夏利N3+两厢轿车液压动力转向器设计【汽车类】【7张CAD图纸】【优秀】

夏利N3+两厢轿车液压动力转向器设计

35页 21000字数+说明书+任务书+开题报告+7张CAD图纸【详情如下】

中期检查表.doc

任务书.doc

优秀毕业设计推荐表.doc

动力转向器总成图A0.dwg

压块A2.dwg

壳体A1.dwg

夏利N3+两厢轿车液压动力转向器设计开题报告.doc

夏利N3+两厢轿车液压动力转向器设计说明书.doc

审定表.doc

封皮.doc

指导教师评分表.doc

接头A2.dwg

毕业设计成绩评定表.doc

毕业设计答辩评分表.doc

评阅人评分表.doc

说明书摘要.doc

转向操纵机构装配图A1.dwg

过程管理封皮.doc

齿条活塞杆A1.dwg

齿轮轴A2.dwg

摘  要

转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用, 因此，开发一种科学、先进、稳定、环保的汽车转向系统，不但可以满足人们的驾驶需求同样也会在激烈的时常竞争中提升自己的竞争能力。

本设计的目的就是综合现今国内、国际上转向系统的发展情况探讨开发一种更加先进、科学的转向系统，并在转向器方面做重点的讨论，本文介绍了汽车转向器的类型、结构，以及转向器综合性能评价的发展趋势，在对大量资料分析的基础上，提出了转向系的总体方案，并针对转向器的参数进行了分析和计算，根据汽车动力转向系的设计要求，以及机械设计原理、汽车设计基础设计了液压动力转向器的总体结构。该课题的研究会为汽车转向系统的设计和开发提供更加科学、环保、稳定、高效的方法，对提高产品设计和制造质量探索了新的途径。

关键词：液压助力；转向器；设计；齿轮齿条；活塞

ABSTRACT

Automotive steering system is an important part of the chassis, steering system performance to a direct impact on car safety, handling stability and driving comfort, it is essential to ensure the vehicle safety and reduce traffic accidents and the protection of the driver's personal safety, to improve the working conditions of the driver plays an important role, therefore, to develop a scientific, advanced, stable, environmentally friendly vehicle steering systems, not only to meet the needs of people driving would also from time to time in the fierce competition to upgrade their competitiveness.

   The purpose of this design is the integrated current domestic and international on the development of steering systems to explore the development of a more advanced and scientific steering system and steering the focus of the discussion has done, this article describes the types of vehicle steering gear, structure, and steering the development of a comprehensive performance evaluation of the trend in the analysis of large amounts of data on the basis of a steering system of the overall program, and steering parameters for the analysis and calculation, according to the vehicle's power steering system design requirements, as well as the mechanical design principle, the basis for the design of automotive design the hydraulic power steering of the overall structure. The study of the subject motor vehicle steering system for the design and development of more scientific, environmental protection, stable and efficient method to improve the quality of product design and manufacture of new avenues to explore.

Key words: Hydraulic power；Steering gear；Design；Pinionandrack；Piston

目   录

摘要……………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract …………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章 绪论……………………………………………………………………………1

   1.1课题研究的目的及意义………………………………………………………………1

1.2汽车转向器研究的发展及趋势概况…………………………………………………1

1.3 不同类型转向系统的结构及特点……………………………………………………4

   1.3.1 传统机械转向系统……………………………………………………………4

   1.3.2 液压助力转向系统（HPS）………………………………………………………4

1.3.3电控液压助力转向系统（EHPS）……………………………………………5

1.3.4 电动助力转向系统（EPS）………………………………………………………6

1.3.5 线控转向系统（SBW）…………………………………………………………7

   1.4转向器设计要求………………………………………………………………………7

1.5设计主要内容…………………………………………………………………………8

第2章 液压动力转向器方案分析及确定……………………………………………9

2.1转向器结构优缺点分析和选择……………………………………………………9

       2.1.1齿轮齿条式转向器………………………………………………………………9

       2.1.2循环球式转向器………………………………………………………………10

       2.1.3蜗杆滚轮式转向器……………………………………………………………11

       2.1.4蜗杆指销式……………………………………………………………………11

2.2齿轮齿条式动力转向器结构…………………………………………………………11

   2.3液压动力转向器工作原理及过程……………………………………………………12

2.3.1工作原理………………………………………………………………………12

2.3.2工作过程………………………………………………………………………13

2.4转向系主要性能参数………………………………………………………………15

   2.4.1转向系的效率…………………………………………………………………15

2.4.2 转向系传动比…………………………………………………………………16

   2.4.3 转向器的传动副的间隙特性…………………………………………………17

   2.4.4转向系的刚度…………………………………………………………………18

   2.4.5转向盘的总转动圈数…………………………………………………………18

2.5本章小结………………………………………………………………………………19

第3章 液压转向器的设计计算…………………………………………………………20

3.1转向系计算载荷的确定………………………………………………………………20

3.2齿轮齿条式转向器的设计……………………………………………………………21

3.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数………………………………………21

3.2.2按齿面接触硬度设计…………………………………………………………21

3.2.3按齿根抗弯强度设计…………………………………………………………23

3.2.4几何尺寸计算…………………………………………………………………25

3.3液压式动力转向机构的计算…………………………………………………………26

3.3.1动力缸尺寸的计算……………………………………………………………26

3.3.2活塞行程S的计算…………………………………………………………26

3.3.3分配阀的回位弹簧…………………………………………………………27

3.3.4动力转向器的评价指标………………………………………………………27

3.4 本章小结………………………………………………………………………………28

结论……………………………………………………………………………………………29

参考文献 ……………………………………………………………………………………30

致谢……………………………………………………………………………………………31

附录……………………………………………………………………………………………32

第1章 绪  论

1.1课题研究的目的及意义

随着社会经济的进步以及人民生活水平的提高，汽车已经慢慢的走进了人们的生活当中，它从以前简单的代步工具慢慢升级成为一种生活的品质，人们不再满足于简单的行驶，而更关注驾驶乐趣对于汽车的安全性、稳定性、操纵性等更高要求。而人们除了从外观及内饰等反面了解汽车外，最能直接体验驾驶乐趣的就是拥有一个良好、先进的转向系统，一个先进的转向系统带给驾驶者更多的是驾驶的乐趣而不是负担。同时，转向系又是底盘的重要组成部分，其好坏优劣会直接关系到汽车的驾驶舒适性，安全性和操纵稳定性，从而影响人们的生命及财产的安全。同时就我国的国情而言，汽车工业己成为我国的支柱产业，为了提高汽车的产品质量，保证汽车行驶的安全性，操纵稳定性，发展我国的汽车工业，这就要求汽车转向器综合性能就成为汽车安全性能的一个重要项目。

汽车转向器属于对行驶安全影响较大的零部件，在汽车系统中占据了一个重要的位置，其规模和质量已成为衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。在重型汽车、大型客车等载重量较大的汽车中，通常用动力转向器来操纵汽车行驶方向。由于动力转向系统有着传统机械式转向系统无法比拟的优点，例如：转向轻便灵敏，回位性能及手感良好，极大的减轻了汽车驾驶员的工作强度，特别适用于汽车在高速行驶时的转向。因此目前国内外生产的汽车越来越多地配置了动力转向系统。

而液压动力转向器具有无噪声、灵敏度高、体积小、能够吸收来自不平路面的压力等优点，因此在现代汽车上得到了十分广泛的应用。1.4转向器设计要求

汽车转向系的作用是保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶中，保证各转向轮之间有协调的转角关系。保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求，适时地改变行驶方向，并能在受到路面干扰偏离行驶方向时，与行驶系配合，共同保持汽车稳定地直线行驶。转向系对汽车行驶的适应性、安全性都具有重要的意义。

对转向系提出的要求有：

（1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满组这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。

（2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶的位置，并稳定行驶。

（3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。

（4）转向传动机构和悬架导向装置共同作用时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。

（5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。

（6）操纵轻便。

（7）转向轮碰撞到障碍物以后，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的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。

（9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

（10）进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。

（11）方向盘左置。

（12）不得装用全动力转向机构。

（13）当汽车前行向左或向右转弯时，转向盘向左向右的回转角和转向力不能有显著的差别。

（14）转向器应有合适的角传动比，既能使转向省力，减轻驾驶员的劳动强度，又能使驾驶员转动转向盘时，转向轮应立即获得相应的偏转角，且转向盘转动的总圈数不能太多。

1.5设计主要内容

本章主要研究内容：总结分析相关文献，分析各转向系统的优劣所在，结合实际情况初步选定所设计的转向器类型。利用所选定的转向器参数，完成转向器结构布置和设计。2.3液压动力转向器工作原理及过程

2.3.1工作原理

在机械转向器的基础上增加一套转向助力装置，就成了动力转向器。根据这套助力装置提供能源不同分为液压式动力转向器和电动式动力转向器。以下主要叙述液压式动力转向器的工作原理。

液压式动力转向器有常压式和常流式两种。对于常压式动力转向器，其液压系统设有储能装置，故无论转向盘保持静止还是运动状态，液压系统工作管路中总是保持高压。对于常流式动力转向器，其液压泵始终处于运转状态。当汽车处于直线行驶状态时，转向油泵输出的油液流入转向控制阀，又由此流回转向油罐，因转向控制阀的节流阻力很小，故油泵输出压力也很低，油泵实际上处于空转状态。当驾驶员转动方向盘，通过机械转向器使转向控制阀(转阀或者滑阀)处于与某一转弯方向相应的工作位置时，转向动力缸的相应工作腔与回油管路隔绝，转而与油泵输出管路相同，而动力缸的另一腔仍然通回油管路。地面转向阻力经转向传动机构传到转向动力缸的推杆和活塞上，形成比转向控制阀节流阻力高得多的油泵输出管路阻力。于是转向油泵输出压力急剧升高，直到足以推动转向动力缸活塞为止。转向盘停止转动后，转向控制阀随即回复到中间位置，使动力缸停止工作。

比较而言，常流式结构较简单、油泵寿命较长、泄漏量较少、功率消耗也较少，因此，目前除少数重型汽车采用常压式动力转向器外，其他大量的汽车均采用常流式动力转向器。

如果动力转向机构的机械转向部分、转向动力缸和转向控制阀组装成一体，这种结构称为整体式动力转向器。也有将各部分分离组装的产品，但是这种产品目前已不多见。

齿轮齿条液压动力转向器是把活塞安装在转向齿条上，并至于齿条套管内，齿条活塞两边的齿条套管被密封起来，形成两个分开的油液腔，连接左右转向回路，转向盘转动时，旋转伐在齿条活塞两边形成压力差，使齿条朝低压方向移动，从而减轻转动方向盘所需的总操纵力。

2.3.2工作过程

如图2.5所示，汽车直线行驶时，转阀处于中间位置。来自转向油泵的工作液从转向器壳体舶进油口0流到阀体13的中间油环槽中，经过其槽底的通孔进入阀体13和阀芯12之间，此时因阀芯处于中间位置，所以进入的油液分别通过阀体和阀芯纵槽和槽肩形成的两边相等的间隙，再通过阀芯的纵槽以及阀体的径向孔流向阀体外圆上、下油环槽，然后通过壳体中的两条油道分别流到动力缸的

结  论

21世界汽车已经渐渐成为人们生活中的一个重要部分，而相对应的安全和环保问题也变得日益严重。汽车转向器作为汽车的重要零部件，直接关系到驾乘人员的生命和财产安全，而且，转向器的综合性能会直接关系到汽车整体的操纵性、稳定性、舒适性等很多方面因素汽车转向器作为汽车的重要零部件，它的质量也反映了车辆的质量，汽车工业发达国家都非常重视高安全性汽车转向器的研究。

本设计的主要研究内容：总结分析相关文献，分析各转向系统的优劣所在，结合实际情况初步选定所设计的转向器类型。利用所选定的转向器参数，完成转向器结构布置和设计。并且介绍了转向器的结构和分类，本次设计主要选用齿轮齿条式液压助力转向器，其中介绍了几种典型汽车液压式动力转向器的工作原理及过程，对液压动力转向系统进行了总体设计，确定了液压动力转向系统的结构形式和主要性能参数。在确定液压动力转向系统的系统方案基础上，根据机械原理与设计、机械设计、汽车设计，对齿轮齿条式转向器、液压式动力转向机构的主要尺寸分别进行了计算。

通过本次设计使我对汽车转向系统特别是转向器有了更深入的了解，对以后从事本专业工作有很大的帮助。

参考文献

[1] 刘惟信．汽车设计[M]．清华大学出版社，2001，7．

[2] 汽车工程师手册．《汽车工程师手册》编辑委员会[M]．人民交通出版社，2001，5．

[3] 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．

[4] 陈家瑞．汽车构造（下）[M]．机械工业出版社，2005，8．

[5] 王望予．汽车设计 第四版[M]．机械工业出版社，2006，8．

[6] 余志生．汽车理论[M]．机械工业出版社，2006，5．

[7] 濮良贵，纪名刚．机械设计[M]．高等教育出版社，2001，6．

[8] 蔡春源．简明机械零件手册[M]．北京：冶金工业出版社，1996.3．

[9] 王世刚，苗淑杰.机械设计实践[M]．哈尔滨工程大学出版社，2003.2．

[10]王望予．汽车设计[M]．3版.北京：机械工业出版社，2001．

[11]王宝玺，贾庆祥．汽车制造工艺学（第3版）[M]．北京：机械工业出版社，2008.1．

[12]刘品.机械精度设计与检测基础（第5版）[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.9．

[13]中外汽车构造图册(底盘分册) [M]．吉林科学技术出版社，1995.1．

[14]夏德伟，孟清华．Unigraphics NX4.0[M]．北京：机械工业出版社，2006：3．.

[15]张金柱．汽车工程专业英语[M]．北京：化学工业出版社，2005．

[16]陈志鑫．汽车转向技术的昨天今天和明天[J]．上海汽车, 1999(12): 5-9．

[17]赵桂范，郑德林，郭岩．汽车设计[J]．哈尔滨工业大学出版社，1994.6．

[18]丁礼灯．杨家军，刘照，廖道训等．汽车动力转向器转向力矩的分析与计算．三峡大学学报(自然科学版)，2001：3．

[19] Liao Y G, Du H I. Modelling and analysis of electric powersteering system and its effect on vehicle dynamic behavior[J]. International Journal of Vehicle Autonomous Systems2003,1(2):153-166.

[20] Xu Zhenlin, Wang Hao. Studies on assist characteristic ofelectric power steering system[J]. Transactions of TianJinUniversity, 2003, 6(2): 211-213.