（优秀毕业全套设计）汽车电动助力转向系统的设计（整套下载）

图车速感应型助力特性当车速时，相当于汽车在原地转向，助力特性曲线的位置居其他各条曲线之上，助力强度达到最大。

随着车速不断升高，助力特性曲线的位置也逐渐降低，直至车速达到最高车速为止，此时的助力强度已为最小，而路感强度达到最大。

本章小结本章主要是介绍了电动助力转向机构的组成工作原理，以及对电动助力转向的三种布置形式进行了分析对比。

还有分析了电动助力转向系统各主要部件的结构及工作过程和助力特性。

第章电动助力转向系统的设计.对动力转向机构的要求运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持定的比例关系。

随着转向轮阻力的增大或减小，作用在转向盘上的手力必须增大或减小，称之为“路感”。

当作用在转向盘上的切向力时因汽车形式不同而异，动力转向器就开始工作。

转向后，转向盘应自动回正，并使汽车保持在稳定的直线行驶状态。

工作灵敏。

动力转向失灵时，仍能用机械系统操纵车轮转向。

.齿轮齿条转向器的设计与计算齿轮齿条转向器最主要的优点是结构简单价格低廉质量轻刚性好使用可靠传动效率高达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，两端输出图侧面输入，两端输出图侧面输入，中间输出图侧面输入，端输出图图。

图齿轮齿条式转向器的四种形式转向系计算载荷的确定为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。

欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。

影响这些力的主要因素有转向轴的负荷路面阻力和轮胎气压等。

为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力车轮稳定阻力轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。

精确地计算出这些力是困难的。

为此用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩•。

•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。

作用在转向盘上的手力为式中转向摇臂长，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转向器正效率。

因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂，故不代入数值。

对给定的汽车，用上式计算出来的作用力是最大值。

因此，可以用此值作为计算载荷。

梯形臂长度的计算轮辋直径梯形臂长度取轮胎直径的计算.取转向横拉杆直径的确定因此取初步估算主动齿轮轴的直径所以取上述的计算只是初步对所研究的转向系载荷的确定。

齿轮齿条式转向器的设计系统齿轮齿条转向器的主要元件齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。

转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。

齿条代替梯形转向杆系的摇杆和转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆臂平行。

齿条可以比作是梯形转向杆系的转向直拉杆。

导向座将齿条支持在转向器壳体上。

齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆，使前轮转向。

表齿条的尺寸设计参数序号项目符号尺寸参数总长直径齿数法向模数齿轮是只切有齿形的轴。

它安装在转向器壳体上并使其齿与齿条上的齿相啮合。

齿轮齿条上的齿可以是直齿也可以是斜齿。

齿轮轴上端与转向柱内的转向轴相连。

因此，转向盘的旋转使齿条横向移动以操纵前轮。

齿轮轴由安装在转向器壳体上的球轴承支承。

斜齿的弯曲增加了对啮合齿轮参与啮合的齿数。

相对直齿而言，斜齿的运转趋于平稳，并能传递更大的动力。

表齿轮轴的尺寸设计参数序号项目符号尺寸参数总长齿宽齿数法向模数螺旋角螺旋方向左旋转向横拉杆及其端部.横拉杆.锁紧螺母.外接头壳体.球头销.六角开槽螺母.球碗.端盖.梯形臂.开口销图转向横拉杆外接头转向横拉杆与梯形转向杆系的相似。

球头销通过螺纹与齿条连接。

当这些球头销依制造厂的规范拧紧时，在球头销上就作用了个预载荷。

防尘套夹在转向器两侧的壳体和转向横拉杆上，这些防尘套阻止杂物进入球销及齿条中。

转向横拉杆端部与外端用螺纹联接。

这些端部与梯形转向杆系的相似。

侧面螺母将横拉杆外端与横拉杆锁紧见图。

注转向反馈是由前轮遇到不平路面而引起的转向盘的运动。

齿条调整个齿条导向座安装在齿条光滑的面。

齿条导向座和与壳体螺纹连接的调节螺塞之间连有个弹簧。

此调节螺塞由锁紧螺母固定。

齿条导向座的调节使齿轮齿条间有定预紧力，此预紧力会影响转向冲击噪声及反馈见图。

图齿条间隙调整装置齿条断面形状有圆形形和形三种，本设计采用形断面，形和形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，约节省，故质量小位于齿下面的两斜面与齿条托座接触，可用来防止齿条绕轴线转动。

在齿条与托座之间装有用减磨材料聚四氟乙烯做的垫片，以减少滑动摩擦。

当车轮跳动转向或转向器工作时，如在齿条上作用有能使齿条旋转的力矩时，形断面齿条能防止因齿条旋转而破坏齿轮齿条的齿不能正确啮合的情况出现。

二转向传动比当转向盘从锁点向锁点转动，每只前轮大约从其正前方开始转动，因而前轮从左到右总共转动大约。

若传动比是，转向盘旋转，前轮将转向，转向盘向任方向转动将使其前轮从锁点转向锁点。

这种传动比过于小，因而转向盘最轻微的运动将会使车辆突然改变方向。

转向角传动比必须使前轮转动同样角度时需要更大的转向盘转角。

对乘用车，推荐转向器角传动比在范围内选取对商用车，在范围内选取，这里选传动比为。

即在这样的传动比下，转向盘每转动，前轮转向。

三系统齿轮齿条转向器的安装齿轮齿条式转向器可安在前横梁上或发动机后部的前围板上见图。

橡胶隔振套包在转向器外，并固定在横梁上或前围板上。

齿轮齿条转向器的正确安装高度，使转向横拉杆和悬架下摆臂可平行安置。

齿轮齿条式转向系统中磨擦点的数目减少了，因此这种系统轻便紧凑。

大多数承载式车身的前轮驱动汽车用齿轮齿条式转向机构。

由于齿条直接连着梯形臂，这种转向机构可提供好的路感。

在转向器与支承托架之间装有大的橡胶隔振垫，这些衬垫有助于减少路面的噪声振动从转向器传到底盘和客舱。

齿轮齿条转向器装在前横梁上或前围板上。

转向器的正确安装对保证转向横拉杆与悬架下摆臂的平行关系有重要作用。

为保持转向器处在正确的位置，在转向器安装的位置处，前围板有所加固。

图转向器的安装位置四齿轮齿条式转向器的设计要求齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。

齿轮模数取值范围多在之间。

主动小齿轮齿数多数在个齿范围变化，压力角取，齿轮螺旋角取值范围多为。

齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。

变速比的齿条压力角，对现有结构在范围内变化。

此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。

主动小齿轮选用或材料制造，而齿条常采用钢制造。

为减轻质量，壳体用铝合金压铸。

五齿轮轴和齿条的设计计算.选择齿轮材料热处理方式及计算许用应力选择材料及热处理方式小齿轮渗碳淬火，齿面硬度大齿轮钢表面淬火，齿面硬度确定许用应力确定和计算应力循环次数，确定寿命系数。

式中齿轮转速齿轮转周，同侧齿面啮合的次数齿轮的工作寿命计算许用应力取，应力修正系数.初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸选择齿轮类型根据齿轮传动的工作条件，选用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合传动方案选择齿轮传动精度等级选用级精度初选参数初选按当量齿数初步计算齿轮模数转矩闭式硬齿面传动，按齿根弯曲疲劳强度设计。

.确定载荷系数，由，.，对称布置，取取则修正法向模数圆整为标准值，取.确定齿轮传动主要参数和几何尺寸分度圆直径齿顶圆直径.齿根圆直径.齿宽因为相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即。

齿轮法面基圆齿距为齿条法面基圆齿距为取齿条法向模数为齿条齿顶高齿条齿根高法面齿距.校核齿面接触疲劳强度查表，得查图，得取，所以.所以齿面接触疲劳强度满足要求。

齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析当转向盘从锁点向锁点转动，每只前轮大约从其正前方开始转动，因而前轮从左到右总共转动约。

当转向轮右转，即梯形臂或转向节由绕圆心转至时，齿条左端点移至的距离为图.转向横拉杆的运动分析简图同理计算转向轮左转，转向节由绕圆心转至时，齿条左端点移至的距离为.齿轮齿条啮合长度应大于即取齿轮齿条传动受力分析若略去齿面间的摩擦力，则作用于节点的法向力可分解为径向力和分力，分力又可分解为圆周力和轴向力。

齿轮轴的强度校核.轴的受力分析画轴的受力简图。

计算支承反力在垂直面上在水平面上画弯矩图在水平面上，剖面左侧右侧在垂直面上，剖面左侧剖面右侧合成弯矩，剖面左侧剖面右侧画转矩图转矩判断危险剖面显然，截面左侧合成弯矩最大扭矩为，该截面左侧可能是危险剖面。

.轴的弯扭合成强度校核由机械设计查得.。

截面左侧.轴的疲劳强度安全系数校核查得。

截面左侧查得由表查得绝对尺寸系数轴经磨削加工，查得质量系数.。

则弯曲应力应力幅平均应力切应力安全系数查得许用安全系数，显然，故剖面安全。

图.齿轮轴校核分析图本章小结本章是电动助力转向系统的设计，主要内容如下介绍了电动助力转向系统的种设计方法，这种设计方法是有其可行性的，能够设计出符合助力要求的电动助力转向系统，该设计方法在现实中是比较合适的。

对电动助力转向系统中的齿轮齿条转向器的主要元件进行的详细的介绍，并且给出了些参考的转向系参数。

根据已知条件，对电动助力转向系统中的齿轮齿条式转向器进行了齿轮轴和齿条的设计计算。

第章转向传动机构的优化设计.结构与布置齿轮齿条式转向器因结构简单紧凑制造工艺简便等优点，既适用于整体式前轴，也适用于采用独立悬架的断开式前轴，被广泛地应用在轿车轻型客货车微型汽车等车辆上。

其中，与之配用的转向传动机构同传统的整体式转向梯形机构相比有其特殊之处。

般来说，这种转向系统的结构大多如图所示。

转向轴的末端与转向器的齿轮轴直接相连或通过万向节轴相连，齿轮与装于同壳体的齿条啮合，外壳则固定于车身或车架