机械四设计中华人民共和国教育部

近年来，中国的国家经济实力得到了快速发展，人民的生活水平普遍提高近年来，中国的国家经济实力得到了快速发展，人民的生活水平普遍提高所以汽车正成为我们生活的必须品。车辆在行驶过随时都要变向，而这就是驶很不安全。GWHF型汽车属于SUV，一种运动型多用途车，近年来SUV成为最受SUV助力，机械式转向器因其无法兼顾省力和转向灵敏这两个互相 循ThetypeofGWHFautomotiveelectricpowersteeringstructuraldesignWecanseethecareverywhereinourdailylifewhichisusedtoinsteadThemoreandmoregetthefavorofpeople。WithChina'snationaleconomictheperformancerequirementsofcarishigherandhigheralso。Vehiclesintheofdrivingatanytimeandplacemayneedtochangedirection，andthisisthroughsteeringgeartorealize。Wecansay,steeringgearisequivalenttothepeopleofefferentnerve,isitsdecisionacarhowtodriving,forapilot,itturnedtooperationisenergy,light,reliableisveryimportant,justthinkeverytimetoalltousealotoftrouble,soadriverswillbeverypain,anditwasnotsafetoGWHFtypecarbelongstotheSUV,asportutilityvehicle,inrecentyearstoethemostSUVmorepopularmodels.AtpresenttheexistingSUVusedbythesteeringgearisnopowerorhydraulicpower,mechanicalsteeringgearbecauseitcouldnotgiveconsiderationtotheeffortlessmanipulationandsensitivetothetwoingrequirements,itwillbecompleyeliminatedsoonerorlater.Andelectricpowersteeringsystemnotonlypowerhydraulic,andhydraulicsteeringsystemcomparedomittedmanycomponents.Andthereareno"parasiticloss"andliquidleakageloss.Electricpowersteeringgeartransmissionefficiencyishigher,returntogoodperformance,andsaveenergy,easytoload,operationandcomfortable,causedallcountriesawareofits plishmentsandattention.Thisdesignismainlytotheexistinghydraulicsteeringgearballimprovecirculation,makeitsrealizationelectricpower,andtocalculate.:Car;ElectricPowerSteering;steeringstructure绪 选题背 国内外研究现 本设计的目的及意 转向器结构方案分 转向器各个参数的选择与确 转向系主要性能参 转向器的效 转向器的角传动比 主要尺寸参数的选 转向器传动副尺寸设计与选 螺杆、钢球和螺母传动副设 钢球中心距D及螺母内径D2的确定 钢球数目的确 滚道截 接触角 导管内径d1的确定 齿条、齿扇传动副设 各轴承的选 轴的设计计算及校 转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计 渐开线花键的设计计 变厚齿形齿扇的计 齿扇齿的应力校 螺杆轴设计计算及主要零件的校 轴的主体结构设计 钢球与滚道之间的接触应力校 各个零件材料的选 转向器助力部分设 助力电机的选 助力部分机械结构的设 用SolidWorks进行转向器三维设 转向器零件的绘 转向器的装 转向器图的生 结 GWHF型汽车改电动助力转向器设近年来SUV市场日趋火爆，国人也不再唯“小车”是瞻，而各大汽车公司也纷纷针市场设计制造最适合的SUV。本设计主要是对循转向器进行改进并进行三维造型，以SolidWorks为件的具体作用，运用SolidWorks软件对其进行了零件的绘制和工程图、图、由于现有的动力转向器存在着浪费能源等缺陷,各大汽车公司一直试图使用其他动力转向来代替动力转向。在过去的几十年中,由于电子技术的快使得EPS得以应运而生,的小型汽车是最早装备电动助力系统的在20世纪80年代,铃木公司首次在Alto汽车上装备电助力转向器在这之后,电动助力转向系统得到了快速广泛的发展，尤其是在以为首的发达国家。经过近些年的发展,EPS的各项性能都得到了提高与完善,其应用范围也越来越广,近年来，本田雅阁和大众速腾等这些汽车上已经安装上了电助力转就我国来看,早在2000年国家就曾要将EPS列为汽车零部件的高科技和,EPSEPS起步还是比较晚，本设计旨在设计出能让GWHF汽车实现电助力转向的转向器。并用于锻炼个费油，存在油液损失。而EPS则可以很好的克服以上缺点的，因而有必要研执行机构，在转向系统的发展和工作中扮演一个相当重要的角色。具体的定义为：用于使汽车在运行过随机改变运行路线和方向的装置。大类。机械转向系统的能量完全由通过一系列的机械设备提供,转向施加力的大小由作用在方向盘上的力控制；动力转向系统的能量则是由两部分构按结构形式又可将转向器分为齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循-齿条齿扇式、循曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。。到目前为止,转向系统经历了机械转向、助力转向、电液助力转向和电动助力转向等几个阶段，接下来还可能会向着线控动力转向发展。随着汽车工业的迅速发展以及人们对于舒适、安全性能要求的不断提高,转向系统也随着科学技术的发展而迅速发展，EPS还很少被用在汽车上，尤其是中大型汽车。以前在在一些科幻中出现的无人飞机、无人驾驶汽车,现在已经成为现实，当然只是用于国防等重要领域。当下，摆在我们眼前的难题是如何把所有车型的转向不灵敏这一重点攻克，发展和研究EPS已刻不容缓。。EPS工作原理可表示如下:现今，GWHF型车所用的转向器都是采用循式，而现在市场上较常见的的电助力转向器电机布置情况有以下3种： 图2-1常见电助力转向器式转向器的电机输出轴是通过电磁离合器与涡轮蜗杆机构连接而涡轮本次设计拟采用EPS2-2转向器的效1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率，用符号表示，(12)/1；反之则称为逆效率，用符号表示，为了确保转向时满足转向轻便的这一特点,要求其高,为了满足车辆转合副的摩擦损失，其可用式（3-1）计算，可用式（3-2）计算 tan

00 tan(a)08°)：arctanff摩擦因数。取08°；f0.03，arctan

1.1460 tan 0

tan(

tan(0 tan

（3-0tan(0)tan(81.146)0 0

式（3-1）和（3-2）表明：增加0，则、均增大。受增大的影响0不宜取得过大。一般地，导程角必须大于磨擦角转向器的角传动比达到轻便的目标。但iω加大后，转向轮转动对转向盘转角的变化感应将会变构成了一对。根据转向的需要，所以iω在直线行驶位置附近有较小值，所以iω3-13- 所选汽车iωGWHF092.03-2。齿扇齿 齿扇齿 排量 ~~ 用 前轴 荷 ~~~~前轴 荷 ~~~~~~ 用 最大载 数3-209H32.0哈弗09H32.0最高时速长宽高轴距前轮距后轮距最小离地间隙整备质量排量最大马力最大功率-功率值最大功率转速最大扭矩最大扭矩-转速2500-2500-2500-235/65235/65235/65235/65235/65235/65通过查阅汽车设计方面的，对循式转向器的设计规范如表3-3-3汽车的轴荷分配：质量分配为两轴各承担的空车重量。一般轴荷分配是希望满载时每个轮胎的负荷大致相等。对后轴为单胎的汽车，希望前后轴的轴荷各为50%，GWHF型汽车后轮为单胎，其整备质量为1720kg，所以前轴载荷为860kg。GWHF型汽车属于乘用车，根据其车辆的发动机排量为2000ml，前轴载荷为860kg，查表（3-1）可选齿扇齿模数为4.0。根据表（3-3）选取对应的参数为：钢球直径螺距工作圈数螺杆外径环流行数螺母长度齿扇齿数齿扇压力角切削角钢球中心距齿扇宽摇臂轴外径表表3-3 齿扇模数 摇臂轴直径钢球中心距 螺杆外径 钢球直径

螺距 工作圈

环流行 螺母长度 齿扇齿 5

5

齿扇压力 齿扇宽

28- 4-13.3螺杆外径W=1.5b=t-d=9.525-6.350=3.175,b>2.5mm钢球中心距D及螺母内径D2取小些。螺杆外径D1、螺母内径D2d等对钢球中心距D3-3D125mm，D=26mm，由上图结构关D2D1D2D15~10%)D。所以可得出D25~10%)DD126.25~27.5取D2=27mm，D2>D1钢球数目的转向器的尺寸也随之增大增大。钢球的直径d应符合，一般应参考同类型汽车的转向器尺寸选取d，同时，钢球数量也影响承载能力，增多钢球能提高环路中n60钢球数目（不包含环流管中）nDW

dcos 式中D—钢球中心距（D=26mm；WW=1.5；（d=6.350mm；=8°4-24-2图中滚道与钢球之间的间隙，除用 润滑油之外，还 磨损杂质为了减小摩擦，螺杆和螺母沟槽的半径R2d/2，一般取接触角称为θ，4-2θ45°，以使轴向力和径向力分配均匀。导管内径d1的确容纳钢球且钢球在其内部流动的导管内径d1=d+eed管内径之间的间隙。e离增大，并使流动阻力增大。一般e0.4～0.81mm。e=0.6，d1=6.95mm，8.95mm。两端齿的齿厚是逐渐减小的。为此可在齿扇的切齿过使毛坯绕工艺中心O1齿扇在齿条的啮合中由中间齿转向两端的齿时，齿侧间隙ss可s2rtan2

ncos

n2cos2r2n2w式中rwrw4-3齿侧间隙s能够适应消除中间齿最大磨损量所形成的间隙的需要。一般是40.20～0.30mm削角：6°30′，齿扇宽：28mm，螺母长度：46mm。30mm，RNA4905在混凝土路面上的原地转向阻力矩Mr满足：0.2dM 0 200MPa，k2.5～3.5k=3.50.2200Mr

308571.43N5-15-1渐开线花键的设计本轴的采用圆柱直齿渐开线花键，并选择45°花键，模数为m=1,齿数为Z=29，45°。分度圆直径D=mZ=1 节P=m=3.14内花键大径Dei=m(Z+1.2)=1外花键大径Dee=m(Z+0.8)=1(29+0.8)=29.8mm;外花键小径Diem(Z-1.2)1(29-1.2)=27.8mm；lg=25mm；ggm 2Mr 2ggm Zhl 0.72912541.9N/mm2 ]540N/变厚齿形齿扇的计5-2I-Im3-30.2；12～1522mm～28mm首先根据汽车的前轴负荷G1=14140N，首先根据汽车的前轴负荷G1=14140N，5-2m=4mm;变厚齿扇的法向压力角α0=22.5°；15；z=5；变位系数X1=ha*(Zmin-Z)/Zmin=1.118；d=mz=415=60mm;分度圆齿厚S=m/2=3.14齿顶 ha=X1m=1齿根 hf=(X1+c)=(0.8+0.2)齿顶圆直径da=d+2ha=60+2da=68mm<500mmdf=d-2hf=60-24.8=50.04mm，30mm,故可制成一体的齿轮轴，轴的材料必须与齿扇齿轮相同。齿扇齿的应力校5-3FFM5-3 式中：F—作用在齿扇上的圆周力；F=

hB—齿扇的齿宽；B

camhhh.2)2(s

/ 6Fh610285.719

2Pa 28许用弯曲应力为[W5-45-4轴的主体结构设d=20mm；14mm，联轴器连接。螺杆上移动的距离S,此时，摇臂轴转过0.25角，与此同时，转向轮转至最大转Spr0.2560Lꞌ2即Lꞌ=2S=2×47.1mm=94.2mm;Lꞌ之外0.5～0.75因此，螺杆螺纹滚道的实际有效工作长度L钢球与滚道之间的接触应力校5-55-5作用在螺杆上的轴向力F2

2M/d10285.7钢球与螺杆之间的正压力F F

F

7270 ncos0

n 2/FE2(Rr)2K3 (Rr)25-1系数KA/B K K式中K——系数，根据A／B5-1A／BRR0.53d0.536.353.37mmrr3.175mm；A/B=0.9因此，K0.97；E2.1105MPa；((3).3(3.302K3 0.97

而许用接触应力[2500MPa，显然满足螺杆和螺母通常用20nTi制造表面渗碳渗碳层深度在1.05～1.45mm。表面硬度为HRC58～63。转向器壳体采用球墨铸铁QT400-18制造。球体选用 nTi，满足这样的要求。本次选用电动助力类型为S-EPS（输入轴助力式S-EPS中，扭矩传感器，直流电机装置和循机械转向器通过装在相应壳体中，EPS6-1EPS（直流无刷不同EPS6-1 车 EPS类 前轴负电机（功率1C-2S-3R-4S-51.5R-62.0R-73.0DD-82S-919S-3S-3S-6-1EPS170W,EPS电压功率最大电流1236-26-2最大电流最大输出扭矩：2由额定电压和最大电流查有刷电机参数表可知，电机型号可选取为R22L33A-08A4860rpm。基本满足转向器60～90r/min6-3联轴器选用凸缘式GY1型，具体尺寸由螺杆轴小径Φ16确定，涡轮轴左端合，滑块移动引起传感器反映，反馈回EUC系统，进而控制电机工作。涡轮轴其中，涡轮蜗杆器的速比为60，模数为m=1，蜗杆头数Z1=1，分度圆直径d1=18mm60。12345、间隙调整机构处TTM12，通过旋转切出、阵列、拉伸切除等命67123、涡轮蜗杆机构配合4转向器图的生112SUVSUVSolidworks也没能参观到现有哈弗车转向器的安放情况因而转向器壳体的设计没能考根据现行的汽车参数设计标准和参照相似类型车辆的技术状况本借用GWHF型汽车相关参数完成了初步的设计，达到了设计的目的。应用AUTOCAD工程制图软件绘制了循式转向器的零件图和装配图分析计算并选取了设计过所需要的主要参数，最终完成了自己的循式EPS转向器设计。通过此次对GWHF型汽车循式EPS转向器的设计，初步掌握了循式转向器设计的参考文[1].汽车设计[M].：机械工业陈家瑞.汽车构造（下册）