轿车转向系优化设计.doc

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1、河南省高等教育自学考试毕业设计（论文）汽车检测与维修专业（本科）主考院校：河南科技大学助考院校：河南工业职业技术学院学生姓名：马华伟准考证号：3内 容：1、毕业设计（论文）1份2、外文翻译1份3、设计图纸3张4、指导老师意见书1份5、评阅老师意见书1份6、答辩成绩评定书1份7、答辩委员会评语1份2012年3月10日毕 业 设 计（ 论 文 ）任 务 书（指导教师填表） 填表时间： 年 月 日学生姓名马华伟专业班级汽车检测与维修指导教师王中雅课题类型工程设计设计（论文）题目轿车转向系统优化设计主要研究内容根据课题要求，为轿车设计其转向系统。主要设计内容有：1)转向形式的选择2)转向传动机构的选择

2、、布置和设计；3）转向机的选择和设计4）转向特性的设计计算5）总装图和零件图的绘制6）设计计算说明书的撰写量化内容；1.绘图量不少于0#图三张，其中机绘图至少1#一张，手工绘制图至少1#一张；2.设计计算说明书总字数12000字以上，中文摘要400字，附英文摘要；全部计算机打印；3.外文翻译10000字符以上；4.查询资料15篇以上主要技术指标(或研究目标)本次主要参照同类车型的转向系统进行设计，参考车型为奥迪轿车。（1）在设计过程中，注重对相关文献资料的借鉴和参考，同时参照同类成熟产品的设计，结合要设计的内容的特点，对其进行相关设计计算。 （2）设计时，注重边计算，边画图，边设计分析的“三边

3、”原则，以便按时、保质地完成设计任务。 （3）利用CAD/CAM计技术，使设计参数更为优化，结构更为合理。进度计划调查研究，熟悉设计内容，收集文献资料，时间占2025（约2周）；设计任务分析与实施方案的确定，写出开题报告；时间占35（约1周）；实施设计、计算、绘图，论文起草时间占4550（约5周）；整理论文，时间占58（约1周）；毕业论文答辩，时间占35（约1周）。主要参考文献1汽车设计（第四版） 机械工业出版社2.汽车构造（第二版） 机械工业出版社3机械设计设计手册. 冶金工业出版社4汽车设计. 机械工业出版社5汽车电器和电子控制系统. 机械工业出版社研究所（教研室）主任签字： 年 月 日摘

4、 要汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓汽车转向。用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全是至关重要的。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力动力转向系统。该系统是由一个机械系统和一个电控的电动马达结合在一起而形成的一个动力转向系统。EPS系统主要是由扭矩传感器、电动机、电磁离合器、减速机构和电子控制单元等组成。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感

5、器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此，电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。关键词：机械系统，扭矩传感器，电动机，电磁离合器，减速机构，电子控制单元ABSTRACTWhen the car is moving o

6、n the road, we need change the direction of the vehicle in accordance with the driver frequently. This is called Vehicle steering.Used to change or maintain the direction of vehicle travel agency called the steering system (steering system). Steering function of the system is controlled in accordanc

7、e with the wishes of the driver to drive towards the car. Vehicle steering system is critical to driving safety.This design is EPS Electric Power Steering system, which power electric power steering system. EPS is a mechanical system and an electronically controlled electric motor combine to form a

8、power steering system. EPS system is mainly by the torque sensors, motors, electromagnetic clutch, gear box and the electronic control unit and other components. Turn the steering wheel for the driver in control, the torque sensor to detect steering wheel steering and the torque of the size of the v

9、oltage signal transmitted to the electronic control unit, electronic control unit under the torque sensor detects the torque voltage signal, direction of rotation and speed signals to the motor controller to issue commands to the appropriate size and direction of the motor output of the steering tor

10、que, resulting in auxiliary power. The car does not turn, the electronic control unit does not give directions to the motor controller, and the motor does not work. The system is provided directly by the electric power steering machine, eliminating the need for hydraulic power steering system, power

11、 steering pump needed, hose, hydraulic oil, belt and the pulley mounted on the engine, both to save energy and protect the environment. In addition, a simple adjustment, flexible assembly and in a variety of conditions can provide steering characteristics. Therefore, the electric power steering syst

12、em is the development direction of vehicle steering system.KEY WORDS：mechanical systems, torque sensors, motors, electromagnetic clutch, gear box, Electronic Control Unit目 录第一章 前言1第二章 转向系统方案分析32.1 电动式助力动力转向机构布置方案分析32.1.1 电动助力转向机构方案布置和分析32.1.2 工作原理分析42.1.3 EPAS的主要关键部件的选择和分析52.2 转向操纵机构的布置和分析7 2.2.1 转向

13、盘72.2.2 转向轴和转向柱管的吸能装置82.3 转向器结构形式的选择和分析92.3.1 转向器的功用102.3.2 常见转向器的结构类型102.4 转向传动机构方案的选择和分析132.4.1 转向传动机构的功用132.4.2 转向传动机构的类型14第三章 转向系统的主要性能参数173.1 转向系的效率173.1.1 转向系的正效率173.1.2 转向系的逆效率173.2 传动比的变化特性173.2.1 转向系统传动比的组成183.2.2 转向系统的力传动比和角传动比的关系183.2.3 传动系传动比的计算193.3 转向系传动副的啮合间隙193.3.1 转向器的啮合特征193.3.2 转向

14、盘的自由行程203.4 转向系的刚度213.5 转向盘的转动的总圈数21第四章 转向系统的设计和计算224.1 齿轮齿条式转向器的设计和计算224.1.1 转向轮侧偏角的计算224.1.2 转向器参数的选取224.1.3 强度校核244.1.4 齿轮轴的结构设计254.1.5 轴承的选择254.1.6 转向器的润滑方式和密封类型的选择254.2 动力转向机构的设计和参数的确定254.2.1 转矩传感器的选择254.2.2 车速传感器的选择264.2.3 直流电动机的选择284.2.4 电磁离合器的选择284.2.5 减速机构的选择294.2.6 电子控制单元ECU284.3 转向梯形的计算和设

15、计304.3.1 转向梯形的功用及方案分析304.3.2 转向梯形断开点位置的选取304.3.3 最小转弯半径32第五章 结 论34参考文献35致 谢36附录37前 言汽车在行使过程中，需要经常改变行驶方向，即所谓的转向。这就需要有一套能够按照司机意志来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作，这就是所谓的转向系统。转向系统是用来改变汽车的行使方向和保持汽车直线行使的机构，既要保持车辆沿直线行驶的稳定性，又要保证车辆转向的灵活性。转向性能是保证车辆安全，减轻驾驶员劳动强度和提高作业效率的重要因素。汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统

16、两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向，其中所有传力件都是机械的；动力转向系统则是一套兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统，这样驾驶员就可以轻便灵活的操纵吨位较大的汽车转向，大大减轻了劳动强度，提高了行使安全性15按引用出现的顺序由1依次标记。不标注具体引用的位置也行。可统一去掉，在后面列出全部参考文献就行。但是动力转向系统一直存在“轻”与“灵”的矛盾。为缓和这一矛盾，过去人们将减速器设计成壳变速比，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，所以这一方法不

17、能根本解决矛盾。随着动力转向系统的产生，液压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的结构形式的选择灵活性增大，并可以吸收路面对前轮产生的冲击等优点，自20世纪50年代以来，在各国的汽车上普遍采用。但是传统的液压动力转向系统的油耗量是很大的，约占整车燃油消耗量的，故这一弊端无法消除。后来随着电子技术的发展，电控液压动力转向系统应运而生，该系统的某些性能明显的优于传统液压动力转向系统，但是仍然不发？根除液压动力转向系统所固有的遗憾。此外，液压动力转向系统在设计完后，转向系统的性能就确定了，不能在再?对其调节和控制。因此，传统液压动力转向系统协调转向力与操纵“路感”的关系困难，很大

18、程度上影响汽车的操纵稳定性。电动助力转向系统（Electric Power Steering System,简称EPS）是继液压动力转向系统之后产生的新的转向系统。电动助力转向系统由电动机提供助力，助力大小由电控单元（ECU）实时调节和控制，可以较好的解决液压动力转向系统所不能解决的矛盾。电动助力转向系统有其突出的特点：1、EPS系统能在各种行驶工况下提供最佳助力，减少由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减少汽车低速行驶的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性。2、提高汽车的燃油经济性。转有?电动系统的车辆和装有液压动力转向系统的车辆对比实验证

19、明，在不转向情况下、装有电动转向系统的车辆燃油消耗降低2.5%，在使用转向的情况下，燃油消耗降低5.5%。3、增强了转向跟随性。在EPS中电动机和助力机构直接相连，以使其能量直接用于车轮转向。这样增加了系统的转向惯量，电机部分的阻尼也使得车轮的反向和转向前轮摆振大大减小。因此转向系统的抗扰动能力大大增强。4、在EPS中由电动机直接提供转向助力，在停车时间壳?获得最大的转向动力。同时省去了液压动力转向系统的所必须的转向油泵、软管、液压油、密封件、传送带和装于发动机上的皮带轮等。因此，其质量更轻、结构等紧凑，装配自动化程度高，维修简单。5、EPS系统中没有液压回路，不存在渗油问题，大大减少了对环境

20、的污染。目前，电动助力转向系统有取代，机械转向系统、液压助力转向系统和电控液压助力转向系统的趋势，是一项紧扣现代汽车时代发展主题的高新技术，是现代轿车的主要发展方向。第二章 转向系统方案分析2.1 电动式助力动力转向机构布置方案分析2.1.1 电动助力转向机构方案布置和分析根据电动机位置的不同，EPS系统可以分为以下三种类型：转向轴助力式、齿轮助力式和齿条助力式。一、转向轴助力式电动助力转向系统该式样电动机固定在转向轴的一侧，通过减速机构与转向轴相连接，直接驱动转向轴助力转向，如图（2-1）所示：图2-1 转向轴式电动助力转向系统5现在的大部分轿车都采用这种布置方式转向轴助力式。二、齿轮轴式电

21、动助力转向系统齿轮轴式电动助力转向系统的电动机和减速机构与小齿轮相连接，直接驱动齿轮助力转向，如图（2-2）所示，与齿轮轴式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。三、齿条轴式电动助力转向系统齿条轴式电动助力转向系统的电动机和减速机构则直接驱动齿条助力，与齿轮轴式相比，齿条助力式可以提供更大的转向力，适用于大型车。对原来的传动机构有较大的改变。如图（2-3） 图2-2 齿轮轴式电动助力转向系统5 图2-3 齿条轴式电动助力转向系统5插图图中的文字应相当于小五号字大小要让人能看得明白综合上面三种布置方案，在本次设计我选择第一种方案，即转向轴助力式。2.1.2 工作原理分析电动助力转向系统（图2

22、-4）是在传统机械转向机构的基础上增加信号传感装置、控制单元和转向助力机构。 图2-4 电动助力动力转向系统示意图19参考文献上角标统一去掉电动助力转向系统的转向轴由扭杆相连的输入轴和输出轴组成，输出轴通过传动机构带动转向拉杆使车轮转向，输出轴除通过扭杆和输入轴相连外，还经过蜗轮蜗杆减速机构离合器和助力电动机相连。驾驶员在操纵转向盘时，给输入轴输入一个角位移，输入轴和输出轴之间的相对角位移使扭杆受扭，转矩传感器将扭杆所受的转矩转化为电压信号输入电控单元；与此同时，车速传感器检测到的车速信号也输入电控单元，电控单元综合转向盘的输入力矩、转动方向以及车速等输入信号，判断是否需要助力以及助力的方向。

23、若需要助力，则依据既定的助力策略计算电动机助力转矩的大小并输出相应的控制信号给驱动电路，驱动电路提供相应的电压或电流给电动机，电动机输出的转矩由蜗轮蜗杆传动装置放大再施加给转向轴起助力作用，从而完成实时应该是“适时”控制助力转向；若出现故障或者车速超出设定值则停止对电动机供电，系统不提供助力，同时离合器切断，以避免电动机受惯性力矩的影响，系统转为人工手动助力。其工作过程如图2.5中间用“.”,用 “-”要统一所示。检测传感器控制单元助力电动机减速机构转向机构图2-5 电动助力转向系统工作过程框图72.1.3 EPAS的主要关键部件的选择和分析一、转矩传感器转矩传感器是测量驾驶员作用在转向盘上的

24、力矩的大小和方向的，有的转矩传感器还能测量转向盘的转角的大小和方向。转矩传感器有接触式和非接触式两种。二者比较起来，由于非接触式转矩传感器体积小，而且精度高，结合这次设计是参考的是奥迪系列轿车，所以采用非接触式转矩传感器。如下图（图2-6）图要清晰图2-6 非接触式转矩传感器6非接触式转矩传感器中有两对磁极环，当输入轴和输出轴发生相对转动的时，磁极环之间的空气间隙发生变化，从而引起电磁感应系数的变化，在线圈中产生感应电压，并将电压信号转化为转矩信号。汽车的行驶速度也是EPS系统的控制信号，它是由车速传感器来测量的。二、电磁离合器EPS系统助力一般都是在一个设定的范围，当车速低于某一个特定值时，

25、系统提供转向助力，保证转向的轻便性；当车速处于设定值之间时，电动机停止工作，系统处于stand(休眠)状态，离合器分离，以切断辅助动力，另外，当EPS系统发生故障的时候，离合器自动分离，此时仍然可利用手动控制转向，保障系统的安全性，EPS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（图2-7）所示。三、电动机助力电动机是EPS系统的主要动力源，它根据ECU的控制指令在不同的工况下输出不同的助力力矩，对整个EPS系统性能影响很大。对电动机的选择要求是：有良好的动态特性、调速特性和随动特性并易控制，还要求输出波动小、低转速大转矩、转动惯量小、尺寸质量轻等，因此常采用有刷式永磁直流

26、电动机。图2-7 单片干式电磁离合器8随着现代汽车技术的发展，汽车各个部件越来越多采用42V的直流电源, 42V直流电的EPS系统能在较低的输出直流电的同时保证有足够的输出功率,既降低系统的能量消耗和热发,又能改善系统的控制.四、减速机构减速机构是EPS中不可缺少的组件，它把电动机的输出减速放大后再传递给执行部件。目前实用的减速机构有多种组合方式，采用较多的是蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合式。这次设计我采用的是蜗轮蜗杆减速机构，它装配在减速机的一侧，如下图（图2-8）。图2-8 蜗轮蜗杆减速机构92.2 转向操纵机构的布置和分析从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。2.2.1转向盘

27、由轮缘1、轮辐2和轮毂3（图2-9）组成。轮辐一般为三根辐条（图2-9左）或四根辐条（图2-9右）组成，也有用两根辐条组成的。转向盘轮毂孔具有细牙内花键，借此与转向轴连接。转向盘内部是成型的金属骨架组成。图2-9 转向盘的构造1骨架外面一般包有柔软的合成橡胶或者树脂，也有包皮革的，这样可有良好的手感，而且还可以防止手心出汗时候握转向盘打滑。当汽车发生碰撞时，从安全性考虑，不仅要求转向盘应具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，而且还要求转向盘在撞车时候其骨架能产生变形，以吸收冲击能量，减轻驾驶员的受伤程度。转向盘上都装有喇叭按钮，有的轿车的转向盘上还装有车速控制开关和撞车是？保护驾驶员的气囊装置。2.

28、2.2 转向轴和转向柱管的吸能装置转向轴是连接转向盘和转向器的传动元件，并传递他们之间的转矩。转向柱管安装在车身上，支承着转向盘。转向轴从转向柱中穿过，支承在管柱内的轴承和衬套上。这次设计的轿车要求装有吸能式的转向盘外，而且还要求转向柱管也必须具有缓和冲击的吸能装置。为此，把转向轴设计成中间用柔性联轴节连接的上下两段（图2-10）。联轴节的上、下凸缘盘靠两个销子与销孔扣合在一起，销子通过衬套和销孔配合。当发生猛烈撞车的时，将会引起车身、车架产生严重变形，导致转向轴、转向盘等部件后移。与此同时，在惯性作用下驾驶员人体向前冲，致使转向轴的上下凸缘盘的销子与销孔脱开，从而缓和了冲击，吸收了冲击能量，

29、从而减轻了驾驶员的受伤程度。该装置叫可分离式安全转向操纵机构，本次设计的采用就是该种装置。图2-10(a) 轿车转向轴的吸收能装置21-转向盘；2-转向柱管；3-上转向轴；4-销子；5-橡胶衬套；6-下转向轴；7-聚四氟乙烯衬套；8-夹子；9-销孔；10-上凸缘盘；11-下凸缘盘图2-10（b缺图名）21-上转向轴；2-上凸缘盘；3-销子；4-下转向轴；5-聚四氟乙烯衬套；6-橡胶衬套；7-下凸缘盘；8-销孔2.3转向器结构形式的选择和分析2.3.1转向器的功用转向器是转向系中减速增大转矩的装置，其功能是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向。它实质上是一个减速器，以达到驾驶员驾驶省力，减

30、轻其疲劳程度之目的。2.3.2常见转向器的结构类型转向器的结构形式很多，通常按其传动幅结构形式来分类。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。现在将几种常见的转向器特点介绍如下：一、齿轮齿条式主要由转向齿轮、转向齿条、补偿装置、转向器壳、防尘罩等组成。齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常用转向横拉杆做成一体的齿条组成。这种结构的转向器的优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压制而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90；工作的时候产生的冲击和噪声小；转向器占用体积小；转向轮的转角比较大；制造成本低；维修方便等特点。其缺点：逆效率高（60-70），易产生反冲现

31、象，对驾驶员的操作不利。但是综合各方面因素考虑，该转向器的一般用于轿车最为合适，所以被现代的轿车广泛应用。上海桑塔纳2000、奥迪100、富康RG、夏利等轿车均采用齿轮齿条式转向器（图2-11和图2-12）。图2-11 齿轮-齿条转向器21-转向器壳；2-防尘罩；3-轮向齿轮；4-档盖；5-转向齿条；6-补偿装置图2-12 齿轮齿条式转向8根据输入齿轮位置和输入特点不同，齿轮齿条转向器由四种形式：中间输入，两端输出（图2-13a）；侧面输入，两端输出（图2-13b）；侧面输入，中间输出（图2-13c）；侧面输入，一端输出（图2-13d）。若采用侧面输入中间输出方案，图2-13 齿轮齿条转向器的

32、四种形式1与齿条固连的左右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近。由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系统的干涉。拉杆与齿条用螺栓固定连接（图2-14），因此，两拉杆与齿条同时向左或向右移动，为此在转向器壳体上开有轴向的长槽，从而降低它的强度。图 2-14 拉杆与齿条的连接4若采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。但是本次设计参考的车型是发动机前置后驱故本次设计选用的是一侧输入，两端输出的方案。如何避免拉杆与导向机构干涉应解释一下侧面输入，一端输出的齿轮齿条转向器，常常用在平头货车上。如果齿轮齿条式转向器

33、采用直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合，则运转平稳性降低，冲击大，工作噪声增加。此外，齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角只能是直角，为此因与总体布置不适应而遭淘汰。若采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击和工作噪声均下降，而且齿轮轴线和齿条轴线之间的夹角易满足总体设计的要求。故本次设计采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合式。齿条断面的选择：齿条断面有三种形式，圆形、V形、Y形三种。由于Y形消耗的材料少，质量小；能用来防止齿条的绕轴线转动；强度比较大；还能防止齿条旋转而破坏齿轮、齿条的齿不能正确的啮合的情况的出现。故采用Y形断面齿条。根据齿轮齿条转向器和转向梯形相对前轴的位置的

34、不同，齿轮齿条式转向器在汽车上有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形，如图2-15所示。本次设计采用的是选择是转向器位于前轴图2-15 齿轮齿条转向器的四种布置形式4后方，后置梯形式的分析为什么选此种结构有什么优越之处（图a所示）。二、循环球式转向器循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺母螺杆传动副；第二级是齿条赤扇传动副或者滑块曲柄销传动副。循环球式转向器具有传动效率高，操纵省力，机件磨损，使用寿命长等优点，但是一般用于商用车上。故/在此不多做介绍。三、球面蜗杆滚轮式这种转向器的传动副是球面

35、蜗杆和滚轮。滚轮式滚动轴承支承在摇臂轴上，又有双滚轮和三滚轮之分。球面蜗杆滚轮式也有好多优点：其传动效率高，而逆效率则较低，其磨损小，工作可靠，使用寿命长。但是这种转向器一般用于拖拉机上。四、蜗杆指销式蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(？以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。这种转向器一般用于重型汽车。2.4转向传动机构方案的选择和分析2.4.1转向传动机构的功用其功用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，且使两转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

36、小。同时，还承受由于路面不平而引起的冲击振动，以稳定汽车方向，避免转向盘由于路面的冲击而出现的打手现象。2.4.2转向传动机构的类型转向传动机构的结构形式因行驶悬架的不同，可分为非独立悬架转向传动机构和独立悬架转向传动机构。一、独立悬架转向传动机构采用独立悬架的汽车，每个转向轮相对于车身作独立运动，彼此互不影响。因此转向横拉杆必须是分成若干段的，才能正常传递转向力而不受干扰。转向梯形也是断开式的，与此同时，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或者三段。本次设计采用的也是独立悬架转向传动如图2-16。独立悬架转向传动机构主要包括：左右横向拉杆、球头销及球头销座、横拉杆支架、横拉杆球接头等组成。

37、1、转向横拉杆转向横拉杆分为左右两根，其内端是杆体的不可调的圆孔接头。孔内压装有橡胶-金属冲击环与转向齿条支架用螺栓连接。横拉杆外端为带球头的可调式接头，球头销与转向臂相连。通过调整横拉杆的长度可调整汽车前轮的前束值。2、球头销和球头销座球头销座是用耐磨材料聚甲醛和聚氨脂合成制成。球头销座是由弹簧预紧以消除间隙，球头销连接可以有效防止横拉杆与车轮的运动干涉，保证任何条件下都能顺利实现转向。本次设计采用的是独立悬架转向传动机构，并采用的是转向器位于前轴后方，后置梯形的的布置形式（图2-16）图2-16 齿轮齿条转向器和转向传动机构的的布置方案示意图45-左转向臂；3-左横行拉杆；10-齿轮齿条转

38、向器；4-右横向拉杆；6-右转向臂二、非独立悬架转向传动机构与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂2、转向直拉杆3转向节臂4和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆6和左、右梯形臂5组成的转向梯形一般布置在前桥之后，如图（2-17-a）所示。当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时，梯形臂5与横拉杆6在与道路平行的平面(水平面)内的交角90。在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角90，如图(2-17-b)所示。若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在汽车的横向左右摆动，则可将转向直拉杆3横置，并借球头销直

39、接带动转向横拉杆6，从而推使两侧梯形臂转动，如图(2-17-c)所示。具体在这里不多做介绍。图2-171】1.转向器 2.转向摇臂 3.转向直拉杆 4.转向节臂 5.梯形臂 6.转向横拉杆 第三章 转向系统的主要性能参数3.1 转向系的效率根据效率定义，因功率输入来源不同，转向器的效率有正、逆效率之分。功率由转向轴输入，经转向摇臂输出所求得的效率称为正效率，用符号+表示，反之称为逆效率，用符号-表示。3.1.1 转向系的正效率影响转向系的正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和质量制造等，同一类型的转向器因结构不同，效率也有较大的差别。对于齿轮齿条式转向器，如果只考虑啮合副的摩擦损失

40、，忽略轴承和其它地方的摩擦损失。其效率可以用下式计算：+= （3-1）式中齿轮的螺旋角（齿条的倾斜角）摩擦角由于该转向器为可逆转向器，故摩擦角 要比齿轮螺旋角小，齿轮齿条式转向器的效率一般为7080。取+=75 ，=10 由于 = 则=40403.1.2 转向系的逆效率转向系的逆效率影响汽车的使用性能和驾驶员的安全。对于逆效率高的转向器而言，路面作用在车轮上的力，经过转向系统可大部分传递到方向盘，这种转向器称为可逆式的。齿轮齿条转向器属于可逆式的转向器。设计的时候，为满足操纵的方便性，希望转向器的正逆效率要高。和计算正效率的公式一样，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。逆效率

41、可用以下的公式计算：-= （3-2）3.2传动比的变化特性3.2.1转向系统传动比的组成转向系的传动比由转向系的角传动比和转向系的力传动比所组成。从轮胎接地中心作用在两个轮上的合力和与？作用在方向盘上的手力之比称为力传动比。方向盘的转角和驾驶员同侧的转向轮转角之比，称为转向系的角传动比。3.2.2转向系统的力传动比和角传动比的关系如上所述，力传动比可以用以下的式子表示： =下角标编著的不对，通篇都要核对一下 (3-3) 轮胎和地面之间的转向阻力和作用在转向节上的转向阻力有以下关系：= （3-4）车轮转臂，指主销延长线至地面的交点到轮胎接地中心的距离。作用在方向盘上的手力可以由下面的式子来表示：

42、 = (3-5)式中公式后的解释格式要一致：统一用“式中 xx”通篇核对 作用在方向盘上的力矩， 方向盘的作用半径。将公式（3-4）和(3-5)代入(3-3)后，得=错了吧 (3-6)如果忽略摩擦损失，可以表示：=错没？字母解释一下，或前面介绍时带出= (3-7)将(3-7)代入(3-6)之后，得到 = (3-8)由（3-8）可知，力传动比与、和有关。车轮转臂越小，力传动比越大，转向越轻便。但是a值过小的话，会由于车轮和路面的之间的表面摩擦力的增加，反而增大了转向阻力。对于一定的车型，可以用实验方法确定值的最小极限值。通常货车的值在4060mm之间，轿车的值取0.40.6的轮胎胎面的宽度。对于

43、一定的汽车而言，和都是一个常值，故力传动比与角传动比成正比关系。3.2.3传动系传动比的计算汽车在沥青或者混凝土路面的原地转向阻力矩，可用下面的半经验公式计算： = (3-9)式中 前轴静负荷，； 轮胎和地面间的滑动摩擦系数，一般在0.7左右； 轮胎气压，。由于满载时，前轴负荷45-49.5；空载时，51-56，所以 =1700汽车整备质量？式前要叙述559.8=9163 即 =由于轮胎选用205/55R16V型号，其宽度为205，那么，=0.4205=82;=公式为什么都是一节一节的不是整体的一个式子呢取=200，则=45.6由于=，即=45.618.73.3转向系传动副的啮合间隙3.3.1

44、转向器的啮合特征所谓啮合间隙是指各种转向器中传动副之间的间隙。啮合间隙又称为传动间隙。研究啮合特性的意义，在于它与直线行驶状态的稳定性和转向器的使用寿命有密切关系。汽车处于直线行驶状态时，转向器传动副的啮合间隙可能有两种情况：没有间隙或者有间隙。在后一种情况下，一旦转向器受到侧向力的作用，就能在间隙的范围内，允许转向轮偏离原来的行驶位置，而使汽车失去安稳性。为了防止出现这样的情况，要求传动副的啮合间隙在方向盘处于中间或附近位置上时要极小，最好无间隙，以保证汽车直线行驶的稳定性。 因为汽车用小转弯行驶的次数多于大转弯，所以转向器传动副工作表面磨损不均匀。传动副中间位置的磨损要大于两端的磨损。当中

45、间位置的间隙达到一定程度的时，驾驶员将无法确保行驶的稳定性，此时要对间隙进行重新调整，借以消除所产生的间隙，调整后要求方向盘能及时圆滑地从中间位置转到两端，而无卡住现象。如果设计的时使转向器的传动副各处具有均匀的间隙，就不能达到上述的要求，因为当中间位置磨损出现间隙后，经过调整，该处的间隙虽然可以消除，但是在方向盘转到底以前必然要卡住，使之不能继续使用。为了延长转向器的使用寿命，应当使传动副的啮合间隙在离开中间位置以后逐渐增大。3.3.2转向盘的自由行程 就转向操纵机构的灵敏度而言，最好是转向盘和转向节运动能同步开始并能同步结束。然而，这在实际上是不可能的，因为在整个转向系统中，各个传动件之间必存在着转配间隙，而且，这些间隙将随着零件的磨损而逐渐增大。在转向盘转动的开始阶段，驾驶员对转向盘的转向力矩很小，因为只用来克服转向系的内部摩擦，称为转向盘的空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的力来克服从车轮传到转向节的阻力矩，从而实现汽车的转