车辆工程毕业设计25液压式四轮转向系统设计说明书

摘要

四轮转向是指汽车的后轮也和前轮一样具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。四轮转向汽车的环保性和节能性与现代汽车的设计理念相吻合，它适应汽车未来发展的趋势，存在广阔的发展前景。本文对液压式四轮转向系统进行了研究，主要工作如下：

对课题进行了文献检索，查看了相关资料；对国内外四轮转向汽车的研究现状进行了详细的介绍，明确了设计的基本内容及需解决的主要问题；对四轮转向系统进行了分析，包括受力分析和运动学分析；设计了三种四轮转向汽车的转向液压系统方案，经过对比分析，选定其中一种作为最终的液压式四轮转向系统方案；确定该方案中液压系统的参数；对该方案中液压系统的液压缸进行设计和计算；对该方案中液压系统的液压元件进行选取。

关键词：四轮转向；系统分析；液压系统；液压缸；液压元件

ABSTRACT

Four-wheel steering refers to the rear car and has some of the same front steering function, can not only with front wheel steering, also can in opposite direction with front wheel steering. Four-wheel steering the environment protection and energy conservation car with modern car design idea coincide, it to adapt to automobile future development trends, existing broad development prospects. Based on the hydraulic four-wheel steering system and main work is as follows:

On issues of literature retrieval, examined the related material; To domestic and international research status of four-wheel steering cars were introduced in detail, has been clear about the design of the basic content and the main problems need to be solved; For four-wheel steering system is analyzed, including stress analysis and kinematics analysis; Design three four-wheel steering automobile steering hydraulic system scheme, through comparative analysis, select one as the final the hydraulic four-wheel steering system solution; To determine this scheme hydraulic system parameters; For this scheme of the hydraulic cylinder hydraulic system design and calculation; For this scheme of the hydraulic system for selecting hydraulic element.

Key words: Four-wheel steering; System analysis; Hydraulic system; The hydraulic cylinder;

Hydraulic components

目录

摘要............................................................................................................................................ I ABSTRACT........................................................................................................................... II 第1章绪论 .. (1)

1.1选题的背景及目的 (1)

1.2国内外研究现状 (1)

1.3设计的基本内容 (5)

1.4设计解决的主要问题 (6)

第2章四轮转向汽车转向系统分析 (7)

2.1前轮转向汽车与四轮转向汽车车轮运动学分析对比 (7)

2.1.1前轮转向汽车车轮运动学分析 (7)

2.1.2四轮转向汽车车轮运动学分析 (7)

2.2四轮转向汽车受力分析 (9)

2.3本章小结 (10)

第3章四轮转向汽车转向液压系统方案的确定 (11)

3.1四轮转向汽车转向液压系统方案一 (11)

3.2四轮转向汽车转向液压系统方案二 (12)

3.3四轮转向汽车转向液压系统方案三 (13)

3.4四轮转向汽车转向液压系统方案的确定 (14)

3.5本章小结 (15)

第4章转向液压缸的设计与计算 (16)

4.1设计的主要技术指标和要求 (16)

4.2转向液压缸的主要尺寸的确定 (16)

4.2.1转向液压缸内径及活塞杆直径的确定 (16)

4.2.2转向液压缸外径及缸筒壁厚的确定 (18)

4.2.3转向液压缸导向长度、活塞宽度和导向套滑动面长度的确定 (18)

4.2.4转向液压缸所受压力的确定 (18)

4.2.5转向液压缸最大流量和最大速度的确定 (19)

4.2.6液压缸缸筒底部厚度的确定 (19)

4.2.7液压缸活塞往复运动时的速度之比的确定 (20)

4.2.8液压缸活塞行程时间的确定 (20)

4.2.9液压缸所做的功和功率的确定 (21)

4.3液压缸强度的校核 (21)

4.3.1缸筒壁厚强度校核 (21)

4.3.2活塞杆强度校核 (22)

4.4本章小结 (22)

第5章液压元件的选取 (23)

5.1液压泵的选择 (23)

5.1.1计算液压泵的最大工作压力 (23)

5.1.2计算液压泵的最大流量 (23)

5.1.3液压泵规格的选择 (23)

5.1.4计算液压泵的驱动功率并选择电动机 (24)

5.2液压执行元件的选择 (24)

5.2.1液压缸的选择 (24)

5.2.2液压马达的选择 (24)

5.3液压控制阀的选择 (25)

5.4液压辅助元件的选择 (25)

5.4.1油箱的选择 (25)

5.4.2油管和油管接头的选择 (25)

5.4.3蓄能器的选择 (26)

5.4.4液压工作介质、过滤器和压力表的选择 (27)

5.5本章小结 (27)

结论 (28)

参考文献 (29)

致谢 (30)

附录A (31)

附录B (37)

第1章绪论

1.1 选题的背景及目的

随着汽车技术的发展，汽车行驶速度的提高及道路行使密度的增大，作为实现主动安全性的方法之一的四轮转向技术日益受到重视。四轮转向的主要优点是在转向时能够保持重心偏角基本为零，极大地改善了横摆角速度和侧向加速度的瞬态性能指标。另外低速时能够减小汽车的转弯半径，使汽车在低速行使时更加灵活，而且还能独立地控制汽车的运动轨迹与姿态，使方向角与姿态角重合，提高汽车的侧向稳定性；高速行驶时同相位转向，方向盘到后轮产生转弯力的时间相对滞后，使车身方向与实际行驶方向的偏差减小，从而具有较好的稳定感。近几年，载货车和专用作业车的吨位逐渐增大，有的总重量已超过30t，汽车车轴由两轴增加多轴，因而工程机械操纵的灵活性和稳定性要求显得越来越重要。在电子技术不断提高，控制理论不断完善的前提下，开展四轮转向技术的研究已是众多汽车厂商能否占有市场的关键。四轮转向技术是未来重型汽车转向灵活性的发展趋势，在高速发展的现代化社会，高的机械效率和低的能量消耗在汽车设计中具有很重要的地位。四轮转向汽车与现代化的设计理念相吻合，即它的环保性和节能性，它适应汽车发展的趋势，存在广阔的市场前景。

本课题旨在对汽车四轮转向系统的组成和结构原理进行简单介绍，结合发展现状，给出电液控制式四轮转向液压系统的设计过程，为设计开发四轮转向系统提供参考依据。

1.2 国内外研究现状

所谓四轮转向，即4WS(4 Wheel Steering)，是指后轮也和前轮一样具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。其主要目的是增强轿车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿车高速行驶时便于由—个车道向另一个车道的移动调整，以减少调头时的转弯半径。汽车的四轮转向系统在20世纪80年代中期开始发展，四轮转向主要有两种方式：当后轮转向与前轮转向方向相同时称为同向位转向；当后轮转向与前轮转向方向相反时称为逆向位转向。四轮转向技术目前被很多公司所采用，其中大多应用在了大型车辆上，也有一些SUV以及跑车具有四轮转向的功能。配备四轮转向之后，车辆可以减少转弯半径、提高低速行驶时的机动性以及高速行驶时的操纵性和可控制能力。我们以

德尔福公司的OUADRASTEER四轮转向系统为例对四轮转向进行介绍，它也是目前最为先进的四轮转向系统之一。OUADRASTEER是在传统的前轮转向基础上增加了一个电动盾轮转向系统。系统有四个主要部件——前轮定位传感器、可转向的整体准双曲面后轴、电动机驱动的执行器以及一个控制单元。前轮定位传感器和车辆速度传感器连续不断地向控制单元报告数据，控制单元根据报告的数据确定后轮合适的角度。通过计算，决定正确的操作阶段。该系统有三种主要运行方式：负相、中相、正相。低速行驶时．后轮转弯方向与前轮相反，这就是负相。中速行驶时，后轮笔直而保持中相。高速行驶时。后轮处于正相，和前轮转弯方向相同。在低速行驶时，负相拖曳操纵，尾部跟随车辆的真实轨迹，比两轮转向更紧密。这使得在城市交通中的驾驶更容易。低速操纵时，如倒车上船板或野营带拖车停车时，OUADRASTEER将使操纵更容易。倒拖车时。负相极大地改进拖车对转向动作的反应，更容易使车辆就QUADRASTEER提高了车辆的高速行驶平稳性。高速行驶时后轮和前轮的转向相同，有助于减少车辆侧滑或扭摆，对平衡车辆在超车、变道、或躲避不平路面时的反应均有帮助。此外，OUADRASTEER和四轮驱动系统也可以完全兼容，并能提高四轮驱动系统的性能，根据制造厂商的要求，既能由驾驶员选择，又能实现全自动化。比如，使用选择界面，驾驶员就能调节不同驾驶条件下后轮转向的性能。选择模式包括一个一般驾驶，—个拖车拖运，—个两轮转向。如果四轮转向系统损坏的话。QUADRSEER系统还可控制回到正常两轮转向模式。4WD可以兼容4WS，但是功能不同，但是有重合，起到的作用，设计的目的也不是很相同，4WS是对车的状态的调整，还具有减少侧风对车身的影响。

近几年国内外都在积极开展四轮转向技术。从英国利兰公司1934年开始生产四轴载货汽车算起，至今已有60多年的历史。然而在一些工业发达国家却由于法规方面的原因，在相当长的时间内一直不允许使用四轴车，在这方面较为典型的例子是原联邦德国和美国。因此也就限制了四轴汽车的发展。但是由于四轴汽车比三轴和两轴汽车装载质量大，有利于改善交通拥挤状况，1985年原联邦德国巴特勒研究所建议将四轴汽车作为改善交通流量的载货汽车,1989年本茨公司生产了1320辆四轴汽车，具有90年代先进水平。四轴汽车的转向灵活性差，于是有了双前轴转向汽车。进入20世纪90年代，电子技术的高速发展和微电脑在汽车上应用日趋成熟，使汽车开始进入智能化阶段。1985年日产汽车公司推出世界上第一套用于轿车的四轮转向系统（电子控制液压工作式），并把它命名为“高性能主动悬挂”。同时本系统增加了滞后控制，即让后轮转向时间比前轮稍微延迟一些。这种控制方法的应用避免了后轮和前轮在同一时间内做同相位转向时后轮防碍车身旋转的情况，消除了转弯开始时汽车偏摆的滞后，得到自然的转向反应性。“高性能主动悬挂”是四轮转向系统控制方法的一次突破。新

的控制理论不断地与四轮转向技术相结合，例如自适应控制，模糊控制，最优控制，神经网络控制以及模糊神经网络控制，使得四轮转向技术设计理念模块化，智能化。日产汽车公司之四轮转向系统(HICAS)(Irie，1989；Furukawa，1989)利用后轮先中立再同相位转向之车辆重心侧滑角控制方法，此四轮转向系统包括：侦测车速及方向盘转动量之传感器、接受车速及方向盘转动量之输入以计算后轮转角大小之控制器、液压系统及安全装置。当控制器接受车速及方向盘转动量之输入时，会立即经控制器计算出后轮所需之转角后，传送讯号至液压系统，进而推动后轮至所要求之转角。日产汽车公司之后又研发出利用后轮先逆向立转向再同相位转向之四轮转向系统(SUPERIdlCAS)(Egudli，1989)。此四轮转向系统系利用控制器接受车速传感器及方向盘转角传感器之讯号来计算出后轮所需之转角，继而使液压系统推动后轮转向，而此四轮转向车辆之后轮转角最多只可达到1度。此四轮转向系统亦配有安全装置，当四轮转向车辆因液压系统或控制器发生故障时，安全装置会令后轮恢复至中立转向，使车辆回复至一般前轮转向车辆之操作，以免造成行车之危险。

从20世纪初(1907年)，日本政府颁发第一个关于四轮转向的专利证书开始，对于汽车四轮转向的研究一直伴随着汽车工业的发展而进行着。二战期间，美国的一些军用车辆和工程车辆上采用一种前、后轮逆相位偏转的简单机械式四轮转向系统，以适应恶劣的路况，改善汽车低速转向时的机动性能。1962年，在日本汽车工程协会的技术会议上，提出了后轮主动转向的四轮转向技术，开始了现代四轮转向系统的研究。在70年代末，本田和马自达积极投入到四轮转向的开发。1985年，日本的尼桑在客车上应用了世界上第一例实用的四轮转向系统，应用在一种车型的高性能主动控制悬架上。随着对四轮转向这一领域研究的不断进展，出现了多种不同结构形式、不同控制策略的实用四轮转向系统。一般来说，四轮转向汽车在转向过程中，根据不同的行驶条件，前、后轮转向角之间应遵循一定的规律。目前，典型四轮转向汽车的后轮偏转规律是：

(1)逆相位转向

在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大(后轮最大转向角一般为5°左右)。这种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。便于汽车掉头转弯、避障行驶、进出车库和停车场。

(2)同相位转向

在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向，即后轮的偏转

方向与前轮的偏转方向相同(后轮最大转角一般为1°左右)。使汽车车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，保证汽车在高速超车、进出高速公路、高架引桥及立交桥时，处于不足转向状态。现在，有许多四轮转向汽车把改善汽车操纵性能的重点放在提高汽车高速行驶的操纵稳定性上，而不过分要求汽车在低速行驶时的转向机动灵活性。其工作特点是低速时汽车只采用前轮转向，只在汽车行驶速度达到一定数值后(如50km／h)，后轮才参与转向，进行同相位四轮转向。与普通的前轮转向汽车相比，四轮转向汽车具有如下特点：

优越性：

(1)转向操作的响应加快，准确性提高；

(2)转向操作的机动灵活性和行驶稳定性提高；

(3)抗侧向干扰的稳定性好；

(4)超车时，变换车道更容易，减小了汽车产生摆尾和侧滑的可能性。

不足性：

(1)低速转向时，汽车尾部容易碰到障碍物；

(2)实现理想控制的技术难度大；

(3)转向系统结构复杂、成本高；

(4)转向过程中，阿克曼定理难保证。

进入上世纪九十年代，随着电子工业的发展，使得电子技术广泛应用于提高车辆总体性能上，尤其是改善车辆操纵稳定性方面，加上现代控制理论的应用，以及计算机模拟仿真技术的融入，使得4WS发展更加成熟、应用更为广泛在工程机械领域，由于工程车辆行走条件以及自身总体布置等要求，需要的车辆行驶速度可以很低，但转向的功能要求很高，所以普通两轮转向车辆难以实现。由于四轮转向车辆的转弯半径明显小于前轮转向车辆(最高时可以缩小一半)，使工程车辆在狭窄场地具有良好的通过性。四轮转向已在从国外引进的工程车辆上得到实际应用，如美国CMI Terex的四履带水泥摊铺机SF-3004和美国Case公司的560挖沟机等。其转向系统主要采用SAUER 公司提供的电液转向系(EHPS)。基本的转向系由先导阀和电液转向组合阀块组成，组合阀块控制输出到转向缸的油流与先导阀的输人油流成正例。此系统还可用控制手柄实现电子信号输入，以及加入微控制器实现电子信号输入。

电液转向系的优点：很高的转向压力只需要较小的转向液压缸；辅助阀的低压可以降低系统的噪声；当泵失效时可以实现手动紧急制动；降低车辆的侧偏加速度：微控制器可以实现无转向漂流，可变转向比，自动转向，以及CAN总线接口等。纵观工程机械的发展，在技术上大致经历了三次革命：柴油机的出现、液压技术的广泛应用

以及电子技术，尤其是计算机技术的广泛应用。要使工程机械高效节能，就要对发动机和传动系统进行控制，合理分配功率，使其处于最佳工况；为了减轻驾驶员劳动强度和改善操纵性能，需要采用自动控制，实现工程机械自动化；要完成高技能的作业，就需要智能化；为了提高安全性，需要安全控制，进行运行状态监视，故障自动报警；随着建设领域的扩展，为了避免人员到达无法及不易接近的场所及作业环境十分恶劣的地方去作业，需要采用远距离遥控和无人驾驶技术。这一切都说明了工程机械当前的主要问题是控制问题。要解决控制问题，必须引人具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术、传感器技术和电液控制技术以及相应的软件控制技术为一体的先进的控制器。

基于四轮转向的发展方向，目前国内外的公司对于四轮转向机构的控制主要采用的是数字控制，这是鉴于数字控制的很多优点：程序化控制，控制器按照所设计的控制规律进行运算和数字信息的处理，主要通过程序(即软件)来实现，若改变控制规律只需改变软件，而不必改变系统的硬件结构：控制精度高，在模拟控制系统中，控制器的精度由元件的精度而定，数字控制器精度由字长决定；稳定性好；软件复用，在模拟系统中，需用相同的硬件环境实现，数字控制器是程序控制，只需要设计和编写实现其模型的子程序模块，即可方便地实现多个功能的环节。

目前各个厂家大多采用的是PLC、单片机应用于四轮转向控制器中，功能基本能够实现，相比较之下。信号处理能力较强的数字信号处理器(DSP)各方面均性能优于以上三种处理器。DSP(Digital Signal Processor)是新世纪数字化革命的核心。它是一种独特的微处理器，具有可编程性，且实时运行速度远远超过通用微处理器。强大的数据处理能力和高速的运行速度，是DSP最值得称道的两大特色。DSP芯片是一种特别适合进行数字信号处理的微处理器。它强调运算处理的实时性，因此除了具备普通微处理器所强调的高速运算和控制功能外，主要针对实时数字信号处理，在处理器结构、指令系统和数据流程上做了很大的改动。它具有灵活、精确、可靠性好、体积小、功耗低和易于大规模集成等优点。

1.3 设计的基本内容

1．确定四轮转向液压系统方案

2．各液压回路的设计

3．绘制液压系统图

4．绘制压力控制回路图

5．绘制流量控制回路图

6．绘制方向控制回路图

1.4 设计解决的主要问题

1. 四轮转向汽车的系统分析

2. 通过各种方案的对比确定四轮转向液压系统的最优方案

3. 转向液压缸的设计

4. 液压系统的液压元件的选取

5. 绘制液压系统图及相应液压回路图

第2章 四轮转向汽车转向系统分析

2.1前轮转向汽车与四轮转向汽车车轮运动学分析对比

2.1.1前轮转向汽车车轮运动学分析

图2.1 前轮转向示意图

如图2.1所示，O 点就是该车辆的转向轴线或转向中心。从转向轴线O 到车辆的

纵向对称面的距离为R ，称为车辆转弯半径。如图中所示，轮式车辆转向时内外导向轮对于车辆本身是不相等的，即a 和b ，这两个角的对应关系如式 L

N M ctgb += （2.1） L

N ctg =α （2.2） 式中 M ——两侧主销中心距离；

L ——前后轮距；

由上式可以得出当内轮转为α时，外轮转角??? ?

?+=L M ctg arcctg b α （2.3） 2.1.2四轮转向汽车车轮运动学分析

如图2.2所示，如果前桥主销之间距离1M 等于后轮两主销之间的距离2M 时，即

21M M M == （2.4）

图2.2 四轮转向示意图

则有：

1

111L M ctg ctgb =-α （2.5） 2222L M ctg ctgb =

-α （2.6） 1

221L L ctg ctg =αα （2.7） 式中 1M 、2M ——两侧主销中心距离；

1L 、2L ——后轮到转向中心线的轴向距离；

当前、后桥两主销之间的距离M 不相等时，2

21L L L ==时，要满足通过各个车轮几何轴线的垂直平面都应相交于同一条直线上，则

L

M M ctg ctg 1212-=-αα （2.8） 由上式可得：1M 与2M 的差值越大，1α与2α也越大。而当转向轮偏角较大时，前

后轮的瞬时转向中心就不会重合，其差值随着1M 与2M 差值的增大而增大，使机械在转向半径较小时，转向轮产生一定的滑移。因此应尽量减小1M 与2M 的差值，最好相等。在此选择二者相等，由此可得：

ααα==21 （2.9）

??? ?

?+=L M ctg arcctg b 21α （2.10） 21b b = （2.11）

2.2四轮转向汽车受力分析

图2.3 四轮转向汽车车体受力分析图

车辆在行驶中的受力如图2.3所示。图中x ，y 为车体坐标；X ，Y 为路面坐标；上面

为车体俯视图；左下角为车体侧面；右下角为车轮路面对轮胎的横向力yf F 和yr F ，纵向力是xf F 和xr F ，垂直方向的力是zf F 和zr F 。这里下标f 和r 分别代指前后轮。车体的动力学方程为：

()r V V m F F F F x y r xr r yr f xf f yf +=-+-δδδδsin cos sin cos （2.12）

()r V V m F F F F y x r yr r yr f yf f xf +=----δδδδsin cos sin cos （2.13）

()()r I F F L F F L z r xr r yr r f xf f yf f =---δδδδsin cos sin cos （2.14）

式中 m ——车身质量；

x V 、y V ——车身沿x ，y 轴速度；

r ——车身旋转角速度；

f σ、r σ——一前后轮转角；

f L 、r L ——一车身质点到前后轮的距离；

z I ——转动惯量；

当车辆在原地转向时，其系统质心不动；故x V 和y V 以及r 均为0，此时系统可简化

为一单自由度的模型。动力学方程为： ()∑==n

i i z z F M dt da J 1

（2.15） 即： 21M M a J z -= （2.16）

式中 z J ——转动惯量；

a ——转角加速度；

1M ——转向力矩；

2M ——摩阻力距；

2.3 本章小结

本章对四轮转向汽车转向系统进行了分析，对比了前轮转向汽车与四轮转向汽车

车轮运动学分析，并对四轮转向汽车进行了受力分析。

第３章四轮转向汽车转向液压系统方案的确定

3.1四轮转向汽车转向液压系统方案一

图3.1 四轮转向汽车转向液压系统图

如图3.1所示，四轮转向汽车转向液压系统方案一的结构组成和工作原理如下: 结构组成：油箱、过滤器、液压泵、电动机、先导型电磁溢流阀、调速阀、压力表、压力表开关、蓄能器（以上均使用一个）、两个三位四通电液比例换向阀、八个单向阀、四个同步阀、四个液压缸。

工作原理：同步阀和一对转向液压缸组成前、后轮转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前、后轮转向执行机构实现车轮转向，前、后轮转向机构用同步阀来实现两个转向液压油缸的同步。当电液比例换向阀位于左位时，液压泵供油经电液比例换向阀、分流阀向两个液压缸无杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油液经单向阀及电液比例换向阀流回油箱；当电液比例换向阀右位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀，分流阀向液压缸有杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油液经单向阀及电液比例换向阀流回油箱。先

导型电磁溢流阀设定系统的供油压力(基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定)。当方向盘发出转向指令后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算、分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号经过放大，控制电液比例换向阀的开口，通过电液比例换向阀来控制流入转向液压缸的流量与阀的开口成正比，从而控制转向液压缸活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算、分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。

3.2四轮转向汽车转向液压系统方案二

图3.2 四轮转向汽车转向液压系统图

如图3.2所示，四轮转向汽车转向液压系统方案二的结构组成和工作原理如下:结构组成：油箱、过滤器、液压泵、电动机、先导型电磁溢流阀、调速阀、压力表、压力表开关、蓄能器（以上均使用一个）、两个三位四通电液比例换向阀、两个同步阀、四个二位三通换向阀、四个平衡阀、四个液压缸。

工作原理：同步阀和一对转向液压缸组成前、后轮转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前、后轮转向执行机构实现车轮转向，前、后轮转向机构用同步阀来实现两个转向液压油缸的同步。当电液比例换向阀位于左位时，液压泵供油经电液比

例换向阀、同步阀和平衡阀向两个液压缸无杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油经二位三通换向阀和电液比例换向阀流回油箱；当电液比例换向阀右位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀、分流集流阀（同步阀）和平衡阀向液压缸有杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油经二位三通换向阀和电液比例换向阀流回油箱。当系统中转向执行机构出现不同步的时候，运行较快的液压缸排除的油会通过二位三通换向阀向另一相连的液压缸补油，纠正同步阀产生的同步误差。平衡阀起平衡支撑的作用。先导型电磁溢流阀设定系统的供油压力(基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定)。当方向盘发出转向指令后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算、分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号控制经过放大控制比例阀的开口，同时泵经溢流阀向系统提供恒压油流，通过电液比例换向阀组来控制流入转向液压缸的流量与阀的开口成正比，从而控制转向液压油缸活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算、分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。

3.3四轮转向汽车转向液压系统方案三

图3.3 四轮转向汽车转向液压系统图

如图3.3所示，四轮转向汽车转向液压系统方案三的结构组成和工作原理如下:结构组成：油箱、过滤器、液压泵、电动机、先导型电磁溢流阀、调速阀、压力表、压力表开关、蓄能器（以上均使用一个）、两个三位四通电液比例换向阀、四个同步液压马达、八个单向阀、两个溢流阀、四个二位四通换向阀、四个液压缸。

工作原理：两个同步马达、两个二位四通换向阀和两个转向液压缸组成前、后轮转向执行机构，通过两个电液比例换向阀控制前、后轮转向执行机构实现车轮转向，前、后轮转向机构用同步马达来实现两个转向液压油缸的同步。当电液比例换向阀位于右位时，液压泵供油经电液比例换向阀、两个同步液压马达和两个二位四通换向阀向两个液压缸无杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向外伸出，有杆腔的油液经二位四通换向阀和电液比例换向阀流回油箱；当电液比例换向阀左位工作时，液压泵供油经电液比例换向阀、两个同步液压马达和两个二位四通换向阀向液压缸有杆腔输入等量的油液，两液压缸的活塞杆同步向内缩回，无杆腔的油液经二位四通换向阀和电液比例换向阀流回油箱。当系统中转向执行机构出现不同步时，运行较快的液压缸多余的油经单向阀和溢流阀流回油箱；当由于某只液压缸运行较慢致使它所在的油路发生真空时，由它所连接的单向阀经油箱吸油对其所在的油路进行补油。先导型电磁溢流阀设定系统的供油压力(基本可以保证在工作状态下，保持泵的出口压力恒定)。当方向盘发出转向指令后经过电位传感器向控制器输入电压信号，控制器经过计算、分析，向电液比例换向阀组施加电信号，电信号控制经过放大控制比例阀的开口，同时泵经先导型电磁溢流阀向系统提供恒压油流，通过电液比例换向阀组来控制流入转向液压缸的流量与阀的开口成正比，从而控制转向液压缸活塞杆的伸长量，间接达到控制各个转向轮的偏转角度的目的。为了提高控制精度，四个转向轮上均装有非接触式霍尔效应传感器，并通过传感器把各轮的实际转角反馈给控制器，控制器再经过计算、分析，重新发出指令信号，纠正希望转角与实际转角的偏差。

3.4四轮转向汽车转向液压系统方案的确定

上述三个方案中，方案一中，分流阀和一对转向液压油缸组成前、后轮转向执行机构，通过两个流量比例控制阀控制前、后轮转向执行机构实现车轮转向，前、后轮转向机构用分流阀来实现两个转向液压油缸的同步。本文使用的转向执行机构采用单活塞杆转向液压油缸，单活塞杆转向液压油缸有杆腔和无杆腔的面积不相等，因此单活塞杆双作用油缸在伸出和缩进时工作特性不一致。方案一中同步阀首先在两个转向液压油缸之间分配流量，确保转向液压油缸在静态时同步，当四轮转向汽车在运动过程中转向时，车轮负载会发生变化且同步阀响应速度比较慢，执行机构动态性能不理想，较容易产生同步误差。方案二与方案三作比较，由于方案三中有四只二位四通换

向阀，他们可以改变四个转向液压缸油液的流动方向，使四只液压缸活塞杆既可以同时同步运行，也可以根据需要各自运行，可以使汽车实现纵向行驶、横向行驶、纵向45度行驶、横向45度行驶等多种行驶方式，所以方案三的转向方式更多、实用性更强、控制精度更高、响应速度更快，所以最终选定方案三作为本次设计的液压式四轮转向系统方案。

3.5 本章小结

本章列出了四轮转向汽车液压系统的三种方案，并分别介绍了三种方案中液压系统的结构组成和工作原理，通过对四轮转向汽车转向液压系统的三种方案进行对比分析，最终选定方案三作为本次设计的液压式四轮转向系统方案。

第４章 转向液压缸的设计与计算

4.1设计的主要技术指标和要求

1.车自重17吨，总重量30吨；

2.液压缸行程L=250mm 、负载力F=24000N 、液压泵供油压力n P =20MPa 。

4.2转向液压缸的主要尺寸的确定

4.2.1转向液压缸内径D 及活塞杆直径d 的确定

（a ）无杆腔进油 （b ）有杆腔进油

图4.1 液压缸主要设计参数

如图4.1所示可得：无杆腔为主工作腔

m F A P A P η/m a x 2211=- （4.1）

有杆腔为主工作腔

m F A P A P

η/m a x 1221=- （4.2）

4/21D A π= （4.3） 4/)(222d D A -=π （4.4）

式中 1P ——主工作腔压力，Pa ；

2P ——回油腔压力，Pa ；

1A ——无杆腔活塞的有效面积，2m ；

2A ——液压缸有杆腔活塞的有效面积，2m ；

D 、d ——液压缸活塞直径、活塞杆直径，m ；

毕业论文设计转向系统设计

目录摘要2 第一章绪论3 1.1汽车转向系统概述3 1.2齿轮齿条式转向器概述9 1.3液压助力转向器概述10 1.4国内外发展情况12 1.5本课题研究的目的和意义12 1.6本文主要研究内容13 第二章汽车主要参数的选择14 2.1汽车主要尺寸的确定14 2.2汽车质量参数的确定16 2.3轮胎的选择17 第三章转向系设计概述18 3.1对转向系的要求18 3.2转向操纵机构18 3.3转向传动机构19 3.4转向器20 3.5转角及最小转弯半径20 第四章.转向系的主要性能参数22 4.1转向系的效率22 4.2传动比变化特性23 4.3转向器传动副的传动间隙△T25 4.4转向盘的总转动圈数26 第五章机械式转向器方案分析及设计26 5.1齿轮齿条式转向器26 5.2其他转向器28 5.3齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择29 5.4数据的确定29 5.5设计计算过程31 5.6齿轮轴的结构设计35 5.7轴承的选择35 5.8转向器的润滑方式和密封类型的选择35 5.动力转向机构设计36 5.1对动力转向机构的要求36 5.2动力转向机构布置方案36 5.3液压式动力转向机构的计算38 5.4动力转向的评价指标43

6. 转向传动机构设计45 6.1转向传动机构原理45 6.2转向传送机构的臂、杆与球销47 6.3转向横拉杆及其端部47 6.4杆件设计结果48 7.结论49 致谢49 摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此本课题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的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器 Abstract The title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, one vehicle parameters on the overall framework of the impact of vehicle steering; Second, the choice of mechanical steering; third rack gear and a reasonable match to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that require study, based on the steering wheel rotary drive transmission shaft of the steering rack and pinion steering, through the universal joint drive shaft rotation gear shift, steering rack and steering gear shaft meshing, thereby encouraging steering rack linear motion to achieve steering. Simple structure to achieve the steering tight, short axial dimension, and the number of parts can increase the advantages of less power in order to achieve the vehicle steering stability and sensitivity. In this article a major design steering rack and pinion steering gear shaft and the check, the main methods and theoretical experience in the use of automotive design parameters and the University of mechanical design school curriculum design and the results meet the strength

农用车转向系统设计说明书

第一章前言 §1.1 四轮农用车的发展前景 中国改革开放以来，在农村实行家庭联产承包责任制的改革，使农村的经济空前的活跃。农村的货运量和人口的流动量急剧增加，加快运输机械化成为农村经济发展的迫切需要，正是这一市场的需要使具有中国特色的运输机械-农用运输车应运而生。它解决了农村运输的急需，填补了村际，乡际，城镇及城乡结合部运输网络的空白，活跃了农村经济，为农村富裕劳动力找了一条出路，从而使数以万计的农民走上了小康之路！ 四轮农用运输车的竞争对手是轻型汽车。与汽车相比，四轮农用运输车有许多优点。入世后农用运输车没有受到多大冲击，因为它是中国特色的产业，符合国情，在国外几乎没人搞过。但是我们不能回避汽车与四轮农用运输车在市场的竞争，四轮农用运输车利用比较底的生产成本和微利经营的生产方式并引进先进的汽车技术，坚持“三低一高”的特色，注重产品质量，使之与在汽车行业的竞争中得以提高。 随着党和国家提出的的开发西部的政策落实，也给农用运输车厂商带来了无限商机使农用运输车的开发有广阔的前景，另一方面，我国有近13亿人口，特别是9亿以上的农村人口收入水平相对较低，需求量最大的是低档次的汽车。由于它比较适合中国国情，预计在未来的5～15年里，农用车在我国农村仍然具有广阔的发展前景。近年来农用车保有量增加很快，因此对柴油的需求很大。 农用车制造工艺简单，价格便宜，其中三轮车价格在4000～7000元/辆，四轮车价格在1～1.5万元/辆，购车农户一般半年左右即可收回10000元投资。另外，农用车的养路费为每月每吨70元，是汽车的30%，使用成本为同吨位汽车的1/3到1/2。公路快速建设也促进了农用车的发展。旧中国，全国公路仅13×104 km，而到1997年底，已达1.226×106 km，目前全国98%的乡和80%的村都通了公路，使得农用车有用武之地。公安车管部门1993年制定了《关于农用运输车道路交通管理的规定》，在不损害管理大局的前提下，

东风轻型货车转向系统设计(DOC)

毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 郑蕊 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆07—6班 指导教师姓名 姚佳岩 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 东风轻型货车转向系统设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 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。1)纯机械式转向系统,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。2)液压助力转向系统,1953 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。80 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( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 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。电动液压转向需要全套设计请联系Q Q1537693694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。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力, 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。3)汽车电动助力转向系统(EPS),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Delphi 公司, 英国的Lucas 公司, 德国的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS 。EPS 的助

液压助力转向电控系统说明书

汽车与交通学院 课程设计说明书 课程名称:汽车电控系统实习及课程设计 课程代码: 106010319 题目: 液压助力转向电控系统 年级/专业/班: 2013级车辆工程汽电(1)班 学生姓名: XX 学号: 开始时间: 2017 年 1 月 4 日 完成时间: 2017 年 1 月 10 日 课程设计成绩： 指导教师签名：年月日

目录 摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1问题的提出 (4) 1.2国内外研究的现状 (4) 1.3任务与分析 (4) 1.3.1硬件需求 (4) 1.3.2软件需求 (4) 2 设计方案 (5) 2.1系统设计方案论证 (5) 2.1.1信号输入方案设计 (5) 2.1.2系统显示方案设计 (5) 2.1.3 信号输出的方案设计 (5) 2.2 总体设计方案框图 (6) 2.2.1 方案一设计框图 (6) 2.2.1 方案二设计框图 (7) 2.3最终方案确定 (7) 3系统硬件设计 (8) 3.1 AT89C51介绍 (8) 3.2 ADC0804芯片介绍 (11) 3.2.1 ADC0804芯片的时钟频率 (11) 3.2.1 ADC0804采集的信号处理 (11) 3.3 LCD1602液晶显示器 (12) 3.4L298电机驱动芯片 (12) 4 系统软件设计 (13) 4.1 主程序流程图 (13) 4.2 子程序流程图 (14)

4.2.2 ADC0804子流程图 (15) 4.2.2 PID控制算法子流程图 (16) 5. 系统调试过程 (17) 5.1 原题图和印制板图绘制和检测 (17) 5.1.1 在Protel99se绘制原理图 (17) 5.1.2 在Protell99se生成PCB图 (18) 5.1 keil程序调试 (19) 5.3 Proteus 仿真调试 (19) 结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25) 附录原题图和印制板图 (26) C语言代码………………………………………………………………………

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。

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。

汽车液压助力转向系统设计

XXXX大学 毕业设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业： 题目：某乘用车液压助力转向系统设计 指导教师：职称: 职称: 20**年12月5日

目录 绪论 (1) 1. 汽车转向系的类型和组成 (2) 1.1机械转向系 (3) 1.2动力转向系 (4) 1.3动力转向技术的发展 (6) 1.3.1液压动力转向 (6) 1.3.2电动动力转向 (8) 2.1转向系的功用与要求 (9) 2.2转向器方案分析 (10) 3 液压助力转向机构布置方案分析 (12) 3.1动力转向机构布置方案 (12) 3.2动力转向器结构形式的选择 (14) 3.3分配阀的结构方案 (15) 4液压系统方案分析 (16) 4.1常用转向液压系统工作原理 (16) 4.2系统设计工作原理 (17) 5 转向器输出力矩的确定 (19) 6 轴的设计计算及校核 (20) 6.1转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 (20) 6.1.1材料的选择 (20) 6.1.2结构设计 (20) 6.1.3轴的设计计算 (20) 6.2螺杆轴设计计算及主要零件的校核 (24) 6.2.1材料选择 (24) 6.2.2结构设计 (25) 6.2.3轴的设计计算 (25) 6.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 (27) 7 齿轮齿条式液压动力转向机构设计 (29) 7.1 齿轮齿条式转向器结构分析 (29) 7.2 参考数据的确定 (35) 7.3 转向轮侧偏角计算 (36) 7.4 转向器参数选取 (37) 7.5 选择齿轮齿条材料 (39) 7.6 强度校核 (39) 7.7 齿轮齿条的基本参数如下表所示 (41) 7.8 齿轮轴的结构设计 (42) 结论 (43) 致谢 (44) 参考文献 (45)

课程设计--汽车转向机构说明书

汽车运动机构课程设计说明书 温州大学机电工程学院 2013年6月

机械原理设计说明书 题目:汽车转向机构 学院:机电工程学院 专业:汽车服务工程 班级:11汽车服务本 姓名:叶凌峰俞科王栋柄 王璐吴海霞欧阳凯强 学号:11113003233 11113003243 11113003199 11113003209 11113003218 11113003174指导老师:李振哲

目录 一.设计题目 (1) 1.1课程设计目的和任务 (1) 1.2课程设计内容与基本要求 (2) 1.3机构简介 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.4参考数据 (5) 1.5设计要求 (5) 二. 设计方案比较 (6) 2.1设计方案一 (6) 2.2设计方案二 (7) 2.3设计方案三 (8) 2.4最终设计方案 ................................................................ 错误！未定义书签。 三.虚拟样机实体建模与仿真 (9) 四.虚拟样机仿真结果分析 (10) 4.1运动学仿真 (11) 4.1.1运动学仿真--转向盘位移仿真曲线 (11) 4.1.2运动学仿真--轮胎位移仿真曲线 (11) 4.1.3运动学仿真--转向盘速度仿真曲线 (12) 4.1.4运动学仿真--轮胎速度仿真曲线 (12) 4.1.5运动学仿真--转向盘加速度仿真曲线 (13) 4.1.6运动学仿真--轮胎加速度仿真曲线 (13) 4.2动力学分析 (14) 4.2.1转向盘受力仿真曲线 (14) 4.2.2轮胎受力仿真曲线 (14) 五. 课程设计总结 (15) 5.1机械原理课程设计总结 (15) 5.2设计过程 (15) 5.3设计展望 (16) 5.4设计工作分工表 (16) 5.5参考文献 (16)

汽车液压助力转向系统设计

本科毕业设计（论文）通过答辩 目录 绪论 (1) 1. 汽车转向系的类型和组成 (2) 1.1机械转向系 (3) 1.2动力转向系 (4) 1.3动力转向技术的发展 (6) 1.3.1液压动力转向 (6) 1.3.2电动动力转向 (8) 2.1转向系的功用与要求 (9) 2.2转向器方案分析 (10) 3 液压助力转向机构布置方案分析 (12) 3.1动力转向机构布置方案 (12) 3.2动力转向器结构形式的选择 (14) 3.3分配阀的结构方案 (15) 4液压系统方案分析 (16) 4.1常用转向液压系统工作原理 (16) 4.2系统设计工作原理 (17) 5 转向器输出力矩的确定 (19) 6 轴的设计计算及校核 (20) 6.1转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 (20) 6.1.1材料的选择 (20) 6.1.2结构设计 (20) 6.1.3轴的设计计算 (20) 6.2螺杆轴设计计算及主要零件的校核 (24) 6.2.1材料选择 (24) 6.2.2结构设计 (25) 6.2.3轴的设计计算 (25) 6.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 (27) 7 齿轮齿条式液压动力转向机构设计 (29) 7.1 齿轮齿条式转向器结构分析 (29) 7.2 参考数据的确定 (35) 7.3 转向轮侧偏角计算 (36) 7.4 转向器参数选取 (37) 7.5 选择齿轮齿条材料 (39) 7.6 强度校核 (39) 7.7 齿轮齿条的基本参数如下表所示 (41) 7.8 齿轮轴的结构设计 (42) 结论 (43) 致谢 (44) (45) 参考文献

本科毕业设计（论文）通过答辩 绪论 改革开放以来，中国的汽车工业有着飞速的发展，据中国汽车工业协会统计，截至2006年10月底，轿车累计销量超过300万辆，达到304万辆，同比增长40%。2006年11月的北京车展，自主品牌：奇瑞、吉利、长城、中兴、众泰、比亚迪、双环、中顺、力帆、华普、长安、哈飞、华晨等自主品牌纷纷亮相，在国际汽车盛宴中崭露头角，无论从参展规模还是产品所展示的品质和技术含量上，都不得不令人折服，但和国外有着近百年发展历史的国外汽车工业相比，我们的自主品牌汽车在行车性能和舒适体验方面仍有差距。 汽车工业是国民经济的支柱产业，代表着一个国家的综合国力，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。 转向系统性能和整车及其它总成、系统的性能息息相关，在系统设计的每一个环节都需要考虑整车及其它总成的性能。首先，转向系统必须能够实现整车所要求的车轮转角，这为转向机构的设计及动力转向器匹配提出了基本要求。其次，转向机构和悬架系统必须有协调的运动学关系，这就对转向机构设计提出了附加的要求。这两项要求基本可以在系统设计层面进行分析解决，而和转向系统相关的行驶稳定性及行驶路感则必须在整车层面进行计算分析。 综上所述，随着我国汽车的发展，新的问题及要求不断涌现，在车辆设计与开发领域尚存在很多的问题需要研究和解决，如何使基础研究与产品设计实践紧密结合，将研究成果最大限度地应用于产品开发过程，不断提高汽车的性能水平是摆在汽车产品研究与开发人员面前的重要课题。 1

转向系统设计

标题 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。 概述 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

16L爱丽舍转向系统设计说明书

1．摘要 汽车转向器是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，循环球齿条-齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。本文选择GX1608A型循环球齿条-齿扇式转向器作为研究课题，其主要内容有：汽车转向器的组成分类；转向器总成方案分析及其数据确定和转向器的设计过程。 这种转向器的优点是，操纵轻便，磨损小，寿命长。缺点是结构复杂，成本高，转向灵敏度不如齿轮齿条式。因此逐渐被齿轮齿条式取代。但随着动力转向的应用，循环球式转向器近年来又得到广泛使用。 关键词；转向器操纵稳定性循环球齿条-齿扇式转向器

目录 摘要 (1) 1绪论 (4) 2汽车转向系的组成及分类 (6) 2.1汽车转向系的类型和组成 (6) 2.1.1 机械式转向系 (9) 2.1.2 动力转向器 (10) 2.2 转向系主要性能参数 (11) 2.2.1转向器的效率 (11) 2.2.2传动比的变化特性 (12) 2.2.3转向盘自由行程 (17) 2.3 转向操纵机构及转向传动机构 (17) 2.3.1转向操纵机构 (17) 2.3.2转向传动机构 (18) 3转向器总成方案分析 (20) 3.1转向器设计要求 (20) 3.2转向器总成方案设计 (21) 4循环球式转向器主要尺寸参数的选择 (25) 5 转向器输出力矩的确定 (26) 6 轴的设计计算及校核 (27) 6.1 转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 (27) 6.1.1材料的选择 (27) 6.1.2结构设计 (27) 6.1.3轴的设计计算 (27) 6.2 螺杆轴设计计算及主要零件的校核 (31) 6.2.1材料选择 (31) 6.2.2结构设计 (31) 6.2.3轴的设计计算 (32) 6.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 (34)

大卡车液压助力转向系统

毕业论文（设计）题目：大卡车液压助力转向系统设计

1 绪论 1.1问题的提出 随着国民经济连续多年的高速发展，尤其是国家对基础设施建设投入的逐年加大，使得大型汽车的生产在近年来呈现了爆发式发展。而大型载货汽车由于具有运输效率高、运输成本低的特点，逐渐成为公路运输的首选。2007年大型卡车市场为2.85万辆，中型卡车市场为17.5万辆，大型卡车占整体市场的比例为60%，大型载货汽车的生产与开发成为国内载货汽车生产厂家竞争的焦点。汽车技术的进步和人民生活水平的进一步提高，使载货汽车用户对车辆的性能水平要求越来越高，而越来越大的竞争压力使整车厂家的产品开发周期不断缩短。如何使车辆开发各个环节的设计方案都得到充分的分析与筛选，使其性能得到有效控制，以保障在限定的周期内开发出性能优越的汽车产品，已成为大型载货汽车产品研发部门所关注的重要课题。 由于汽车保有量的增加和社会生活汽车化而造成交通错综复杂，使转向盘的操作频率增大，这就要求减轻驾驶疲劳。在汽车向轻便灵活、容易驾驶的方向发展的同时，对动力转向系统的需求也提到日程上来。要求其成本低，性能方面能适应车速变化，实现变特性的动力转向器，并且可以与不同类型的大型汽车相适应、相匹配。 大型载货汽车和其它车辆相比具有一些显著的特点，为保障大型载货汽车良好的转向性能，必须对这些特点及由此引发的问题进行专门的研究。按照GB1589一2004“道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值”的要求，每侧单轮胎的车轴轴荷限值为7吨，6x4载货车的设计轴荷之和可达30吨，车长可达12m，铰接式列车的车长可至16.sm。同时，GB7258一2004“机动车运行安全技术条件”要求车辆必须能够通过外径25m内径10.6m 的通道。另外，载货汽车公路运输的高速化发展趋势也已是不争的事实，尤其国家于2004年5月开始的治理公路运输车辆超限超载专项工作的开展，使以提高行驶速度来带动运输效率的提高成为载货汽车设计的重要目标。高的运输速度对车辆的操纵性与稳定性提出了更高的要求。 为在法规允许的情况下尽可能提高车辆的运输能力，大型车的设计轴荷及外廓尺寸基本接近法规的限值。对于转向轴，7吨的轴荷使动力转向器成为必选的配置，如何合理匹配动力转向器，提高车辆的转向能力并保持操纵路感值得进行进一步的研究。国家

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。

设施规划课程设计--液压转向器厂总平面布置设计

设施规划课程设计--液压转向器厂总平面布置设计

设施规划与物流分析课程设计 说明书 姓名： 学号： 指导教师： 开始时间： 结束时间： 成绩：

设施规划与物流分析课程设计任务书姓名：学号：年（班）级：地点：课程设计题目：液压转向器厂总平面布置设计 课程设计内容与要求： 1、液压转向器厂物流分析。 2、液压转向器厂作业单位相互关系分析。 3、作业单位位置相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。 4、作业单位面积相关图，相当于A3图样的坐标纸1张。 5、液压转向器厂总平面布置图三套路，A3图样三张。 6、评价择优，选出最佳总平面布置图。

目录 一．概述 (1) 二．基本要素分析 (1) 1、液压转向器结构及有关参数 (1) 2、作业单位划分 (6) 3、液压转向器生产工艺过程 (7) 三．物流分析 (20) 1、产品工艺过程分析 (20) 2．物流强度分析 (27) 四．作业单位非物流相关分析 (31) 1.作业单位相互关系理由 (31) 2．作业单位相互关系等级 (31) 3. 作业单位相互关系 (32) 五．作业单位综合相关分析 (33) 1. 综合物流相关等级 (33) 2.作业单位综合接近程度 (37) 六．作业单位位置相关分析 (40) 1. 绘制作业单位位置相关图 (40) 七．作业单位面积相关分析 (42) 1.作业单位面积相关图 (42) 八．工厂总平面布置可行方案 (43) 九．评价方案并择优 (46) 十．总结 (47)

一．概述 当地现有一叉车修理厂，占地面积为16000m2，厂区南北长为200m，东西宽为80m，所处地理位置如图1所示。该厂职工人数300人，计划改建成年产量6000套液压转向器的生产厂，需要完成工厂总平面布置设计。 图-1 待建液压转向器厂厂区图 二．基本要素分析 1、液压转向器结构及有关参数 液压转向器的基本结构如图2所示，有22个零、组件构成，每个零、组件的名称、材料、单间重量及年需求量均列于表1中。

转向系统设计计算书

密级：版本/更改状态：第一版／0 编号： 长城汽车股份有限公司技术文件 CC6460K/KY 转向系统设计计算书 编制： 审核： 审定： 批准： 长城汽车股份有限公司 二OO四年四月十五日

目录 1 系统概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2 转向系统设计依据的整车参数计设计要求????????????????????????????????????????????????????????2 3 转向系统设计过程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.1 最小转弯半径计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.2 转向系的角传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.3 转向系的力传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3. 4 转向系的内外轮转角?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3. 5 液压系统的匹配计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.1 转向油泵流量的计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.2 转向油泵压力的变化??????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 4 结论说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 5 参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8

汽车前轮转向设计说明书

设计题目汽车前轮转向机构原理设计 年级 学号 学生姓名 指导教师 完成时间2014 年 4 月 2 日电子信息与机电工程学院

机 械 原 理 课 程 设 计 签 名 页 学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签章： 年 月 日 答辩教师签章： 年 月 日 说明：（1）课程设计说明书提交时，学生须签名完毕。（2）分值填写、指导教师和答辩教师签章，是在相应质量评价之后由指导教师和答辩教师填写、签署。（3）指导教师质量评价分值小于48分，为课程设计质量不及格；答辩质量评价分值小于12分，为答辩不及格。课程设计质量不及格的或答辩不及格的，不予课程设计修改和二次答辩，须重修课程设计并参加下届学生的课程设计。

目录 第1章设计任 1 务 ……………………………………………………………………………………………………………………………… 1.1 设计任 1 务 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.1.1 工作原 1 理 ……………………………………………………………………………………………………………………… 1.1.2 设计要求 ………………………………………………………………………………………………………………-1 ……… 1.2 设计参 2 数 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 1.3 国内外技术应用与发展现 3 状 ……………………………………………………………………………………… 1.4 国内外技术发展趋 4 势 ……………………………………………………………………………………………………… 1.5 工作计 7 划 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 第2章课程设计过 9 程 ……………………………………………………………………………………………………………………… 2.1 设计内 9 容 ………………………………………………………………………………………………………………………………… 2.1.1 理论的α和β值 (9) 2.1.2 用图解法设计四杆机构 9 ABCD …………………………………………………………………………… 2.1.3 运动分 10 析 ……………………………………………………………………………………………………………………… 2.1.4 最小传动角γ 12 min……………………………………………………………………………………………………… 结论 参考文献 个人总结

汽车转向器液压助力系统设计刘子轩开题报告

汽车转向器液压助力系统设计------刘子轩-----开题报告

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中北大学信息商务学院 毕业设计开题报告 学生姓名：刘子轩学号：1301034118 系名：机械工程系 专业：车辆工程 设计题目：汽车转向器液压助力系统设计 指导教师:张翼 2017年3 月3日

毕业设计开题报告 1．文献综述： (1)选题背景 汽车的转向系统的性能是汽车的主要性能之一，转向系统的性能直接影响到汽车的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。本次课题设计主要总数国内外转向系统的研究发展，介绍各转向系统的结构原理及其关键技术并提出汽车转向系的发展趋势，合理地设计转向系统，使汽车具有良好的操纵性能。这始终是设计人员的重要研究课题，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，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。]1[电子控制动力转向系统(简称EPS),根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS，又作EHPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。]2[ (2)课题研究意义 随着汽车工业的飞速发展以及人们对于舒适、安全性能要求的不断提高，对转向器的安全性及操作稳定性的要求也进一步提高。本次设计通过分析转向器的功能要求，结合转向器的布置设计，比较各类型的转向器的优缺点设计一款转向器。根据一些指定的参数结合《汽车设计》和其他相关书籍中关于转向器的理论知识，给出优化设计的目标函数和设计变量的选择范围使设计出的转向器液压助力器符合使用要求。]3[作为汽车转向系统的一个重要组成部分，转向器对汽车的操纵稳定性和驾驶员的安全驾驶有这直接的影响。]4[特别是在车辆高速化，车流密集化的今天，汽车转向器的设计极为重要。通过对转向器的优化设计，使其达到汽车总体设计的要求，以达到对汽车的机构整体优化，更好地提高相应性能，达到更高水平。通过此次设计提高自身实习运用有关机械设计手册、查图表、画图规范等有关资料文献的能力，从而进一步培养自身识图、辩图，运算和编写技术文件等基本技能。通过汽车转向器液压助力系统的设计，培养理论联系实际