速感应功能的电控液压助力转向系统。 是在液压助力系统基础上发起来的，在传统的液压助力转向系统的基础上增设了电 控装置，其特点是原来由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，节省了燃油消耗具有失效保护系统，电子元件失灵后仍可依靠原转向系统安全工 作低速时转向效果不变，高速时可以自动根据车速逐步减小助力，增大路感，提高车辆 行使稳定性。电控液压助力转向系统是将液压助力转向与电子控制技术相结合的机电体 化产品。般由电气和机械两部分组成，电气部分由车速传感器转角传感器和电控单元 组成机械部分包括齿轮齿条转向器控制阀管路和电动泵。其中电动泵的工作状 态由电子控制单元根据车辆的行驶速度转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说， 在低速大转向时，电子控制单元驱动液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省 力汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动液压泵以较低的速度运转，在不至影响高速打 转向的需要的同时，节省部分发动机功率。 电控液压转向系统的工作原理在汽车直线行驶时，方向盘不转动，电动泵以很低的 速度运转，大部分工作油经过转向阀流回储油罐，少部分经液控阀然后流回储油罐当驾 驶员开始转动方向盘时，根据检测到的转角车速以及电动机转速的反馈信号等，判 断汽车的转向状态，决定提供助力大小，向驱动单元发出控制指令，使电动机产生相应的 转速以驱动油泵，进而输出相应流量和压力的高压油。高压油经转向控制阀进入齿条上的 动力缸，推动活塞以产生适当的助力，协助驾 万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动， 实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力， 从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。 本文主要研究内容 第二章汽车主要参数的选择 汽车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸参数包括轴距轮距总长总宽总高前悬后悬接近角离 去角最小离地间隙等，如图所示。 摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，是汽车总体构架 参数对汽车转向的影响二是机械转向器的选择三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转 向器的正确传动比和强度要求四是动力转向机构设计五是梯形结构设计。因此本课题 在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴 转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条 直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又 能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。在本文中主要进行了转向器齿轮齿 条的设计和对转向齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机 械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词转向系机械型转向器齿轮齿条液压式助力转向器 第章绪论 汽车转向系统概述 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。随着现代汽车技术的迅速发展， 汽车转向系统已从纯机械式转向系统液压助力转向系电控液压助力转向系统 ，发展到利用现代电子和控制技型汽车，实现转向难度很大，这就大 大限制了其使用范围。但因结构简单工作可靠造价低廉，目前该类转向系统除在些 转向操纵力不大对操控性能要求不高的农用车上使用外已很少被采用。 液压助力转向系统 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重， 为解决这个问题，美国公司在世纪年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。 该系统是建立在机械系统的基础之上，额外增加了个液压系统。液压转向系统是由液压 和机械等两部分组成，它是以液压油做动力传递介质，通过液压泵产生动力来推动机械转 向器，从而实现转向。液压助力转向系统般由机械转向器液压泵油管分配阀动 力缸溢流阀和限压阀油缸等部件组成。为确保系统安全，在液压泵上装有限压阀和溢 流阀。其分配阀转向器和动力缸置于个整体，分配阀和主动齿轮轴装在起阀芯与 齿轮轴垂直布置，阀芯上有控制槽，阀芯通过转向轴上的拨叉拨动。转向轴用销钉与阀 中的弹性扭杆相接，该扭杆起到阀的中心定位作用。在齿条的端装有活塞，并位于动力 缸之中，齿条左端与转向横拉杆相接。转向盘转动时，转向轴连主动齿轮轴带动阀芯 相对滑套运动，使油液通道发生变化，液压油从油泵排出，经控制阀流向动力缸的侧， 推动活塞带动齿条运动，通过横拉杆使车轮偏转而转向。 液压助力转向系统是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机带动液压泵产生的压力来 实现车轮转向。由于液压转向可以减少驾驶员手动转向力矩，从而改善了汽车的转向轻便 性和操纵稳定性。为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性，液压泵的排量是以发动 机怠速时的流量来确定。汽车起动之后，无论车子是否转向，系统都要处于工作状态，而 且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力，所以在定程 度上浪费的电动助力转向系统及线控转向系统 。 按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。 机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构方向盘 转向器转向传动机构三大部分组成。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。 动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转 向助力装置最常用的是套液压系统，因此也就离不开泵油管阀活塞和储油罐，它 们分别相当于电路系统中的电池导线开关电机和地线的作用。 通常，对转向系的主要要求是 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力， 同时操作轻便 汽车转向时，全部车轮应绕个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑 传给转向盘的反冲要尽可能的小 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形起后移时，转向系统最好 有保护机构防止伤及乘员 机械式转向系统 汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和系列的杆件传递到转向轮来 完成的。机械式转向系统工作过程为驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转 向器，减速传动装置的转向器中有级减速传动副，经转向器放大后的力矩和减速后 的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向 轮偏转，从而实现汽车的转向。纯机械式转向系统根据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。 纯机械式转向系统为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，需占用较大 的空间，整个机构笨拙，特别是对转向阻力较大的头座转向齿条转向器壳体调整螺塞压紧弹簧 锁紧螺母压块万向节转向齿轮轴向心球轴承滚针轴承 两端输出的齿轮齿条式转向器如图所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴通 过轴承和安装在转向器壳体中，其上端通过花键与万向节叉和转向轴连接。 与转向齿轮啮合的转向齿条水平布置，两端通过球头座与转向横拉杆相连。弹簧 通过压块将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞调整。 当转动转向盘时，转向器齿轮转动，使与之啮合的齿条沿轴向移动，从而使左右横 拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。 中间输出的齿轮齿条式转向器如图所示，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿 条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相 连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的端通过内外托架与转向横拉杆相连。 图 万向节叉转向齿轮轴调整螺母向心球轴承滚针轴承固定螺栓转向横拉杆转向器 壳体防尘套转向齿条调整螺塞锁紧螺母压紧弹簧压块 齿轮齿条式转向器功能特点 构造筒单，结构轻巧。由于齿轮箱小，齿条本身具有传动杆系的作用，因此，它不需耍循环球 式转向器上所使用的拉杆因齿轮和齿条直接啮合，操纵灵敏性非常高。滑动和转动阻 力小，转矩传递性能较好，因此，转向力非常轻。转向机构总成完全封闭，可免于维护。 液压助力转向器概述 兼用驾驶员体力和发动机或电机的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系 统的基础上加设套转向加力装置而形成的。其中属于转向加力装置的部件是 转向油泵转向油管转向油罐以及位于整体式转向器内部的转向控制阀及转向 动力缸等。 加转向 避振器。在转向回正时，通过阀的阻尼力来防止转向回正速度过快，增加转向回正的舒适 性，或者通过阻尼作用减小汽车直线行驶时由于路面的不平对前轮的冲击引起方向盘的抖 动和打手，提高其保持直线行驶的能力。 国内外发展情况 本课题研究的目的和意义 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，垄断了转向器的生产，并 且销售点遍布了全世界。 由于汽车转向器属于汽车系统中的关键部件，它在汽车系统中占有重要位置，因而它 的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的 重要标志之