（全套CAD）东风轻型货车转向系统设计

目前，国内外许多学者都在探讨将先进的控制理论应用于助力转向系统的研究，如鲁棒控制理论模糊控制理论神经网络控制理论和自适应控制理论等。

今后，控制策略研究的重点主要集中在如何抑制电机的力矩波动如何获得较好的路感如何抑制路面干扰和传感器的噪声等方面，以进步优化和改善助力转向系统的动态性能和稳定性。

助力电机的研究助力电机是电动助力转向系统的执行元件，助力电机的特性直接影响到控制的难易程度和驾驶员的手感。

目前，电动助力转向系统普遍采用成本较低的直流有刷电机。

由于直流无刷电机采用电子换向，减少了换向时的火花，不需要经常维护以及具有较高的效率和功率密度等优点而受到越来越多的关注。

因此，开发适合助力转向系统使用的低成本的直流无刷电机是今后助力电机的研究方向。

.轻型货车转向系统设计主要内容本设计以循环球式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式向器的设计三是转向传动机构的设计四是梯形结构设计。

因此本设计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，通过万向节带动蜗杆轴旋转，蜗杆轴与扇形齿轮啮合，通过安装在扇形轴上的转向臂向转向拉杆机构传递操作力，实现转向。

汽车转向系方案的设计。

汽车转向器方案的设计。

汽车转向传动机构的设计。

转向系的设计计算。

第章汽车转向系方案的设计.转向系主要性能参数转向系的主要性能参数有转向系的效率，转向系的角传动比与力传动比，转向器传动副的传动间隙特性，转向系的刚度以及转向盘的总转动圈数。

转向器的效率转向系的效率由转向器的效率和转向操纵机构的效率决定，即.转向器效率又有正效率与逆效率之分。

功率由转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，反之为逆效率。

式中作用在转向轴上的功率转向器中的摩擦功率作用在转向摇臂轴上的功率。

.正效率影响转向器正效率的因素有转向器的类型结构特点结构参数和制造质量等。

东风，轻型，货车，转向，系统，设计，毕业设计，全套，图纸.转向系概述转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。

机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。

有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。

采用动力转向的汽车，还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。

对转向系提出的要求有汽车转弯行驶时，理想情况下全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。

否则会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性汽车转向行驶后，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位置，并稳定行驶汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力操纵轻便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进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向致。

.汽车转向系统的现状及发展趋势作为汽车的个重要组成部分，汽车转向系统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，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。

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，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。

汽车转向系统经历了纯机械式转向系统液压助力转向系统电动助力转向系统个基本发展阶段。

纯机械式转向系统机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，这样来，占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车由于转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，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，目前在部分转向操纵力不大对操控性能要求不高的微型轿车农用车上仍有使用。

液压助力转向系统年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统，此后该技术迅速发展，使得动力转向系统在体积功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。

年代后期，又出现了变减速比的液压动力转向系统。

在接下来的数年内，动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统，比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统和电动液压助力转向，简称系统。

变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以即时关闭，所以也能够起到降低功耗的功效。

杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。

在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链，如图.。

图.转向摇臂示意图图.转向直拉杆示意图．转向横拉杆转向横拉杆是转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。

其特点是长度可调，通过调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束，如图.。

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，为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。

与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。

图.解放型汽车转向横拉杆.转向摇臂.转向直拉杆.左转向横拉杆.右转向横拉杆.左梯形臂.右梯形臂.摇杆.悬架左摆臂.悬架右摆臂.齿轮齿条式转向器图.断开式转向传动机构示意图.转向梯形的选择转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有关。

无论采用哪种方案，都必须正确选择转向梯形参数，做到汽车转弯时，保证全部车轮绕个瞬时转向中心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的纯滚动运动。

同时，为达到总体布置要求的最小转弯直径值，转向轮应有足够大的转角。

本设计中由于采用的是非独立式悬架，应当选用与之配用的整体式转向梯形。

整体式转向梯形整体式转向梯形是由转向横拉杆转向梯形臂和汽车前轴组成，如下图所示。

.转向横拉杆.转向梯形臂.前轴图.整体式转向梯形其中梯形臂呈收缩状向后延伸。

这种方案的优点是结构简单，调整前束容易，制造成本低主要缺点是侧转向轮上下跳动时，会影响另侧转向轮。

当汽车前悬架采用非独立式悬架时，应当采用整体式转向梯形。

整体式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或者前轴前称为前置梯形。

对于发动机位置低或前轮驱动汽车，常采用前置梯形。

前置梯形的梯形臂必须向前外侧方向延伸，因而会与车轮或制动底版发生干涉，所以在布置上有困难。

为了保护横拉杆免遭路面不平物的损伤，横拉杆的位置应尽可能布置得高些，至少不低于前轴高度。

断开式转向梯形转向梯形的横拉杆做成断开的，称之为断开式转向梯形。

断开式转向梯形的主要优点是它与前轮采用独立悬架相配合，能够保证侧车轮上下跳动时，不会影响另侧车轮。

即可。

.转向器角传动比及其变化规律式.表明增大角传动比可以增加力传动比。

当转向阻力定时，增大力传动比能减少作用在转向盘上的手力，使操纵轻便。

考虑到，由的定义可知对于定的转向盘转角，转向轮转角与转向器角传动比成反比。

角传动比增加后，转向轮转角对同转向盘转角的响应变的迟钝，操纵时间增长，汽车转向灵敏性降低，所以“轻”和“灵”构成了队矛盾。

为解决这对矛盾，可采用变传动比转向器。

齿轮齿条式循环球齿条齿扇式蜗杆滚轮式及蜗杆指销式转向器都可以制成变速比转向器。

对于循环齿条齿扇式转向器的角传动比。

因结构原因，螺距不能变化，但可以用改变齿扇啮合半径的方法，达到使循环球齿条齿扇式转向器实现变速比的目的。

对于乘用车，推荐转向器角传动比在范围内选取对于商用车，在范围内选取。

转向器传动副的传动间隙传动间隙是指各种转向器中传动副如循环球式转向器的齿扇和齿条之间的间隙。

该间隙随转向盘转角大小的不同而改变，这种变化和转向器的使用寿命有关。

如何获得传动间隙特性将在后面转向器的设计中介绍。

转向盘的总转动圈数转向盘从个极端位置转到另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。

桥车转向盘的总转动圈数较少，般约在.圈以内货车般不宜超过圈。

.转向系的选择汽车转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。

本设计采用的是机械式转向系。

机械转向系机械转向系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。

机械转向系由转向操纵机构转向器和转向传动机构三大部分组成。

图.所示为红旗型轿车的机械转向系统。

当汽车转向时，驾驶员对转向盘施加个转向力矩。

该力矩通过转向轴和柔性联轴节输入转向器，再经左，右横拉杆，传给固定于两侧转向节上的左右转向节臂，使转向节和它所支撑的转向轮绕主销轴线偏移定角度，实现转向。

目前，许多国内外生产的新车型在转向操纵机构中采用了万向传转向器的类型结构特点与效率汽车上常用的转向器形式有循环球式蜗杆滚轮式齿轮齿条式和蜗杆指销式等几种。

齿轮齿条式。

循环球式转向器的正效率比较高，其正效率可达到。

同类型的转向器，因结构不同，效率也有较大差别。

如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以有滚针轴承锥轴承和滚珠轴承三种结构。

第种结构除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚轮侧翼与垫片之间还有滑动摩擦损失，故这种转向器的效率仅达左右。

根据试验，其余两种转向器结构的效率分别为和。

转向器的结构参数与效率蜗杆滚轮式转向器的传动副存在较大滑动摩擦，效率较低。

对于蜗杆和螺杆类转向器，如果忽略轴承和其他地方的抹茶损失，只考虑啮合副的摩擦损失，其效率为.式中蜗杆或螺杆的螺线导程角摩擦角，摩擦系数。

.转向器逆效率根据逆效率大小不同，转向器又有可逆式极限可逆式和不可逆式之分。

路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种转向器是可逆式的。

它能保证汽车转向后，转向轮和转向盘自动回正。

这既减少驾驶员疲劳，又提高了行驶安全性。

但是，在坏路上行驶时，车轮受到的冲击力，大部分都传给转向盘，驾驶员容易“打手”，使之精神状态紧张，如长时间在坏路上行驶，易使驾驶员疲劳，影响安全行驶。

因此，这类转向器适用于在良好路面上行驶的车辆。

齿轮齿条式和循环球式都属于可逆式转向器。

不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力，不能传到转向盘的转向器。

该冲击力由转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。

同时，它不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉。

因此，现代汽车基本不采用这种转向器。

极限可逆式转向器介于上述两者之间。

当车轮受有冲击力作用时，此力只有较小的部分传至转向盘。

它的逆效率较低，因此在坏路上行驶时，驾驶员并不十分紧张，同时转向传动机构的零件，所受冲击力也比不可逆式转向器要小。

如果只考虑啮合副的摩擦，忽略轴承和其他地方的摩擦损失，则逆效率可以用下式计算液压助力