齿轮齿条转向器毕业设计说明书 cad图纸_中华文本库
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JI A N G S U
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微型客车的动力齿轮齿条转向器设计
Design of power steering gear rack of mini bus
学院名称： 专业班级： 学生姓名：
汽车与交通工程学院
指导教师姓名： 指导教师职称： 教授
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毕业设计（论文）-微型汽车循环球式转向器设计（含全套CAD图纸）
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于车辆毕业设计-汽车电控液压动力转向系统的设计（全套CAD图纸）的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：车辆毕业设计-汽车电控液压动力转向系统的设计（全套CAD图纸） 摘要电控液压动力转向系统可解决汽车转向轻便性和灵敏性的矛盾,使驾驶员在汽车低速行驶时获得较大助力,高速行驶时获得较强的路感。本次设计主要完成电控液压动力转向系统的液压部分和机械部分的设计。在设计中将车速信号和转向盘角速度信号引入液压转向系统,电子控制单元根据车速传感器和转向盘转角传感器检测的车速信号和转向信号,计算出电动机的对应的转速,对电动机转速进行控制,电动机驱动油泵,控制电动机转速从而控制油泵的泵油量,改变助力的大小。文中一开始阐述了电控液压动力转向系统设计的目的和意义、发展状况以及应用前景。接着分析论述了总体设计方案,进行了液压动力系统、机械转向器等主要部件的方案分析和选择。关键词:动力转向;液压动力转向;助力转向;可变助力特性;电控液压动力转向;ABSTRACTElectronically controlled hydraulic power steering system(EPHS) to solve the car andlight sensitivity of the contradictions so t(来源：淘豆网[/p-6383175.html])hat the driver in the car at low speed on a largerpower, high-speed movements were strong sense of direction.The main pleted electronically controlled hydraulic power steering systemof hydraulic and mechanical parts of the designation.In this designation, speed signals andZhuanxiang Pan angular velocity signal are introduced to the hydraulic steering system.According to the detected speed signal and the corner signal of Zhuanxiang Pan,ontrol units d(来源：淘豆网[/p-6383175.html])etect speed signals and the corner signal of Zhuanxiang Pan by the speedsensor type of assistance, and then calculate the corresponding rotational of motor,andcontrol the rotational speed of motor,then control the oil flow of pump,in order to meetther equi rem e nt s to li ght the requi rem ent s of ha ndli ng and st abi l i t y .When expounded the start of a hydraulic power steering electronic control systemdesign the purpose and significance of th(来源：淘豆网[/p-6383175.html])e development situation and prospects. And thenanalysis and choice its hydraulic power systems, mechanical steering gear and other ponents of the programme.Keyword: Power SHydraulic Power S Auxiliary F VariablePowerC Electronically Controlled Hydraulic Power steering目录摘要IABSTRACT II第 1 章绪论11.1 研究本课题的目的和意义11.2 汽车转向技术现状与发展趋势11.2.1 机械转向系统11.2.2 液压动力转向系统21.2.3 电控液压动力转向系统21.2.4 电动助力转向系统21.2.5 线控转向系统31.3 汽车电控液压动力转向系统组成、(来源：淘豆网[/p-6383175.html])31.4 汽车电子控制转向技术的发展概况与前景41.4.1 电子控制动力转向系统的发展概况41.4.2 电子控制动力转向系统的发展趋势61.5 本次设计的主要内容7第 2 章动力转向系统的设计方案分析 82.1 动力转向系统82.2 液压动力转向系统82.3 电控动力转向系统112.3.1 液压式电子控制动力转向系统122.3.2 电动式电子控制动力转向系统122.4 动力转向系统设计方案分析122.5 本章小结14第 3 章液压动力系统的设计153.1 动力缸的类型及安装方式153.2 动力缸的主要零件的结构和材料153.3 动力缸的密封装置163.4 动力缸的缓冲装置163.5 动力缸的设计计算163.5.1 动力缸的主要几何尺寸的计算和选型163.5.2 动力缸的结构参数的计算选型183.5.3 动力缸的性能参数的计算203.5.4 动力缸油口直径d 的计算 213.5.5 缸底厚度 h 的计算 213.5.6 活塞杆直径的强度校核213.6 油泵的计算与选型223.6.1 油泵的最高供(来源：淘豆网[/p-6383175.html])油压力 pp 的计算223.6.2 油泵最大供油量 pq 的计算 223.6.3 油泵的选型233.6.4 与油泵匹配的电动机的计算选择233.7 油箱与油管的计算与选型233.7.1 油箱容积V 的计算233.7.2 油管内径 d 的计算 243.8 换向阀的选型243.8.1 换向阀243.8.2 滑阀式换向阀243.8.3 换向机能253.8.4 滑阀机能253.8.5 直流电磁铁和交流电磁铁273.8.6 干式、油浸式、湿式电磁铁273.9 电控动力转向系统所用传感器的选择283.9.1 车速传感器253.9.2 转角传感器253.10 本章小结26第 4 章机械转向器方案分析与设计计算 274.1 机械转向器方案分析274.1.1 齿轮齿条式转向器274.1.2 循环球式转向器294.1.3 蜗杆滚轮式转向器314.1.4 蜗杆指销式转向器314.1.5 机械转向器的确定344.2 齿轮齿条式转向器设计与计算314.2.1 选择齿轮齿条材料及精度等级324.2.2 主要尺寸计算334(来源：淘豆网[/p-6383175.html]).2.3 齿轮强度校核344.2.4 齿条的设计计算364.3 本章小结36第 5 章电控动力转向系统的变助力方法分析 375.1 液压式电子控制动力转向系统375.1.1 流量控制式 EPS 375.1.2 反力控制式 EPS 385.1.3 阀灵敏度控制式 EPS 385.2 电动式电子控制动力转向系统385.3 本章小结38结论40参考文献42致谢43第 1 章绪论1.1 研究本课题的目的和意义汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。其功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。本设计根据汽车转向系统的工作过程和工作要求,设计一套汽车电控液压动力转向系统,此电动助力转向系统采用电动机带动油泵,根据车速信号、转向盘转速信号控制转向油泵的泵油量,达到变助力的转向。本设计所设计的汽车电控液压动力转向系统,可以为汽车设计研制一种助力转向系统提供一种途径,对生产实际具有一定的实用价值和应用前景。1.2 汽车转向技术现状与发展趋势目前我国生产的商用车和轿车上采用的大多是电控液压动力(来源：淘豆网[/p-6383175.html])转向系统,它是比较成熟和应用广泛的转向系统。尽管电控液压动力装置从一定程度上缓解了传统的液压转向中轻便性和路感之间的矛盾,然而它还是没有从根本上解决液压动力转向系统存在的不足,随着汽车微电子技术的发展,汽车燃油节能的要求以及全球性倡导环保,其在布置,安装,密封性,操纵灵敏度,能量消耗,磨损与噪声等方面的不足已越来越明显,转向系统向着电动助力转向系统发展。汽车驾驶员通过转向系统来控制汽车的运动方向,转向系统设计的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶的舒适性。转向系统根据转向动力的来源可分为机械转向系统和动力转向系统。动力转向系统又分为液压动力转向系统、电控液压动力转向系统、电动助力转向系统、线控转向系统。1.2.1 机械转向系统机械转向系统的转向力全部来自驾驶员的手力。机械转向系统结构简单,性能可靠,但转向盘操纵费力。另外,为解决机械转向系统“轻”和“灵”的问题,转向器还常设计成可变速比。在转向盘小转角度范围内,速比小,解决转向灵活性的问题;在转向盘大转角范围内,速比大,解决转向轻便(来源：淘豆网[/p-6383175.html])性的问题。1.2.2 液压动力转向系统液压动力转向系统( Hydraulic Power Steering System-HPS)一般由储液罐、油泵、油管、转向控制阀、助力油缸及机械转向系统组件等组成,转向控制阀有滑阀式和转阀式两种结构。转向控制阀根据转向盘转动方向和力矩大小控制通向助力油缸的油压大小,从而控制助力大小。虽然液压转向系统可提供转向助力,但却存在很多缺点:油泵由发动机驱动,持续工作,能量消耗多;液压油泄漏、橡胶管污染环境;助力特性与控制阀结构有关,系统一旦定型,助力特性便不能改变;助力和车速无关,不能协调转向轻便性和路感的矛盾;系统元件较多,所占空间大;低温助力性能不好。1.2.3 电控液压动力转向系统随着人们对汽车经济性、环保性、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系统存在的不足进行改进,并开发出一些新型电控液压动力转向系(Electric Hydraulic Power Steering-EHPS),其主要改进措施是将车速信号引入液压转向系统,得到车速(来源：淘豆网[/p-6383175.html])感应型助力特性,并增加了控制器和执行机构。控制器根据车速信号改变电液转换装置的助力特性,助力较小,以满足路感和操纵稳定性的要求。电控液压动力转向系统虽然实现了车速感应型助但由于仍然采用液压系统,液压系统本身的缺点依然难以克服,同时在液压系统的基础上增加了传感器和控制器,使整个系统成本增加。1.2.4 电动助力转向系统电动助力转向系统(Electric Power Steering System-EPS)是一种新型的、很有发展前途的动力转向系统。电动助力转向系统完全取消了液压组件,整个系统由转向盘转矩传感器、车速传感器、控制器、助力电机及其减速机构等组成。其基本工作原理是:驾驶员转动转向盘时,转矩传感器检测转向盘上的转矩大小和方向,控制器根据转向盘转矩的大小进行助力控制。转向盘转矩越大,助力电机提供的助力转矩也越大,从而解决了转向轻便性的问题。同时,控制器根据车速的高低来控制路感。车速变高时,控制助力适当减少,从而保证了高速转向时驾驶员有合适的路感,提高了驾驶的安全性和稳定性。另外,为综合改善汽(来源：淘豆网[/p-6383175.html])车转向系统的性能,有的电动助力转向系统还进行阻尼控制和回正控制。与液压动力转向系统和电控液压动力转向系统相比,电动助力转向系统具有很多优点:(1)可获得优化的助力特性,转向轻便,路感好,提高了操纵稳定性;(2)EPS 助力特性通过软件设置和修改,可以快速与车型匹配;(3)EPS 只在转向时电机才提供助力,可节能3%~5%;(4)结构紧凑,便于模块化安装;(5)对环境无污染;(6)低温工作性能好。1.2.5 线控转向系统线控转向系统(Steering by Wire-SBW)是更新一代的汽车电子转向系统,线控转向系统与上述各类转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接(也称柔性转向系统)。线控转向系统的主要优点:(1)线控转向系统能消除转向干涉问题,为实现多功能全方位的自动控制,并为汽车动态控制系统和汽车平顺性控制系统的集成控制提供了先决条件;(2)由于转向盘和转向轮之间是柔性连接,使转向系统在汽车上的布置更加灵活,转向盘的位置可以方便地布置在需要的位置;(3)舒适性得到提高。在刚性转向系统中,路面不平和转向轮的不平衡引起的冲击负荷会传递到转向盘,而线控转向系统没有这样的问题;(4)转向的回正力矩和转向传动比能通过软件进行调整。因此,可以使转向系统对任何目标和环境进行调整,而不需要对系统进行重新设计;(5)消除了撞车事故中转向柱后移伤害驾驶员的可能性,不必设置转向防伤机构;1.3 汽车电控液压动力转向系统组成电控液压转向动力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动,而是采用一个电动泵,它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说,在低速大转向时,电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率,使驾驶员打方向盘省力;汽车在高速行驶时,液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转,在不至于影响高速打转向的需要的同时,节省一部分发动机功率。动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机(或电动机)的动力为转向能源的转向系统,它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。其中属于转向加力装置的部件是:转向油泵 5、转向油管 4、转向油罐 6 以及位于整体式转向器 10 内部的转向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘 1 时,转向摇臂 9 摆动,通过转向直拉杆 8、转向节臂 7,使转向轮偏转,从而改变汽车的行使方向。1.方向盘 2.转向轴 3.转向中间轴 4.转向油管 5.转向油泵 6.转向油罐 7.转向节臂 8.转向横拉杆 9.转向摇臂 10.整体式转向器 11.转向直拉杆 12.转向减振器图 1.1 动力转向系统示意图与此同时,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,帮助驾驶员转向操纵。1.4 汽车电子控制转向技术的发展概况与前景随着电子技术的迅速发展,电子技术在汽车上的应用范围不断扩大。汽车转向系统已从简单的纯机械式转向系统、液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering,简称HPS)、电动液压助力转向系统(Electric Hydraulic Power Steering,简称 EHPS)发展到如今的更为节能及操纵性能更为优越的电动助力转向系统(Electrical PowerSteering,简称 EPS)。EHPS 和 EPS 等助力系统在汽车上的采用,改善了汽车转向力的控制特性,降低了驾驶员的转向负担,然而汽车转向系统始终处于机械传动阶段,由于转向传动比固定,汽车转向特性随车速变化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。如果转向盘与转向轮通过控制信号连接,即采用电子转向系统,转向盘转角和汽车前轮转角之间关系(汽车转向的角传递特性)的设计就可以得到改善,从而降低驾驶员的操纵负担,改善人—车闭环系统性能。1.4.1 电子控制动力转向系统的发展概况自 1953 年通用汽车公司在凯迪拉克和别克轿车上首次批量使用液压动力转向系统以来,液压动力转向系统给汽车的发展带来了巨大的变化,使驾驶员的转向操纵力大大降低,转向的灵敏性得到了提高。随着生产技术的发展,动力转向系统在体积、价格和所消耗的功率等方面都取得了惊人的进步。在 20 世纪 80 年代后期,又开发了变减速比、电控液压动力转向系统。但是动力转向系统的技术革新都是基于液压动力转向系统的,无法消除 HPS 系统在布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面的缺陷。直到 1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统,才真正摆脱了液压动力转向系统的束缚。此后,电动助力转向技术得到迅速发展,其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司,美国的 Delphi公司,英国的 Lueas 公司,德国的 ZF 公司,都研制出了各自的 EPS。如大发汽车公司在其 Mira 车上装备了 EPS,三菱汽车公司在其 Minica 车上装备了 EPS,本田汽车公司在 Accord 车上装备了 EPS。Delphi 公司已经为大众的 Polo、菲亚特 Punto 开发出EPS[2]。本田还在其 AcuraNXS 赛车上装备了 EPS[3]。EPS 的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展,并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的 EPS 仅仅在低速和停车时提供助力,高速时 EPS将停止工作。新一代的 EPS 则不仅在低速和停车时提供助力,而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。如日本铃木公司装备在 WagonR+车上的 EPS 是一个负载-路面-车速感应型助力转向系统[4]。由 Delphi 公司为 Funte 车开发的 EPS 为全范围助力型,并且设置了两个开关,其中一个用于郊区,另一个用于市区和停车。当车速大于 70km/h后,这两种开关设置的程序则是一样的,以保证汽车在高速时有合适的路感,这样即使汽车行驶到高速公路时驾驶员忘记切换开关也不会发生危险。市区型开关还与油门有关,使得在踩油门加速和松油门减速时,转向更平滑。随着电子技术的发展,EPS 技术日趋完善,并且其成本大幅度降低,为此其应用范围将越来越大。早在 20 世纪 60 年代末,德国 Kasselmann 等试图将转向盘与转向车轮之间通过导线连接(即电子转向系统),但由于当时电子和控制技术的制约,电子转向系统一直无法在实车上实现。奔驰公司于 1990 年开始了前轮电子转向系统的深入研发,并将其开发的电子转向系统应用于概念车 F400Carving 上。世界其他各大汽车厂家、研发机构(包括 Daimler-Chrysler、宝马、ZF、DELPHI、TRW 等)以及日本的光洋(Koyo)精工技术研究所、日本国立大学、本田汽车公司等也先后对汽车电子转向系统做了深入研究。目前许多汽车公司开发了自己的电子转向系统,一些国际著名汽车生产商已在其概念车上安装了该系统。播放器加载中，请稍候...
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