转向柱式电动助力转向系统设计（全套完整有CAD）

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根据心轴是否转动，心轴又分为固定心轴和转动心轴。转动心轴工作时，弯曲应力般是对称循环变化的，而固定心轴工作时，其弯曲应力的方向般不变。转轴既支撑转动零件又传递动力，它是既承受弯矩又承受转矩作用的轴。传动轴是只承受转矩而不承受弯矩作用或弯曲作用很小的轴。.转向轴的设计与校核转向轴的设计由材料力学可知，实心圆轴的扭转强度条件为.由此得轴的基本直径的估算式.式中轴的估算基本直径轴的扭矩切应力轴传递的转矩.轴传递的功率轴的转速轴的抗扭截面系数。对实心圆轴，.许用扭转切应力计算常数，取决于轴的材料及受载情况，见表.。.表.轴常用材料的值轴的材料.转向轴选用钢，正火处理，估计直径,由表.查的调质性能接近于，用于重要的轴调质用于重载荷的轴渗碳淬火回火表面用于要求强度.韧性及耐磨性均较高的轴第轴段轴径为，轴长为第二轴段放轴承轴径为，轴长为第三轴段轴径为，轴长为第四轴段轴径为，轴长为第五轴段轴径为，轴长为第六轴段放轴承轴径为，轴长为转向轴的校核.绘制轴承受力简图图绘制垂直面弯矩图图轴承支反力截面右侧弯矩.截面左侧弯矩.绘制水平弯矩图图轴承支反力.截面处的弯矩绘制合成弯矩图图绘制转矩图图绘制当量弯矩图图转矩产生的扭剪应力按脉动循环变化，取.截面处的当量弯矩力.校核危险截面的强度表.蜗杆头数蜗轮齿数推荐值传动比蜗杆头数涡轮齿数单头蜗杆传动的传动比大，但效率低，发热量大，易自锁。不过，蜗杆头数过多，导程角大，制造困难。蜗轮的齿数。当传递动力时，为保证传动平稳性，应不少于。但过过大将使蜗轮尺寸增大，蜗杆跨距随之增大，降低蜗杆的刚度，影响啮合精度。通常取，般不大于。故取蜗杆模数及分度圆直径的确定蜗杆头数蜗轮因载荷平稳载荷系数之间取故.表.锡青铜蜗轮许用接触应力锡青铜制造的蜗轮，其值可查表。蜗轮材料铸造方法适用的滑动速度.蜗杆齿面硬度砂型金属型砂型金属型.经查表.可知表.普通圆柱蜗杆传动的基本尺寸和参数模数分度圆直径直径系数蜗杆头数模数分度圆直径直径系数蜗杆头数,.,,,.,,要具备良好的动态特性调速特性和随动特性并易于控制,而且要求输出波动小低转大转矩转动惯量小尺寸小质量轻等,因此,常采用无刷式永磁直流电动机。为改善操纵感降低噪音和减少振动,在电动机转子外表面开出斜槽或螺旋槽,而改变定子磁铁的中心处或端部厚度,将定子磁铁设计成不等厚。电动机的参数计算根据任务书上的基本参数可知式中轮胎和路面间的滑动摩擦因数转向轴负荷，单位为轮胎气压，单位为原地转向阻力矩作用在转向盘的手力矩为式中转向摇臂长,单位为原地转向阻力矩,单位为•转向节臂长,单位为为转向盘直径,单位为转向器角传动比η转向器正效率因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故不代入数值。从而可知，人所需用的转矩为•设此力矩完全由电动机提供可得电动机转矩。蜗杆蜗轮.故选电动机为无刷永磁直流电动机。额定电压额定扭矩额定电流额定转速最大外形尺寸根据电动机额定转矩可知蜗轮电磁离合器的选择电动式转向助力般都是工作在个设定的范围。当车速低于设定值时，系统提供转向助力，保证转向的轻便性当车速高于设定值时，系统提供阻尼控制，保证转向的稳定性而当车速处于两个设定值之间时，电动机停止工作，系统处于状态，此时为了不使电动机和电磁离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，以切断辅助动力。另外，当系统发生故障时，离合器应自动分离，此时仍可利用手动控制转向，保障系统的安全性。系统中电磁离合器应用较多的为单片干式电磁离合器，其工作原理如图所示图.电磁离合器离合器类型干式单片电磁式额定电压额定传递扭矩绕阻扭矩传感器的选择扭矩传感器的功能是测量驾驶员作用在转向盘上的力矩大小与方向，以及转向盘的大小和方向。目前采用较多的是在转向轴位置加以扭杆，通过测量扭杆的变形得到扭矩。另外也有采用非接触式扭距传感器。图.所示的非接触式扭矩传感器中有对磁极环，其原理是当输入轴与输出轴之间发生相对扭转位移时，磁极环之间的空气间隙发生变化，从而引起电磁感应系数变化。非接触式扭矩传感器的优点是体积小精度高，缺点是成本高。图.非接触式扭距传感器扭矩传感器额定生产阶段,其他厂家和科研院校均在开发阶段中。当前已经较多应用在排量在含微型多功能车的各类轻型轿车上,其性能已经得到广泛的认可。随着直流电机性能的提高和电源在汽车组件上的应用,其应用范围将进步扩宽,并逐渐向微型车轻型车和中型车扩展。另外的控制信号将不再仅仅依靠车速与扭矩,而是根据转向角转向速度横向加速度前轴重力等多种信号进行与汽车特性相吻合的综合控制,以获得更好的转向路感。未来的将朝着电子四轮转向的方向发展,并与电子悬架统协调控制。.电动助力转向系统设计的目的和意义随着汽车行业的蓬勃发展，人们对于汽车功能的要求变得越来越高，系统也迎来了巨大的市场需求，许多厂商都以系统作为个卖点，来吸引顾客买车。所谓电动转向,就是在机械转向系统中,用电池作为能源,电动机为动力,以转向盘的转速和转矩以及车速为输入信号,通过电子控制装置,协助人力转向,并获得最佳转向力特性的伺服系统。汽车转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性,对于确保车辆的安全行驶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的作用。特别是用电动机直接提供助力，助力大小由电子控制单元控制。它能在汽车低速行驶转向时减轻转向力使转向轻便灵活在汽车高速行驶转向时,适当加重转向力,从而提高了高速行驶时的操纵稳定性,增强了路感。不仅如此,的能耗是能耗的以下,且前者比后者使整车油耗下降可达,因而,它能节约燃料，提高主动安全性，且有利于环保。.研究的主要内容对电动助力转向系统进行分析确定其布置形式。电动机电磁离合器扭距传感器的选取。在对系统机构进行分析的基础上，设计了套减速机构。设计齿轮齿条式转向器。第章电动助力转向系统主要参数的确定.电动助力转向系统的分析电动助力转向系统的工作原理主要由扭矩传感器车速传感器电子控制单元电动机和减速机构组成。其主要工作原理是汽车在转向时,扭矩传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向。轮式汽车行驶是通过转向轮般是前轮相对于汽车纵向轴线偏转定的角度来实现的。汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专用机构。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，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外偏离行驶方向时，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操纵稳定性和安全性。按转向动力能源不同，汽车转向系统可分为机械式转向系统和动力转向系统两大类。机械式转向系统是以人的体力为转向能源的，其中所有的传力件都是机械的，它主要由转向操纵机构转向器和转向传动机构三部分组成。汽车转向器作为汽车转向系统的重要零部件，其性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性和可靠性。汽车动力转向系统是在机械转向系的基础上增设了套转向加力装置所构成的转向系如液压动力转向系统中的转向油罐油泵控制阀动力缸等，它兼用驾驶员的体力和发动机动力作为转向能源。在正常的情况下，汽车转向所需的力大部分由发动机通过转向加力装置提供，只有小部分由驾驶员提供。但在动力转向失效时，驾驶员仍能通过机械转向系统实现汽车的转向操纵。长期以来，汽车转向系统直存在着“轻”与“灵”的矛盾。为缓和这矛盾，过去人们常将转向器设计成可变速比，在转向盘小转角时以“灵”为主，在转向盘大转角时以“轻”为主。但“灵”的范围只在转向盘中间位置附近，仅对高速行驶有意义，并且传动比不能随车速变化，所以不能根本解决这矛盾。随着动力转向系统的产生，液压动力转向系统以其具有的转向操纵灵活轻便，设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大，并可吸收路面对前轮产生的冲击等优点，自世纪年代以来，在各国汽车上得到普遍采用。但传统的液压动力转向系统需消耗定的能量，增加了汽车的燃油消耗量，液压动力转向系统所引起的燃油消耗量约占整车燃油消耗量的约。随着电子技术的发展，电子控制式机械液压动力转向系统应运而生，该系统在些性能方面优于传统的液压动力转向系统，但仍然无法根除液压动力转向系统的固有缺憾。此外，传统液压动力转