汽车设计转向系设计说明书

课程汽车设计题目电动助力转向系设计说明书

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日期 2016年6月15日

目录

一. 轿车转向系设计方案的选择................................. - 1 -

1.轿车参数的确定 (1)

2.对转向系的要求 (2)

3.转向系结构设计 (2)

1)转向操纵机构 ......................................................................................- 2 -

2)转向传动机构 ......................................................................................- 3 -

3)机械转向器 ..........................................................................................- 3 -

二.转向系统的主要性能参数................................... - 4 -

1.转向系的效率 (4)

1)转向系的正效率...................................................................................- 4 -

2)转向系的逆效率...................................................................................- 5 - 2.转向系传动比的确定. (5)

1)转向系统传动比的组成........................................................................- 5 -

2)转向系统的力传动比和角传动比的关系..............................................- 6 -

3)传动系传动比的计算 ...........................................................................- 7 - 3.转向系传动副的啮合间隙 .. (7)

1)转向器的啮合特征 ...............................................................................- 7 -

2)转向盘的自由行程 ...............................................................................- 8 - 4.齿轮齿条式转向器的设计和计算 (8)

1)转向轮侧偏角的计算 ...........................................................................- 8 -

2)转向器参数的选取 ...............................................................................- 9 -

3)选择齿轮齿条材料 ...............................................................................- 9 -

4)轴承的选择 ........................................................................................ - 10 -

5.转向盘的转动的总圈数 (10)

三.电动助力转向系统设计.................................... - 10 -

1.转矩传感器 (10)

2.减速机构 (10)

3.电磁离合器 (10)

4.电动机 (11)

5.车速传感器 (11)

6.电子控制单元 (11)

四.转向梯形机构的设计...................................... - 11 -

1.转向梯形理论特性 (11)

2.转向梯形的布置 (12)

3.转向梯形机构尺寸的初步确定 (12)

4.梯形校核 (12)

一. 轿车转向系设计方案的选择

1.轿车参数的确定

本次轿车转向系设计的整车相关参数如下：

表1 整车相关参数

2.对转向系的要求

1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转；

2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N；

3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏；

5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构；

6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置

3.转向系结构设计

1)转向操纵机构

转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。转向盘的直径根据JB4505-1986标准规定，设计为380mm.转向轴采用一根无缝钢管制成，为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动引起的附加载荷，提高汽车正

面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。所以一般选用刚性万向节，刚性万向轴多是十字轴式，可采用单万向节，也可采用双万向节，双万向节要求布置适当，达到等角速度运动。

2)转向传动机构

转向传动机构包括转向臂、转向操纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂以及转向横拉杆等。转向传动机构用于把转向器输出的力和运动传给左、右转向轮按一定关系进行偏转。

3)机械转向器

机械转向器是司机对转向盘转动变为转向摇臂的摆动（或齿条沿转向车轴轴向的移动），并按一定的角转动比进行传递的机构。

机械转向器分为齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器。由于齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑；质量轻，刚性大；正、逆效率都高以及便于布置；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙以后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除齿间间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小适于在微车上采用；没有转向摇臂和直拉杆，转向转角可以增大，转向灵敏，制造容易，成本低；而且适用于与麦弗逊式独立悬架。所以选用齿轮齿条式转向器。

根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出。

采用侧面输入，中间输出方案时，与齿条连的左、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、下跳动时转详细与悬架系的运动干涉。拉杆与齿条用螺栓固定连接，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，从而降低了他的强度。

采用两端输出方案时，由于轴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。

侧面输入，一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在平头货车上。

由于齿轮齿条式转向器采用直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合，则运转平稳降低，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。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，冲击与工作噪声均下降，而且齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要求。因为斜齿工作时有轴向力作用，所以转向器应该采用推力轴承，使轴承寿命降低，还有，斜齿轮的滑磨比较大是它的缺点。

齿条断面形状有圆形、V形和Y形三种。圆形断面齿条的制作工艺比较简单，V形和Y形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，约节省20％，故质量小；位于齿下面的两斜面与齿条托座接触，可用来防止齿条绕轴线转动；Y形断面齿条的齿宽可以做的宽些，因而强度得到增加。在齿条与托座之间通常装有用减磨材料（如聚四氟乙烯）做的垫片，以减少滑动摩擦。当车轮跳动、转向或转向器工作时，如在齿条上作用有能使齿条旋转的力矩时，应选用V形和Y形断面齿条，用来防止因齿条旋转而破坏齿轮、齿条的齿不能正确啮合的情况出现。

为了防止齿条旋转，也有在转向器壳体上设计导向槽，槽内镶嵌导向块，并将拉杆、导向块与齿条固定在一起。齿条移动时导向块在导向槽内随之移动，齿条旋转时导向块可

防止齿条旋转。要求这种结构的导向滑块与导向槽之间的配合要适当。配合过紧会为转向和转向轮回正带来困难，配合过松齿条仍能旋转，并伴有敲击噪声。

根据齿轮齿条式转向器广泛应用于乘用车上。载荷质量不大，前轮采用独立悬架的货车和客车有些也用齿轮齿条式转向器。

二. 转向系统的主要性能参数

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η+表示，反之称为逆效率，用符号η-表示。

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，忽略轴承和其它地方的摩擦损失。其效率可以用下式计算：

η+=）

ραα+tan(tan （2-1） 式中α——齿轮的螺旋角（齿条的倾斜角）

ρ——摩擦角

由于该转向器为可逆转向器，故摩擦角ρ 要比齿轮螺旋角α小，齿轮齿条式转向器的效率一般为70—80％。

取η+=75％ ，α=10°

由于 η=）

ραα+tan(tan 则ρ=4040’‘ 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。逆效率可用以下的公式计算：

%68262949192

.018245208.0tan )tan(-==?-=ραη （2-2） 2. 转向系传动比的确定

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0ωi 和转向系的力传动比p i 所组成。从

轮胎接地中心作用在两个轮上的合力w F 2和与作用在方向盘上的手力h F 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。

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：

p i =Fh

Fw 2 (2-3) 轮胎和地面之间的转向阻力w F 和作用在转向节上的转向阻力r M 有以下关

系：

w F =a

Mr （2-4） a ——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h F 可以由下面的式子来表示：

h F =Rsw

Mh (2-5) 式中 h M ——作用在方向盘上的力矩，

sw R ——方向盘的作用半径。

将公式（3-4）和(3-5)代入(3-3)后，得

p i =

Mha

sw Mr R 2 (2-6) 如果忽略摩擦损失，Mh Mr 2可以表示： h r M M /2=0

θ?=0ωi (2-7) 将(2-7)代入(2-6)之后，得到

p i =0ωi ·a

Rsw (2-8) 由（2-8）可知，力传动比p i 与sw R 、a 和0ωi 有关。车轮转臂a 越小，力传动

比p i 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a 值的最小极限值。通常货车的a 值在40—60mm 之间，轿车的a 值取0.4—0.6的轮胎胎面的宽度。对于一定的汽车而言，sw R 和a 都是一个常值，故力传动比p i 与角传动比0ωi 成正比关系。

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：

r M =P G 313μ mm N ? (2-9)

式中 1G ——前轴静负荷，N ；

μ——轮胎和地面间的滑动摩擦系数，一般在0.7左右；

P ——轮胎气压，2/mm N 。

空载时前轴负荷60%，所以

1G =1060×60％×9.8=6233N

即 r M =24437824

.0)6233(37.03

=mm N ? 由于轮胎选用160/65R13型号，其宽度为160mm ，那么，

a =0.4×160=64mm ;

w F =a

M r =381864244378=N 因为h F <=200N ，则

p i =20023818?=h

w F F 2>=38.2 由于p i =0ωi ?a

R sw ， 即0ωi =p i ?sw

R a =38.2×19064>=12.9 3. 转向系传动副的啮合间隙

1) 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。

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，从而实现汽车的转向。转向盘在空转阶段的角行程，称为转向盘的自由行程。转向盘的自由行程对于缓和路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，以免影响灵敏度，一般来说，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任何一方的自由行程最好也不超过10—15度，当零件磨损严重到转向盘的自由行程超过25—30度时，必须进行调整。

4.齿轮齿条式转向器的设计和计算

1)转向轮侧偏角的计算

图1转向侧轮偏转角计算图

sin =αR

L =4942.055002471= 6.29=αo

tan B

R L -?=αβcos =β

2) 转向器参数的选取

齿轮齿条转向器的齿轮采用斜齿轮，齿轮模数在2~3mm 之间，主动小齿轮齿数在5~7之，压力角取20α=?，螺旋角在9~15??之间。故取小齿轮16z =，2.5n m =，10β=?右旋，压力角20α=?，精度等级8级。

表2 齿轮齿条参数

名称

符号 公式 齿轮 齿条 齿数 6 31 分度圆直径 15.231

— 变位系数 — 1

— 齿顶高 5

2.5 齿根高 0.625

3.12 齿顶圆直径 25.231

— 齿根圆直径 13.981

— 齿轮中圆直径 20.231

— 螺旋角 — 10°

齿宽

30 20 3) 选择齿轮齿条材料

小齿轮：40Cr C-N 共渗淬火、回火 43—53HRC

齿条： 45 调质处理 229—286HBS

4)轴承的选择

轴承1 深沟球轴承6004 (GB/T276-1994)

轴承2 滚针轴承 NA4901 (GB/T5801-1994)

5.转向盘的转动的总圈数

方向盘转动总圈数与转向轮最大转角α和β有关，可通过下式初算转向盘的转动总圈数：

对货车和轿车转向盘的转动总圈数有不同的要求。不装动力转向的重型汽车一般方向盘转动的总圈数不应该超过7圈，对于轿车不宜超过3.6圈。取n=3.5,

可得：

三. 电动助力转向系统设计

1.转矩传感器

扭矩传感器用来检测转向盘扭矩的大小和方向，以及转向盘转角的大小和方向，它是EPS的控制信号之一。扭矩传感器主要有接触式和非接触式两种。常用的接触式（主要是电位计式）传感器有摆臂式、双排行星齿轮式和扭杆式三种类型，而非接触式转矩传感器主要有光电式和磁电式两种。前者的成本低，但受温度与磨损影响易发生漂移、使寿命较低，需要对制造精度和扭杆刚度进行折中，难以实现绝对转角和角速度的测量。后者的体积小，精度高，抗干扰能力强、刚度相对较高，易实现绝对转角和角速度的测量，但是成本较高。因此扭转传感器类型的选取根据EPS的性能要求中和考虑。

2.减速机构

减速机构用来增大电动机传递给转向器的转矩。它主要有两种形式：双行星齿轮减速机构和涡轮蜗杆减速机构。由于减速机构对系统工作性能的影响较大，因此在降低噪声，提高效率和左右转向操作的对称性方面对其提出了较高要求。装配有离合器的EPS，多采用涡轮蜗杆减速机构，装配在减速机构的一侧。

3.电磁离合器

电动式EPS转向助力一般都是工作在一个设定的范围。当车速低于某一设定值时，系统提供转向助力，保证转向的轻便性；当车速高于某一设定值时，

系统提供阻尼控制，保证转向的稳定性；而当车速处于两个设定值之间时，电动机停止工作，系统处于Standy状态，离合器分离，以切断辅助动力。另外，当EPS系统发生故障时，离合器应自动分离，此时仍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。4.电动机

电动机根据ECU的指令输出适宜的转矩，一般采用无刷永磁电动机，无刷永磁电机具有无激磁损耗、效率较高、体积较小等特点。电机是EPS的关键部件之一，对EPS的性能有很大的影响。由于控制系统需要根据不同的工况产生不同的助力转矩，具有良好的动态特性并容易控制，这些都要求助力电机具有线性的机械特性和调速特性。此外还要求电机低转速、大转矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量轻、可靠性高、抗干扰能力强。

5.车速传感器

车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号，也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号，车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内，这是为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，用于保证电子通讯不产生中断，防止造成驾驶性能变差或其他问题，在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用磁电式传感器来进行车速(VSS)、曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)的控制。

6.电子控制单元

电子控制单元的功能是根据转矩传感器和车速传感器传来的信号，进行逻辑分析和计算后发出指令，控制电动机和离合器的动作。

四. 转向梯形机构的设计

对汽车转向系的要求，除了机动性、轻便性和操纵稳定性之外，还必须保证转向轴的内外转向轮有一定的比例关系，是汽车转向过程中所有的车轮都是纯滚动或有极小的滑移，这一要求一般由转向梯形机构近似地实现。

1.转向梯形理论特性

为了使汽车转向时只有纯滚动，两转向轮应绕后轴延长线的O点转动，且内外轮的转角应保证下列关系：

图2.理论上的转向特性曲线

式中，是外转向轮转角，是内转向轮转角，K是两主销延长线至地面交点间的距离，L是两主销延长线与地面交点至后轴间的距离。图中的GD线上任何一点与A和B连线所成的角分别为和，GD线为理论特性曲线。

进行转向梯形设计时应要保证内、外轮转角符合或接近纯滚动关系式，目前的转向梯形机构还不能绝对保证符合转向梯形理论特性曲线。由于受到车轮、前轴布置的影响，梯形设计时在常用的范围内偏差应尽量小，以减小汽车在高速行驶时轮胎的磨损；至于转向轮在大转角时，汽车速度较低，偏差大些也没问题。

由于弹性轮胎存在着横向偏离问题，当汽车转向时，所有的车轮不是绕O点转动，而是绕转动，点的位置取决于前轮的横向侧偏角和后轮的横向侧偏角。由于影响轮胎的横向偏离因素太多，目前无法用简单方法加以确定，所以暂时不考虑横向偏离问题。

图3.理论与实际转向中心

2.转向梯形的布置

为保证汽车行驶的安全性，在一般情况下应尽量将梯形布置在前轴之后，横拉杆的高度应在前轴下表面以上15mm处，以避免障碍物的撞击。只有在发动机的位置很低或车前轴是驱动轴时，由于梯形臂的横拉杆难于布置时才不得不把转向梯形放在前轴之前，此时横拉杆应尽量高些。

3.转向梯形机构尺寸的初步确定

转向梯形的基本尺寸主要是梯形底角和梯形臂长m。

梯形臂长主要根据布置空间而定，它直接影响到横拉杆轴向力的大小。

图4.转向梯形机构尺寸参数

横拉杆轴向力

式中，是纵拉杆对转向节上臂的作用力，一般可用前轴负荷的一般计算，l 是纵拉杆作用力臂，是横拉杆轴向力的作用力臂。从式子可以看出，梯形臂

不宜过短，因为横拉杆轴向力与梯形臂m成反比，m减小导致增大。但梯形臂长度也不宜过大，否则会使其布置困难。通常汽车上梯形臂长度m与两主销中心距K’的比值约为0.11~0.15 。

梯形底角是一个非常重要的参数，一般情况下，对整体式转向轴后置梯形来说，两梯形臂延长线的交点约在前轴后轴距的2/3处左右。在实际设计中梯形底角是根据整车布置最后确定的，一般在的范围内。梯形底角主要受到车轮的限制，很难设计得十分合理，一般设计时横拉杆接头与车轮间隙不小于8mm。

所以梯形机构的主要参数可以确定为：m=169mm，=

4.梯形校核

在转向梯形尺寸确定后，必须以此作出梯形的实际特性曲线，并与理论特性曲线进行比较。应当使实际特性曲线和理论特性曲线尽可能一致。这可以通过选取不同的梯形底角和梯形臂长m来达到。具体校核可采用计算法和图解法两种方法进行。

下面以图解法为例进行校核

1）如图，首先根据初步确定的梯形尺寸（梯形下地长度K=AB、梯形臂长m=AP=BQ、梯形底角）作出中间位置的转向梯形图APQB

图5.中间位置转向梯形图

2）分别以A和B 为圆心，以梯形臂长m为半径画两上弧。

3）以A点位圆心，从AP线开始每个做出A点的圆心角β1，β2，β3，···，以与A点为圆心、m为半径所画的弧相交于P1，P2，P3，···各点，再分别以P1，P2，P3，···各点为圆心，以PQ长为半径画弧分别与以B点圆心、m为半径画出的弧相交于Q1，Q2，Q3，···各点，将B点与Q1，Q2，Q3，···各点连线，测量α1，α2，α

3，···各角（即外轮转角）。

根据内外轮转角画出实际的特性曲线，可

以选出几组不同的梯形底角和梯形臂长，

按前述方法画出一系列的特性曲线，最接

近理论特性曲线的该条曲线的和m，即

为最终的梯形底角和臂长。由于要考虑到

实际情况，此处不做进行详细计算，该设

计最终的梯形底角和梯形臂长以理论设

计作为最后设计的结果。

图6.实际特性曲线

参考书籍：

【1】王国权、龚国庆，汽车设计课程设计指导书，机械工业出版社，2015.2 【2】王望予，汽车设计，机械工业出版社，2016.1

【3】

汽车转向系统设计计算匹配方式方法

1 汽车转向系统的功能 1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。 对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘 转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。这时， 基本上是角输入。而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有 一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。 1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。这种反馈，通常称为路感。 驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、 身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车 的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路 感是优良的操稳性中不可缺少的部分。 反馈分为力反馈和角反馈 从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。 2 转向系统设计的基本要求 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。转向系的基本要求如下： 2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。 不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。实际上，没有哪 一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向 角（轮15°～25°围）使转向外轮运动关系逼近上述要求。 2．2 良好的回正性能 汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前 轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销倾角、 主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的 逆效率等。 2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。 2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最小。 汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，轮载荷减小，外轮载荷

汽车总体设计说明书

中北大学 课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院（系）：机械工程系 专业：车辆工程 题目：一汽大众宝来乘用车总体设计及各总成选型综合成绩： 指导教师：职称: 教授 2013年 12 月 30 日

中北大学 课程设计任务书 2013/2014 学年第 1 学期 学院（系）：机械工程 专业：车辆工程 学生姓名：学号： 课程设计题目：一汽大众宝来乘用车整体设计及各总成选型起迄日期：12 月20 日～ 1 月 3 日 课程设计地点： 指导教师 系主任： 下达任务书日期: 2013 年12月20日

课程设计任务书 1．课程设计教学目的： （1）培养学生专业思想。使学生了解以前所学理论知识和参加过得金工实习、工艺实习及专业生产实习等环节，都是为今后的专业设计、生产做准备，每一个环节都是为了培养一名合格的车辆工程专业人才而设置，车辆工程专业需要有扎实的专业基础知识和实践能力。 （2）提高结构设计能力。通过课程设计，使学生学习和掌握汽车驱动桥的主减速器设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立的、全面的、科学的工程设计的能力。 （3）在课程设计实践中学会查找、翻阅和使用标准、规范、手册、图册和相关技术资料等。 2．课程设计的内容和要求： 1、内容：一汽大众宝来乘用车整体设计及各总成选型 2、具体参数： 车型7 长宽高 /mm 前悬/后悬 /mm 前轮距/后轮 距 / mm 轴距 /mm 总质 量/kg 整备质 量/kg 一汽大众宝来4376 1735 1446 873/990 1513/1494 2513 1830 1280 额定 承 载人数发动机 型号 排量 /mL 发动机功率 /kW 轴数 最高车速 /(km/h) 轮胎规格 5 BJH 1595 74 2 182 195/65R15 3、要求： 为给定基本设计参数的汽车进行总体设计，计算并匹配合适功率的发动机，轴荷分配和轴数，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数，详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总布置草图和乘员舱布置草图。（1）驱动形式及主要参数的选择：驱动形式，布置形式，汽车主要参数的选择（2）发动机的选择 （3）外形设计及总体布置：整车布置的基准线（面）—零线的确定，各部件的布置3．课程设计成果形式及要求： 完成内容： （1）总布置草图1张（1号图） （2）驾驶舱布置草图1张（3号图） （3）零件图1张（3号图） （4）设计计算说明书1份

汽车总体设计

目录 1 概述 (3) 1.1 整车总布置设计的任务 (4) 1.2 设计原则、目标 (4) 1.3 汽车设计过程 (5) 2 总成型式的选择 (5) 2.1 动力总成的型式 (5) 2.2轴数和驱动形式 (6) 2.3 车身和车架的型式 (7) 2.4 车桥和轮胎的选择 (8) 2.5 悬架系统的型式 (9) 2.6 转向系统的型式 (10) 2.7制动系统的型式 (11) 3 汽车主要参数的选择 (11) 3.1 主要尺寸参数的选择 (12) 3.2 整车质量参数估算 (15) 3.3 主要性能参数的选择 (19) 4 发动机选型 (24) 4.1发动机基本形式的选择 (25) 4.2 主要性能指标的选择 (26) 4.3传动系参数的选择 (28) 4.4 电机参数的选择 (30) 5 总布置图的绘制 (31) 5.1整车布置的基准线——零线的确定 (32) 5.2确定车轮中心至车架上表面——零线的最小布置距离 (33) 5.3前轴落差的确定 (34) 5.4发动机及传动系的布置 (35) 5.5车头、驾驶室的布置 (35) 5.6传动轴的布置 (36) 5.7悬架的布置 (36)

5.8车架总成外形及其横梁的布置 (37) 5.9转向系的布置 (38) 5.10制动系统的布置 (38) 5.11进、排气系统的布置 (39) 5.12操纵系统的布置 (40) 5.13车箱的布置 (40) 6 运动校核 (40) 6.1 转向轮跳动图 (40) 6.2 传动轴跳动图 (42) 6.3 汽车传动轴跳动图解计算法 (45) 6.4 转向拉杆与悬架导向机构运动协调 (46) 7 汽车动力传动系统参数优化匹配方法 (47) 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 (48) 7.2汽车变速器速比的优化方法 (50) 7.3汽车主传动比优化方法 (52) 7.4汽车传动系统参数的区间优化方法 (52) 1 概述 汽车性能的优劣不仅取决于组成汽车的各部件的性能，而且在很大程度上取决于各部件的协调和配合，取决于总体布置；总体设计水平的高低对汽车的设计质量、使用性能和产品的生命力起决定性的影响。 汽车是一个系统，这是基于汽车只有如下属性而具备组成系统的条件： ①汽车是由多个要素（子系统及连接零件）组成的整体，每个要素对整体的行为有 影响； ②组成汽车的各要素对整体行为的影响不是独立的； ③汽车的行为不是组成它的任何要素所能具有的。

越野车转向系统的设计

毕业设计 题目：越野车转向系统设计与优化学生姓名： 学号： 专业: 年级: 指导老师: 完成日期:

目录 第一章电动转向系统的来源及发展趋势 (1) 第二章转向系统方案的分析 (3) 1.工作原理的分析 (3) 2. 转向系统机械部分工作条件 (3) 3.转向系统关键部件的分析 (4) 4.转向器的功用及类型 (5) 5.转向系统的结构类型 (5) 6.转向传动机构的功用和类型 (7) 第三章转向系统的主要性能参数 (8) 1. 转向系的效率 (8) 2. 转向系统传动比的组成 (8) 3. 转向系统的力传动比与角传动比的关系 (8) 4. 传动系统传动比的计算 (9) 5. 转向器的啮合特征 (10) 6. 转向盘的自由行程 (11) 第四章转向系统的设计与计算 (12) 1. 转向轮侧偏角的计算（以下图为例） (12) 2. 转向器参数的选取 (12) 3. 动力转向机构的设计 (12) 4. 转向梯形的计算和设计 (14)

第五章结论 (16) 谢辞 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)

转向系统设计与优化 摘要 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。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。因此需要对转向系统进行优化，从而使汽车操作起来更加方便、安全。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力转向系统。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。

汽车理论课程设计汇本说明书

海南大学 《汽车理论》 课程设计说明书 题目：汽车动力性计算 学号：20140507310069 姓名：郭东东 年级：2014级 学院：机电工程学院 系别：汽车系 专业：车辆工程 指导教师：张建珍 完成日期：2017年6月1日

目录 1. 题目要求 (1) 1.1. 题目要求 (3) 1.2. 车型参数 (4) 2. 计算步骤 (5) 2.1. 绘制功率外特性和转矩外特性曲线 (5) 2.2. 绘制驱动力——行驶阻力平衡图 (7) 2.3. 绘制动力特性图 (11) 2.4. 绘制加速度曲线和加速度倒数曲线 (14) 2.5. 绘制加速时间曲线 (21) 2.5.1. 二挡原地起步连续换挡加速时间曲线 (22) 2.5.2. 最高档和次高档超车加速时间 (26) 3. 结论分析 (32) 3.1. 汽车的最高车速u amax (32) 3.2. 汽车的加速时间t (32) 3.3. 汽车能爬上的最大坡度i max (33) 4. 心得体会 (33) 参考资料34

1.题目要求 1.1.题目要求 （1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线； （2）绘制驱动力---行驶阻力平衡图； （3）绘制动力特性图； （4）绘制加速度时间曲线和加速度倒数曲线； （5）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间、加速区间（初速度和末速度）按照国家标准 GB/T12543-2009规定选取，并在说明书中具体说明选取； （6）对动力性进行总体评价。

1.2.车型参数 汽车发动机使用外特性-n曲线的拟合公式为 式中，T q为发动机转矩（N·m）；n为发动机转速（r/min）。 发动机的最低转速n min=600r/min，最高转速n max=4000r/min 装载质量2000kg 整车装备质量1800kg 总质量3880kg 车轮半径0.367m 传动系机械效率ηT=0.84 滚动阻力系数f=0.016 空气阻力系数×迎风面积C D A=2.77m2 主减速器传动比i0=5.97 飞轮转动惯量I f=0.218kg·m2 二前轮转动惯量I W1=1.798kg·m2

汽车设计课程设计

XX大学 汽车设计课程设计说明书设计题目：轿车转向系设计 学院：X X 学号：XXXXXXXX 姓名：XXX 指导老师：XXX 日期：201X年XX月XX日

汽车设计课程设计任务书 题目：轿车转向系设计 内容： 1.零件图1张 2.课程设计说明书1份 原始资料： 1.整车性能参数 驱动形式4 2前轮 轴距2471mm 轮距前/后1429/1422mm 整备质量1060kg 空载时前轴分配负荷60% 最高车速180km/h 最大爬坡度35% 制动距离（初速30km/h） 5.6m 最小转向直径11m 最大功率/转速74/5800kW/rpm 最大转矩/转速150/4000N·m/rpm 2.对转向系的基本要求 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时转向中心旋转； 2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N； 3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏； 5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构； 6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

目录 序言 (4) 第一节转向系方案的选择 (4) 一、转向盘 (4) 二、转向轴 (5) 三、转向器 (6) 四、转向梯形 (6) 第二节齿轮齿条转向器的基本设计 (7) 一、齿轮齿条转向器的结构选择 (7) 二、齿轮齿条转向器的布置形式 (9) 三、设计目标参数及对应转向轮偏角计算 (9) 四、转向器参数选取与计算 (10) 五、齿轮轴结构设计 (12) 六、转向器材料 (13) 第三节齿轮齿条转向器数据校核 (13) 一、齿条强度校核 (13) 二、小齿轮强度校核 (15) 三、齿轮轴的强度校核 (18) 第四节转向梯形机构的设计 (21) 一、转向梯形机构尺寸的初步确定 (21) 二、断开式转向梯形机构横拉杆上断开点的确定 (24) 三、转向传动机构结构元件 (24) 第五节参考文献 (25)

23 汽车造型设计技术与方法

23 汽车造型设计技术与方法 2.3.1 汽车造型必需遵循的法则 (1) 汽车用户需求 用户就是上帝一直是各行各业服务的宗旨。同时不同民族具有其独特的文化背景。英国人比较保守、怀旧，法国人浪漫、幽雅，德国人稳重、敬业，意大利人热情、奔放。中国人喜欢传统与创新的结合.因此不同国家的汽车品牌具有自己的特色。此外，汽车车身的发展经历了几个时代的变迁。从粗糙的“马车”到火柴盒般的箱形汽车，再到很卡通的甲壳虫汽车，还有船型、鱼型、楔型，汽车的身材越来越好看，线条越来越代美。这就说明汽车造型和汽车设计必需满足用户的需求和民族文化。 (2) 法规需求 为保证汽车的安全形式和实用，各国汽车组织和政府颁布相关法规规定汽车的设计强制性标准、实用功能，确保汽车能满足各种形势下的需要。通常相关法规有汽车安全法规、汽车排放、汽车报废、质量认证和强制性检验法规等。与造型有关的是视野,前后保险杠,灯具,牌照尺寸和碰撞安全性等 (3) 技术进步 过去(1990年前)，新型轿车从构思到试产一般要经历四至五年，1995年后,尤其现在运用了计算机，仅需要二年或更少的时间。这就说明了现代新技术的进步是汽车设计的有力支持和强劲的手段。CAD/CAE/CAM/PDM 软件的出现和使用使汽车的造型和设计进入一个新的历史时期。汽车设计手段不仅更加快捷和方便，也使原来不可能的设计方法成为可能。虚拟现实的设计技术模拟汽车的视觉效果以及汽车的操纵环境，大大降低了汽车设计过程中试制的费用，同时提高了汽车的设计质量和水平。CAD曲面光顺软件使汽车曲面质量有了质的提高,达到了A级曲面水平. 由于技术进步,造型设计可以通过数字化曲面构造,然后数控加工模型,在数控模型上少量修改便定型是未来汽车开发的主要形式,因为可以大大缩短开发时间,和提高开发质量. 2.3.2 汽车造型设计方法与步骤 (1) 造型设计内容与流程 造型设计的主要工作内容如表2.3.1所示

汽车转向系设计说明书

汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车转向器设计 姓名：席昌钱 学号：5 同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班 指导教师：王丰元、邹旭东

设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)

1转向系设计 基本要求 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。 3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。 4.转向灵敏。 5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 2.转向系分析 对转向系的要求[3] (1) 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; (2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑; (3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小; (4) 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; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 转向操纵机构 转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2-1。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。

汽车制造工艺学课程设计活塞设计说明书(精)

山东农业大学 机械与电子工程学院 汽车制造工艺学课程设计 课程名称：汽车制造工艺学设计课题：活塞零件的机械加工工艺规程的编制 指导老师：吕钊钦 专业：车辆工程班级： 3班姓名：高超学号： 20120667 2014年 12月 11日 序言 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 活塞加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 目录 序言 (3) 一. 零件分析 (4)

1.1 零件作用 (4) 1.2零件的工艺分析 (5) 二. 工艺规程设计 (6) 2.1确定毛坯的制造形式 (6) 2.2基面的选择 (7) 2.3制定工艺路线 (10) 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (11) 2.5确定切削用量及基本工时 (13) 三夹具设计 (16) 3.1问题的提出 (16) 3.2定位基准的选择 (17) 3.3定位误差分析 (19) 3.4夹具设计及操作简要说明....................................20 总结 (21) 参考文献…………………………………………………………22 （附）机械加工工艺过程卡片 *1套 机械加工工序卡片 *1套 绪论 我国的汽车行业正在飞速发展，汽车的动力部分也在不断改进，内燃机作为一种可移动的动力源已广泛应用于生产和生活的各个领域。活塞是内燃机的关键零

汽车转向机构设计

目录 中文摘要、关键词 (1) 英文摘要、关键词 (2) 引言 (3) 第1章轿车转向系统总述 (4) 1.1轿车转向系统概述 (4) 1.1.1转向系统的结构简介 (4) 1.1.2轿车转向系统的发展概况 (4) 1.2轿车转向系统的要求 (5) 第2章转向系的主要性能参数 (7) 2.1转向系的效率 (7) 2.1.1转向器的正效率 (7) 2.1.2转向器的逆效率 (8) 2.2 传动比变化特性 (9) 2.2.1 转向系传动比 (9) 2.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系 (9) 2.2.3 转向器角传动比的选择 (10) 2.3 转向器传动副的传动间隙 (10) 2.4 转向盘的总转动圈数 (11) 第3章轿车转向器设计 (12) 3.1 转向器的方案分析 (12) 3.1.1 机械转向器 (12) 3.1.2 转向控制阀 (12)

3.1.3 转向系压力流量类型选择 (13) 3.1.4 液压泵的选择 (14) 3.2 齿轮齿条式液压动力转向机构设计 (14) 3.2.1 齿轮齿条式转向器结构分析 (14) 3.2.3 参考数据的确定 (20) 3.2.4 转向轮侧偏角计算 (21) 3.2.5 转向器参数选取 (21) 3.2.6 选择齿轮齿条材料 (22) 3.2.7 强度校核 (22) 3.2.8 齿轮齿条的基本参数如下表所示 (23) 3.3 齿轮轴的结构设计 (23) 3.4 轴承的选择 (23) 3.5 转向器的润滑方式和密封类型的选择 (24) 3.6 动力转向机构布置方案分析 (24) 第4章转向传动机构设计 (26) 4.1 转向传动机构原理 (26) 4.2 转向传送机构的臂、杆与球销 (27) 4.3 转向横拉杆及其端部 (28) 第5章转向梯形机构优化 (30) 5.1 转向梯形机构概述 (30) 5.2整体式转向梯形结构方案分析 (30) 5.3 整体式转向梯形机构优化分析 (31) 5.4整体式转向梯形机构优化设计 (34) 5.4.1 优化方法介绍 (34) 5.4.2 优化设计计算 (35)

汽车总布置设计说明书

目录 目录 ................................................................ I 摘要 .............................................................. I II 第1章、汽车形式的选择 . (1) 1.1汽车质量参数的确定 (1) 1.1.1汽车载客量和装载质量 ................................... 1 1.1.2质量系数ηmo ............................................ 1 1.1.3整车整备质量m o ......................................... 1 1.1.4汽车总质量m a ........................................... 1 1.2汽车轮胎的选择 ............................................... 2 1.3驱动形式的选择 ............................................... 2 1.4轴数的选择 ................................................... 3 1.5货车布置形式 ................................................. 3 第2章.汽车发动机的选择 (4) 2.1发动机最大功率 max e P (4) 2.2选择发动机 ................................................... 4 第3章、汽车主要参数选择 .. (7) 3.1汽车主要尺寸的确定 (7) 3.1.1外廓尺寸 ............................................... 7 3.1.2轴距L .................................................. 7 3.1.3前轮距B 1和后轮距B 2 ..................................... 7 3.1.4前悬L F 和后悬L R ......................................... 8 3.1.5货车车头长度 ........................................... 8 3.1.6货车车箱尺寸 ........................................... 8 3.2轴荷分配及质心位置的计算 ..................................... 8 第4章.传动比的计算和选 .. (13) 4.1驱动桥主减速器传动比0i 的选择 (13) 4.2变速器传动比 g i 的选择 (14) 4.2.1变速器头档传动比 1 g i 的选择 (14) 4.2.2变速器的选择 .......................................... 14 第5章.动力性能计算 (15) 5.1驱动平衡计算 (15) 5.1.1驱动力计算 ............................................ 15 5.1.2行驶阻力计算 .......................................... 15 5.1.3力的平衡方程 .......................................... 17 5.2动力特性计算 (17) 5.2.1动力因数D 的计算 (17)

汽车行业常用的计算机辅助软件

汽车行业常用的计算机辅助软件 计算机技术已成为现代工业提升竞争力的主要手段之一。最先将计算机技术引入工业应用的是CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计），使用计算机软件直接从事图形的绘制与结构的设计；然后是CAM（Computer Aided Manufacture，计算机辅助制造），使用计算机来操纵各式各样的精密工具机器以制造不同的零件组；最后引入的是CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程），基于在产品分析和优化设计中的强大助理作用，自引入工业应用以来得到了长足的发展和广泛的应用。其中，对CAD的理解可分为三个层次，分别赋予"D"不同的解释：“Drawing”、“Design”、“Development”，即“绘图（先以扩展到三维造型）”、“设计”、和“开发”。当前在以汽车工业为代表的诸多应用领域中，往往更习惯于“Drawing”的理解方式，并据此划分CAD 和CAE的功能界限，形成CAD与CAE的相互驱动，进而决定了CAD与CAE 的协同关系。此外，在汽车工业应用中，还有CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺计划）、CAT（Computer Aided Test，计算机辅助测试）等计算机辅助手段。随着计算机技术的发展，我们希望计算机能够实现CAD/CAE/CAT、CAD/CAPP/CAM的集成以缩短产品开发和制造的周期。 一、通用化CAD软件在汽车工业中的应用 在汽车工业中常用的商业化通用CAD软件有UG、CATIA、ProE等。 1、UG是美国UGS(Unigraphics Solutions)公司的主导产品，是集 CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，是面向制造行业的 CAID/CAD/CAE/CAM高端软件,是当今最先进,最流行的工业设计软件之一.它集合了概念设计.工程设计,分析与加工制造的功能,实现了优化设计与产品生产过 程的组合。被广泛应用于机械、汽车、航空航天、家电以及化工等各个行业。UG 将CAD/CAM/CAE三大系统紧密集成，用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及创建工程图等功能时，可以使用CAE模块进行有限元分析、运动学分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性；根据建立起的三维模型，还可由

汽车转向桥桥设计说明书

汽车转向桥设计说明书 任务书要求： （1）了解汽车转向桥的结构，功能 （2）进行汽车转向桥的受力分析 （3）总体方案设计 （4）画出转向节的零件图 （5）画出转向桥的总装图 一、概述 转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。 各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂 (1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。 (2)主销：即插入前轴的主销孔内。为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。 (3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。 转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。

左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。 (4)轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。然后用锁紧垫圈锁紧。在锁紧垫圈外端还装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧后应把止推垫圈弯曲包住锁紧螺母或用开口销锁住，以防自行松动。 轮毂外端装有冲压的金属端盖，防止泥水或尘土浸入。轮毂内侧装有油封(有的油封装在转向节轴颈的根部)，有的还装有挡油盘。一旦油封失效，则外面的挡油盘仍可防止润滑脂进入制动器内。 本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车转向桥，因此该转向桥为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动 1、设计要求： （1）保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的作用力。 （2）保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变。 （3）保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。 （4）转向桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。 通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即： （1）处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系； （2）协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。 2、结构参数选择 JY1061A型汽车总布置整车参数见表1：

汽车开发设计流程管理【项目】

整车设计流程 1、概念设计 1.1设计内容 市场定位分析、初期总布置设计、整车动力性、经济性分析和计算、造型设计指导书，参考样车分析、供应商平台调查、成本分析、编制产品描述书。 1.1.1初期总布置 根据市场及用户需求，选定各分总成，初步确定整车基本参数，在此基础上完成人体布置和各类运动分析，视野分析，手触及空间分析和仪表可视性分析等。该过程借助三维设计软件模拟完成，分析出现的问题反馈到模型中进行调整，使所设计的汽车满足现代汽车高水平的驾驶操作性、乘坐舒适性和居住性等要求。 1.1.2整车动力性、经济性分析和计算 进行整车初步动力性和经济性计算，分析整车性能满足产品定量目标的程度并进行必要的调整。 1.1.3确定造型设计方向 确定初步外部尺寸、整车技术参数、造型风格和内部配置。 1.1.4参考样车分析 对参考样车进行分析研究，确定其优势和不足，结合市场情况提出所开发产品的目标定位。 1.1.5供应商平台调查 对潜在的供应商进行货源可行性评估，评价他们在满足质量、供货能力及开发水平的前提下提供总成和部件的能力。识别价格及质量具有相对竞争力的供应商，以满足产品定位的要求。 将所有涉及该过程的开发伙伴协调在一起，整合资源满足用户最大需求。在供应商和制造者之间建立信息沟通，提升整个汽车生产链运作的效率，并增进更高层面上的技术创新。 1.1.6成本分析 确定各系统和整车的目标成本。 1.1.7编制产品描述书 描述书作为产品开发的依据文件，将所要开发的产品项目的背景、目标、车型规划、总成选择、装备、进度等进行详细描述。 1.2团队 一支有着丰富汽车理论知识和设计经验的优秀团队，熟知中国汽车配套资源及现有车型。以敏锐的眼光洞察中国的汽车市场，能很好的把握中国汽车发展的潮流。 1.3市场定位 从消费者调查、市场调研、竞争对手分析及，企业制造能力分析来确定产品的市场定位。 2、汽车造型 2.1 分析造型设计任务书 2.2收集和整理相关资料并进行样车准备 2.3工程与造型的契合 2.4确定设计理念，提出设计方案 2.5阶段评审 2.6初步草图设计 2.7方向性评审 2.8细化效果图草图设计 2.9设计评审 2.10效果图设计 2.11效果图评审 2.12效果图修改及提交 2.13根据客户的意见修改效果图 2.14效果图批准

汽车转向系统EPS设计毕业论文

汽车转向系统EPS设计毕业论文 目录 1 引言 (1) 1.1汽车转向系统简介 (1) 1.2汽车转向系统的设计思路 (3) 1.3 EPS的研究意义 (4) 2 EPS控制装置的硬件分析 (5) 2.1汽车电助力转向系统的机理以及类别 (5) 2.2 电助力转向机构的主要元件 (8) 3 电助力转向系统的设计 (11) 3.1 动力转向机构的性能要求 (11) 3.2 齿轮齿条转向器的设计计算 (11) 3.3 转向横拉杆的运动分析[9] (21) 3.4 转向器传动受力分析 (22) 4 转向传动机构优化设计 (24) 4.1传动机构的结构与装配 (24) 4.2 利用解析法求解出外轮转角的关系 (25) 4.3 建立目标函数 (27) 5 控制系统设计 (29) 5.1 电助力转向系统的助力特性 (29) 5.2 EPS电助力电动机的选择 (30)

本科毕业设计（论文） 5.3 控制系统框图设计 (31) 结论 (32) 致谢 (34) 参考文献 (35)

1 引言 1.1汽车转向系统简介 汽车转向系统，顾名思义是为了能够使车辆按照驾驶员的意愿向左或者向右转弯或者直线行驶。转向装置有很多种，也一直在经历一个循序渐进不断更新不断创新的过程。从发明家本茨发明汽车的初期，转向系统知识最简单的形式来转向，其机构为单纯的扶把式，没有助力，所以笨重，费力，以及行驶状态不稳定。从在原始的雏形开始，各国人士不断创新改革，到现在为止，汽车转向系统的应用按先后顺序可以分为：机械转向装置、液压助力转向装置、电子控液压助力转向系统、电助力转向系统、四轮转向系统、主动前轮转向系统和线控转向系统[1]目前市场大部分中低档轿车采用的液压式转向器，当然电控的也很常见，所以在该种系统的转向器技术的发展如今已经遇到了瓶颈。随着人们对乘车舒适，节能，安全，稳定的期望，电控液压式转向系统逐渐取代了先前的版本，但随着科技的进步，越来越多的科学家期待有路感的转向系统问世，所以流量阀式液压助力转向器出现了，在不同车速下，驾驶员手握方向盘，感觉到了路感的存在，助力特性曲线描述的就是“路感”，但是美中不足的是这种液压式转向器依然存在很多缺陷，电机，液压泵，转向器，流量阀等等转向器在发动机旁的布置问题又出现了，还有就是液压油的泄漏问题越来越的突出尖锐。电助力EPS （Electronic Power steering system）是在纯机械转向机构的前提下，设计加装了扭矩和车速等信号传感器、电子控制单元和转向助力装置等[2]。所以电助力式转向器弥补了上述的不足，而且节能环保，易于线性控制，所以现在很多研究人员把目光转向了电助力式转向机，瞬时其成为了国际汽车工业转向系统新的研究主题，且这种系统也正在慢慢实现整车量产状态。

汽车设计课程设计

西安交通大学 汽车设计课程设计说明书 载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计 姓名： 班级： 学号： 专业名称： 指导老师： 日期：2104/12/1

题目： 设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。 整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm 轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量：20000kg 整备质量：11000kg 公路最高行驶速度：90km/h 最大爬坡度：大于30% 设计任务： 1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、 驱动桥、车轮匹配和选型； 2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配； 3) 绘制车辆总体布置说明图； 4) 编写设计说明书。 本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。

1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定 汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即: )76140 3600(13max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η （1-1） 式中 max e P ——发动机最大功率，kW ； T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效 率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=???=，各传动部件的传动效率见表1-1； 表1-1传动系统各部件的传动效率 部 件 名 称 传动效率（%） 4-6档变速器 95 辅助变速器（副变速器或分动器） 95 单级减速主减速器 96 传动轴万向节 98 a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）； g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2 ； f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、 充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。 表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 轮胎种类 滚动阻力系数 中重型载货车用子午线轮胎 0.007-0.008 中重型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轻型载货车用子午线轮胎 0.008-0.009 轻型载货车用斜交轮胎 0.010-0.012 轿车用子午线轮胎 0.012-0.017 轿车用斜交轮胎 0.015-0.025 D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8；

abaqus软件在汽车领域应用的特点_行业解决方案

ABAQUS 软件在汽车领域应用的特点
一 总体介绍
美国 ABAQUS 软件公司成立于 1978 年，总部位于美国罗德岛博塔市，专门从事非线性 有限元力学分析软件 ABAQUS 的开发与维护。 公司总部雇员四百余人， 其中近 90 人具有工程或计算机博 士学位，近 60 人具有硕士学位，被公认为世界上最大且最优 秀的固体力学研究团体。 ABAQUS 软件已被全球工业界广泛接受， 并拥有世界最大 的非线性力学用户群。 随着研究水平提高所引发的对高水平分 析工具需求的加强，ABAQUS 软件在各行业用户群中所占据 的地位也越来越突出。 汽车行业是 ABAQUS 软件的一个重要应用领域。目前 BMW、GM、HONDA、PSA、 FORD、Volkswagen、PORSCHE、TOYOTA、MERCEDES-BENZ 等世界知名的汽车公司都 是 ABAQUS 软件的重要用户。在国内，上海大众、长春一汽、泛亚、 、奇瑞、延锋江森、 富奥江森等均是 ABAQUS 软件的重 点用户。 ABAQUS 一直致力于非线性有限 元分析，汽车领域是有限元应用非常 广泛和深入的一个工业领域，对非线 性有限元也有较高的要求。在汽车的 非线性分析要求比较高的几个领域， ABAQUS 都有广泛的应用。发动机、 轮胎和汽车碰撞是其中非线性问题比较集 中的汽车子系统或整车系统， ABAQUS 在 这些领域都有广泛的客户群体，并且在很 多方面都已经成为非线性分析的标准软 件。发动机行业的 GM、FORD、BMW、 FAW 等 ， 轮 胎 行 业 的 Bridgestone, Continental, Cooper, Goodyear, Hankook, Kumho, Michelin, Nokian, Pirelli, Sumitomo, Toyo, Yokohama 等。 2002 年 5 月成立的 ABAQUS 公司北京代表处是 ABAQUS 公司在大中国地区的分支机 构，全面负责 ABAQUS 软件在中国的推广，以及软件的技术服务工作。随着软硬件技术的 不断发展，ABAQUS 公司的业务也持续发展，2002 年增长 11%，2003 年增长 18%。

汽车转向器毕业设计

汽车转向器毕业设计 【篇一：毕业设计汽车转向系统】 摘要 本设计课题为汽车前轮转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计及校核、整体式转向梯形机构的设计及验算 为中心。首先对汽车转向系进行概述，二是作设计前期数据准备， 三是转向器形式的选择以及初定各个参数，四是对齿轮齿条式转向 器的主要部件进行受力分析与数据校核，五是对整体式转向梯形机 构的设计以及验算，并根据梯形数据对转向传动机构作尺寸设计。在转向梯形机构设计方面。运用了优化计算工具matlab进行设计 及验算。matlab强大的计算功能以及简单的程序语法，使设计在参数变更时得到快捷而可靠的数据分析和直观的二维曲线图。最后设 计中运用autocad和catia作出齿轮齿条式转向器的零件图以及装配图。 关键词：转向机构，齿轮齿条，整体式转向梯形，matlab梯形abstract the title of this topic is the design of steering system. rack and pinion steering of mechanical steering system and integrated steering trapezoid mechanism gear to the design as the center. firstly make an overview of the steering system. secondly take a preparation of the data of the design. thirdly, make a choice of the steering form and determine the primary parameters and design the structure of rack and pinion steering. fourthly, stress analysis and data checking of the rack and pinion steering. fifthly, design of steering trapezoid mechanism, according to the trapezoidal data make an analysis and design of steering linkage. in the design of integrated steering trapezoid mechanism the computational tools matlab had been used to design and checking of the data. the powerful computing and intuitive charts of the matlab can give us accurate and quickly data. in the end autocad and catia were used to make a rack and pinion steering parts diagrams and assembly drawings keywords: steering system，mechanical type steering gear and gear rack， integrated steering trapezoid，matlab trapezoid