关 键 词：

齿轮齿条 8张CAD图纸和说明书全套 吉利 微型车 转向 设计 齿轮 齿条 熊猫 2010 CAD 图纸 说明书 全套

资源描述：

购买设计请充值后下载，，资源目录下的文件所见即所得，都可以点开预览，，资料完整，充值下载就能得到。。。【注】：dwg后缀为CAD图，doc,docx为WORD文档，有不明白之处，可咨询Q:414951605

内容简介：

SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名杭天宇系部汽车与交通工程院专业、班级车辆工程07-9指导教师姓名孙远涛职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称吉利微型车转向系设计一、设计（论文）目的、意义汽车行驶中，驾驶员通过操纵转向盘，经过一套传动机构，使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向，确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向的一整套机构称为汽车转向系。转向系的作用就是通过驾驶员转动转向盘，根据需要改变汽车行驶方向。主要形式有：机械式、液压式及电动式动力转向系。机械式转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成，汽车转向时，驾驶员作用于转向盘上的力，经过转向轴(转向柱)传到转向器，转向器将转向力放大后，又通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，致使汽车行驶方向改变。汽车的转向，完全由驾驶员所付的操纵力来实现的，操纵较费力，劳动强度较大，但其具有结构简单、工作可靠、路感性好、维护方便等优点，多应用于中小型货车或轿车上。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：在查阅大量相关文献后，深入了解国内外微型车转向系的发展现状。设计的主要内容有：确定转向器的结构形式，并进行转向器及转向梯形的结构设计，转向器的结构强度校核。技术要求：在充分了解并掌握国内外微型车转向系的结构及工作原理的基础上，设计出结构合理、经济实用、安全稳定的微型车转向系。主要技术指标：转向系的效率、转向系的角传动比和力传动比、转向系的刚度、转向盘的总转动圈数。要求：在充分了解并掌握国内外微型车转向系的结构及工作原理的基础上，设计出结构合理、经济实用、安全稳定的微型车转向系。说明书内容充实，结构合理、书写规范。三、设计（论文）完成后应提交的成果1. 转向系总成图1张（A0图）；2. 转向系零件图折合成2张以上零号图：转向器总成图（A1图1张）、转向梯形总成图（A1图1张）及斜齿圆柱齿轮、齿条等零件图（A2图若干张）；3. 撰写设计说明书1份，1.5万字以上。四、设计（论文）进度安排1. 调研，收集资料，撰写开题报告，进行开题答辩 第12周(2月28日-3月13日)2. 转向系的结构方案设计 第34 周(3月14日-3月27日)3. 绘制转向系总成图及零部件图，完成设计计算，进行中期检查 第58 周(3月28日-4月24日)4. 完善图纸设计 第911 周(4月25日-5月15日)5. 撰写设计说明书 第12周(5月16日-5月22日)6. 完善设计，提交指导老师审核并修改 第1314周(5月23日-6月5日)7. 提交系里评阅并修改，准备答辩 第1516周(6月6日-6月19日)8. 毕业设计答辩 第17周(6月20日-6月26日)五、主要参考资料1 周松盛. 汽车双前桥转向系统的分析、建模仿真与优化D.武汉理工大学，2009.4.2 陈德鑫.基于虚拟样机技术的多轴车辆液压动力转向系统性能分析D.吉林大学，2007.5.3 汪珊. 重型汽车双前桥转向系统的建模及优化D.武汉理工大学，2009.6.4 吕明,方宗德,张国胜,颜克志,李俭波.基于Pro/E的汽车转向梯形机构的设计J.机械传动，20065 王望予.汽车设计M.北京.机械工业出版社.2004.6 刘惟信.汽车设计M.北京.清华大学出版社.2001.7 唐金松.简明机械设计手册M.上海科学技术出版社，2000.8 郑建荣编著.ADAMS虚拟样机技术入门与提高M.北京：机械工业出版社.2001.119 李增刚编著.ADAMS入门详解与实例M.北京：国防工业出版社.2008.8六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日本科学生毕业设计吉利微型车转向系设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 B07-9班 学生姓名： 杭天宇 指导教师： 孙远涛 职 称： 实验师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of mini-vehicle steering system of GeelyCandidate：Hang TianyuSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-9Supervisor：Experimental division Sun YuantaoHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: 吉利微型车转向系设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程07-9 学 生 姓 名: 杭天宇 导 师 姓 名: 孙远涛 开 题 时 间: 2011年3月16日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告学生姓名杭天宇系部汽车与交通工程院专业、班级车辆工程07-9指导教师姓名孙远涛职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称吉利微型车转向系设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆指销式、蜗杆滚轮式、循环球式、齿条齿轮式。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45左右，齿条齿轮式转向器占40左右，蜗杆滚轮式转向器占10左右，其它型式的转向器占5。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的625，发展到现今的100了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65，齿条齿轮式占 35。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，包括微型轿车、微型客车和微型货车。作为中国最早进入汽车工业并获得迅速发展的民营企业，吉利控股集团已成为国内轿车制造业“36”格局的重要成员，并正以“中国自主品牌”的资格和自主创新的姿态，引人注目地登上国际汽车工业舞台，成为中国轿车走向世界当之无愧的代言人。短短几年，吉利已经成功研发并投产九大系列不同的车型，其中美人豹、自由舰已在国内外成为中国自主品牌轿车的代名词，近期投产的还有6款新车型。 在开发手段上，吉利已迅速向世界先进水平靠拢，目前已完全具备了全数模的开发方式，拥有每年开发23款新车型的研发能力。 逐步掌握轿车核心部件研发技术，实现了中国第一台也是迄今中国唯一的自动变速器的设计制造、电子智能助力转向系统的设计生产、世界领先国内领先的大升功率发动机的设计制造和整车设计、匹配、试验、验证技术的全面应用。如今，吉利已经形成豪情、美日、优利欧、SRV、美人豹、华普、自由舰、吉利金刚、远景等9大系列30多个品种的产品谱，拥有1.0L到1.8L的8大系列发动机和JLS160、Z110等8大系列变速器。2、选题的目的及意义汽车行驶中，驾驶员通过操纵转向盘，经过一套传动机构，使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向，确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向的一整套机构称为汽车转向系。转向系的作用就是通过驾驶员转动转向盘，根据需要改变汽车行驶方向。主要形式有：机械式、液压式及电动式动力转向系。机械式转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成，汽车转向时，驾驶员作用于转向盘上的力，经过转向轴(转向柱)传到转向器，转向器将转向力放大后，又通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，致使汽车行驶方向改变。汽车的转向，完全由驾驶员所付的操纵力来实现的，操纵较费力，劳动强度较大，但其具有结构简单、工作可靠、路感性好、维护方便等优点，多应用于中小型货车或轿车上。汽车转向盘是关系着驾驶员与乘客生命安危的重要部件，它控制着车辆的行使方向。早期的蒸汽汽车上安装的转向盘都心爱用垂直安装方式，专项通过向上或下旋转实现。这种安装方式不利于驾驶员操纵，也常常妨碍驾驶视线。这一切在1887年秋因一次意外事故而发生了改变。1887年，一辆戴姆勒弗顿汽车呗送往英国考文垂的戴姆勒工厂作一次大修，当时汽车上的转向器仍能使用。大修需要把 车身与底盘分离，当车身落到转向柱上，把转向柱崖城倾斜状态。当一个工人上车做到驾驶员座位上时，立即发现转向柱和转向盘的倾斜角使驾驶条件大为改善。这个偶然的发现，促成了戴妙勒帕利生于1890年制成世界上第一辆转向柱与转向盘倾斜的汽车，从此，人类的汽车驾驶就踏上了更舒适、安全的旅程。此后，各国汽车公司纷纷效仿，使转向盘日臻完善并最终定性，于是转向盘就以现在的样子出现在我们的面前。 最早采用的传动减速机构蜗轮副，被安装在转向柱的末端。蜗杆驱动一个蜗轮，再有蜗轮副被装配在铸铁壳里，这个壳被固定在汽车的大桥梁上。基于蜗轮副的减速机构在汽车工业中应用已有很多年了，但还有两种结构是值得注意的。其中一种是于1908年投产的美国福特T型车采用的转向齿轮结构（行星齿轮转向器）。福特T型车装置了一套周转（或行星）轮系，把齿轮安装在减速器壳体内直接固定到转向盘的下方，行星齿轮盘直接驱动紧固在转轴上的主齿轮。这就把转向装置置于驾驶员的手下方，即转向柱的上端，而不是在转向柱的下端。 所谓“现在”齿轮齿条式转向器，是奔驰汽车于1885年首先采用的。这种形式的转向器同样也使用在1905年生产的凯迪拉克汽车和19111920年制造的许多其他型式的汽车上。 在20世纪初，汽车已经是一个沉重而又高速疾驰的车辆，充气轮胎代替了实心车轮。由于转向柱直接于转向节连接，所以转动车轮式很费劲的。即使是一个健壮的驾驶员，要控制转向仍然是很劳累的事情。因此，汽车常常冲出路外。于是，降低转向操纵力的问题就变得赐教迫切了。 为了使转向操纵轻便，工程师设计了在转向盘和转向节之间安装齿轮减速机构的转向器。从那时起，转向机构就一直被这样沿用下来。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、设计的基本内容（1）转向系的方案设计。（2）转向系操纵机构的设计。（3）转向系传动机构的设计。（4）转向器的设计。（5）转向梯形的设计。（6）转向系各组成部件的强度校核。2、拟解决的主要问题（1）转向系转向不足的问题。（2）低速时转向盘作用力过于沉重的问题。三、技术路线（研究方法）查找文献、资料，确定参数完成设计不合格合格转向系各部件的强度校核转向系的方案设计转向器的设计转向系操纵机构的设计转向系传动机构的设计转向梯形的设计其他四、进度安排1. 调研，收集资料，撰写开题报告，进行开题答辩 第12周(2月28日-3月13日)2. 转向系的结构方案设计 第34 周(3月14日-3月27日)3. 绘制转向系总成图及零部件图，完成设计计算，进行中期检查 第58 周(3月28日-4月24日)4. 完善图纸设计 第911 周(4月25日-5月15日)5. 撰写设计说明书 第12周(5月16日-5月22日)6. 完善设计，提交指导老师审核并修改 第1314周(5月23日-6月5日)7. 提交系里评阅并修改，准备答辩 第1516周(6月6日-6月19日)8. 毕业设计答辩 第17周(6月20日-6月26日)五、参考文献1 周松盛. 汽车双前桥转向系统的分析、建模仿真与优化D.武汉理工大学，2009.4.2 陈德鑫.基于虚拟样机技术的多轴车辆液压动力转向系统性能分析D.吉林大学，2007.5.3汪珊. 重型汽车双前桥转向系统的建模及优化D.武汉理工大学，2009.6.4 吕明,方宗德,张国胜,颜克志,李俭波.基于Pro/E的汽车转向梯形机构的设计J.机械传动，2006.5 王望予.汽车设计M.北京.机械工业出版社.2004.6 刘惟信.汽车设计M.北京.清华大学出版社.2001.7 唐金松.简明机械设计手册M.上海科学技术出版社，2000.8 臧杰，阎岩.汽车构造：下册M.北京：机械工业出版社.2005.8.9 鲁民巧.汽车构造M.北京：机械工业出版社.2003.910 钟兵.低速汽车转向系设计J.农业装备与车辆工程.2006.4.11 郑校英.上海桑塔纳轿车齿轮齿条转向系设计剖析J.当代汽车.1990.5.12 方立.汽车转向系统的综述M.哈尔滨：国防工业出版社.2008.13 李建成.汽车转向原理M北京：机械工业出版社.2003.14 QingHui Yuan and Bo Xie. Modeling and Simulation of a Hydraulic Steering SystemM SAE Int. J. Commer. Veh., Apr 2009; 1: 488 - 494.15 Takamitsu Tajima, Hideyuki Fujita, Kouichi Sato, and Yoshimi Nakasato.Development of the Next-generation Steering SystemM SAE Int. J. Passeng. Cars Mech. Syst., Aug 2010; 3: 633 - 643.六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期三月四日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）与老师见了面，传看了毕业设计（论文）指导手册，老师简单介绍毕业设计（论文）的应交作业及基本要求，对毕业设计（论文）的具体写作工作提了要求，解释了选题的含义及基本思路，回答了同学的有关疑问，互留联系方式，布置主要工作是广泛搜集资料，进度快的可写出开题报告。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期三月十一日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）老师介绍了毕业论文（设计）的目标、任务等具体要求，同学设计过程中常见的认识误区及需要注意的问题，利用好时间进行毕业论文（设计）的资料搜集，以便师生共同做好毕业论文（设计）工作。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期三月十八日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）开始进行转向系的结构方案设计，在老师的指导下收集了一些相关资料，并确定了需要的基本数据。准备开始开题答辩。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期三月二十五日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）将初步方案设计交给老师审查，对老师指出的错误和不足进行改进。完成开题答辩，并对答辩中出现的问题再次进行改进。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期四月一日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）开始对转向系中齿轮轴进行计算。并针对计算中出现的问题与老师交流，最后得到老师满意的情况。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期四月八日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）完善齿轮轴计算，并开始齿条计算与齿轮轴的绘图工作，对绘图中出现的问题，老师给予一一指出，并得到改善。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期四月十五日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）完成转向器齿条的计算，开始绘制个部件图与转向器整体图。针对计算中出现的问题，老师一一指出并得到改正，绘图中出现表示不清楚的部分在老师的提醒下得以改进。并开始准备中期答辩。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期四月十二日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）完成中期答辩。与老师针对大便中出现的问题一一请教，并完善图纸及计算步骤。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期四月二十九日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）进行部件图绘制，老师在指导时指出图纸中出现的问题，如：剖面线的线宽、图纸中线宽不整齐等。并于回寝室后得以改进。开始撰写设计说明书。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期五月六日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）进行转向系整体图的绘制，并于老师讨论设计说明书中内容分布情况，得到了很大的帮助，使设计说明书的编写更加流畅。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期五月十三日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路） 本周通过与老师的交流，完善的图纸中的小问题，以及设计说明书中的格式问题。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期五月二十日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路） 本周基本完成图纸的绘制与设计说明书的编写，对于其中存在的问题，指导老师一一找出并使我的设计更加完善。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期五月二十七日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路） 本周把所有设计材料交给指导老师，并在指导老师的仔细审阅下找出了很多小问题，并把这些小问题一一纠正。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期六月三日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路） 本周把完整材料交与老师，并准备预答辩，根据老师给出的思路进行完善。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期六月十日地点土木楼指导方式面谈指导记录（指导内容、存在问题及解决思路） 本周进行了预答辩，并根据答辩中出现的问题与老师交流，并再次进行整体改进，以求精益求精。学生（记录人）签名： 指导教师签名：黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要 在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的行驶意图。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定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，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。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，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。本文主要介绍汽车转向系的组成和作用，并且采用相关数据进行设计机械式转向系统的设计，考虑各种机械转向器的利弊进行分析和计算设计相应的转向操纵和转向传动机构。首先，根据给定车型确定主要参数并确定转向器形式及类型；其次，进行转向系的总体设计；再次，进行转向器的结构设计并根据使用要求进行校核；最后，针对设计的转向器确定转向操纵机构及转向传动机构的选择及设计。关键词:转向系统；转向器；齿轮齿条；转向梯形；转向节；转向节臂 ABSTRACTChanging to motion in running in the automobile, is the most fundamental motion. We pass the intention and controlling automobile direction running , running realizing self thereby to come to control the steering wheel. On Hyundai Motor, changing to system is one of essential the most fundamental system , it is also the assembly deciding active security of automobile key, characteristic property how to design the automobile vergence, the automobile has a messenger fine control a function , be every automobile manufacturer and important institution for scientific research problem all the time. The personnel who high speed-rization , drives especially in the vehicle is not occupation-rization, vehicle stream concentrated -rization today, nature designs that specifically for still more different driving crowd , the automobile controlling appearing especially important.The automobile the main body of a book is introduced mainly changes to the composition and effect being , the advantages and disadvantages adopt the relevance data to carry out the implement designing that machinery style changes to systematic design , thinking that various machinery gets lost carries out analysis and calculates the organization designing that corresponding vergence controls and changes to drive and.First, according to a given model and determine the main parameters determining the form and type of steering gear; Secondly, the overall design of the steering system; again, the structural design of the steering gear and in accordance with the requirements of verification; Finally, the design of the steering Determine the steering control mechanism and the steering linkage of the selection and design.Key words:Steering system；Steering gear；Rack and pinion；Steering trapezoidal；Steering knuckle；Steering knuckle armII黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要 Abstract 第1章 绪论 11.1 转向系设计的目的及意义 11.2 转向系的发展现状 21.3 设计的主要内容 7第2章 转向系的方案设计 82.1 汽车转向系的功用和设计要求82.2 主要参数的确定 92.3 转向器形式的选择 92.3.1 机械转向系组成及其功用 9 2.3.2 动力转向系组成及其功用 102.3.3 转向系统选择 102.4 机械式转向器的类型选择 112.4.1 齿轮齿条式转向器 112.4.2 循环球式转向器 122.4.3 蜗杆滚轮式转向器 132.5 本章小结 13第3章 机械式转向系总体设计 143.1 转向系的主要性能参数 143.1.1 转向系的效率 143.1.2 转向系传动比 153.1.3 转向器的传动副的间隙特性 163.1.4 转向盘的总转动圈数 173.1.5 转向盘的选择 173.2 机械式转向器总体布置 193.3 本章小结 20第4章 齿轮齿条转向器的结构设计 214.1 转向器齿轮的设计 214.2 转向器齿条的设计 224.3 转向器齿轮齿条的强度校核 234.4 本章小结 25第5章 转向操纵机构的布置形式 265.1 转向操纵机构的功用和组成 265.2 安全式转向柱 275.3 可调节式转向柱 315.4 万向节 335.5 转向操纵机构的布置方案 345.6 本章小结 34第6章 转向传动机构的布置形式 356.1 转向传动机构的功用 356.2 转向传动机构的组成及构造 35 6.2.1 与非独立悬架配用的转向传动机构 356.2.2 与独立悬架配用的转向传动机构 396.3 转向节 41 6.3.1转向节简介 41 6.3.2主销后倾角 42 6.3.3主销内倾角 426.3.4转向节轴的选择 436.3.5转向节的参数 43 6.4本章小结 43结论 44参考文献 45致谢 46附录 47附录A 英文文献 47附录B 文献翻译 53黑龙江工程学院本科生毕业设计 第1章 绪 论1.1 汽车转向系设计的目的及意义 汽车在行驶过程中，为了适应各种道路情况和行驶条件，经常需要改变行驶方向或修正行驶方向，如转向、超车和避让等。因此，转向系对汽车行驶的适应性、安全性都具有重要的意义，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性。如何设计汽车的转向系统，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。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，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。汽车是在一个世纪前出现的，大规模的汽车制造可以远溯到1911年1。相关技术的发展及二次世界大战中的技术更新促进了汽车工业的发展和进步。今天，汽车工业在世界上大部分国家的经济中起到了中心作用。1999年，全球轿车的总产量大约为3866万辆，比1998年增加大约2.2%；2000年世界汽车产量达到5733万辆，比1999年增长2.8%，创历史新记录。汽车生产大国日本在1999年生产了810万辆汽车，比1998年增加了0.6%。由于中国及其他亚洲国家汽车市场的扩大，这种增长趋势还会持续下去。1992-2001年的10年里，我国汽车产量平均年增长15%，是同期世界汽车年均增长率的10倍。然而这种增长也具有负面影响，那就是会导致空气污染和其他负面的社会和环保问题。对转向系统产品的需求随着汽车化的提高而发生着变化。最初驾驶员们只希望比较容易地操纵转向系统，而后则追求在高速行驶时的稳定性、舒适性和良好的操纵感。传统的汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的，目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。从上世纪四十年代起，为减轻驾驶员体力负担，在机械转向系统基础上增加了液压助力系统它是建立在机械系统的基础之上的，额外增加了一个液压系统HPS(hydraulicpowersteering)，一般有油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。现在液压助力转向系统在实际中应用的最多，根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。这个助力转向系统最重要的新功能是液力支持转向的运动，因此可以减少驾驶员作用在方向盘上的力。近年来，随着电子技术的不断发展，转向系统中愈来愈多的采用电子器件。相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统EHPS、电控液压助力转向ECHPS2。EHPS是在液压助力系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助力泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的方式，节省了燃油消耗。ECHPS是在传统的液压助力转向系统的基础上增加了电控装置构成的。电液助力转向系统的助力特性可根据转向速率、车速等参数设计为可变助力特性，使驾驶员能够更轻松便捷的操纵汽车。现代电液动力转向系统主要通过车速传感器将车速传递给电子元件，或微型计算机系统，控制电液转换装置改变动力转向的助力特性，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变，即在低速行驶或转急弯时能以很小的转向手力进行操作，在高速行驶时能以稍重的转向手力进行稳定操作，使操纵轻便性和稳定性达到最合适的平衡状态。为了保证转向轻便性，要求增大转向器的传动比。但是，增大角传动比虽然可以减小转向盘上的手力，但同时也造成汽车对操纵的反应减慢，甚至有可能导致驾驶员没有能力来转动转向盘进行紧急避障等转向操作，即不够“灵”。 EHPS相比传统HPS降低了能源损耗。但电液动力转向系统，不论ECHPS还是EHPS都与传统的HPS一样存在液压油泄漏问题。上世纪50年代，通用汽车公司推出循环球式液压动力转向系统。上世纪80年代出现的电动转向系统为动力转向器增添了品种，欧洲汽车制造商在研究配有电动转向系统的汽车比较早，日本的KOYO、NSK、HONDA及美国的DELPHI等公司也开发了多种类型的电动转向系统3。现在人们更加关注具有节能、环保特点的产品，因此也可预测从液压转向系统到电动转向系统的转变过程会在将来很快的发生。因现代汽车发动机功率在不断增大，行车速度也不断提高，对于两轮转向的汽车在高速行驶时将使其操纵稳定性变差。从20世纪80年代末四轮转向系统已进入实用阶段，不仅保证了汽车低速行驶的转向灵活，也保证了汽车高速行驶的操纵稳定性3。1.2 汽车转向系统现状改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的产生，并且销售点遍布了世界。现代汽车转向系统应适应汽车高速行驶的需要，从操纵轻便性、稳定性及安全行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向4。还应该充分考虑安全性、轻便性。随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰减，汽车生产愈来愈重经济性，因此，要设计成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。人类逐渐意识到全球变暖的问题，从而需要改进燃烧效率，并且对具有环保、节能型特点的产品需求不断增加。因此，可以预测从液压转向系统到电动转向系统的转变过程会在将来很快发生。未来汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。随着汽车电子技术的迅猛发展，人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。汽车转向系统已从传统机械转向、液压助力转向（Hydraulic Power Steering）、电控液压助力转向（Electric Hydraulic Power），发展到电动助力转向系统（Electric Power Steering），最终还将过渡到线控转向系统（Steer By Wire）。在早期的汽车上，转向机械非常简单，主要由一级齿轮传动机构和转向拉杆等构成。其基本功能是将驾驶员的手动旋转操作转变为转向拉杆的左右移动，从而带动车轮转动，实现汽车的转向。随着汽车技术的发展，出现了更为复杂的机械式转向机构。机械转向机械中的一个重要性能参数是传动效率。因转向器结构的不同，转向效率也有较大的差别。一般应要求正效率高而逆效率适当。若逆效率太低，则“路感”差，且不能保证车轮自动回正。有关资料介绍正、逆效率之差最好保持在10%左右。对于机械式转向机构不断提高转向器的传动效率已成为产品竞争的重要方面，它对转向轻便性影响极大。另一个影响转向轻便性的参数是转向系统的角传动比，其中转向器传动比是系统传动比的主要构成部分。转向的轻便性要求系统具有较大的传动比，同时方向盘旋转圈数不宜太多。现在国外变速比转向器正进入完全成熟的阶段，可以看出它是解决汽车转向轻便性的一个最廉价而有效的措施。我们要想减小转向时的操舵力，提高传动效率和提高传动比效果是相同的，但传动效率每提高一个百分之二、三，在结构和工艺上都要付出巨大的努力，然而若使两端的传动比高出中间位置20%，或者50%，都是比较容易办到的，而部件的制造成本增加甚少。此外，转向系统的刚性对操纵稳定性和前轮摆振的问题也是一个很重要的指标。一般来说，转向操纵的不灵敏区是自由行程和低刚度区造成。为了缩小不灵敏区，一是限制自由行程，一般认为自由行程超过方向盘转角 是不能允许的，其次是增大系统刚度。为此，欧洲一些国家已经取消了纵拉杆内的弹盖，日本也在淘汰这种结构。随着车辆载重的增加以及人们对车辆操纵性能要求的提高，简单的机械式转向系统已经无法满足需要，动力转向系统应运而生，它能在驾驶员转动方向盘的同时提供助力，动力转向系统分为液压转向系统和电动转向系统两种。其中液压转向系统是目前使用最为广泛的转向系统。液压转向系统在机械系统的基础上增加了液压系统，包括液压泵、 形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。它借助于汽车发动机的动力驱动液压泵、空气压缩机和发电机等，以液力、气力或电力增大驾驶员操纵前轮转向的力量，使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向，减轻了劳动强度，提高了行驶安全性。液压助力转向系统从发明到现在已经有了大约半个世纪的历史，可以说是一种比较完善的系统，由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。它由液压泵作为动力源，经油管道控制阀向动力液压缸供油，通过活塞杆带动转向机构动作，可通过改变缸径及油压的大小来改变助力的大小，由此达到转向助力的作用。传统液压式动力转向系统一般按液流的形式可以分为：常流式和常压式两种类型，也可以根据控制阀形式分为转阀式和滑阀式。随着液压动力转向系统在汽车上的日益普及，人们对操作时的轻便性和路感的要求也日益提高，然而液压动力转向系统却存在许多缺点：由于其本身的结构决定了其无法保证车辆在任何工况下转动转向盘实，都有较理想的操纵稳定性，即无法同时保证低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性；汽车的转向特性受驾驶员的驾驶技术的严重影响；转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这样增加了驾驶员的操纵负担，也使汽车转向行驶中存在不安全隐患；而此后出现了电控液压助力系统，它在传统的液压动力转向系统的基础上增加了速度传感器，使汽车能够随着车速的变化自动调节操纵力的大小，在一定程度上缓和了传统的液压转向系统存在的问题。目前我国生产的商用车和轿车上采用的大多是电控液压助力转向系统，它是比较成熟和应用广泛的转向系统。电动助力转向系统是现在汽车转向系统的发展方向，其工作原理是：EPS系统的ECU对来自转向盘转矩传感器和车速传感器的信号进行分析处理后，控制电机产生适当的助力转矩，协助驾驶员完成转向操作。近几年来，随着电子技术的发展，大幅度降低EPS的成本已成为可能，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汽车系统公司、TRW公司及德国的ZF公司都相继研制出EPS。到目前为止，EPS系统在轻微型。电动助力转向系统主要是在机械式转向系统的基础上加上了传感器（包括车速传感器、转矩传感器和小齿轮位置传感器）、电子控制单元（ECU）、助力电机、电磁离合器和减速机构而构成。电动助力转向系统可根据减速机构的不同分为蜗轮蜗杆式助力机构和差动轮系式的主力机构两种形式。差动轮系机构具有转向路感平滑稳定、转向灵敏性可调，更适合前轴负载小且对高速操纵性能要求较高的轿车上，而蜗轮蜗杆机构具有助力大小可调整，适合前轴负载大、转向沉重、主要目的是降低转向力且对高速操纵性能要求不高的载货汽车上。另外电动助力转向系统还可以根据电动机和减速机构位置的不同分为：轴助力式EPS（电机和减速装置装在转向传动轴上），转向小齿轮助力式（电机和减速装置装在输入小齿轮上），另端小齿轮助力式（电机和减速装置装在另端小齿轮上），齿条助力式（电机和减速装置套在齿条外侧）。电动助力转向系统主要的优点有：自由度高，助力特性可以灵活的依据转向时的车速、横向加速度、汽车重量、电池电压、车轮气压等产生不同的助力，且修改方便；结构简单，相交与液压助力转向系统少了液压泵、转阀、液压管道等复杂的液压机构，不仅节省了大量的空间，也减少了46kg的重量；节能，对于驾驶员来说，最大的优点就是ESP能相较于传统的液压助力式的转向系统提升约5%的燃油经济性。这是由于EPS只在转向时才工作，而液压转向系统不管需不需要助力都一直在运行，尤其在汽车高速行驶时，原本这时是最不需要转向助力的，而这时液压泵的功率消耗却是最大的；减振，EPS系统具有较高的惯性力矩，对于来自轮胎的外部干扰可起到缓冲振动的作用。在高速相较于液压转向系统减振25%-30%；环保，由于不存在液压油泄漏等问题使得EPS相较于液压转向更为环保。从整体上来讲国内近年来对于EPS的研究发展很快，尤其是在控制策略的研究上，已经将不同的控制方法引如ECU中，并通过实验和分析不断地完善和改进，但是在对于细节的优化上距离国外还有相当的差距，而且目前国内除了吉利汽车，还尚未自主知识产权的EPS，距离EPS的批量化生产也还有一段路要走。尽管电控液压助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HPS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。动力转向系是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液压力或电动机驱动力来实现车论转向。由于采用动力转向可以减少驾驶员手动转向力矩，改善汽车的转向轻便性和汽车的操纵稳定性，因此在国外不仅在商用车上，而且在中高级轿车和轻型车上也逐渐普遍应用。动力转向系统主要有液压助力式、气动助力式和电动助力式等三种形式。其中液压助力转向系统由于其工作压力大，结构紧凑，而广泛应用。液压助力转向器自五十年代发展以来，已日趋成熟，得到广泛应用，近几年主要是提高现机构的轻量化，简化结构；提升工作油压。用压铸铝代替铸铁的转向器壳体；用塑料油箱代替钢板冲压油箱；对于微型车和轿车，用铝合金转向轴万向节等措施，这些均可减轻50%以上重量，其次，改进“路感”特性，为了满足高速直行位置附近“路感”效果，改变阀特性，使其静特性曲线的中间部位比较平坦。传统的液压助力动力转向系统在多采用固定的放大倍率存在着一些缺点：如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减少汽车在停车或低速行驶状态下转向盘的操舵力，则当汽车以高速行驶时，这一固定放大倍率会使转向盘的操舵力显得太小，高速行驶时“路感”差，不利于汽车的方向控制；反之，如果设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了增加汽车在高速行驶时转向力，则当汽车低速行驶时，转向转向盘的力显得太大，破坏了低速状况下的操纵轻便性，为了解决这个问题，目前汽车界将电子控制技术应用在汽车动力转向系统中，使汽车转向性能达到令人满意的程度。迄今为止，电子控制液压动力转向系统已在轿车上获得应用。电子控制液压动力转向是在传统的液压助力转向基础上增设了控制液体流量的电磁阀，车速传感器和电子控制单元等。现在，世界各国著名零件厂商正在大力研究开发一种新型的动力转向系统，即电子控制电动动力转向系统。电子控制电动动力转向系统是在机械转向系统的基础上，根据作用在转向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子控制装置使电机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操纵，并获得最佳转向特性的伺服系统。电子控制电动动力转向系统（EPS）技术发展趋势可归结为：（1）电力驱动技术：EPS系统中的电机要求端电压、转速较低、输出转矩相对较高、尺寸小。由于电机端电压低，而功率相对较高。所以电机电流较大，这给驱动单元的电子器件选择和电路设计带来一定困难。（2）非接触式传感器技术：EPS系统中的转向盘转矩传感器要求结构简单、工作可靠、价格便宜，精度适中。考虑到可靠性问题，目前国外多采用非接触式。而接触式传感器应用较少。（3）转向控制技术：由于EPS系统在原有的机械式转向系统中增加了电机和减速器，使得转向操纵机构的惯性增大，为此需引入惯性控制和阻力控制，避免在电机开始助力和结束助力时对转向操纵产生影响。同时，为获得更好的“路感”，必需根据汽车的行驶速度和转向状态确定合理的助力大小和方向。（4）EPS系统与整车性能匹配：汽车本身是由各子系统组成的既相互联系又相互制约的有机整体，当汽车某个子系统改变时，整车性能也产生相应的变化。因此，必须对EPS系统与汽车上的其它子系统进行匹配，以利整车性能达到最优化。随着电子技术和控制方法的进一步发展，有人提出了一个大胆的假设：即取消转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向，这就是线控转向系统。线控电动转向系统的特点：提高了驾驶员的安全性，由于减少了转向柱等机械机构，使得驾驶员周围空间变大，正面碰撞时对驾驶员的伤害得到了大大的降低。另外同样安全气囊与驾驶员间的距离加大，使得安全气囊可以张得更大，以增加对驾驶员的保护；提高了汽车的操纵性，由于可以实现传动比的任意设置，并针对不同的车速，转向状况进行参数补偿，从而提高汽车的操纵性；提高汽车的全面智能化，线控转向系统可以和其它的设备如ABS、防碰撞、自动导航、自动驾驶等系统结合起来，最终实现汽车的全面智能化；改善驾驶员的路感，在SBW中路感由模拟生成，使得在回正力矩控制方面可以从信号中提出最能够反应汽车实际行驶状态和路面状况的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅仅向驾驶员提供有用的信息，从而为驾驶员提供更为真实的“路感”。线控转向系统还存在着可靠性的问题，目前欧洲汽车法规还要求驾驶员与转向车轮之间必须有机械连接，而闲空转向系统作为一个还不成熟的技术目前还不能有足够的证据证明其可靠性。其次，线控转向系统还需要在可靠性与成本之间做出较好的平衡；线控转向还将与其它的汽车电气系统通过CAN总线连接在中央控制器上，由中央控制器统一协调控制汽车的运用，从而实现汽车电气的一体化和智能化；总之，线控转向在EPS的基础上，将转向系统的发展又推进了一步，它将为实现汽车智能化驾驶提供技术支持。1.3 设计的主要内容 根据题目确定转向器的结构形式，并进行转向器及转向梯形的结构设计，转向器的结构强度校核，及相应的转向传动机构、转向操纵机构的布置。第2章 转向系的方案设计2.1 汽车转向系的功用和设计要求汽车在行驶过程中，为了适应各种道路情况和行驶条件，经常需要经常改变行驶方向。改变行驶方向的方法是通过转向轮（一般是前轮）相对于汽车纵轴线偏转一定角度实现的5。汽车在直线行驶时，转向轮也往往受到路面侧向干扰力的作用自动偏转而改变行驶方向。因此，驾驶员需要通过一套机构随时改变或恢复汽车行驶方向。该套专设机构既为汽车的转向系统。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。2.2 主要参数的确定根据指导教师给出的题目及设计要求，将选用吉利熊猫2010款1.3L型的数据作为本次设计的基础数据，主要参数为：整车质量：985kg最小转弯直径：9.5m 最小转弯半径：4.75m车长：3598mm 车宽：1630mm车高：1465mm 轴距：2340mm最小离地间隙：121mm最大功率：63/6000 kw/rpm 最大扭矩：110/5200 Nm/rpm前轮胎规格：165/60R14 后轮胎规格：165/60R14前/后轮距：1420/1410mm 最高车速：145km/h2.3 转向器形式的选择汽车行驶过程中，经常需要改变行驶方向，即所谓的转向，这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作。汽车的转向系根据其转向能源的不同，可分为机械式转向系和动力式转向系。2.3.1机械转向系组成及其功用机械式转向系是依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和一系列的杆件传递到转向轮使其偏转的，其中所有传力件都是机械的。汽车转向时，驾驶员作用于转向盘上的力经转向柱传至转向器，将转向力放大后，再通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，使汽车改变行驶方向。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，机械转向系由转向操纵机构、转向器、转向传动机构三大部分组成6。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件。机械式转向系根据机械式转向器分为齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器、蜗杆指销式转向器等。转向传动机构的功用是将转向器输出的力传给转向轮，且使二转向轮偏转角按一定的关系变化，以实现汽车顺利转向。转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，并使两轮向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。转向传动机构根据悬架的分类可分为与非独立悬架配用的转向传动机构和与独立悬架配用的转向传动机构两大类，转向传动机构的杆系根据布置可分为前置式和后置式。有些汽车在转向传动机构中装有转向减振器，用来衰减转向轮的摆振和缓和来自路面的冲击载荷。从转向盘到转向传动轴这一系列零部件属于转向操纵机构。包括：转向盘、转向管柱、转向轴、上万向节、下万向节和传动轴。2.3.2动力转向系组成及其功用动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。重型汽车或装有超低压胎的轿车转向时阻力较大，为了减轻驾驶员的疲劳强度，改善转向系统的技术性能，采用动力转向装置。动力转向装置按动力能源分为液压式和气压式，按动力缸、控制阀及转向器的相对位置分为整体式、半整体式、转向加力器，转向加力装置主要包括转向油泵、转向油罐、转向控制阀和转向动力缸7。采用动力转向的汽车转向时，所需的能量在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机驱动转向油泵旋转，将发动机输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的随动渐进压力，从而实现转向。但是在转向加力装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此，动力转向系是早机械转向系的基础上加设一套转向加力装置而形成的。采用动力转向装置的汽车，不仅使汽车入库等复杂情况下的操作容易，而且在高速行驶状态下，能对动力加以限制，使转向不会过轻，增加了安全性。2.3.3转向系统选择对于中高级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅采用机械转向系而无动力转向装置。汽车转向时，驾驶员作用于转向盘的力经转向拄传至转向器，将转向力放大后，再通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，使汽车改变行驶方向。机械式转向系完全由驾驶员的力量实现转向，结构简单、工作可靠、路感好。高级轿车和重型载货汽车为了使转向轻便，多采用这种动力转向系统。动力转向系不仅使汽车入库等复杂情况下的操作容易，而且在高速行驶状态下，能对动力加以限制，使转向不会过轻，增加了安全性。动力转向机是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置。随着最近汽车发动机马力的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构越来越普及。值得注意的是，转向助力不应是不变的，因为在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得轻飘，很难捕捉路面的感觉，也容易造成转向过于灵敏而使汽车不易控制。本次设计为微型汽车，采用机械式转向器。2.4 机械式转向器类型的选择根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等8。对转向器结构型式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。中、小型轿车以及前轴轴荷小于1.2t的客车、货车，多采用齿轮齿条式转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛用于轻型和中型汽车上，循环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻型及以上的客车、货车均多采用。据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右，齿轮齿条式转向器占40%左右，蜗杆滚轮式转向器占10%左右，其它型式的转向器占5%。2.4.1 齿轮齿条式转向器齿轮齿条转向器由于转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。与其他形式的转向器比较，齿轮齿条转向器最主要的优点是：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；转向器占用的体积小；没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大，制造成本低。其结构如图2.1。1-调整螺塞 2-罩盖 3-压簧 4-压簧垫块 5-转向齿条 6-齿轮轴 7-球轴承 8-转向器壳体 9-转向齿轮 10-滚柱轴承 11-转向横拉杆 12-拉杆支架 13-转向节图2.1 齿轮齿条式转向器齿轮齿条转向器的主要缺点是：因逆效率高60%-70%面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至转向盘产生反冲，反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车行驶方向，转向盘突然转动又会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。2.4.2 循环球式转向器循环球式转向器由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。其结构如图2.2。1-螺母 2-弹簧垫圈 3-转向螺母 4-转向器壳体密封垫圈 5-转向器壳体底盖 6-转向器壳体 7-导管夹 8-加油（通气）螺塞 9-钢球导管 10-球轴承 11、23-油封 12-转向螺杆 13-钢球 14-调整垫片 15-螺栓 16-调整垫圈 17-侧盖 18-调整螺钉 19-锁紧螺母 20、22-滚针轴承 21-齿扇轴（摇臂轴）图2.2 循环球式转向器循环球式转向器的主要优点：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到7580；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条与齿扇之间的间隙调整工作容易进行；适合用来做整体式动力转向器。循环球式转向器的主要缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。2.4.3 蜗杆滚轮式转向器蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。蜗杆滚轮式转向器的主要优点是：结构简单；制造容易；因为滚轮的齿面和蜗杆上的螺纹呈面接触，所以有比较高的强度，工作可靠，磨损小，寿命长；逆效率低。蜗杆滚轮式转向器的主要缺点是：正效率低；工作齿面磨损后，调整啮合间隙比较困难；转向器的传动比不能变化。蜗杆指销式转向器根据其销子能否自转分为固定销式蜗杆指销式转向器和旋转销式转向器。根据销子数量不同，又分为单销和双销之分。蜗杆指销式转向器的优点是：转向器的传动比可以做成不变的或者变化的；指销和蜗杆之间的工作面磨损后，调整间隙工作容易进行。固定销蜗杆指销式转向器的结构简单、制造容易；但是因销子不能自转，销子的工作部位基本保持不变，所以磨损快、工作效率低。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。转向器是转向系中的减速增扭转动装置9，其功用是增大转向盘传动转向节的力并改变力的传递方向。曾经出现过的转向器结构型式很多，但有些已趋于淘汰。现代汽车的转向器已演变定型，中型和重型汽车多采用循环球式转向器，小型车多采用齿轮齿条式转向器。在循环球式转向器中，输入转向圈与输出的转向摇臂摆角是成正比的；在齿轮齿条式转向器中，输入转向圈数与输出的齿条位移是成正比的。目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统，本次为微型车转向器设计，故采用齿轮齿条式转向器。2.5 本章小结 本章主要讲述转向系统的各种形式，根据选用的参数采用机械式转向系统。并在机械式转向系统中进行转向器的选择，对比分析各种转向器的优缺点，最终选择齿轮齿条转向器。 第3章 机械式转向系总体设计3.1 转向系的主要性能参数转向系的主要性能参数有转向系的效率、传动比的变化特性、转向器传动副的传动间隙特性、转向盘的总转动圈数以及转向盘的自由行程。3.1.1 转向系的效率功率p从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率为正效率，用符号+表示，反之称为逆效率，用符号-表示，为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，要求正效率高10；为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回直线行驶位置，又需要有一定的逆效率。转向器的正效率与转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等有关。在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是鼓动销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显低一些。齿轮齿条式转向器的正效率可达90%，循环球式转向器的传动副为滚动摩擦，摩擦损失小，其正效率可达85%，球面蜗杆滚轮式转向器正效率可达77%-82%，蜗杆指销式转向器和蜗杆滚轮式转向器的传动副存在较大滑动摩擦，正效率68%-75%比较低。同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。逆效率表示转向器的可逆性。根据逆效率值的大小，转向器又可分为可逆式、极限可逆式与不可逆试三种。可逆式转向器的逆效率较高，这种转向器可将路面作用在车轮上的大部分力传递到转向盘上，使司机的路感好。在汽车转向后也能保证转向轮与转向盘的自动回正，使转向轮行驶稳定。但在坏路面上，当转向轮上作用有侧向力时，转向轮受到的冲击大部分会传给转向盘，为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手，这又要求此逆效率尽可能低。因此，可逆式转向器宜用于在良好路面上行驶的车辆。循环球式和齿轮齿条式转向器均属于这一类。本文设计齿轮齿条转向器逆效率为60-70。不可逆式转向器不会将转向轮受到的冲击力传到转向盘上。由于它既使司机没有路感，又不能保证转向轮的自动回正，现代汽车已不采用。极限可逆式转向器介于上述两者之间。其逆效率较低，适用于在坏路面上行驶的汽车。当转向轮受到冲击力时，其中只有较小的一部分传给转向盘。通常，由转向盘至转向轮的效率即转向系的正效率的平均值为67%-82%；当向上述相反方向传递力时逆效率的平均值为58%-63%。3.1.2 转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比和转向系的力传动比。从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2 与作用在转向盘上的手力之比，称为力传动比。转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比，称为转向系角传动比。转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比，称为转向系角传动比，即 （3.1） 式中：转向盘转角增量； 转向节转角增量； 时间增量。 又由转向器角传动比和转向传动机构角传动比所组成，即 （3.2） 式中：转向器的角传动比； 转向传动机构的角传动比。 现代汽车转向传动机构的角传动比多在0.85-1.1之间，即近似于1。现代汽车转向器的角传动比也常采用不变的数值：轿车取=14-22；货车取=20-25。本次设计取15。=115=15转向传动机构的力传动比与转向传动机构的结构布置型式及其杆件所处的转向位置有关。 =75 （3.3）式（3.3）中：主销偏移距，取值在40-60mm，取40mm；转向盘直径，取400mm。3.1.3 转向器的传动副的间隙特性转向器的传动间隙是指转向器传动副之间的间隙11。该间隙随转向盘转角的改变而改变。通常将这种变化关系称为转向器的传动间隙特性。研究该传动间隙特性的意义在于它对汽车直线行驶时的稳定性和转向器的寿命都有直接影响。当转向盘处于中间位置即汽车作直线行驶时，如果转向器有传动间隙则将使转向轮在该间隙范围内偏离直线行驶位置而失去稳定性。为防止这种情况发生，要求当转向盘处于中间位置时转向器的传动副为无隙啮合。这一要求应在汽车使用的全部时间内得到保证。汽车多直行行驶，因此转向器传动副在中间部位的磨损量大于其两端。为了保证转向器传动副磨损最大的中间部位能通过调整来消除因磨损而形成的间隙，调整后当转动转向盘时又不致于使转向器传动副在其他啮合部位卡住。为此应使传动间隙从中间部位到两端逐渐增大，并在端部达到其最大值，如图3.1，利于间隙的调整及提高转向器的使用寿命。不同结构的转向器其传动间隙特性亦不同。图3.1 转向器传动副传动间隙特性循环球式转向器的齿条齿扇传动副的传动间隙特性，可通过将齿扇齿做成不同厚度来获取必要的传动间隙，既将中间齿设计成正常齿厚，从靠近中间齿的两侧齿到离开中间齿最远的齿，其厚度依次递减。齿轮齿条式转向器转向传动副的主动件是一斜齿圆柱小齿轮，它和装在外壳中的从动件齿条相啮合，齿轮齿条式转向器是依靠齿条背部靠近主动小齿轮处装置的可调节压力的弹簧来消除齿轮齿条传动副的齿间间隙的。球面蜗杆滚轮式转向器的传动副是球面蜗杆及滚轮，球面蜗杆滚轮式转向器利用轴向移动摇臂以改变滚轮与蜗杆中心距的方法来调整传动间隙。蜗杆指销式转向器的传动副为圆柱蜗杆及指销，双销型由于其结构复杂，尺寸及质量也较大，且对两指销间的位置精度、蜗杆上螺纹槽的形状及尺寸精度要求较高，角传动比的变化特性及传动间隙特性的变化也受到限制，因此应用上多为齿轮齿条和循环球式转向器所取代。本次设计中为使汽车保持一定的稳定性，要求传动副的传动间隙在转向盘处于及其附近位置时要极小，一般在1015。3.1.4转向盘的总转动圈数转向盘从一个极端位置转到另一个极端位置时所转过的圈数称为转向盘的总转动圈数。它与转向轮的最大转角及转向系的角传动比有关，并影响转向的操纵轻便性和灵敏性。轿车转向盘的总转动圈数较少，一般约在3.6圈以内；货车一般不宜超过6圈。单从转向操纵的灵敏性而言，最好是转向盘和转向节的运动能同步开始并同步终止。然而，这在实际上是不可能实现的。因为在整个转向系统中，各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙将随着零件的磨损而增大。在转向盘转动过程的开始阶段，驾驶员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用来克服转向系统内部的摩擦的，使各传动件运动到其间的间隙完全消失，故可以认为这个阶段是转向盘空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的转向力矩，以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩，从而实现使各转向轮的偏转。转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由行程。转向盘自由行程对于缓冲路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，以免影响灵敏性。一般来说，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过1015。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过2530时，必须进行调整。3.1.5 转向盘的选择转向盘即通常所说的方向盘。转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。轮辐一般为三根辐条或四根辐条，也有用两根辐条的。转向盘轮毂孔具有细牙内花键，借此与转向轴连接。转向盘内部有金属制成的骨架，是用钢、铝合金或镁合金等材料制成，采用焊接或铸造等工艺制造。骨架的外侧一般包有柔软的合成橡胶或树脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的转向盘。转向盘外皮要求有某种程度的柔软度，这样可有良好的手感，而且能防止手心出汗时握转向盘打滑，还需要有耐热性，如图3.2。1-轮缘 2-喇叭按纽 3-轮毂 4-轮辐 图3.2 转向盘转向盘的功能：转向盘位于司机的正前方，是碰撞时最可能伤害到司机的部件，因此需要转向盘具有很高的安全性，在司机撞在转向盘上时，骨架能够产生变形，吸收冲击能，减轻对司机的伤害。转向盘的惯性力矩也是很重要的，惯性力矩小，我们就会感到“轮轻”，操做感良好，但同时也容易受到转向盘的反弹(即“打手”)的影响，为了设定适当的惯性力矩，就要调整骨架的材料或形状等。现在的转向盘与以前的看似没有太大变化，但实际上已经有了改进。由于转向助力装置的普及，转向盘外径变小了，而手握处却变粗了，采用柔软材料，使操作感得到了改善。现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。现在的转向盘与以前的看似没有太大变化，但实际上已经有了改进。由于转向助力装置的普及，转向盘外径变小了，而手握处却变粗了，采用柔软材料，使操作感得到了改善。 现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。转向盘的集电环：转向盘上有喇叭开关，必须时刻与车身电器线路相连，而旋转的转向盘与组合开关之间显然不能用导线直接相连，因此就必须采用集电环装置。集电环好比环形的地铁轨道，喇叭开关的触点就象奔跑在轨道上的电车，时刻保持接通的状态。由于是机械接触，长时间使用触点会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭不鸣甚至气囊不工作。因此，最近装备气囊的汽车开始装用电缆盘，代替集电环。 转向盘的端子与组合开关的端子用电缆线连接，电缆盘将电线卷入盘内，类似于吸尘器的电线卷取机构，在转向盘旋转范围内，电线靠卷筒自由伸缩。这种装置大大提高了电器装置的可靠性。转向盘通过花键、螺母固定于转向柱上端，平时有转向盘中央盖板遮挡，根据国家交通安全规定，转向盘布置于驾驶室左侧，便于拓宽驾驶员左侧视野，有利安全行车。方向盘直径有一系列尺寸。在选用大直径的方向盘时，会使驾驶员进出驾驶室感到困难，若是选用小直径方向盘，转向时则要求驾驶员施加较大的力量，从而使汽车难于操纵。选择方向盘直径与汽车类型有关，本次设计为微型车，方向盘直径选择为400mm。3.2 机械式转向器总体布置根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出，如图3.3（a）；侧面输入，两端输出，如图3.3（b）；侧面输入，中间输出，如图3.3（c）；侧面输入，一端输出如图3.3（d）。（a）中间输入，两端输出 (b) 侧面输入，两端输出（c）侧面输入，中间输出 （d）侧面输入，一端输出图3.3 齿轮齿条转向器的四种形式转向减振器布置位置：转向减振器常水平的置于转向横拉杆附近，装于转向杆与车身或车架之间。可用于衰减转向车轮的摆振以及缓和来自路面的冲击载荷。转向传动机构的杆系可布置在前轴之后，称为后置式。若发动机的位置很低，或前桥为驱动桥时，因杆件的布置有困难，也可布置在前轴之前，称为前置式。本文设计的转向传动机构为后置式。转向传动机构根据悬架的分类可分为与非独立悬架配用的转向传动机构和与独立悬架配用的转向传动机构两大类。本文设计为与独立悬架配用的转向传动机构。采用独立悬架时，与齿轮齿条转向器匹配的转向杆系结构更简单。如图3.4图3.4 转向系布置形式3.3本章小结本章主要介绍转向系统的性能参数，对机械式转向器的布置方案确定，简单说明转向器在汽车内的布置位置以及布置形式。第4章 齿轮齿条转向器的结构设计4.1 转向器齿轮的设计齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。主动小齿轮选用40Cr制造，而齿条常采用45钢制造。为减轻质量，壳体用铝合金压铸，通过螺栓固定于车身上，转向齿轮与齿条安装于壳体内，当转向盘通过转向柱带动转向齿轮转动时，齿轮即带动齿条向左或向右移动，实现汽车转向，齿条靠背部的弹簧与齿轮啮合。其结构简单、布置方便，制造容易，但转向传动比较小，且齿条沿其长度方向磨损不均匀，故仅广泛用于微型汽车和轿车上。为了转向轻便，主动小齿轮的直径应尽量小。通常，这类转向器的齿轮模数多在2-3mm范围内，压力角为20，主动小齿轮有5-8个齿，螺旋角为取9-15。本次设计中转向传动副主动件是一斜齿圆柱小齿轮，它和装在外壳中的从动件齿条相啮合。模数取3，齿轮有6个齿，螺旋角=15。端面模数: =/=3/15=3.11端面压力角: = /=20.7（a取20）分度圆直径: d=z/=18/15=18.6mm齿顶高： =(+)=3 mm齿根高： =(h+-)=1.25=3.75 mm齿高： mm齿顶圆直径： mm齿根圆直径： mm 齿距： mm齿轮中心到齿条基准线距离： mm基圆直径： =17.43 mm 端面重合度： 纵向重合度： =齿宽系数查表取值1.4 齿厚： / mm齿宽：齿条长度根据齿轮圆周以及转向盘的转动圈数确定：3 mm4.2 转向器齿条的设计根据齿轮齿条的啮合特点：（1）齿轮的分度圆永远与其节圆相重合，而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其节圆相啮合。（2）齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角。因此，齿条模数取3，压力角=15。齿条断面形状选取圆形，选择齿数z=20，螺旋角=15端面模数: =/=3/15=3.11端面压力角: =/=20.7（取20）齿顶高： = m=3 mm齿根高：=(h+)=1.25=3.75 mm齿高： mm齿距： mm4.3 转向器齿轮齿条的强度校核接触疲劳强度计算14 查表取119.8 在1.22之间取值1.2U=3.625方向盘能转动3圈 （4.1）=1304.471440接触疲劳强度满足需要。齿根抗弯疲劳强度15 （4.2）=1/1.5=0.6712查表取 取MPa=260.8329MPa对于转向器的校核，汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩，下面由经验公式计算 （4.3）式中：轮胎和路面间的滑动摩擦系数，一般取0.7左右前轴负荷；轮胎气压。根据汽车的轴荷分配，前轴满载时，前轴轴荷的大小为车重的32%-40%，本次设计取前轴轴荷取车重的55%。轮胎气压取0.45，为450000。NNmm转向系统输出力矩为：方向盘力矩、方向盘半径和转向系统传动比乘积为输出功率，在机械传动时会有一定的损失，齿轮齿条的正效率为90%，传动机构传动效率为90%，计算出转向系输出力矩： Nmm转向系统输入力矩为：方向盘作用半径、作用在转向盘上的操纵载荷，对轿车该力不用超过150200N,对于货车不应超过500N Nmm4.4 本章小结 本章主要讲述机械式转向系统的设计过程及计算步骤和数据，包括齿轮齿条式转向器的主动小齿轮及啮合齿条的设计计算，以及其强度校核。第5章 转向操纵机构的布置形式5.1转向操纵机构的功用和组成转向操纵机构的功用是产生转动转向器所必需的操纵力，并具有一定的调节和安全性能。转向操纵机构要将驾驶员操纵转向盘的力传给转向器，同时为了驾驶员的舒适驾驶，还要求转向操纵机构可以进行调节，以满足不同驾驶员的需求；为了防止车辆撞击后对驾驶员的损伤，还要求转向操纵机构具有一定的安全保护装置。如图5.1所示，转向操纵机构一般由转向盘1、上转向轴总成11、转向管柱9、转向传动轴27、转向万向节叉总成20、滑动叉万向节总成28等组成。转向盘1由塑料制成，内有钢制骨架，通过花键将转向盘毂与上转向轴11相连，用螺母18固定，上转向轴上端支承在衬套12内，下端支承在轴承13中，由孔用弹性挡圈14和轴用钢丝挡圈16进行轴向定位。转向管柱9下端压配在下固定支架8中，并通过两个螺栓将下固定支架紧固在驾驶室地板上；上端通过橡胶套3、盖板2，由两个螺栓固定在驾驶室仪表板上。弹簧41可消除转向管柱与上转向轴间的轴向间隙。下端的转向万向节叉20通过花键与转向器的转向螺杆相连接，滑动叉28通过内花键与转向传动轴27的外花键相连，转向传动轴可轴向移动，以适应驾驶室与车架的相对位移。滑动叉一端焊有塞片，另一端装油封29和防尘套30防止灰砂和泥水进入，并由滑脂嘴31对滑动叉与转向传动轴的花键进行润滑。十字轴19有两个，上装滑脂嘴23，润滑4个滚针轴承21，由弹性挡圈22固定在万向节叉上。万向节叉的结构与滑动叉基本相同，只是多一锁紧螺栓与上端的万向节叉和上转向轴相连。1-转向盘总成 2-盖板 3-橡胶套 4、24-螺栓 5、26、40-弹簧垫圈 6、39-垫圈 7、18、25-螺母 8-下固定支架 9-转向管柱 10-楔形螺母 11-上转向轴 12-衬套 13-球轴承 14、22-孔用弹性挡圈 15-轴承挡圈 16-轴用钢丝挡圈 17-平垫圈 19-十字轴 20-转向万向节叉 21-滚针轴承总成 23、31-滑脂嘴总成 27-转向传动轴 28-转向万向节滑动叉 29-油封 30-防尘套 32-喇叭按钮盖 33-搭铁接触板总成 34-接触弹簧 35-接触罩 36-电刷总成 37-集电环总成 38-螺钉 41-弹簧图5.1 CA1091型汽车转向操纵机构5.2 安全式转向柱为了保证驾驶员的安全，同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系，现代汽车（特别是轿车）通常在转向操纵机构上增设相应的安全、调节装置。这些装置主要反映在转向轴和转向柱管的结构上。为了叙述方便，将转向轴和转向柱管统称为转向柱。安全式转向柱有可分离式安全操纵机构和缓冲吸能式转向操纵机构。1可分离式安全转向操纵机构上海桑塔纳轿车采用了可分离式安全转向操纵机构，如图5.2(a)所示为转向操纵机构的正常工作位置。此类转向操纵机构的转向轴分为上下两段，用安全联轴节连接，上转向轴2下部弯曲并在端面上焊接有半月形凸缘盘8，盘上装有两个驱动销7，与下转向轴1上端凸缘6压装尼龙衬套和橡胶圈的孔相配合，形成安全联轴节。一旦发生撞车事故，驾驶员因惯性而以胸部扑向转向盘5时，迫使转向柱管3压缩位于转向柱上方的安全元件4而向下移动，使两个销子7迅速从下转向轴凸缘6的孔中退出，从而形成缓冲而减少对驾驶员的伤害。5.2(b)为转向盘受撞击时，安全元件被折叠、压缩和安全连轴节脱开使转向柱产生轴向移动的情形。一汽红旗、奥迪轿车的转向操纵机构与此类似，如图5.3所示，只是无可折叠的安全元件。(a)正常工作位置(b)撞击时位置1-下转向轴 2-上转向轴 3-转向管柱 4-可折叠安全元件 5-转向盘 6-凸缘 7-驱动销 8-半月形凸缘盘图5.2 上海桑塔纳轿车可分离式安全转向操纵机构1-驱动销 2-转向器 3-下转向轴 4-上转向轴 5-转向盘图5.3 一汽红旗、奥迪轿车转向操纵机构2缓冲吸能式转向操纵机构缓冲吸能式转向操纵机构从结构上能使转向轴和转向管柱在受到冲击后，轴向收缩并吸收冲击能量，从而有效地缓和转向盘对驾驶员的冲击，减轻其所受伤害的程度。汽车撞车时，首先车身被撞坏（第一次碰撞），转向操纵机构被后推，从而挤压驾驶员，使其受到伤害；接着，随着汽车速度的降低，驾驶员在惯性力的作用下前冲，再次与转向操纵机构接触（第二次碰撞）而受到伤害。缓冲吸能式转向操纵机构对这两次冲击都具有吸收能量、减轻驾驶员受伤程度的作用。1) 网状管柱变形式这种转向操纵机构的转向轴分为上下两段，如图5.4(a)所示。上转向轴2套装在转向轴3的内孔中，两者通过塑料销1结合在一起（也有采用细花键结合的），并传递转向力矩。塑料销的传力能力受到严格限制，它既能可靠地传递转向力矩，又能在受到冲击时被剪断，因此，它起安全销的作用。这种转向操纵机构的转向管柱6的部分管壁制成网格状，使其在受到压缩时很容易轴向变形，并消耗一定的变形能量，如图5.4(b)所示。另外，车身上固定管柱的托架8也是通过两个塑料安全销7与管柱连接的。当这两个安全销被剪断后，整个管柱就能前后自由移动。当发生第一次碰撞时，其一，塑料销1被剪断，上转向轴2将沿下转向轴3的内孔滑动伸缩。其二，转向管柱上的网格部分被压缩而变形，这两个过程都会消耗一部分冲击能量，从而阻止了转向管柱整体向上移动，避免了转向盘对驾驶员的挤压伤害。第二次碰撞时，固定转向管柱的塑料安全销7被剪断，使转向管柱和转向轴的上端能自由移动。同时，当转向管柱受到来自上端的冲击力后，会再次被轴向压缩变形并消耗冲击能量，如图5.4(b)所示。这样，由转向系引起的对驾驶员的冲击和伤害被大大降低了。(a）正常工作 (b)受到撞击1-塑料销 2-上转向轴 3-下转向轴 4-凸缘盘 5-下托架 6-转向管柱 7-塑料安全销 8-上托架图5.4 网状管柱变形式转向操纵机构2) 钢球滚压变形式如图5.5(a)所示为一种用钢球连接的分开式转向柱。转向轴分为上转向轴和套在轴上的下转向轴两部分，二者用塑料销钉连成一体。转向柱管也分为上柱管和下柱管两部分，上、下柱管之间装有钢球，下柱管的外径与上柱管的内径之间的间隙比钢球直径稍小。上、下柱管连同柱管托架通过特制橡胶垫固定在车身上，橡胶垫则利用塑料销钉与托架连接。当发生第一次碰撞时，将连接上、下转向轴的塑料销钉切断，下转向轴便套在上转向轴上向上滑动，如图5.5(b)所示。在这一过程中，上转向轴和上柱管的空间位置没有因冲击而上移，故可使驾驶员免受伤害。第二次碰撞时，则连接橡胶垫与柱管托架的塑料销钉被切断，托架脱离橡胶垫，即上转向轴和上转向柱管连同转向盘、托架一起，相对于下转向轴和下转向柱管向下滑动，从而减缓了对驾驶员胸部的冲击。在上述两次冲击过程中，上、下转向柱管之间均产生相对滑动。因为钢球的直径稍大于上、下柱管之间隙，所以滑动中带有对钢球的挤压，冲击能量就在这种边滑动边挤压的过程中被吸收。日本丰田汽车的一些车型采用这种位置。(a)正常工作(b) 受到撞击1-转向器总成 2-挠性联轴节 3、13-下转向管柱 4、14-上转向管柱 5-车身 6、10-橡胶垫 7、11-转向管柱托架 8-转向盘 9、16-上转向轴 12、17-塑料销钉 15-下转向轴 18-钢球图5.5 钢球滚压变形式转向管柱5.3 可调节式转向柱驾驶员不同的驾驶姿势和身材对转向盘的最佳操纵位置有不同的要求。而且，转向盘的这一位置往往会与驾驶员进、出汽车的方便性发生矛盾。为此，一些汽车装设了可调节式转向柱，使驾驶员可以在一定的范围内调节转向盘位置。转向柱调节的形式分为倾斜角度调节和轴向位置调节两种。图5.6所示为转向轴倾斜角度调整机构。转向管柱2的上段和下段分别通过倾斜调整支架7和下托架6与车身相连，而且转向管柱由倾斜调整支架夹持并固定。倾斜调整用锁紧螺栓5穿过调整支架7上的长孔3和转向管柱，螺栓的左端为左旋螺纹，调整手柄4即拧在该螺纹上。当向下扳动手柄时，锁紧螺栓的螺纹放松，转向管柱即可以下托架上的枢轴1为中心在装有螺栓的支架长孔范围内上下移动。确定了转向管柱的合适位置后，向上扳动调整手柄，从而将转向管柱定位。1-枢轴 2-转向柱管 3-长孔 4-调整手柄 5-锁紧螺栓 6-下托架 7-倾斜调整支架图5.6 转向轴倾斜角度调整机构如图5.7(a)所示的是一种转向轴伸缩机构。转向轴分为上下两段，二者通过花键连接。上转向轴2由调节螺栓4通过楔状限位块5夹紧定位。调节螺栓的一端拧有调节手柄3。当需要调整转向轴的轴向位置时，先向下推调节手柄3，使限位块松开，再轴向移动转向盘，调到合适的位置后，向上拉调节手柄，将上转向轴锁紧定位。富康车采用的转向盘高度可调节机构的工作原理与此类似，如图5.7(b)所示。(a)转向轴伸缩机构 (b)富康轿车的转向盘高度调节机构1-下转向轴 2-上转向轴 3-调节手柄 4-调节螺栓 5-楔状限位块图5.7 转向轴伸缩机构5.4 万向节万向节是连接转向盘和转向器的传动件，并传递它们之间的力矩。较常用的是十字轴式万向节，与两端项链的部分可带内细牙内花键也可是半圆式的。本次设计将使用十字轴式万向节。5.5 转向操纵机构的布置方式本次设计为微型车转向系设计，将采用如图5.8布置方式。1-转向盘总成 2-盖板 3-橡胶套 4、24-螺栓 5、26、40-弹簧垫圈 6、39-垫圈 7、18、25-螺母 8-下固定支架 9-转向管柱 10-楔形螺母 11-上转向轴 12-衬套 13-球轴承 14、22-孔用弹性挡圈 15-轴承挡圈 16-轴用钢丝挡圈 17-平垫圈 19-十字轴 20-转向万向节叉 21-滚针轴承总成 23、31-滑脂嘴总成 27-转向传动轴 28-转向万向节滑动叉 29-油封 30-防尘套 32-喇叭按钮盖 33-搭铁接触板总成 34-接触弹簧 35-接触罩 36-电刷总成 37-集电环总成 38-螺钉 41-弹簧图5.8 转向操纵机构布置方案5.6 本章小结本章主要介绍转向系统的操纵机构的组成及作用，简单说明转向系操纵机构在汽车内的布置位置以及布置形式，并对机械式转向系操纵机构的布置方案进行选择确定。第6章 转向传动机构的布置形式6.1 转向传动机构的作用转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两侧转向轮偏转以实现汽车转向，并保证左右转向轮的偏转角按一定关系变化。6.2 转向传动机构的组成及构造6.2.1 与非独立悬架配用的转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构如图6.1所示，它一般由转向摇臂2、转向直拉杆3、转向节臂4、两个梯形臂5和转向横拉杆6等组成。各杆件之间都采用球形铰链连接，并设有防止松动、缓冲吸振、自动消除磨损后的间隙等的结构。当前桥仅为转向桥时，由左、右梯形臂5和转向横拉杆6组成的转向梯形一般布置在前桥之后，如图6.1(a)所示，称为后置式；这种布置简单方便，且后置的横拉杆6有前面的车桥做保护，可避免直接与路面障碍物相碰撞而损坏。当发动机位置较低或前桥为转向驱动桥时，往往将转向梯形布置在前桥之前，如图6.1(b)所示，称为前置式。若转向摇臂2不是在汽车纵向平面内前后摆动而是在与路面平行的平面内左右摆动（如北京BJ2020N型汽车），则可将转向直拉杆3横向布置，并借球头销直接带动转向横拉杆6，从而推动左右梯形臂5转动，如图6.1(c)所示。(a) 后置式 (b) 前置式 (c) 前置式1-转向器 2-转向摇臂 3-转向直拉杆 4-转向节臂 5-转向梯形臂 6-转向横拉杆图6.1 与非独立悬架配用的转向传动机构示意图1) 转向摇臂如图6.2所示为常见转向摇臂的结构形式，其大端具有三角细花键锥形孔，用以与转向摇臂轴外端相连接，并用螺母固定；其小端带有球头销，以便与转向直拉杆做空间铰链连接。转向摇臂安装后从中间位置向两边摆动的角度应大致相等，故在把转向摇臂安装到摇臂轴上时，二者相应的角度位置应正确。为此，常在摇臂大孔外端面上和摇臂轴的外端面上各刻有短线，或是在二者的花键部分上都少铣一个齿作为装配标记。装配时应将标记对齐。1-转向摇臂轴 2-转向摇臂 3-球头销图6.2 转向摇臂2) 转向直拉杆如图6.3所示为解放CA1092型汽车的转向直拉杆。直拉杆体由两端扩大的钢管制成，在扩大的端部里，装有由球头销、球头座、弹簧座、压缩弹簧和螺塞等组成的球铰链。球头销的锥形部分与转向摇臂连接，并用螺母固定；其球头部分的两侧与两个球头座配合，前球头座靠在端部螺塞上，后球头座在弹簧的作用下压靠在球头上，这样，两个球头座就将球头紧紧夹持住。为保证球头与座的润滑，可从油嘴注入润滑脂。拆装时供球头出入的直拉杆体上的孔口用油封垫的护套盖住，以防止润滑脂流出和污物侵入。压缩弹簧能自动消除因球头与座磨损而产生的间隙，弹簧座的小端与球头座之间留有不大的间隙，作为弹簧缓冲的余地，并可限制缓冲时弹簧的压缩量（防止弹簧过载）。此外，当弹簧折断时此间隙可保证球头销不致从管孔中脱出。端部螺塞可以调整此间隙，调整间隙的同时也调整了前弹簧的预紧度，调好后用开口销固定螺塞的位置，以防松动。1-端部螺塞 2-球头座 3-压缩弹簧 4-弹簧座 5、8-油嘴 6-座塞 7-直拉杆体 9-转向节臂球头销 10-油封垫 11-油封垫护套 12-转向摇臂 13-球头销图6.3 CA1092型转向直拉杆3) 转向横拉杆如图6.4(a)所示为解放CA1092型汽车转向横拉杆，横拉杆体用钢管制成，其两端切有螺纹，一端为右旋，一端为左旋，与横拉杆接头旋装连接。两端接头结构相同，如图6.4(b)所示。接头的螺纹孔壁上开有轴向切口，故具有弹性，旋装到杆体上后可用螺栓夹紧。旋松夹紧螺栓以后，转动横拉杆体，可改变转向横拉杆的总长度，从而调整转向轮前束。在横拉杆两端的接头上都装有球头销等零件组成的球形铰链。球头销的球头部分被夹在上、下球头座内，球头座用聚甲醛制成，有较好的耐磨性。球头座的形状如图6.4(c)所示。装配时上、下球头座凹凸部分互相嵌合。弹簧通过弹簧座压向球头座，以保证两球头座与球头的紧密接触，在球头和球头座磨损时能自动消除间隙，同时还起缓冲作用。弹簧的预紧力由螺塞调整。球铰上部有防尘罩，以防止尘土侵入。球头销的尾部锥形柱与转向梯形臂连接，并用螺母固定、开口销锁紧。(a)转向横拉杆(b)球头销 （c）球头座1-限位销 2-球头座 3-防尘罩 4-防尘垫 5-螺母 6-开口销 7-夹紧螺栓 8-横拉杆体 9、11-横拉杆接头 10-球头销 12-弹簧座 13-弹簧 14-螺塞图6.4 CA1092型汽车转向横拉杆4) 转向节臂和梯形臂解放CA1092型汽车的转向节臂和梯形臂如图6.5所示,转向横拉杆通过转向节臂与转向节相连。转向横拉杆两端经左、右梯形臂与转向节相连。转向节臂和梯形臂带锥形柱的一端与转向节锥形孔相配合，用键防止螺母松动。臂的另一端带有锥形孔，与相应的拉杆球头销锥形柱相配合，同样用螺母紧固后插入开口销锁住。1-左转向梯形臂 2-转向节 3-锁紧螺母 4-开口销 5-转向节臂 6-键图6.5 CA1092型汽车转向节臂和梯形臂6.2.2 与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时，由于每个转向轮都需要相对于车架(或车身)作独立运动，所以，转向桥必须是断开式的。与此同时，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段。图6.6所示为几种独立悬架配用的转向传动机构示意图。其中6.6(a)、6.6(b)所示的机构与循环球式转向器配用，图6.6(c)、6.6(d)所示的机构与齿轮齿条式转向器配用。(a)(b)与循环球式转向器配用的转向传动机构(c)(d)与齿轮齿条式转向器配用的转向传动机构1-转向摇臂 2-转向直拉杆 3-左转向横拉杆 4-右转向横拉杆 5-左梯形臂 6-右梯形臂 7-摇杆 8-悬架左摆臂 9-悬架右摆臂 10-齿轮齿条式转向器图6.6 与独立悬架配用的转向传动机构示意图上海桑塔纳轿车的转向传动机构如图6.7所示。转向齿条一端输出动力，输出端8铣有平面并钻孔，用两个螺栓与转向支架17连接。支架17下端的两个孔分别与左、右转向横拉杆总成15、12的内端相连。横拉杆外端的球头销16、13分别与左、右转向节臂连接。通过调节杆A、B可以改变两根横拉杆总成的长度，以调整前束。1-转向减振器活塞杆端 2-转向减振器 3-转向减振器缸筒端 4-转向器壳体凸台 5-锁紧螺母与调整螺栓 6-补偿弹簧 7-转向齿轮轴 8-齿条输出端 9-防尘罩 10-卡箍 11-转向器壳体 12-右横拉杆总成 13-右横拉杆球头销 14-连接件 15-左横拉杆总成 16-左横拉杆球头销 17-转向支架（齿条与横拉杆连接件） 18-转向减振器支架 A、B-调节杆图6.7 上海桑塔纳轿车转向器与转向横拉杆为了避免转向轮的摆振、减缓传至转向盘上的冲击和振动，转向器上还装有装向减振器2。减振器缸筒3固定在转向器壳体11上；其活塞杆端1经减振支架18与转向齿条连接。6.3 转向节6.3.1 转向节简介转向节则是转向传动机构的一个重要组成部分，由于结构特殊并承载着车辆运动的各种冲击力，所以它的性能的好坏直接影响着整个转向系统的功能并影响车辆总体的操纵性能。转向节是转向系的转向传动机构中的一部分，由于转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传给左、右转向节并使左、右转向轮按一定关系进行偏转。在行驶中，来自路面的力和力矩经轮胎、转向节、悬架传给车身。所以，转向节应该具有足够的强度、刚度和良好的动态特性。同时，合理的转向节设计对转向系统的安全性、转向性都有很好的作用。转向节和转向节臂是汽车转向系统中的重要零件。转向节担负着转向和承载的双重任务，其工作条件较差、受载复杂，不仅承担前轴负荷，还承担由地面冲击、车轮侧滑、转向、制动等而产生的负荷。转向节臂是转向系统中传递转向力的必要零件，它的失效将导致汽车的转向失灵。因此进行转向节和转向节臂的强度分析对于提高车辆的使用可靠性和安全性具有重大意义。转向节形状比较复杂，集中了轴、套、盘环、叉架等四类零件的结构特点，主要由支承轴颈、法兰盘、叉架三大部分组成。支承轴颈的结构形状为阶梯轴，其结构特点是由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体；法兰盘包括法兰面、均布的连接螺栓通孔和转向限位的螺纹孔；叉架是由转向节的上、下耳和法兰面构成叉架形体的。车辆转向时围绕主销转动，主销靠转向节支撑，所以转向节的结构，对车轮的定位有很重要的影响。其中包括主销后倾角和主销内倾角及主销偏移距c等。.6.3.2 主销后倾角从侧面看车轮，转向主销(车轮转向时的旋转中心)向后倾倒，即主销轴线和地面垂线在汽车纵向平面内的夹角，称为主销后倾角。设置主销后倾角后，主销中心线的接地点与车轮中心的地面投影点之间产生距离(称作主销纵倾移距，与自行车的前轮叉梁向后倾斜的原理相同)，使车轮的接地点位于转向主销延长线的后端，当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转，将使汽车行驶方向向一侧改变（假设向右）。这时，由于汽车本身的离心力作用，在车轮与地面接触点处路面对车轮作用着一个侧向反作用力，反力对车轮形成绕主销轴线作用的力矩，其方向正好与车轮偏转的方向相反。在此力矩作用下，将使车轮回到原来的中心位置，从而保证汽车稳定直线行驶，故此力矩成为稳定力矩。设定很大的主销后倾角可提高直线行驶性能，同时主销纵倾移距也增大。但主销纵倾移距过大，会使转向盘沉重，而且由于路面干扰而加剧车轮的前后颠簸。现代汽车由于轮胎气压降低，弹性增加，而引起稳定力矩增大。因此，主销后倾角可以减小到接近于零，甚至为负值。6.3.3 主销内倾角从车前后方向看轮胎时，主销轴向车身内侧倾斜，该角度称为主销内倾角（即主销轴线与地面垂线在汽车横向平面内的夹角）。当车轮以主销为中心回转时，车轮的最低点将陷入路面以下，但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样汽车本身的重力有使转向车轮回复到原来中间位置的效应，因而方向盘复位容易。此外，主销内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小，从而减小转向时驾驶员加在方向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减少从转向轮传到方向盘上的冲击力。但c值不宜过小，即主销内倾角也不宜过大，否则在转向时车轮绕注销偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重吗，而且加速了轮胎的磨损。6.3.4 转向节轴的选择选用材料为40Cr，该轴不受切向力，轴向力也很小，只受较大的径向力。参考现有汽车转向节轴的参数，选用支撑轴承处的直径为20mm。6.3.5 转向节的参数表6.1 转向节的基本参数表主销后倾角=7主销内倾角=0.1中心孔直径(mm)26上下横臂中心距离(mm)240 转向节臂长(mm)80水平方向上转向节臂与主销连线与前桥夹角806.4 本章小结本章主要介绍转向系统传动机构的组成及作用，简单说明转向系传动机构在汽车内的布置位置以及布置形式，并根据悬架形式对机械式转向系传动机构的布置方案进行选择。并选择设计了转向节的相关参数。结 论汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。其作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。本文主要是对汽车转向系统进行设计，对所设计的微型车转向器、转向传动机构、转向操纵机构进行说明，对汽车转向系统作简单介绍，对其分类说明及其功用简单介绍。完成了以下任务：(1) 确定转向器具体类型；(2) 确定转向器布置形式；(3) 完成转向器的设计、计算及校核；(4) 选择相应的转向操纵机构和转向传动机构通过对本文的撰写使我对汽车转向系统有了更深入的了解，对以后从事本专业工作有很大的帮助。参考文献1曹建国.廖林清.汽车概论M.重庆：重庆大学出版社，1996.2林逸.施国标.汽车电动助力转向技术发展现状和趋势J.北京：公路交通科技，2000.3刘惟信.张宁一.汽车转向机构设计的研究M.北京：北京汽车，1991.4陈志鑫.汽车转向技术的昨天今天和明天J.上海：上海汽车，1999.5陈家瑞.汽车构造M.北京：机械工业出版社，2005. 6胡宁.现代汽车底盘构造M.上海：上海交通大学出版社，2004.7王海兴.汽车概论M.北京：人民交通出版社，2002.8吴际璋.汽车构造M.北京：人民交通出版社，1996.9Shigley JE,Uicker JJ.Theory of Machines and MechanismsM.New York:McGraw-Hill book Compa-ny,2000. 10刘惟信.汽车设计M.北京：青华大学出版社，2001.11Kok J E.Automotive Steering Suspension.and Wheel AlignmentM. Harper Collins CollegePublisher.1998.12邹惠君.机械运动方案设计手册M.上海：上海交通大学出版社，1994.13刘惟信.机械最优化设计M.北京：清华大学出版社，1996.14王三民.诸文俊.机械原理与设计M.北京：机械工业出版社，2001.15徐景.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1992.16支树模.贾秀珍.陈志春.轿车构造图集M.北京：人民交通出版社，2002.17余志生.汽车理论M.北京：机械工业出版社，2000.18日出射忠明.汽车构造图解M.吉林：吉林科学技术出版社，1995.19吴宗泽.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，1999.20成大先.机械设计图册M.北京：化学工业出版社，1997.21孙存真.王占歧.中外汽车构造图册M.吉林：吉林科学技术出版社，1996.致 谢短短的一个学期毕业设计即将结束，我的大学生活也即将画上了圆满的句号。在这次设计过程中得到了许多老师的热心指导，尤其是孙远涛老师在百忙之中多次给与指导，在此表示衷心的谢意！通过这次毕业设计，使自己更加清醒地认识到知识的无穷无尽以及自己所学的微小。在实习中学到了许多书上所没有的东西，知识面得到了极大的扩展和丰富，特别是一些与实际联系密切的问题，如怎样设计更能满足操作人员的需要和具体工作环境的要求，还有设计的产品是否有一定的社会需求，通过这些，使我的专业知识更加坚实。毕业设计是对我们大学四年所学知识的一次总结，同时也是对我们各种能力的一次考验。设计过程中通过初步尝试、发现问题、寻找解决方法、确定方案的步骤，逐渐培养了我们独立思考问题的能力和创新能力，同时也是我们更加熟悉了一些基本的机械设计知识。本次设计几乎运用了我们所学的全部机械课程，内容涉及到汽车设计、汽车构造、汽车理论、机械设计、机械制图等知识，以及一些生产实际方面的知识。通过设计巩固了理论知识，接触了实际经验，最令我印象深刻的就是，为了取得有关杆件的长度，我自己来到修车场，向一些资深的师父寻求答案，提高了设计能力和查阅文献的能力，为今后工作最后一次在学校充电。在我结束毕业设计的同时，也结束了我的大学生活。这意味着我进入了人生新的起点，我会用我在学校所学到的知识在崭新的生活中不断进取，发奋图强。用我的事业成就来报答学校和老师对我的栽培，回报社会对我的关爱！附 录附录A 英文文献Along with automobile electronic technology swift and violent development, the people also day by day enhance to the motor turning handling quality request. The motor turning system changed, the hydraulic pressure boost from the traditional machinery changes (Hydraulic Power Steering, is called HPS), the electrically controlled hydraulic pressure boost changes (Elect ric Hydraulic Power Steering, is called EHPS), develops the electrically operated boost steering system (Elect ric Power Steering, is called EPS), finally also will transit to the line controls the steering system (Steer By Wire, will be called SBW).The machinery steering system is refers by pilots physical strength achievement changes the energy, in which all power transmission all is mechanical, the automobile changes the movement is operates the steering wheel by the pilot, transmits through the diverter and a series of members changes the wheel to realize. The mechanical steering system by changes the control mechanism, the diverter and major part changes the gearing 3 to be composed.Usually may divide into according to the mechanical diverter form: The gear rack type, follows round the world -like, the worm bearing adjuster hoop type, the worm bearing adjuster refers sells the type. Is the gear rack type and follows using the broadest two kinds round the world -like (uses in needing time big steering force).In follows round the world -like in the diverter, the input changes the circle and the output steering arm pivot angle is proportional; In the gear rack type diverter, the input changes the turn and the output rack displacement is proportional. Follows round the world -like the diverter because is the rolling friction form, thus the transmission efficiency is very high, the ease of operation also the service life are long, moreover bearing capacity, therefore widely applies on the truck. The gear rack type diverter with follows round the world -like compares, the most major characteristic is the rigidity is big, the structure compact weight is light, also the cost is low. Because this way passes on easily by the wheel the reacting force to the steering wheel, therefore has to the pavement behavior response keen merit, but simultaneously also easy to have phenomena and so on goon and oscillation, also its load bearing efficiency relative weak, therefore mainly applies on the compact car and the pickup truck, at present the majority of low end passenger vehicle uses is the gear rack type machinery steering system. Along with the vehicles carrying capacity increase as well as the people to the vehicles handling quality request enhancement, the simple mechanical type steering system were already unable to meet the needs, the power steering system arise at the historic moment, it could rotate the steering wheel while the pilot to provide the boost, the power steering system divides into the hydraulic pressure steering system and the electrically operated steering system 2 kinds.Hydraulic pressure steering system is at present uses the most widespread steering system.The hydraulic pressure steering system increased the hydraulic system in the mechanical system foundation, including hydraulic pump, V shape band pulley, drill tubing, feed installment, boost installment and control valve. It with the aid of in the motor car engine power actuation hydraulic pump, the air compressor and the generator and so on, by the fluid strength, the physical strength or the electric power increases the pilot to operate the strength which the front wheel changes, enables the pilot to be possible nimbly to operate motor turning facilely, reduced the labor intensity, enhanced the travel security.The hydraulic pressure boost steering system from invented already had about half century history to the present, might say was one kind of more perfect system, because its work reliable, the technology mature still widely is applied until now. It takes the power supply by the hydraulic pump, after oil pipe-line control valves to power hydraulic cylinder feed, through the connecting rod impetus rotation gear movement, may changes the boost through the change cylinder bore and the flowing tubing head pressure size the size, from this achieved changes the boost the function. The traditional hydraulic pressure type power steering system may divide into generally according to the liquid flow form: Ordinary flow type and atmospheric pressure type 2 kind of types, also may divide into according to the control valve form transfers the valve type and the slide-valve type.Along with hydraulic pressure power steering system on automobile daily popularization, the people to operates when the portability and the road feeling request also day by day enhance, however the hydraulic pressure power steering system has many shortcomings actually: Because its itself structure had decided it is unable to guarantee vehicles rotates the steering wheel when any operating mode, all has the ideal operation stability, namely is unable simultaneously to guarantee time the low speed changes the portability and the high speed time operation stability;The automobile changes the characteristic to drive the pilot technical the influence to be serious; The steering ratio is fixed, causes the motor turning response characteristic along with changes and so on vehicle speed, transverse acceleration to change, the pilot must aim at the motor turning characteristic peak-to-peak value and the phase change ahead of time carries on certain operation compensation, thus controls the automobile according to its wish travel. Like this increased pilots operation burden, also causes in the motor turning travel not to have the security hidden danger; But hereafter appeared the electrically controlled hydraulic booster system, it increases the velocity generator in the traditional hydraulic pressure power steering system foundation, enables the automobile along with the vehicle speed change automatic control force size, has to a certain extent relaxed the traditional hydraulic pressure steering system existence question.At present our country produces on the commercial vehicle and the passenger vehicle uses mostly is the electrically controlled hydraulic pressure boost steering system, it is quite mature and the application widespread steering system. Although the electrically controlled hydraulic servo alleviated the traditional hydraulic pressure from certain degree to change between the portability and the road feeling contradiction, however it did not have fundamentally to solve the HPS system existence insufficiency, along with automobile microelectronic technology development, automobile fuel oil energy conservation request as well as global initiative environmental protection, it in aspect and so on arrangement, installment, leak-proof quality, control sensitivity, energy consumption, attrition and noise insufficiencies already more and more obvious, the steering system turned towards the electrically operated boost steering system development.The electrically operated boost steering system is the present motor turning system development direction, its principle of work is: EPS system ECU after comes from the steering wheel torque sensor and the vehicle speed sensor signal carries on analysis processing, controls the electrical machinery to have the suitable boost torque, assists the pilot to complete changes the operation. In the last few years, along with the electronic technology development, reduces EPS the cost to become large scale possibly, Japan sends the car company, Mitsubishi Car company, this field car company, USs Delphi automobile system company, TRW Corporation and Germanys ZF Corporation greatly all one after another develops EPS.Mercedes2Benz and Siemens Automotive two big companies invested 65,000,000 pounds to use in developing EPS, the goal are together load a car to 2002, yearly produce 300 ten thousand sets, became the global EPS manufacturer. So far, the EPS system in the slight passenger vehicle, on the theater box type vehicle obtains the widespread application, and every year by three million speed development.Steering is the term applied to the collection of components, linkages, etc. which allow for a vessel (ship, boat) or vehicle (car) to follow the desired course. An exception is the case of rail transport by which rail tracks combined together with railroad switches provide the steering function.The most conventional steering arrangement is to turn the front wheels using a handoperated steering wheel which is positioned in front of the driver, via the steering column, which may contain universal joints to allow it to deviate somewhat from a straight line. Other arrangements are sometimes found on different types of vehicles, for example, a tiller or rearwheel steering. Tracked vehicles such as tanks usually employ differential steering that is, the tracks are made to move at different speeds or even in opposite directions to bring about a change of course.Many modern cars use rack and pinion steering mechanisms, where the steering wheel turns the pinion gear; the pinion moves the rack, which is a sort of linear gear which meshes with the pinion, from side to side. This motion applies steering torque to the kingpins of the steered wheels via tie rods and a short lever arm called the steering arm.Older designs often use the recirculating ball mechanism, which is still found on trucks and utility vehicles. This is a variation on the older worm and sector design; the steering column turns a large screw (the worm gear) which meshes with a sector of a gear, causing it to rotate about its axis as the worm gear is turned; an arm attached to the axis of the sector moves the pitman arm, which is connected to the steering linkage and thus steers the wheels. The recirculating ball version of this apparatus reduces the considerable friction by placing large ball bearings between the teeth of the worm and those of the screw; at either end of the apparatus the balls exit from between the two pieces into a channel internal to the box which connects them with the other end of the apparatus, thus they are recirculated.The rack and pinion design has the advantages of a large degree of feedback and direct steering feel; it also does not normally have any backlash, or slack. A disadvantage is that it is not adjustable, so that when it does wear and develop lash, the only cure is replacement.The recirculating ball mechanism has the advantage of a much greater mechanical advantage, so that it was found on larger, heavier vehicles while the rack and pinion was originally limited to smaller and lighter ones; due to the almost universal adoption of power steering, however, this is no longer an important advantage, leading to the increasing use of rack and pinion on newer cars. The recirculating ball design also has a perceptible lash, or dead spot on center, where a minute turn of the steering wheel in either direction does not move the steering apparatus; this is easily adjustable via a screw on the end of the steering box to account for wear, but it cannot be entirely eliminated or the mechanism begins to wear very rapidly. This design is still in use in trucks and other large vehicles, where rapidity of steering and direct feel are less important than robustness, maintainability, and mechanical advantage. The much smaller degree of feedback with this design can also sometimes be an advantage; drivers of vehicles with rack and pinion steering can have their thumbs broken when a front wheel hits a bump, causing the steering wheel to kick to one side suddenly (leading to driving instructors telling students to keep their thumbs on the front of the steering wheel, rather than wrapping around the inside of the rim). This effect is even stronger with a heavy vehicle like a truck; recirculating ball steering prevents this degree of feedback, just as it prevents desirable feedback under normal circumstances.The steering linkage connecting the steering box and the wheels usually conforms to a variation of Ackermann steering geometry, to account for the fact that in a turn, the inner wheel is actually traveling a path of smaller radius than the outer wheel, so that the degree of toe suitable for driving in a straight path is not suitable for turns.As vehicles have become heavier and switched to front wheel drive, the effort to turn the steering wheel manually has increased - often to the point where major physical exertion is required. To alleviate this, auto makers have developed power steering systems. There are two types of power steering systemshydraulic and electric/electronic. There is also a hydraulic-electric hybrid system possible.A hydraulic power steering (HPS) uses hydraulic pressure supplied by an engine-driven pump to assist the motion of turning the steering wheel. Electric power steering (EPS) is more efficient than the hydraulic power steering, since the electric power steering motor only needs to provide assist when the steering wheel is turned, whereas the hydraulic pump must run constantly. In EPS the assist level is easily tunable to the vehicle type, road speed, and even driver preference. An added benefit is the elimination of environmental hazard posed by leakage and disposal of hydraulic power steering fluid.An outgrowth of power steering is speed adjustable steering, where the steering is heavily assisted at low speed and lightly assisted at high speed. The auto makers perceive that motorists might need to make large steering inputs while manoeuvering for parking, but not while traveling at high speed. The first vehicle with this feature was the Citron SM with its Diravi layout, although rather than altering the amount of assistance as in modern power steering systems, it altered the pressure on a centring cam which made the steering wheel try to spring back to the straight-ahead position. Modern speed-adjustable power steering systems reduce the pressure fed to the ram as the speed increases, giving a more direct feel. This feature is gradually becoming commonplace across all new vehicles.Four-wheel steering (or all wheel steering) is a system employed by some vehicles to increase vehicle stability while maneuvering at high speed, or to decrease turning radius at low speed.In most four-wheel steering systems, the rear wheels are steered by a computer and actuators. The rear wheels generally cannot turn as far as the Alternatively, several systems, including Delphis Quadrasteer and the system in Hondas Prelude line, allow for the rear wheels to be steered in the opposite direction as the front wheels during low speeds. This allows the vehicle to turn in a significantly smaller radius sometimes critical for large trucks or vehicles with trailers.附录B 文献翻译随着汽车电子技术的迅猛发展,人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。汽车转向系统已从传统机械转向、液压助力转向(Hydraulic Power Steering ,简称HPS) 、电控液压助力转向( Elect ric Hydraulic PowerSteering , 简称EHPS) , 发展到电动助力转向系统(Elect ric Power Steering ,简称EPS) ,最终还将过渡到线控转向系统(Steer By Wire ,简称SBW)。机械转向系统是指以驾驶员的体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机械3大部分组成。通常根据机械式转向器形式可以分为:齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。应用最广的两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时) 。在循环球式转向器中,输入转向圈与输出的转向摇臂摆角是成正比的;在齿轮齿条式转向器中,输入转向圈数与输出的齿条位移是成正比的。循环球式转向器由于是滚动摩擦形式,因而正传动效率很高,操作方便且使用寿命长,而且承载能力强,故广泛应用于载货汽车上。齿轮齿条式转向器与循环球式相比,最大特点是刚性大,结构紧凑重量轻,且成本低。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘,所以具有对路面状态反应灵敏的优点,但同时也容易产生打手和摆振等现象,且其承载效率相对较弱,故主要应用于小汽车及轻型货车上,目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。随着车辆载重的增加以及人们对车辆操纵性能要求的提高,简单的机械式转向系统已经无法满足需要,动力转向系统应运而生,它能在驾驶员转动方向盘的同时提供助力,动力转向系统分为液压转向系统和电动转向系统2种。其中液压转向系统是目前使用最为广泛的转向系统。液压转向系统在机械系统的基础上增加了液压系统,包括液压泵、V 形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。它借助于汽车发动机的动力驱动液压泵、空气压缩机和发电机等,以液力、气力或电力增大驾驶员操纵前轮转向的力量,使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向,减轻了劳动强度,提高了行驶安全性。液压助力转向系统从发明到现在已经有了大约半个世纪的历史,可以说是一种较为完善的系统,由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。它由液压泵作为动力源,经油管道控制阀向动力液压缸供油,通过活塞杆带动转向机构动作,可通过改变缸径及油压的大小来改变助力的大小,由此达到转向助力的作用。传统液压式动力转向系统一般按液流的形式可以分为:常流式和常压式2 种类型,也可根据控制阀形式分为转阀式和滑阀式。随着液压动力转向系统在汽车上的日益普及,人们对操作时的轻便性和路感的要求也日益提高,然而液压动力转向系统却存在许多的缺点: 由于其本身的结构决定了其无法保证车辆在任何工况下转动转向盘时,都有较理想的操纵稳定性,即无法同时保证低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性; 汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重; 转向传动比固定,使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化,驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。这样增加了驾驶员的操纵负担,也使汽车转向行驶中存在不安全隐患;而此后出现了电控液压助力系统,它在传统的液压动力转向系统的基础上增加速度传感器,使汽车能够随着车速的变化自动调节操纵力的大小,在一定程度上缓和了传统的液压转向系统存在的问题。目前我国生产的商用车和轿车上采用的大多是电控液压助力转向系统,它是比较成熟和应用广泛的转向系统。尽管电控液压助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HPS 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。电动助力转向系统是现在汽车转向系统的发展方向,其工作原理是:EPS 系统的ECU 对来自转向盘转矩传感器和车速传感器的信号进行分析处理后,控制电机产生适当的助力转矩,协助驾驶员完成转向操作。近几年来,随着电子技术的发展,大幅度降低EPS的成本已成为可能,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汽车系统公司、TRW公司及德国的ZF公司都相继研制出EPS。Mercedes2Benz 和Siemens Automotive两大公司共同投资6500万英镑用于开发EPS,目标是到2