汽车电动助力转向系统的设计
第1章绪论
1.1 汽车转向系统简介
汽车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。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。
转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性、和行驶安全性。目前汽车转向技术主要有七大类：手动转向技术（MS）、液压助力转向技术（HPS）、电控液压助力转向技术（ECHPS）、电动助力转向技术（EPS）、四轮转向技术（4WS）、主动前轮转向技术（AFS）和线控转向技术（SBW）。转向系统市场上以HPS、ECHPS、EPS应用为主。电动助力转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点，是一项紧扣当今汽车发展主题的新技术，他是目前国内转向技术的研究热点。
1.1.1 转向系的设计要求
(1) 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) 汽车转型行驶后，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，转向轮都不得产生共振，转向盘没有摆动。
(4) 转向传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。
1.2 EPS的特点及发展现状
1.2.1 EPS与其他系统比较
对于电动助力转向机构(EPS)，电动机仅在汽车转向时才工作并消耗蓄电池能量；而对于常流式液压动力转向机构，因液压泵处于长期工作状态和内泄漏等原因要消耗较多的能量。两者比较，电动助力转向的燃料消耗率仅为液压动力转向的16%～20%。
液压动力转向机构的工作介质是油，任何部位出现漏油，油压将建立不起来，不仅失去助力效能，并对环境造成污染。当发动机出现故障停止工作时，液压泵也不工作，结果也会丧失助力效能，这就降低了工作可靠性。电动助力转向机构不存在漏油的问题，只要蓄电池内有电提供给电动助力转向机构，就能有助力作用，所以工作可靠。若液压动力转向机构的油路进入空气或者贮油罐油面过低，工作时将产生较大噪声，在排除气体之前会影响助力效果；而电动助力转向仅在电动机工作时有轻微的噪声。
电动助力转向与液压动力转向比较，转动转向盘时仅需克服转向器的摩擦阻力，不存在回位弹簧阻力和反映路感的油压阻力。电动助力转向还有整体结构紧凑、部件少、占用的空间尺寸小、质量比液压动力转向约轻20%~25%以及汽车上容易布置等优点。
1.2.2 EPS的特点
(1）EPS节能环保。
由于发动机运转时，液压泵始终处于工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题，EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染。(2）EPS装配方便。
EPS的主要部件可以集成在一起，易于布置，与液压动力转向相比减少了许多原件，没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，原件数目少，装配方便，节约时间。
(3）EPS效率高。
液压动力转向系统效率一般在60%~70%，而EPS得效率较高，可高达90%以上。
(4）EPS路感好。
传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数，工作驱动力大，但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后性可以通过EPS控制器的软件加以补偿，是汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。
(5）EPS回正性好。
EPS系统结构简单，不仅操作简便，还可以通过调整EPS控制器的软件，得到最佳的回正性，从而改善汽车的操纵稳定性和舒适性。
(6）动力性。
EPS系统可随车速的高低主动分配转向力，不直接消耗发动机功率，只在转向时才起助力作用，保障发动机充足动力。（不像HPS液压系统，即使在不转向时，油泵也一直运转处于工作状态，降低了使用寿命）
1.2.3 EPS在国内外的应用状况
国外EPS的发展之路：
因为微型轿车上狭小的发动机舱空间给液压助力转向系统的安装带来了很大的麻烦，而EPS原件比较少，重量轻，装配方便，比较适合在微型轿车上安装。因此在国外，EPS系统首先是在微型轿车上发展起来的。
上世纪80年代初期，日本铃木公司首次在其Cervo轿车上安装了EPS系统，随后还应用在其Alto车上。此后，EPS在日本得到迅速发展。出于节能环保的考虑，欧、美等国的汽车公司也相继对EPS进行了开发和研究。虽然比日本晚了十年时间，但是欧美国家的开发力度比较大，所选择的产品类型也有所不同。日本起初选择了技术相对成熟的有刷电机。
有刷电机比较成熟，在汽车上的应用较广，比如雨刷、车窗等部分，稍作改进就适应了EPS的要求，因此研发周期较短，上世纪80年代末期就开始产业化，主要装配在微型车上。而欧美则选择了难度较大的无刷电机，但是电子控制系统比较复杂，延长了研发周期。直到90年代中期欧美才开始量产。从长远发展看，有刷电机存在一定弊端，比如电机产生的噪声较难克服，磨损较严重，存在电磁干扰等问题。因此，日本现在国内装配的EPS也逐渐转向无刷电机了。
国内EPS的发展现状：
我国汽车电子行业的总体发展相对滞后，但是，随着汽车对环保、节能和安全性要求的进一步提高，代表着现代汽车转向系统的发展方向的EPS电动助力转向系统已被我国列为高新科技产业项目之一，国内各大院校、科研机构和企业在进行EPS技术的研究，也有少数供应商能批量提供转向轴式的EPS系统。但总的来讲目前国内EPS技术还不成熟；供应商所提供的EPS系统还未达到产品级的要求，且类型单一，还不能满足整车厂需要。据悉，自主品牌研发的EPS系统离产业化就差整车厂批量装车认可这一台阶了，相信很快就可以实现量产。EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。
1.3 本课题的研究意义
随着科技的发展和人们生活水平及环保意识的提高，汽车转向助力肯定会向更轻便、更节能、更安全的方向发展，而本课题正是沿着这个方向对汽车的转向系统进行了研究。现存的汽车，大部分都是传统液压助力转向系统，甚至没有助力转向系统，电动助力转向系统能提供比其更安全、更舒适的转向操控性和节能效果。本课题对该系统的进行了深入的研究，并将其应用于实践，这对于推动该系统的发展和最终的产品化应用，对于推动机械、传感器技术和电子器件制造等相关产业的发展，对于提高我国汽车电子化水平和加快转向系统产业化发展具有十分重要的意义。
在可预见的将来，电动助力转向系统在汽车领域必定会有广泛的应用。
本章小结
这一章介绍了现在应用的汽车转向技术，并对电动助力转向系统和液压助力转向系统进行了分析比较。还阐述了EPS的国内外发展状况。
第2章电动助力转向系统的总体组成
2.1 电动助力转向系统的机理及类型
近年来，电动助力转向机构在乘用车上得到应用，并有良好的发展前景。电动助力转向机构，除去应当满足对液压式动力转向机构机构的一些相似要求以外，同时还应当满足：具有故障自诊断和报警功能；有良好的抗振动和抗干扰能力等；当地面与车轮之间有反向冲击力作用时，电动助力转向机构应迅速反应，制止转向盘转动；在过载使用条件下有过载保护功能等。
2.1.1 电动助力转向系统的机理
电动助力转向机构由机械转向器与电动助力部分相结合构成。电动助力部分包括电动机、电池、传感器和控制器（ECU）及线束，有的还有减速机构和电磁离合器等（图2-1）
图2-1 电动助力转向机构示意图
目前用于乘用车的电动助力转向机构的转向器，均采用齿轮齿条式转向器。其功能除用来传递来自转向盘的力矩与运动以外，还有增扭、降速作用。转向过程中，电动机将来自蓄电池的电能转变为机械能向转向系输出而构成转向助力矩，并完成助力作用。与电动机连接的减速机构有蜗轮蜗杆、滚珠螺杆螺母或行星齿轮机构等，其作用也是降速、增扭。装在减速机构附近的离合器（通常为电磁离合器）是为了保证电动助力转向机构只在预先设定的行驶速度范围内工作。在车速达到某一设定值时，离合器分离，并暂时停止电动机的助力作用。与此同时，转向机构也暂时转为机械式转向机构。当电动机发生故障时，离合器也自动分离。离合器分离后再行转向时，可不必因带动电动机而消耗驾驶员体力。单片式电磁离合器包括主动轮、从动轴、压盘、磁化线圈和滑环等。
1.主动轮
2.磁化线圈
3.压盘
4.花键
5.从动轴 6轴承 7滑环 8电动机
图2-2 电磁离合器工作原理简图
其工作原理如图所示，装有磁化线圈2的主动轮1与电动机轴固定连接，来自控制器的控制电流经滑环7输入磁化线圈，于是主动轮产生电磁吸力，将压盘3吸到主动轮上，然后电动机的动力经主动轮、压盘及压盘毂上的花
键传给从动轴5，实现助力作用。
汽车以较高车速转向行驶，作用在转向盘上的力矩将减小，以至于达到
无需助力的程度，此时可设定：达到此车速时，电磁离合器停止工作。还有，在电动机停止工作以后，电磁离合器在控制器的控制下也要分离或者自动分离。此后，在进行再进行转向将不存在助力作用，直至电动机恢复工作为止。
电动助力转向机构的工作原理如下：
当驾驶员对转向盘施力并转动转向盘时，位于转向盘下方与转向轴连接
的转矩传感器将经扭杆弹簧连接在一起的上、下转向轴的相对转动角位移信
号转变为电信号传至控制器，在同一时刻车速信号也传至控制器。根据以上
两信号，控制器确定电动机的旋转方向和助力转矩的大小。之后，控制器将
输出的数字量经D/A转换器，转换为模拟量，并将其输入电流控制电路。电
流控制电路将来自微机的电流命令值同电动机电流的实际值进行比较后生成
一个差值信号，同时将此信号送往电动机驱动电路，该电路驱动电动机，并
向电动机提供控制电流，完成助力转向作用。
2.1.2 电动助力转向系统的类型
EPS系统依据电动机布置位置的不同可分为转向轴助力式、小齿轮助力式、齿条助力式三个基本类型（图2-3）
a） b) c)
a) 转向轴助力式 b) 齿轮助力式 c）齿条助力式
图2-3 EPS系统的类型
(1) 转向轴助力式转向轴助力式电动助力转向机构的电动机布置在靠
近转向盘下方，并经蜗轮蜗杆机构与转向轴连接（图2-3a）。这种布置方案的特点是：
由于转向轴助力式电动助力转向的电动机布置在驾驶室内，所以有良好
的工作条件；因电动机输出的助力转矩经过减速机构增大后传给转向轴，所
以电动机输出的助力转矩相对小些，电动机尺寸也小，这又有利于在车上布
置和减轻质量；电动机、转矩传感器、减速机构、电磁离合器等装为一体是
结构紧凑，上述部件又与转向器分开，故拆装与维修工作容易进行；转向器
仍然可以采用通用的典型结构齿轮齿条式转向器；电动机距驾驶员和转向盘近，电动机的工作噪声和振动直接影响驾驶员；转向轴等零件也要承受来自
电动机输出的助力转矩的作用，为使其强度足够，必须增大受载件的尺寸；
尽管电动机的尺寸不大，但因这种布置方案的电动机靠近方向盘，为了不影响驾驶员腿部的动作，在布置时仍然有一定的困难。
(2)齿轮助力式齿轮助力式电动助力转向机构的电动机布置在与转向器主动齿轮相连接的位置（图2-3b），并通过驱动主动齿轮实现助力。这种布置方案的特点是：
电动机布置在地板下方、转向器上部，工作条件比较差对密封要求较高；电动机的助力转矩基于与转向轴助力式相同的原因可以小些，因而电动机尺寸小，同时转矩传感器、减速机构等的结构紧凑、尺寸也小，这将有利于在整车上的布置和减小质量；转向轴等位于转向器主动齿轮以上的零部件，不承受电动机输出的助力转矩的作用，故尺寸可以小些；电动机距驾驶员远些，它的动作噪声对驾驶员影响不大，但震动仍然会传到转向盘；电动机、转矩传感器、电磁离合器、减速机构等与转向器主动齿轮装在一个总成内，拆装时会因相互影响而出现一定的困难；转向器与典型的转向器不能通用，需要单独设计、制造。
(3)齿条助力式齿条助力式电动助力转向机构的电动机与减速机构等布置在齿条处（图2-3c），并直接驱动齿条实现助力。这种布置方案的特点是：电动机位于地板下方，相比之下，工作噪声和振动对驾驶员的影响都小些；电动机减速机构等不占据转向盘至地板这段空间，因而有利于转向轴的布置，驾驶员腿部的动作不会受到它们的干扰；转向轴直至转向器主动齿轮均不承受来自电动机的助力转矩作用，故他们的尺寸能小些；电动机、减速机构等工作在地板下方，条件较差，对密封要求良好；电动机输出的助力转矩只经过减速机构增扭，没有经过转向器增扭，因而必须增大电动机输出的助力转矩才能有良好的助力效果，随之而来的是电动机尺寸增大、质量增加；转向器结构与典型的相差很多，必须单独设计制造；采用滚珠螺杆螺母减速机构时，会增加制造难度与成本；电动机、转向器占用的空间虽然大一些，但用于前轴负荷大，前部空间相对宽松一些的乘用车上不是十分突出的问题。
2.2 电动助力转向系统的关键部件
EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元ECU组成。
2.2.1 扭矩传感器
扭矩传感器检测扭转杆扭转变形，并将其转变为电子信号并输出至电子控制单元，是电动助力转向系统的关键部件之一。扭距传感器由分相器单元1、分相器单元2及扭杆组成（如图2-4）。
图2-4 扭距传感器
转子部分的分相器单元1固定于转向主轴，转子部分的分相器单元2固定于转向传动轴。扭转杆扭转后，使两个分相器单元产生一个相对角度，电子控制单元根据两个分相器的相对位置决定对EPS电动机提供多少电压。
2.2.2 车速传感器
车速传感器的功能是测量汽车的行驶速度。目前，轿车EPS控制器一般都从整车CAN总线中提取车速信号。
2.2.3 电动机
电动机由转角传感器、定子及转子组成（如图2-5）。
将电动机和减速机构布置在齿条处，并直接驱动齿条实现助力。通过转角传感器检测电动机的旋转角度防止扭矩波动。
图2-5 电动机结构
2.2.4 减速机构
减速机构采用滚珠式减速齿轮机构，将其固定在电动机的转子上。电动机的转动传到减速机构，经过滚珠及蜗杆传到齿条轴上。滚珠在机构内部经过导向进行循环。
2.2.5 电子控制单元
电子控制单元（ECU）的功能是依据扭矩传感器和车速传感器的信号，进行分析和计算后，发出指令，控制电动机的动作。此外，ECU还有安全保护和自我诊断的功能，ECU通过采集电动机的电流、发动机转速等信号判断系统工作是否正常，一旦系统工作异常，电动助力被切断；同时ECU将进行故障诊断分析，故障指示灯亮，并以故障所对应的模式闪烁。
2.3 电动助力转向的助力特性
电动助力转向的助力特性由软件设定。通常将助力特性曲线设计成随着汽车行驶速度Va的变化而变化，并将这种助力特性称之为车速感应型。图2-6示出的车速感应型助力特性曲线表明，助力既是作用到转向盘上的力矩的函数，同时也是车速的函数。
图2-6 车速感应型助力特性
当车速Va=0时，相当于汽车在原地转向，助力特性曲线的位置居其他各条曲线之上，助力强度达到最大。随着车速Va不断升高，助力特性曲线的位置也逐渐降低，直至车速Va达到最高车速Vamax为止，此时的助力强度已为最小，而路感强度达到最大。
本章小结
本章主要是介绍了电动助力转向机构的组成、工作原理，以及对电动助力转向的三种布置形式进行了分析对比。还有分析了电动助力转向系统各主
要部件的结构及工作过程和助力特性。
第3章 电动助力转向系统的设计
3.1 对动力转向机构的要求
（1）运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持一定的比例关系。
（2）随着转向轮阻力的增大（或减小），作用在转向盘上的手力必须增大（或减小），称之为“路感”。
（3）当作用在转向盘上的切向力kN F h 190.0~025.0 时（因汽车形式不同而异），动力转向器就开始工作。
（4）转向后，转向盘应自动回正，并使汽车保持在稳定的直线行驶状态。
（5）工作灵敏。
（6）动力转向失灵时，仍能用机械系统操纵车轮转向。
3.2 齿轮齿条转向器的设计与计算
齿轮齿条转向器最主要的优点是：结构简单、价格低廉、质量轻、刚性好、使用可靠；传动效率高达90%；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（图3-1a ）；侧面输入，两端输出（图3-1b ）；侧面输入，中间输出（图3-1c ）；侧面输入，一端输出图（图3-1d ）。
图3-1 齿轮齿条式转向器的四种形式
3.2.1 转向系计算载荷的确定
为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。
精确地计算出这些力是困难的。为此用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩MR(N ·mm)。
2.34721524.0810037.033
3
1===P G f M R N ·mm (3-1) 式中 f ——轮胎和路面间的滑动摩擦因数；
1G ——转向轴负荷，单位为N ；
P ——轮胎气压，单位为MPa 。
作用在转向盘上的手力F h 为：
5.1229
.0183502.3472152221=???=+=ηωi D L M L F SW R h N (3-2) 式中 1L ——转向摇臂长, 单位为mm ；
R M ——原地转向阻力矩, 单位为N·mm
2L ——转向节臂长, 单位为mm ；
SW D ——为转向盘直径,单位为mm ；
ωi ——转向器角传动比；
+η——转向器正效率。
因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂，故L 1、L 2不代入数值。对给定的汽车，用上式计算出来的作用力是最大值。因此，可以用此值作为计算载荷。
梯形臂长度的计算2L ：
轮辋直径LW R = 16in=16×25.4=406.4mm
梯形臂长度2L =LW R ×0.8/2= 406.4×0.8/2=162.6mm （3-3）
取2L =160mm
轮胎直径的计算R T ：
20555.0?+=LW T R R =406.4+0.55×225=530.2mm （3-4）
取T R =530mm
转向横拉杆直径的确定：
（3-5）
[]mm m a M d R 578.31021614.316.02.3474433
=????=≥-τπ
a =2L ;m N M MPa R ?==2.347;216][σ
因此取min d =15mm
初步估算主动齿轮轴的直径：
（3-6）
][τ=140MPa
所以取min
d =18mm 上述的计算只是初步对所研究的转向系载荷的确定。
3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计
(一) EPS 系统齿轮齿条转向器的主要元件
（1)齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。齿条代替梯形转向杆系的摇杆和转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆臂平行。齿条可以比作是梯形转向杆系的转向直拉杆。导向座将齿条支持在转向器壳体上。齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆，使前轮转向。
表3-1 齿条的尺寸设计参数
（2)齿轮是一只切有齿形的轴。它安装在转向器壳体上并使其齿与齿条上的齿相啮合。齿轮齿条上的齿可以是直齿也可以是斜齿。齿轮轴上端与转向柱内的转向轴相连。因此，转向盘的旋转使齿条横向移动以操纵前轮。齿轮轴由安装在转向器壳体上的球轴承支承。
斜齿的弯曲增加了一对啮合齿轮参与啮合的齿数。相对直齿而言，斜齿的运转趋于平稳，并能传递更大的动力。
表3-2 齿轮轴的尺寸设计参数
[]mm m M d n 935.814014.316.05.122161633
max =???=≥τπ
序号项目符号尺寸参数(mm)
1 总长198
2 齿宽60
3 齿数 6
4 法向模数 3
5 螺旋角 14°
6 螺旋方向左旋
（3)转向横拉杆及其端部
1.横拉杆
2.锁紧螺母
3.外接头壳体
4.球头销
5.六角开槽螺母
6.球碗
7.端盖
8.梯形臂
9.开口销
图3-2转向横拉杆外接头
转向横拉杆与梯形转向杆系的相似。球头销通过螺纹与齿条连接。当这些球头销依制造厂的规范拧紧时，在球头销上就作用了一个预载荷。防尘套夹在转向器两侧的壳体和转向横拉杆上，这些防尘套阻止杂物进入球销及齿条中。
转向横拉杆端部与外端用螺纹联接。这些端部与梯形转向杆系的相似。侧面螺母将横拉杆外端与横拉杆锁紧（见图3-2）。
注：转向反馈是由前轮遇到不平路面而引起的转向盘的运动。
（4)齿条调整一个齿条导向座安装在齿条光滑的一面。齿条导向座1和与壳体螺纹连接的调节螺塞3之间连有一个弹簧2。此调节螺塞由锁紧螺母固定4。齿条导向座的调节使齿轮、齿条间有一定预紧力，此预紧力会影响转向冲击、噪声及反馈（见图3-3）。
图3-3齿条间隙调整装置
齿条断面形状有圆形、V形和Y形三种，本设计采用V形断面，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。在齿条与托座之间装有用减磨材料（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，V形断面齿条能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。（二）转向传动比当转向盘从锁点向锁点转动，每只前轮大约从其正前方开始转动30°，因而前轮从左到右总共转动大约60°。若传动比是1:1，转向盘旋转1°，前轮将转向1°，转向盘向任一方向转动30°将使其前轮从锁点转向锁点。这种传动比过于小，因而转向盘最轻微的运动将会使车辆突然改变方向。转向角传动比必须使前轮转动同样角度时需要更大的转向盘转角。对乘用车，推荐转向器角传动比在17～25范围内选取；对商用车，在23～32范围内选取，这里选传动比为18:1。即在这样的传动比下，转向盘每转动18°，前轮转向1°。
（三） EPS系统齿轮齿条转向器的安装齿轮齿条式转向器可安在前横梁上或发动机后部的前围板上（见图3-4）。橡胶隔振套包在转向器外，并固定在横梁上或前围板上。齿轮齿条转向器的正确安装高度，使转向横拉杆和悬架下摆臂可平行安置。齿轮齿条式转向系统中磨擦点的数目减少了，因此这种系统轻便紧凑。大多数承载式车身的前轮驱动汽车用齿轮齿条式转向机构。由于齿条直接连着梯形臂，这种转向机构可提供好的路感。
在转向器与支承托架之间装有大的橡胶隔振垫，这些衬垫有助于减少路面的噪声、振动从转向器传到底盘和客舱。齿轮齿条转向器装在前横梁上或前围板上。转向器的正确安装对保证转向横拉杆与悬架下摆臂的平行关系有重要作用。为保持转向器处在正确的位置，在转向器安装的位置处，前围板有所加固。
图3-4 转向器的安装位置
（四）齿轮齿条式转向器的设计要求齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在2～3mm之间。主动小齿轮齿数多数在5～7个齿范围变化，压力角取20°，齿轮螺旋角取值范围多为9°～15°。齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构在12°～35°范围内变化。此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。
主动小齿轮选用16MnCr5或15CrNi6材料制造，而齿条常采用45钢制造。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
（五）齿轮轴和齿条的设计计算
1.选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力
(1) 选择材料及热处理方式
小齿轮16MnCr5 渗碳淬火，齿面硬度56-62HRC
大齿轮 45钢表面淬火，齿面硬度52-56HRC
(2)确定许用应力
a)确定lim H σ和lim F σ
b)计算应力循环次数N ，确定寿命系数N Z 、N Y 。
()2711059.23008101816060N naL N h =?=?????== （3-7） 式中 n ——齿轮转速（r/min ）；
a ——齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数；
h L ——齿轮的工作寿命（h ）；
c)计算许用应力
取1min =H S ,4.1min =F S
MPa H H 1980132.11500S Z ][Hmin N1
1lim 1=?==σσ （3-8）
MPa H H 1716132.11300S Z ][Hmin N22lim 2=?==σσ （3-9） 应力修正系数2=ST Y Fmin N1ST 1lim 1S Y Y ][F F σσ=
MPa 14.6074.112425=??= （3-10）
MPa F F 7.5354.112375S Y Y ][Fmin
N2
ST 2lim 2=??==σσ （3-11） 2.初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸
(1) 选择齿轮类型
根据齿轮传动的工作条件，选用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合传动方案
(2) 选择齿轮传动精度等级
选用7级精度
(3) 初选参数
初选4.1=t K ?=20β 61=Z 202=Z 8.0=Φd 7.0=εY 89.0=βY 按当量齿数23.720cos /6cos /33
=?==βZ Z V
(4) 初步计算齿轮模数n m
转矩 mm N m N f Ras T ?=?=?=?=3500035200175.01 （3-12） 闭式硬齿面传动，按齿根弯曲疲劳强度设计。 32121][cos 2F FS
d t nt Y Z Y Y T K m σφββ
ε?= （3-13） =2.309mm
(5) 确定载荷系数K
1=A K ，由s m n z
m v nt t /0116.0cos 1000601
1=??=βπ,
=100/1vZ 0.000696,1=V K ；对称布置，取06.1=βK ；
取3.1=αK
则378.13.106.111=???=???=αβK K K K K V A
(6) 修正法向模数
297.24.1378.1396.233=?==t
nt n K K m m
（3-14） 圆整为标准值，取mm m n 3=
3.确定齿轮传动主要参数和几何尺寸
(1) 分度圆直径d
mm z m d n 1620cos 6
5
.2cos 11=?==?β
（3-15）
(2) 齿顶圆直径1a d
)(2162*11n an n a X h m h d d ++=+==16+2×2.5(1+0)=21mm （3-16）
(3) 齿根圆直径f d
)(2162**11n n an n f f X C h m h d d -+-=-==16-2×2.5×1.25=9.75mm
（3-17） (4) 齿宽b
mm d b d 8.12168.01=?=Φ= （3-18）
因为相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即
21b b P P =。 齿轮法面基圆齿距为
111cos απn b m P = 齿条法面基圆齿距为2
22cos απn b m P = 取齿条法向模数为5.22=n m
(5) 齿条齿顶高2a h
()
mm Xn h m ha an n 5.2)01(5.22=+?=+=* （3-19） (6) 齿条齿根高2f h
()
mm Xn C h m h n an n f 125.3)025.01(5.22=-+?=-+=** （3-20） (7) 法面齿距2n S
()mm m Xn S n n n 9.3tan 22/2=+=απ （3-21）
4.校核齿面接触疲劳强度 查表，得MPa Z E 8.189=
查图，得45.2=H Z
取8.0=εZ ，969.0cos ==ββZ
所以
MPa H 1
21620249601.3782969.08.045.28.1892?????
???=σ=1677.6][2H MPa σ< 所以齿面接触疲劳强度满足要求。 3.2.3 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析
当转向盘从锁点向锁点转动，每只前轮大约从其正前方开始转动30°，因而前轮从左到右总共转动约60°。当转向轮右转30°，即梯形臂或转向节由OC 绕圆心O 转至OA 时，齿条左端点E 移至EA 的距离为1l
cos OA OD =30°
=160×cos30°=138.564mm OD OC DC -==160-138.564=21.436mm
sin OA AD =30°
=80mm 22'AA AE E A A A -='=22436.21340-=339.3mm
C A E A CE A A '-'==339.3-80=259.32mm
A CE CE l -=1=340-259.32=80.7mm
图3.4 转向横拉杆的运动分析简图
同理计算转向轮左转30°，转向节由OC 绕圆心O 转至OB 时，齿条左端点E 移至B E 的距离为2l
DA DB ==80mm B B DC '= 2222436.21340-='-='B B BE E B B B =339.3mm
CE E B B C EE l B B -'+'==2=80+339.3-340=79.3mm
齿轮齿条啮合长度应大于21l l +
即 21l l L +>=80.7+79.3=160mm
取L=200mm
3.2.4 齿轮齿条传动受力分析
若略去齿面间的摩擦力，则作用于节点P 的法向力Fn 可分解为径向力Fr 和分力F ，分力F 又可分解为圆周力Ft 和轴向力Fa 。
11/2d T F t ==2×35000/16=4375N
??==14cos /20tan 4375cos /tan βαn t r F F =1641.12N
?==14tan 4375tan βt a F F =1090.8N
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
汽车电动助力转向机构的设计 引言 在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统[1]。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
第1章概述 1.1电动助力转向的优点 与传统的转向系统相比，电动助力转向系统最大的特点就是极高的可控制性，即通过适当的控制逻辑，调整电机的助力特性，以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的目的。作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统[2]。 相比传统液压动力转向系统，电动助力转向系统具有以下优点： （1）只在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗 传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。 与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%；在转向时，可以降低5.5%。 （2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感。 电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。
毕业论文管理系统分析与设计 班级：信息管理与信息系统 1102 指导教师：黄立明 学号： 0811110206 姓名：高萍
毕业论文管理系统 摘要 (3) 一．毕业论文管理系统的系统调研及规划 (3) 1．1 项目系统的背景分析 (3) 1．2毕业论文信息管理的基本需求 (3) 1．3 毕业论文管理信息系统的项目进程 (4) 1．4 毕业论文信息管理系统的系统分析 (4) 1.4.1系统规划任务 (4) 1.4.2系统规划原则 (4) 1.4.3采用企业系统规划法对毕业论文管理系统进行系统规划 (5) 1.4.3.1 准备工作 (5) 1.4.3.2定义企业过程 (5) 1.4.3.3定义数据类 (6) 1.4.3.4绘制UC矩阵图 (7) 二．毕业论文管理系统的可行性分析 (8) 2.1.学院毕业论文管理概况 (8) 2.1.1毕业论文管理的目标与战略 (8) 2.2拟建的信息系统 (8) 2.2.1简要说明 (8) 2.2.2对组织的意义和影响 (9) 2.3经济可行性 (9) 2.4技术可行性 (9) 2.5社会可行性分析 (9) 2.6可行性分析结果 (10) 三．毕业论文管理系统的结构化分析建模 (10) 3.1组织结构分析 (10) 3.2业务流程分析 (11) 3.3数据流程分析 (11) 四．毕业论文管理系统的系统设计 (13) 4.1毕业论文管理系统业务主要包括 (13) 4.2毕业论文管理系统功能结构图 (13) 4.3代码设计 (14) 4.4，输入输出界面设计 (15) 4.4.1输入设计 (15) 4.4.2输出设计 (15) 4.5 数据库设计 (15) 4.5.1需求分析 (15) 4.5.2数据库文件设计 (16) 4.5.2数据库概念结构设计 (17) 五．毕业论文管理系统的系统实施 (18) 5.1 开发环境 (18) 5.2 调试与测试过程 (19)
内容摘要 电动助力转向( Electric Power Steering, 简称EPS) 作为一种新型转向系统, 因其具有节能、环保等优点而受到世界各大汽车公司和企业的青睐, 它将逐步取代传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, 简称HPS) 。 本文以传统的转向柱助力式EPS 为研究对象, 建立EPS系统数学模型,给出了汽车电动助力系统的动力学方程。根据电动助力转向系统的工作原理及控制器可靠设计的关键技术，设计了以P87C591 单片机为主控单元的EPS系统，系统采用闭环电流控制方案, 利用目标电流技术调节电机端电压达到控制电机电流力矩的目的。EPS 控制器采用模块化设计，把信号处理电路和功率驱动电路进行分层设计,以增强系统的抗干扰能力和可靠性。在进行PWM 驱动频率的选择时，考虑开关时电流脉峰对开关管及电动机安全的影响。最后通过研究分析了EPS系统的经济性、系统硬件电路板空间与发热功耗及可靠性合理地选择散热片及其参数,提高了驱动效率和稳定运行能力。 实验表明, 该系统具有良好的电动助力特性, 满足电动助力转向要求,证明了这种系统在实际应用中的有效性。 关键词 电动助力转向; 单片机; H桥驱动; PWM斩波; 控制系统
Hardware Design of the Electric Power Assisted Steering System 050607337 Zhangqiang Instructor：Helinlin Associate professor Abstract Electric power steering is a new power steering technology for vehicles. Merit such as energy conservation , environmental protection that the person has accepts the respectively big automobiles of world company and the enterprise favour , home and abroad developing trend is to use electric power-assistance to change to the hydraulic pressure power-assistance vergence substituting tradition step by step. The mathematic model the main body of a book is established systematically with dyadic EPS of the tradition vergence post power-assistance for the object of study,has given an automobile out electric systematic power-assistance dynamics equation , has combined classics control theory and the optimization algorithm, the parameter carries out validity in applying to reality having studied , testifying this system on systematic power-assistance. This paper presents an elect ricpower steering system controlled by P87C591 microp rocessor. The motor given torque is computed by expertcontrol system. The practical output torque is closed-loop controlled.
目录 一、绪论 1.1 前言 (1) 1.2 EPS的特点 (2) 1.3 EPS系统在国内外的应用状况 (3) 二、 EPS的基本构造和工作原理 2.1 EPS系统结构及其工作原理 (4) 2.2 EPS的关键部件 (5) 2.2.1 扭矩传感器 (5) 2.2.2 电动机 (6) 2.2.3 电磁离合器 (6) 2.2.4 减速机构 (7) 2.3 EPS的电流控制 (7) 2.4 助力控制 (8) 2.5 回正控制 (9) 2.6 阻尼控制 (9) 三、EPS系统电机驱动电路的设计 3.1 微控制器的选择 (10) 3.2 硬件电路总体框架 (10) 3.3 电机控制电路设计 (11) 3.3.1 H桥上侧桥MOSFET功率管驱动电路设计 (12) 3.3.2 H桥下侧桥MOSFET功率管驱动电路设计 (13) 3.4蓄电池倍压电源 (14) 3.5电机驱动电路台架试验 (15) 3.6 结论与展望 (16) 四、电动助力转向系统故障自诊断的研究 4.1 故障自诊断的基本原理 (17) 4.2 电动助力转向系统故障自诊断 (17) 4.2.1 系统各组成部件的故障辨识 (17) 4.2.2 转矩传感器故障自诊断 (18) 4.2.3 电机故障自诊断 (20) 4.2.4 车速和发动机转速信号故障自诊断 (21) 4.2.5 电磁离合器故障自诊断 (22) 4.2.6 控制单元电源线路故障自诊断 (22) 4.2.7 控制单元故障自诊断 (23) 4.3 故障代码显示控制及安全防范措施 (23) 4.4 实例分析 (26) 4.5 结束语 (27) 致谢 (27)
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
1概述 学生信息管理系统是学校管理的重要工具，是学校不可或缺的部分。随着在校大学生人数的不断增加，教务系统的数量也不断的上涨，。学校工作繁杂、资料众多，人工管理信息的难度也越来越大，显然是不能满足实际的需要，效率也是很低的。并且这种传统的方式存在着很多的弊端，如：保密性差、查询不便、效率低，很难维护和更新等。然而，本系统针对以上缺点能够极大地提高学生信息管理的效率，也是科学化、正规化的管理，与世界接轨的重要条件。所以如何自动高效地管理信息是这些年来许多人所研究的。 随着这些年电脑计算机的速度质的提高，成本的下降，IT互联网大众趋势的发展。我 们使用电脑的高效率才处理数据信息成为可能。学生学籍管理系统的出现，正是管理人员 与信息数据，计算机的进入互动时代的体现。友好的人机交互模式，清晰简明的图形界面，高效安全的操作使得我们对成千上万的信息的管理得心应手。通过这个系统，可以做到信息的规范管理，科学统计和快速的查询，从而减少管理方面的工作量？毋庸置疑,切实有效地把计算机管理引入学校教务管理中，对于促进学校管理制度，提高学校教学质量与办学水平有着显著意义？ 2需求与功能分析 学生信息管理系统，可用于学校等机构的学生信息管理，查询，更新与维护，使用方便, 易用性强。该系统实现的大致功能：用户登陆。提供了学生学籍信息的查询，相关科目的成绩查询和排名，修改登录密码等功能。教师管理。提供了对学生学籍信息的查询，添加，修改，删除；学生成绩的录入，修改，删除，查询班级排名。修改密码等功能。管理员管理。拥有最高的权限。允许添加教师信息和课程信息等。其提供了简单、方便的操作。 3概要设计 3.1功能模块图 功能模块图，如下图3.1所示
第1章绪论 主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件，包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构，用于向转向轮提供叠加转向角。主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能，完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾，并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势，进一步提高了车辆的稳定性。同时，该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制，为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。 与常规转向系统的显著差别在于，主动转向系统不仅能够对转向力矩进行调节，而且还可以对转向角度进行调整，使其与当前的车速达到完美匹配。其中的总转角等于驾驶员转向盘转角和伺服电机转角之和。低速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相同，叠加后增加了实际的转向角度，可以减少转向力的需求。高速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相反，叠加后减少了实际的转向角度，转向过程会变得更为间接，提高了汽车的稳定性和安全性。 1.1转向系统综述 1、蜗杆曲柄销式转向器 它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。 2、循环球式转向器 循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线
电动助力转向系统的设计（初稿） 重庆大学工程硕士学位论文 学生姓名：刁小旭 指导教师：邓兆祥教授 兼职导师：高工 工程领域：车辆工程 重庆大学机械工程学院 二O一一年八月
Research on construction design and comprehensive evaluation about H logistics park in ChongQing. A Thesis Submitted to Chongqing University In Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Engineering By Wang Chen Supervisor by Prof. Zhu Cai Chao Pluralistic Supervisor by Senior Eng.Mao You Jun Major: M echanical Engineering College of Mechanical Engineering Chongqing University August 2011
重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 铝护套作为高压电缆生产工艺中的重要环节之一，具有铠装、静电屏蔽、阻水和导通故障电流等多种作用。铝护套的质量对保证电缆的安全运行有着重要的作用，这也是本文写作的动因。 铝护套的生产工艺比较多，大致上可以分为：保护焊连续生产工艺、液压铝棒式连续生产工艺以及铝杆式连续挤压生产工艺。由于铝护套生产工艺属于连续生产的项目，需要从铝杆放线、电缆放线、前后牵引以及挤压成型、冷却轧纹、收线成盘等几大部分。面面俱到的进行项目介绍有一定难度，所以本文重点就铝护套成型的定径模及相关工艺进行介绍。 本文依托某大型电缆企业的双铝杆式铝护套挤压机的调试和产品试制，主要分析了铝护套的生产工艺、模具设计。本文通过对各项工艺参数和模具设计的深入分析，运用模具设计理论及材料的合理选择，行成完整的研究方案。 本文的研究结论和成果对国内铝护套生产，在理论和实践两方面有借鉴意义。 关键词：铝护套，连续挤压，模具
汽车电动助力转向系统机械本体的设计 1 绪论 1.1 汽车转向系统作用及简要介绍 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。 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。 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。 电动助力系统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
毕业论文管理系统设计研究 2020年4月
毕业论文管理系统设计研究本文关键词：管理系统，毕业论文，研究，设计 毕业论文管理系统设计研究本文简介：毕业论文管理工作现状当前，大多数的高校的毕业论文管理状况如下。（1）学生无法及时准确选题选题初期的大多数学生不能在前期及时、清晰且全面的了解导师的课题研究方向，也不能准确的选择合适的题目，导致了学生在选题时仅考虑到个人兴趣，盲目的进行选题，未根据自己个人能力做出正确的选择，一些学生可能会错失选题的时 毕业论文管理系统设计研究本文内容： 毕业论文管理工作现状 当前，大多数的高校的毕业论文管理状况如下。（1）学生无法及时准确选题选题初期的大多数学生不能在前期及时、清晰且全面的了解导师的课题研究方向，也不能准确的选择合适的题目，导致了学生在选题时仅考虑到个人兴趣，盲目的进行选题，未根据自己个人能力做出正确的选择，一些学生可能会错失选题的时间和机会。（2）论文各阶段需要提交大量文件，师生无法及时交流首先，学生必须先提交论
文开题报告，指导教师同意开题后，方可继续完成论文。然后，需要在一段时间内将完成论文的阶段性成果提交给导师，方便导师及时了解学生论文完成的进度，以便导师督促学生及时完成论文。如今，很多大学的论文指导方式仍旧以纸质文件进行师生之间的交流，在这种情况下，一会导致资源浪费，也会由于时间和空间限制，导致沟通不畅。（3）统计论文选题工作复杂在毕业论文管理工作中，教师的工作量较大，其中，有很多重复的工作量，处于管理工作的各级人员需要统计学生选题状况、毕业论文完成状态以及答辩成绩等信息，在这样大量的工作状态下，就会产生失误。而毕业论文对于学生来也十分重要，关系能否毕业问题，责任巨大，不容有失。毕业论文管理系统设计意义毕业论文管理系统的最大优势就是学生可以远程在陷上选题，将复杂的工作流程简单化，也会减轻毕业论文指导教师工作中不必要的压力，具有很强的现实意义，具体可以表现为以下功能。（1）缩短毕业论文题目审核时间审核毕业论文题目是为了防止出现选题过大、不切实际或与专业特点不相关的现象。各教学单位在前期的主要任务就是审核已提交的论文题目，若论文题目不合条例，审核不通过，需要单位给指导教师反馈是否通过的信息，之后审核过的信息，需要由教师通知给学生，学生需要结合实际情况以及自身的兴趣选择毕设题目，督促学生积极与指导教师沟通。通过系统可以在线随时随地审核，
汽车转向系统EPS设计
毕业设计外文摘要
目录 错误!未定义书签。 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) 1．３ＥPS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) 11 3 电助力转向系统的设计? 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利用解析法求解出内外轮转角的关系............................ ２5 ４.3 建立目标函数?２７
５控制系统设计? 29 29 5.1 电助力转向系统的助力特性? 30 5.2 ＥPS电助力电动机的选择? ５．3 控制系统框图设计........................................... 3１32 结论? 致谢................................................ 错误!未定义书签。参考文献......................................... 错误!未定义书签。
汽车电动助力转向系统的设计 第1章绪论 1.1 汽车转向系统简介 汽车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。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。 转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性、和行驶安全性。目前汽车转向技术主要有七大类：手动转向技术（）、液压助力转向技术（）、电控液压助力转向技术（）、电动助力转向技术（）、四轮转向技术（4）、主动前轮转向技术（）和线控转向技术（）。转向系统市场上以、、应用为主。电动助力转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点，是一项紧扣当今汽车发展主题的新技术，他是目前国内转向技术的研究热点。 1.1.1 转向系的设计要求 (1) 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) 汽车转型行驶后，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，转向轮都不得产生共振，转向盘没有摆动。 (4) 转向传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。 1 / 1
基于web的毕业论文管理系统毕业论文 1绪论 1.1 系统开发背景及现状 随着计算机网络技术的发展，给信息时代的人们带来了很大的方便。如今在Internet 上，你随处都可以看到很多的各类信息管理系统，如企业信息管理系统，电子商务系统，学校教务管理系统等各类信息管理系统的普及。而针对本科毕业设计的选题等相关事项，涉及到导师给出课题或学生自选课题，以及在各个阶段需要上交或是提交相关的文档资料等问题，目前主要还是由人为来处理操作，需要花费一定人力，这给整个工作带来了很多不便，而且容易出错。因此就需要一个对此流程进行管理的电子系统，使得此过程更加方便，更加透明，更加高效，以节省更多的人力和不必要的工作。 而目前的此类系统或多或少的存在以下的问题： 1、不清楚建立的目的或没有根据自己的目的详细策划的功能，只适应一时之需；结果页面的设计，包括系统的和功能未能真正提供方便； 2、缺少一个针对有效管理本科毕业设计（论文）工作的基于Web技术的B/S的管理系统，所以很多的管理系统远远达不到标准，没能很好地发挥管理系统应有的效果； 3、现实还没有一个适合我校关于毕业设计管理工作的管理系统，或是直接针对我校的毕业设计管理工作而编写的管理系统。 通过对毕业设计管理工作的初步了解，从系统结构的组织，功能的实现，技术的要求以及可行性等多方面进行考虑，认为本课题是一个适应现今毕业设计管理工作需求的计算机信息管理系统，具有一定的实际开发价值和使用价值。 1.2 系统开发关键技术与开发环境 1.2.1 Linux操作系统简介[1] Linux 是一个免费的类Unix操作系统，Linux操作系统是可以运行在许多不同类型的计算机上的一种操作系统的“核”,它是提供命令行或者程序与计算机硬件之间接口的软件的核心部分。 1.2.2 Apache服务器简介[1] Apache是世界使用排名第一的Web服务器软件,可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上。因为它是自由软件，所以不断有人来为它开发新的功能、新的特性、修改原来的缺陷。Apache的特点是简单、速度快、性能稳定，并可做代理服务器来使用。 1.2.3 MySQL数据库简介[1] MySQL是一个小型关系型数据库管理系统，目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型中。由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，许多中小型为了降低总体拥有成本而选择了MySQL作为数据库。 1.2.4 PHP语言简介[1] PHP独特的语法混合了 C、Java、Perl 以及 PHP 自创新的语法,用PHP做出的动
第一章绪论 电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。它是近代各种先进汽车上所必备的系统之一。 1.1电动助力转向的发展 从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。 装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。
1.2 电动助力转向的分类： 机械液压助力 机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英国人Frederick W. Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。 机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。电子液压助力 由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。电动助力 EPS就是英文Electric Power Steering的缩写，即电动助力转向系统。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。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
电动助力转向系统的设计 设计题目：电动助力转向系统的设计设计者：李铭 专业：车辆工程09-2 学校：山东科技大学 学号：200901040413 设计日期：2012年6月22日 指导教师：韩以伦
目录 一、设计目的 (4) 二、该方案的功能 (5) 三、助力转向系统 (6) 3.1助力转向系统简介 (6) 3.2液压回路设计工作原理 (6) 四、动力转向器的机构 (12) 4.1动力转向器的机构简介 (12) 4.2转向器的材料 (12) 4.3转向器的组成及工作原理 (12) 五、传感器 (13) 5.1转矩传感器 (13) 5.1.1电位计式转矩传感器 (13) 5.1.2金属电阻应变片的扭矩传感器 (14) 5.1.3非接触式扭矩传感器 (14) 5.2车速传感器 (15) 5.2.1接触式车速传感器 (15) 5.2.2非接触式车速传感器 (16) 六、其他机构的简介 (17) 6.1电动机 (17) 6.2电磁离合器 (17) 6.3减速机构 (18) 6.3.1双行星齿轮式减速机构 (18) 6.3.2涡轮蜗杆式减速机构 (20) 6.4助力控制 (20) 6.5回正控制 (21) 6.6阻尼控制 (21) 七、 EPS控制系统 (23) 7.1电子控制单元简介 (23) 7.2电子控制单元基本结构 (23) 7.3 EPS控制系统总体结构 (24) 7.4 ECU的控制芯片80C552 (24) 7.5电源电路和信号处理电路 (26) 7.5.1电源电路 (26) 7.5.2扭矩信号 (27) 7.5.3车速信号 (28) 八、电动助力转向系统的软件流程 (29) 8.1控制策略 (29) 8.2故障诊断 (30) 九、电动助力转向系统的工作原理 (32) 9.1 EPS工作原理 (32) 9.2 EPS关键技术 (33) 9.3 EPS结构特点 (33)
目录 一系统开发的背景 ......................................... 错误!未定义书签。二系统分析与设计 ......................................... 错误!未定义书签。（一）系统功能要求 ....................................... 错误!未定义书签。（二）系统模块结构设计 ................................... 错误!未定义书签。三系统的设计与实现................................................... 错误!未定义书签。（一）学生基本信息浏览：BASICB() ........................... 错误!未定义书签。（二）……………… ....................................... 错误!未定义书签。四系统测试............................................................. 错误!未定义书签。（一）测试MAINFORM()函数 .................................. 错误!未定义书签。（二）…………. .......................................... 错误!未定义书签。五总结错误!未定义书签。 六附件（代码部分图表） ................................... 错误!未定义书签。 必须自动生成目录。