对于汽车转向系统进行结构的优化设计，促进转向系统具有良好的稳定性能和安全性能，是现阶段汽车生产制造企业需要关注的问题。
而汽车转向系统主要受到转向管柱结构以及方向盘减振设计的影响，所以针对这两个结构进行合理的设计，能够从整体上提高汽车转向系统的实用性能。
1 汽车转向系统中转向管柱结构的优化设计方案 为了使汽车转向系统转向管柱结构能够有更加优化的设计，要了解转向管柱结构的具体组成及基本功能。
当前汽车转向系统的转向管柱主要有两个基本的作用，第1个作用是可以将方向盘传来的转矩进行传递，从而确保可以准确的将驾驶员的转向意图传递给转向机和转向轮，第2个作用是在汽车出现意外事故发生碰撞的过程中，能够保护驾驶员的人身安全，从而确保在意外发生时，降低对驾驶员造成的身体损害。
同时转向系统的转向管柱，还具有承上启下的功能，它既可以连接方向盘，又可以连接转向器，从而能够更加准确及时的将方向盘上接收到的转向任务传递给转向器。
而汽车转向系统转向管柱的具体设计结构主要根据其装配的关系进行相应的设计，从而确保转向系统能够发挥基本功能。
转向管柱的结构中主要包含9个元部件，第1个元部件为方向盘骨架，可以接收驾驶员传递的转向信息，第2个结构为变截面转向轴，能够保证将方向盘上的信息通过转向轴向下传递，第3个结构为变截面转向外管柱，保护外面转向轴，第4个为转向管柱支架总成，通过支架可以固定转向管柱的位置，从而使驾驶员有更舒适的驾驶位置，第5个结构为变截面转向内管柱，然后通过十字万向节和尾端万向节，将所有的结构紧密的连接在一起，第8个结构为齿轮轴，第9个结构为转向器，通过齿轮轴和转向器完成汽车的转动过程。
汽车电动助力转向系统的研究与设计
汽车电动助力转向系统的研究与设计罗苏安;向宝瑜;陈宇;尤虎;杨剑;吴友宇【摘要】描述了电动助力转向系统(EPS)的结构和工作原理,给出了基于MC9S12P64的电子控制单元(ECU)的设计方案,介绍了控制单元、数据采集与处理单元和驱动单元的设计,并完成了控制策略和系统程序设计,对所设计的ECU进行了台架试验和整车试验,结果证明ECU符合设计要求,能够实现在各种行驶工况下提供最佳助力转向的功能.%The structure and mechanism of an electric power steering system (EPS) were introduced. A whole design project ofMC9S12P64 - based electronic control unit( ECU) was presented. And particularly the hardware on controller,current sampling and driving circuit were designed. The control strategies and system programs were proposed. Test - bed experiment and full - car experiment were completed. Based on experimental results, the ECU has been proven effective and can achieve the best power steering function in a variety of driving.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】3页(P190-192)【关键词】电动助力转向;控制策略;台架试验;整车试验【作者】罗苏安;向宝瑜;陈宇;尤虎;杨剑;吴友宇【作者单位】武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U463.4;TM921.5随着汽车技术的发展，人们对汽车方向盘转向操纵性能的要求越来越高，既要有适度的转向轻便性，又要满足操纵稳定性[1]。
汽车电动助力转向系统硬件设计
汽车电动助力转向系统硬件设计摘要：绿色环保背景下电动汽车被提出，电动汽车结构与传统汽车差异较大，其中电动助力转向系统更是具备环保、节能等特性，因此，在对其进行设计时，应注重其与传统转向系统的差异，并着重注意硬件设计。
本文以汽车电动助力转向系统构成为基础，继而提出汽车电动助力转向系统的硬件设计，以供参考。
关键词：电动汽车；转向系统；硬件设计引言：近几年，电动助力转向系统（EPAS）发展迅速，国外已有全新或改进的系统投入使用。
从长远来看，为中小型车配备电动助力转向系统是汽车转向系统发展的一个重要趋势，国内对电动助力转向系统的研究也很重要。
但由于种种原因，国内的研究大多集中在电动助力转向系统的动力学分析和建模上，尚未针对电动助力转向系统种的硬件设计进行探究，为此，有必要在未来发展中对其展开深入剖析。
一、汽车电动助力转向系统构成电动助力转向系统符合现代汽车机电一体化的设计思想，主要由以下部件组成：电子控制单元（FCU）、速度和扭矩传感器、伺服电机、驱动机构和转向柱部件。
关键是电子控制单元，它在很大程度上决定了电动助力转向的控制效率。
电动转向系统的具体支持是：在车辆启动或低速时操作方向盘并将其安装在转向柱上。
扭矩传感器不断检测作用在转向柱上的扭矩，并向电子控制系统发送信号和速度信号。
处理器计算并处理输入信号以确定辅助扭矩的大小和方向，从而控制发动机的电流和方向，并最终为驾驶员提供辅助转向动力。
在如今车流密集化环境内，针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要，如果车速超过某个阈值或发生错误，EPAS将退出支持模式，转向系统将切换到手动转向模式[1]。
二、汽车电动助力转向系统硬件设计1.电机设计(1)EPS系统控制电路的分层设计。
嵌入式EPS系统硬件主要包括整车点火信号、功率监测、扭矩角传感器、转速传感器、负载传感器信号处理、辅助电机驱动和电流反馈、A/D转换、电磁离合器驱动等模块，系统通信和系统错误诊断。
电动助力转向系统的研究与设计
电动助力转向系统的研究与设计摘要电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)，是汽车工程领域的热门课题之一。
本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上，设计开发了EPS的电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)的硬件电路和相应的控制软件框图。
本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能，研究开发了以89c52单片机为微处理器的电子控制单元。
控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能，根据采集的数据信号，确定电动机输出的目标电流，利用PWM脉宽调制技术，通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向，实现助力转向功能。
在研制了实验用ECU装置后，开发了相应的控制软件。
控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。
整个软件系统采用了模块化的设计思想。
在数据信号采集与控制部分，设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。
本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定，结构合理，与整车匹配性能好，可保证EPS实现良好的转向助力效果。
关键词：电动助力转向电子控制单元单片机控制策略Electronic power steering system Research and DesignABSTRACTElectric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering. This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU.The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51as its microprocessor. The control unit was able to realize real-time data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data; and utilizing the Pulse-Width Modulation (PWM) technology, power could be provided to the steering system by controlling the output current and rotation direction through H-bridge circuit.The software program, which was divided into the realization of control strategy and the acquisition & control of data/signal, was developed in modular after the design of experimental ECU was completed. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part.The result showed that the electronic control unit designed was with stable performance, appropriate structure and excellent matching condition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS.Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit Single-Chip Microprocessor Control Strategy目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1汽车电动助力转向系统的特点 (2)1.2电动助力转向系统国内外的研究现状 (4)1.3 EPS的发展趋势和急待解决的核心技术 (5)1.4本课题研究的目的与意义 (6)第2章电动助力转向系统方案确定及工作原理 (7)2.1电动助力转向系统的工作原理 (9)2.1.1电动助力转向系统的组成和工作原理 (9)2.1.2电动助力转向系统的分类 (11)2.1.3电动助力转向系统的技术要求 (12)2.2电动助力转向系统的数学模型 (13)2.2.1转向盘和转向柱输入轴子模型 (14)2.2.2电动机模型 (14)2.2.3输出轴子模型 (16)2.2.4齿轮齿条子模型 (16)2.3电动助力转向系统的主要部分 (17)2.3.1转矩传感器 (18)2.3.2车速传感器 (19)2.3.3直流电动机 (20)2.3.4电磁离合器 (21)2.3.5减速机构 (22)2.3.6电子控制单元ECU (23)第3章电动助力转向系统的硬件设计 (24)3.1电子动力转向系统控制器的总体结构 (24)3.2控制器微处理芯片的选择 (26)3.2.1控制器微处理器常用芯片及选型 (26)3.2.2 89C52芯片及A/D转换芯片介绍 (26)3.2.3 89C52外部总线扩展及片外ROM的连接 (28)3.3控制器输入通道的设计 (30)3.3.1转矩信号的采集 (30)3.3.2电动机电流信号的采集 (31)3.3.3车速信号的采集 (33)3.4控制器输出通道的设计 (34)3.4.1电动机的PWM控制 (34)3.4.2电磁离合器和显示控制电路的设计 (39)3.4.3 电动机保护电路及继电器驱动电路设计 (40)3.5系统供电电源电路设计 (41)3.6系统硬件抗干扰措施 (42)第4章电动助力转向系统的软件设计 (45)4.1 EPS的控制策略 (45)4.1.1 EPS的PID控制 (45)4.2电子动力转向系统各功能模块的软件设计 (48)4.2.1 A/D采集程序 (48)4.2.2 PWM控制程序 (49)4.2.3车速信号采集程序 (51)4.2.4系统主程序 (53)结论 (55)谢辞 (56)参考文献 (57)附录 (59)外文资料翻译 (66)前言转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。
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节能车转向装置设计【摘要】能源问题已经成为当今世界政治、经济和公共决策最严峻的挑战之一中国节能竞技大赛在这一背景之下应运而生。
结合节能赛车轻量化、易操控的特点对赛车的转向装置进行了研究设计。
研究内容包括转向操纵机构、转向器和转向传动机构的设计。
确定了转向装置总成的方案、设计了转向梯形、转向节的结构尺寸增加了轻量化材质的使用实现了减轻赛车质量最终降低油耗的目的。
本文对于参加节能竞技大赛的车队具有一定的指导意义。
【关键词】节能转向装置轻量化转向梯形Design of the Steering System in the Econo-Power Racing Car Luchun Department of Vehicular Engineering School of Mechanical Engineering Nanjing University of Science and Technology Abstract Energy problem has become one of the most serious challenges in the worlds political economic and public decision-making it is in such a background that the Chinese Econo-Power Racing came into being. This paper designed the steering system in the Econo-Power Racing Car. It determined the steering assembly designed the structure and size of the steering system. It has also increased the use of lightweight materials in order to reduce the fuel consumption. This paper has certain significance to the teams which participate in the Econo-Power Racing. Key words: Energy-saving Steering System Steering Trapeze Light Weight 1 引言在可以预见的未来能源问题将进一步成为制约世界社会、经济发展的主要“瓶颈”并将演变为政治、经济和公共决策最严峻的挑战之一1。
对于正在谋划以科学发展观指导可持续发展的中国来说这个问题具有特别现实的意义。
在中国汽车的石油消耗量占石油消耗总量的40。
汽车的石油消耗比例非常高。
中国目前是世界第二大石油消耗国也是世界第二大石油净进口国我国的石油已经大量依赖进口2。
正是在这样的一个背景之下本田节能竞技大赛于2006年由日本引入到中国并更名为本田中国节能竞技大赛。
目的是为了提高社会的节能、环保意识并向参赛者提供体验和享受创造乐趣的机会。
比赛要求参赛车辆搭载统一规定的汽油发动机在指定的赛道内行驶比赛消耗的汽油最少。
在日本每年都有来自高中、大学以及社会上的将近500支车队创作出具有新颖构思和创意的赛车参加比赛。
该项赛事对普及日本国民的环保节能意识推动建立节能型社会都起到了巨大的作用。
从现有文献资料的理论知识结合节能竞技赛车轻量化、易操纵的特点本文选择机械式转向机构作为设计研究对象着重对节能车转向装置的转向器、转向梯形进行设计并增加轻量化材质的使用以实现减轻赛车重量提高操控性并最终降低油耗的目的。
2 节能车转向机构总成的分析与计算2.1 节能车转向机构介绍节能竞技车轻量化易操控的特点使得其转向机构与现有汽车上使用的传统转向机构有很大的区别但是现有的转向系统的设计原理和方法对于节能赛车的设计又具有很大的借鉴意义。
传统汽车的转向系统一般由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3个部分组成需要转向时驾驶员对转向盘施加操舵力转向盘对转向轴产生一个力矩该力矩通过转向传动轴输入给转向器。
经转向器放大和改变运动方向后该力矩传到转向直拉杆再通过转向传动机构使左右转向节及由它所支承的转向轮发生偏转从而改变汽车的行驶方向3。
传统汽车上的转向技术例如多种形式的转向器与转向助力技术等都已经在实践中证明了是非常合理的45但是节能竞技车上直接使用这些现有的技术是不可行的而是借鉴了现有汽车转向系统的设计原理和方法以指导节能车转向装置的研究。
可以借鉴的原理和方法有下述几点首先转向系统保留一般转向操纵机构、转向器和转向传动机构3个组成部分其次为了使汽车转向前两轮满足一定的关系要通过转向梯形机构来保证现代汽车大部分采用的就是“阿克曼式转向机构” 67再者现代转向梯形的设计已经大规模采用计算机作为辅助设计工具利用Pro-E等三维软件对转向梯形进行运动学分析和优化设计现在已经较为广泛地被采用8最后现代汽车强调的轻量化设计理念对于节能车转向机构设计具有很强的指导意义。
2.2 节能车转向总成布置方案的确定节能车转向的设计依据所选择的车架方案来确定的所以车轮配置的情况直接影响到转向方案的制定。
节能赛车可以自由选择车轮配置及转向方法现有的车轮配置方式主要有以下三种前两轮后一轮采用后轮驱动前轮转向见图2.1前一轮后两轮采用后轮驱动前轮转向见图2.2前后各两轮采用后轮驱动见图2.3。
在考虑车轮布置的时候首先放弃了四轮布置的方案因为整车装备质量增加轮胎滚动阻力增大节能效果不理想为了使机构布置简单提高传动效率放弃了前一轮后两轮采用后轮差速驱动的方案最后考虑前两轮后一轮方案构造简单、容易制作、稳定性好、行驶阻力小都是这个方案的优点。
综上考虑采用图2.1所示的转向方案重点放在车轮定位准确性、操纵的轻便性及机构的轻量化的研究上。
图2.1 一种前轮转向布置图图2.2 采用后两轮的后轮驱动配置图 2.3 前后各两轮的四轮设计图2.4 阿克曼转向原理图在节能车转向机构的设计上一般采用阿克曼式结构9图2.4所示。
车辆转向时为了减少阻力必须沿着一定的圆弧轨迹行驶转向轮的延长线落在无操纵性后轮轴的延长线上内侧车轮的转角要比外侧轮大采用这样的操作转向时为了让车轮转动来操纵方向就需要配置转向臂结构。
前两轮操控转向时车轮的转向轴和横向拉杆的支点连线形成梯形结构。
将后轮车轴的中心部与前轮转向轴相连在两条绘图线上找到横拉杆两端的支点然后通过设计转向臂就可以在设计过程中实现梯形的形状。
2.3 节能车转向总成的分析与计算节能车转向装置共包括三大总成转向操纵机构、转向器和转向传动机构。
节能车转向操纵机构包括转向车把、转向轴、支承转向轴的转向轴承组成转向器即为转向摇臂转向传动机构包括转向直拉杆、转向横拉杆、转向节臂三部分组成。
此外还包括连接转向车轮和转向传动机构的转向节总成。
①转向操纵机构见图 2.5 图 2.5 转向操纵机构三维图及车把受力示意图根据两次的参赛经验转向车把直接采用现用的自行车车把强度和刚度均能满足要求。
在节能竞技车中转向轴承受转向操纵杆的扭矩传递给转向直拉杆上端与车把焊接下端通过滑动轴承固定在车架上绕滑动轴承旋转下端用开口销防松。
转向轴轴承外圈通过焊接与车架相连接内壁与转向轴采用过盈配合并采用润滑脂润滑以使转向轻便同时还起到支承转向轴和车把的作用。
②转向器用来放大或改变驾驶员的转向操舵力和操纵动作方向的装置在现代汽车上称为转向器在节能车上简化为转向摇臂。
转向摇臂采用不锈钢薄片加工为满足扭转强度适当增加其厚度。
上端有半圆与转向轴相连下端开有圆孔采用螺栓与转向直拉杆相连图2.5下方。
③转向传动机构转向传动机构的作用是将转向摇臂输出的力和运动传到转向节使两侧转向轮偏转且使两转向轮偏转的角度按一定关系变化内轮的转角大于外轮以保证汽车转向车轮尽可能做到纯滚动。
转向传动机构在结构上最重要的组成部分是联系左右车轮的梯形机构。
转向横拉杆、转向节臂和车架部分构成转向梯形直拉杆连接转向摇臂和转向节臂。
④转向节总成见图2.7 图2.6 转向节总成三维图图2.7 焊接一体式转向节目前节能大赛中有一半以上的赛车采用焊接一体式转向节见图2.8在焊接成型之后转向节的各项参数主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角、前轮前束中只要出现一项不合格就会做出废品而需要再次加工在后期的赛车调试阶段根据赛车的情况也无法对车轮的定位参数作进一步的改进。
本文的设计较之以前的方案一个比较大的改进之处就是将一体式转向节设计改进为一体式活塞杆端转向节可以通过调整转向节两端的活节螺栓的长度来实现定位参数的微量修改也能够弥补转向机构零件出现的微小的弯曲变形。
3 节能车转向机构零件的计算与校核为了保证行驶安全组成转向系的各零件应有足够的强度在设计过程中合理设计零件的结构使得所设计的零件在质量较轻的情况下也能保证强度和刚度的要求。
利用半经验公式10来计算赛车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩MR mmN。
即PGf31 R3M 3-1 式中f为轮胎和路面间的滑动摩擦因数一般取0.7G1为转向轴负荷等于转向轴上连接的车把和车把上安装的变速、刹车及车速表等装置加上车手双臂施加的力量。
经实际测量在车手体重为40kg时转向轴负荷近似为100N10kgP为轮胎气压节能车采用的轮胎工作的气压范围是280kPa450kPa由于较高胎压可以减小车轮滚动时的阻力故取P为400kPa即0.4MPa代入公式计算得mm9.3684.010037.03NMR。
作用在车把上的手力的计算采用现有的转向盘上手力的计算公式为i221hSWRDLMLF 3-2 式中L1为转向摇臂的长65mm L2 为转向节臂的长75mm DSW原来的公式中为转向盘的直径这里取为转向车把的长度450mm i为转向角传动比近似地用转向节臂长L2与摇臂臂长L1之比来表示即12iLL。
现代汽车结构中L2 与L1的比值大约在0.851.10之间可近似认为其比值为1为转向器角传动比在节能车上未使用转向器故取1.0。
代入公式NF5.111450709.368652h。
对于给定的汽车用上述公式计算出来的作用力是最大值因此可以用此值作为计算载荷进行下一步的计算。
在零件的设计中各零件必须首先满足强度的要求不能在赛车的行驶过程中发生断裂及压溃其次在满足强度要求的前提之下还应具有较大的刚度避免产生过大的弯曲变形影响车轮定位参数的可靠性依据以前的参赛经验首先设计零件的各项参数所用材料加工工艺等然后利用力学的知识对其的强度与刚度进行校核。
在计算校核的过程中大部分的零件均能合格并能保证一定的安全系数个别零件出现强度满足但的刚度不足的情况可选用弹性模量更大的材料来加工或从另一个角度即对零件进行热处理的工艺来提高其刚性使得刚度也能满足要求。