汽车设计大作业设计

汽车设计大作业

姓名：武星

学号：129054055

成绩栏:

新型主动转向装置研究

转向系统定传动比设计的缺陷主要表现为：低速或停车工况下驾驶员需要大

角度地转动转向盘，而高速时反而会使得车辆的转向反应相对于方向盘转角更为

灵敏，又不能满足方向稳定性要求。故同时满足转向系统在低速时的灵活性与高

速时的稳定性，对提升车辆的操纵性和安全性有很现实的意义。

在现有量产车辆上，德国宝马公司和ZF公司联合开发的前轮主动转向系统

（AFS）完美地解决了上述问题,并已装备于部分宝马3系列和5系列轿车上山o

“主动转向”是指：除了驾驶员的转向操作外，汽车自身也具有转向功能，即通

过主动对车轮转向角的调节，提高车辆的稳定性、主动安全性和操纵舒适性。主

动转向系统主要有两种型式：①机械式叠加转向；②线控转向。

目前主动转向技术的研究大多数集中在线控转向技术上。图1为目前采用较

多的线控转向系统（SteerbyWiresystem,简称SBW系统）。工作原理是：控制器

3根据所有传感器的信号作出判断，算出需要的车轮转向角和方向盘1需要的回

正旋转力矩或转动阻力矩，控制电机2和4予以实现。SBW系统的优点是:取消

了方向盘和转向器之间的机械连接，占据空间小，便于布置，路面的冲击也不会

直接传到驾驶员手上。

图1线传系统示意图

1方向盘2电机3控制器4转向驱动电机5转向器

另一类转向系统以宝马公司产品为代表，它是-一种机械式叠加转向系统（图2

所示），方法是将方向盘到转向器之间的转向轴断开，中间增加一个传动机构。

通过两组NGW型行星齿轮组和附加转角电机巧妙地实现了变传动比的功能。当

车辆低速行驶时,由伺服电机通过蜗轮蜗杆机构带动内齿圈17转动，使输出端太

阳轮19转动方向与方向盘转向相同，增加了实际的转向角度;高速时，伺服电机驱

动的行星架转动方向与转向盘转向相反，叠加后减少了实际的转向角度，转向过程

传动比加大，提高了汽车的稳定性和安全性。机械式主动转向系统和线控转向最

大的区别体现在当系统发生故障时，机械式主动转向系统仍能通过转向盘与车轮

间的机械连接确保其转向性能,而线控转向必须通过系统主要零件的冗余设计来

保证车辆的安全性。

图2宝马主动转向系统传动部分结构示意图

图2

11输入轴，12太阳轮，13行星齿轮，14内齿圈，15行星架（行星架外圈是蜗

轮）,

16蜗杆（与电机连接），17内齿圈，18行星齿轮，19太阳轮，20输出轴

图2宝马主动转向系统传动部分结构示意图

基于上述问题，本文提出了-利新型的汽车主动转向系统的主动转向传动装

置（图3）。该主动转向传动装置包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置,

采用机械连接，安全性高，且主动转向输出是由动力驱动装置驱动内齿圈经行星

架输出，是减速传动，蜗轮蜗杆机构驱动力矩小，从而可以减小机构的尺寸、降

低成本、减小占据的空间。

图3宝马主动前轮转向系统之变传动比机构示

图3

1.蜗杆，2.蜗轮，3.助转角电机，4.输入轴，5,9.太阳轮，6,10.行星齿轮，7,

11.内齿圈,8.行星架,12.输出轴

2.1新型主动转向装置结构

3.该新型主动转向系统的核心部件是一套集成在转向柱上的双行星齿轮机构，位

于方向盘和转向器之间，包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置（如图4

所示）。动力驱动装置由电机、蜗杆和蜗轮组，蜗杆22与蜗轮28啮合并由电机

32驱动。蜗杆22与蜗轮28位于壳体33内。机械传动装置的一端通过输入轴21

与方向盘连接，另一端通过输出轴27与转向机连接。蜗轮28与内齿圈之一23

固接在一起。机械传动装置由两组并列的NGW型行星齿轮传动机构组成；由太阳

轮30、行星齿轮之一24、内齿圈之一23组成行星排I；由太阳轮30、行星齿

轮之二26、内齿圈之二25组成行星排II；两个行星排的传动比是相同的，太阳

轮30为两个行星排共用。这里的行星排是指行星传动齿轮组，行星排I通过行

星架之一29与输入轴21连接；行星排H通过行星架之二31与输出轴27连接。

输入轴21的一端与方向盘连接，另一端与行星架之一29固接在一起；输出轴

27的一端与行星架之二31固接在一起，另一端连接转向器。内齿圈之一23与

行星齿轮之一24啮合，行星齿轮之一24与太阳轮30啮合；太阳轮30还与行星

齿轮之二26啮合，行星齿轮之二26与内齿圈之二25啮合。内齿圈之二25是固

定的，内齿圈之一23与蜗轮28固接在一起，电机32可以驱动内齿圈23旋转。

4.

5.21输入轴22蜗杆23