机械毕业设计开题报告轿车转向机构设计

1、毕业设计（论文）开题报告 机械工程 系（院） 2011 届 题 目 轿车转向系统设计 一、本课题研究的主要内容、目的和意义汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统（俗称汽车转向系）。因此，汽车转向系的功用

2、是，保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。 按转向能源的不同，转向系可分为机械转向系和动力转向系。转向系以驾驶员的体力（手）作为转向能源的转向系，叫机械转向系。兼用驾驶员体力和和发动机的动力为转向能源的转向系叫动力转向系。 传统的汽车转向系统是机械转向系，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式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。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。 但是，随着汽车工业的快速

3、发展，轿车的时速也也在快速提升。高速轿车转向时的阻力矩比普通汽车要大得多，单靠选用角传动比较大的转向器来提高机械转向系的传动效率，远不能满足转向轻便和行车安全的要求，机械转向系也很难兼顾操纵省力和灵敏两方面的要求。 因此，动力转向系统应运而生，动力转向系的转向加力装置是以发动机输出的动力为能源来增大驾驶员操纵转向轮转向的力量，从而使操纵十分简单，同时选用传动比较小的转向器角传动比，还能满足转向灵敏的要求。动力转向系统分为液压转向系统和电动转向系统2种。其中液压转向系统由于工作压力高（可达10mp以上），部件尺寸很小，液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击与振动，在实

4、际中应用的最多，目前已在和各类各级汽车上获得广泛应用。 本课题就以液压动力转向系为对向，介绍研究轿车上液压动力转向机构的实现方法，以及相关重要参数，总结大学期间学习的各科专业知识，如机械原理、机械设计、机械制造基础以及液压传动等，为以后工作打下实践基础。二、文献综述（相关研究现况和发展趋向）作为汽车的一个重要组成部分，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

5、向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段机械式的转向系统，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，这样一来，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，目前在一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。自1953 年通用汽车公司在凯迪莱克和别克轿车上首次批量使用液压动力转向系统（hps）以来, 液压动力转向系统给汽车带来了巨大的变化: 人不再需要靠大直径的转向盘来产生足够的转

6、向力矩, 转向盘的减小, 使得驾驶室变得宽敞起来, 座椅布置也变得更为舒适了; 液压动力转向系统在降低了转向操纵力的同时, 也使转向变得更为灵敏。随着技术的发展,液压动力转向系统在体积、价格和所消耗的功率等方面都取得了惊人的进步。今天,液压动力转向系统几乎成为销售轿车的标准装备。电动助力转向（eps）在日本最先获得实际应用，1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的cervo车上，随后又配备在alto上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司，美国的delph

7、i公司，英国的lucas公司，德国的zf公司，都研制出了各自的电动助力转向系统。电动助力转系系统的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的eps仅低速和停车时提供助力，高速时eps将停止工作。新一代的eps则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展，eps技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，为此其应用范围将越来越大。线控转向系统(steering by wire-sbw)是更新一代的汽车电子转向系统，线控转向系统与上述各类转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接。，汽车的转向阻力

8、完全由驱动电机来克服，转向盘只是作为转向系统的一个转角信号输入装置。线控转向系统能够提高汽车被动安全性，有利于汽车设计制造，并能大大提高汽车的乘坐舒适性。但是由于转向盘和转向柱之间无机械连接，生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的“路感”比较困难；且电子器件的可靠性难以保证。所以线控转向系统目前处于研究阶段，只配备在一些概念汽车上。虽然了以电动机为为动力的电动助力转向系统具有节能高效等优点，但在当前，由于直流电机性能和车载电源电压的限制，其还仅用于排量在1.3l-1.6l的一些小型轿车上。液压动力转向系仍会依其成熟的技术和出色稳定的助力性能在当前和今后一段时间内占据动力转向系统的主要

9、地位。三、方法（方案、技术路线等）和可行性论证液压动力转向系中，根据机械式转向器、转向向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压式动力转向装置分为整体式、组合式和分离式三种结构形式。 整体式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸与机械转向器组合成一个整体，安装在转向轴的下端。组合式液压动力转向装置是交机械转向器、转向动力缸及转向控制阀三者中的两者组合制成一个整体。分离式液压动力转向装置的转向动力缸、转向控制阀与机械转向器都是单独设置的。 转向控制阀有滑阀式和转阀式两种：滑阀式转向控制阀是阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，转阀式转向控制阀是阀体绕其圆心转动来控制油

10、液流量的转向控制阀。目前国产轿车上几乎毫无例外地采用了转阀式的整体动力转向器。例如，一汽生产的红旗ca7220 型、一汽大众生产的奥迪、捷达以及神龙汽车有限公司生产的富康等轿车，皆为此种结构形式。故本课题研究转阀式的整体动力转向器。其具有完全的可行性。 四、预期结果（或预计成果）1）正确设计转向梯形机构，可以保证汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。2）汽车转向行驶时，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。3）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。4）转向传

11、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。5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。6）操纵轻便。7) 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。8) 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。9) 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。10) 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。11）为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，其最小转弯半径能达到汽车轴距的22.5倍。12）轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.0圈。

12、五、研究进度安排13周 查阅资料、调研，了解轿车转向机构的设计要求；48周 轿车转向系统中各主要结构、部件的设计计算（转向阻力矩的计算、转向梯形参数的计算、流量与压力计算，扭转刚度的计算、转向器传动比的计算、杆系传动比的计算、结构与强度相结合验证性计算、压力角与传动角许用范围的计算等，并绘制其中包括的典型零件图、工作原理图等； 89周 整理图纸；1011周 撰写设计计算说明书；12周 完善设计环节，准备答辩相关材料。六、主要参考文献关文达.汽车构造 机械工业出版社.2009胡建军，李彤.汽车转向技术进展分析液压与气动.2006.12高建春，朱贤达.齿轮式转向机构 上海应用技术学院学报.2003.1 新浪汽车.浅谈汽车转向系统 2005.05李伟光.汽车电动助力式转向系统的