汽车助力转向系统及其相关标准分析
万科
重庆车辆检测研究院，国家客车质量监督检验中心重庆401122；
[摘要] 对汽车用机械液压助力转向系统、电子液压助力转向系统和电动助力转向系统的原理、优点、
缺点及相关标准进行了阐述和分析。
关键词：汽车，助力转向系统，标准分析
Vehicle Power Steering System And Relevant Standards Analyze
Wanke
Chongqing Vehicle Test & Research Institute, National Coachquality Supervision And Test Center,
Chongqing 401122；
[Abstract]This article analyzes the principles,advantages,defects and the relevant standards of mechanical hydraulic pressure power steering system,electron hydraulic pressure power steering system and electrical power steering system .
Keywords: Vehicle,power steering system, standards analysis
汽车转向系统作为整车构造中最重要的系统之一，一直是全世界汽车行业研究的重点。汽车
转向系统的好坏直接影响到汽车的驾驶舒适性、安全性和能耗，甚至影响环境[1]。汽车助力转
向系统在经历了长足的发展后已得到了整个汽车行业的认可和应用，在国标[2]中专门规定车辆
转向轴最大设计轴荷大于4000kg时，必须采用转向助力装置，由此可见助力转向系统在汽车转
向系统中的重要性和必须性。汽车助力转向系统经历了机械液压助力转向系统、电子液压助力
转向系统以及最新的电动助力转向系统三个阶段，目前这三种系统都有不同程度广泛的应用。1.机械液压助力转向系统
机械式液压助力转向系统主要由液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等
组成。其作用是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机带动液压泵产生的液体压力驱动力来产
生转向动力从而实现车轮转向。它解决了原始的机械转向系统仅靠驾驶员操纵转向盘的转向力
来实现车轮转向而导致劳动强度大、操纵轻便性非常不理想、特别是对于大型车辆起步时的转
向操纵非常吃力的问题。通过我中心长期的试验结果来看，在国标GB 17675-1999的试验条件下，
大型车辆方向盘转向力在没有助力转向装置比有助力转向装置的情况下要大200N以上。
1.1 机械液压助力转向系统的优缺点
（1）优点。机械液压助力转向系统由于具有转向操纵灵活、轻便；在设计汽车时对转向器
结构形式的选择灵活性大；能吸收路面对前轮产生的冲击；方向盘与转向轮之间全部是机械部
件连接，操控安全可靠、路感直接、信息反馈丰富；液压泵由发动机驱动，转向动力充沛，大
小车辆都适用；技术成熟，平均制造成本低等优点，已在各国的汽车制造中普遍采用。
（2）缺点。主要缺点是：只具有固定的动力放大倍率，不能同时满足汽车高、低速行驶时
的转向助力要求；由于需要依靠发动机动力来驱动油泵，不论是否需要转向助力，系统总要处
于工作状态，能耗较高；液压系统的管路结构复杂，各种控制阀数量较多，后期的保养维护成本较高；整套油路经常保持高温高压状态，使用寿命会受到影响；高压高温的液压油在管路中流过时有不同程度的渗漏，造成环境污染和资源浪费。
1.2 机械液压助力转向系统相关标准
目前机械液压助力转向系统的主要标准有：QC/T 529-2000[3]、QC/T 530-2000[4]、QC/T 305-1999《汽车动力转向控制阀总成技术条件》、QC/T 306-1999《汽车动力转向控制阀总成台架试验方法》、QC/T 299-1999《汽车动力转向油泵技术条件》、QC/T 300-1999《汽车动力转向油泵台架试验方法》、QC/T 301-1999《汽车动力转向动力缸技术条件》、QC/T 302-1999《汽车动力转向动力缸台架试验方法》和QC/T 303-1999《汽车动力转向油罐技术条件》等。标准对液压助力转向器系统及主要部件的制造和装配质量；转向控制阀和活塞的装配调整质量；抗路面的反冲击能力；系统及零部件寿命等方面做出了规范要求。经过近10年的发展和对新技术及试验方法的引进，我国已开始对QC/T 529-2000和QC/T 530-2000两个总成标准进行修订，现在已完成了征求意见、会审上报。这次修订的标准与现有的标准主要差别有：将QC/T 529-2000、QC/T 530-2000两个标准合并为《汽车液压助力转向器技术条件与试验方法》一个标准；修订后的标准增加了对齿轮齿条式动力转向器的规范要求；在空载转动力矩测定试验中根据国外先进标准增加了有动力条件下的转动力矩试验使得试验更接近实际工况；在转向特性试验中增加了特性曲线限定框图，只要转向力特性曲线在限定框图内即可判定产品达到质量要求，可简单、快捷、准确的保障产品出厂质量，提高劳动生产效率，对液压动力转向器批量生产具有指导意义；逆向疲劳试验中的加载条件采用不同于现有标准（单一载荷）的2阶梯载荷，使试验更接近实际工况的同时还能避免产品功能过剩或不足；再有就是增加了环境试验以考核系统对不同环境变化的承受能力。总成试验的主要设备有液压动力转向系统性能试验台和可靠性试验台。
2. 电子液压助力转向系统
由于机械液压助力较多地消耗发动机动力，所以在此基础上改进开发出了更节能的电子液压助力转向系统（下称ECHPS系统）。这种系统的转向油泵不由发动机皮带直接驱动，而由电动机驱动，并且在液压助力系统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。
2.1电子液压助力转向系统的优缺点
（1）优点。ECHPS系统具有机械液压助力的大部分优点，而且最主要的是能够根据转角、车速等参数通过电子控制单元控制电磁阀从而使转向助力大小自行调节，能够满足高、低速时的转向助力变化要求，更加人性化；同时ECHPS系统还能降低能耗，反应也更加灵敏。随着技术的不断成熟，如今ECHPS系统已经成为很多家用车型的标准配置。
（2）缺点。ECHPS系统的主要缺点是：引入了很多电子单元，其制造、维修成本会相应增加，使用稳定性目前也不如机械液压式；由于仍采用液压系统，结构相对复杂，液压油渗漏问题也未得到根本解决，造成环境污染和资源浪费也在所难免。
2.2电子液压动力转向系统相关标准
虽然ECHPS系统这几年在我国逐渐广泛应用起来，但我国直到去年才起草了《汽车电控液压助力转向器总成技术条件及试验方法》行业标准的征求意见稿。该意见稿主要参考了日本丰田公司和德国ZF公司相关技术资料，以及前述1.2中修订的行业标准《汽车液压助力转向器技术条件与试验方法》和若干我国已形成的电动助力转向器（EPS）标准（见后面3.2）等，其主要内容是在《汽车液压助力转向器技术条件与试验方法》（修定稿）的基础上提出了对ECHPS系统电控装置的自检、显示功能，对电源电压波动的适应能力，耐电源极性反接及过电压性能，抗跌落、振动性能，电磁兼容性能和适应恶劣环境变化性能的规范要求。主要试验设备除了相关液压系统的性能及可靠性试验台外，还需要：瞬态传导抗扰度测试系统、屏蔽室及各种环境试验舱。但笔者对征求意见稿的第6.2.6.2.1条不甚理解，因为按照其所述的“符合GB/T 21437.2的有关规定”的试验目的应该是，发脉冲波形到零部件的电源线上，看部件在电源上有脉冲电压干扰时，部件的工作正常与否，是做传导抗干扰；而后面一句话“采用自由场法在屏蔽室内进行实验，抗扰性电平限值为30V/m”所叙述的试验目的应该是用天线来发射，形成强的电磁场环境，考察部件处于这种环境中工作能不能正常，是标准GB/T17619-1998所规定，是做辐射抗干扰。前后两句话的内容不一致。
3. 电动助力转向系统
电动助力转向系统（下称EPS系统）与前两种转向系统的最大区别之一是，该系统完全独立于发动机而利用直流蓄电池作为动力源。与液压助力转向系统的结构对比可以看出，EPS系统没有复杂的油液管路和油泵，取而代之的是直接干脆的电子线路和设备，（结构简图见图1）。EPS 系统是通过电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向，电动机再由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力，从而实现汽车的转向。
3.1电动助力转向系统的优缺点
（1）优点。EPS系统相对于液压式助力转向系统的优点是：结构简单，操作简便；汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力，同时还可以通过调整电动助力转向系统控制器的软件，得到最佳的回正性，从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性，使汽车高速行驶时保持良好的转向性能。另外EPS系统以蓄电池为能源，以电机为动力元件，独立于发动机工作，效率高，相对于前两种转向系统可以减少汽车燃油消耗量3％～5％左右；EPS系统也不存在液压动力转向系统的液压油泄漏和噪声高的问题，对环境几乎没有污染，所以从节能、环保角度讲，电动助力转向系统也要优于传统的液压助力转向系统。
（2）缺点。虽然EPS系统较传统的液压动力转向系统有很多优点，但是其也有不尽如人意的地方，如制造、维修成本高，容易受到电磁干扰，使用稳定性不强；电动机直接驱动转向机构，只能提供有限的辅助力度，难以在大型车辆上使用；电动机较大惯性、摩擦力所带来的路感信息匮乏，使实际驾驶中的操控乐趣大大减少等等这些都是其现阶段的缺点。
图1 EPS系统结构简图
3.2 电动助力转向系统相关标准
EPS系统最近几年在国内汽车领域的逐渐应用，部分转向器企业已开始生产自主品牌的EPS 系统产品，我国陆续发布了《汽车电动助力转向装置技术条件与台架试验方法》、《汽车电动助力转向系统用电动机技术条件》、《汽车电动助力转向电子控制器技术条件与台架试验方法》以及《汽车电动助力转向扭矩用传感器技术条件与台架试验方法》等行业标准的征求意见稿，对EPS系统总成及主要部件的性能及可靠性做出了规范要求。标准主要是从EPS系统的总成、控制器、传感器、转向电机及故障诊断等方面进行考核，其中系统总成主要试验项目及相关评价参数和试验曲线见表1所示。主要试验的设备有：电动助力转向系统性能试验台和可靠性试验台、电磁辐射抗扰度测试系统、电磁骚扰测试系统、静电放电测试系统、电波暗室及各种环境试验舱。
表1 EPS系统的总成主要试验项目及相关评价参数和试验曲线
综上所述，机械液压助力转向系统液压装置比较多，能耗损失相对较大；ECHPS系统可以看作是液压助力的升级，省去了一些复杂的液压装置，直接采用电动泵来实现方向助力，一方面降低了液压系统的装置繁杂和能耗损失，另一方面液压系统的工作可靠性仍然得到保持，而且能够随低速、高速自动调节助力大小；EPS系统则完全没有了复杂的液压装置，直接用电机提供助力调节，能显著改善汽车驾驶舒适性和安全性，虽然现在还没有正式标准的规范要求，但鉴于EPS系统较传统的液压助力转向系统在性能等方面有很大的优势，而且顺应了节能环保的潮流，是汽车转向器未来发展的方向。
参考文献
[1] 肖生发．电子控制式电动助力转向系统的开发前景[J]．汽车科技，2001，3：4-6．
[2] 标准起草人：应朝阳等.GB7258-2004《机动车运行安全技术条件》
[3] 标准起草人：郝金良等. QC/T 529-2000《汽车液压转向加力装置及动力转向器总成台架试验方法》
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[5] 秦全权等．汽车液压动力转向器台架试验方法研究．汽车技术，2009，第7期．
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。
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.
综 述 汽车转向系统的技术发展趋势 武汉理工大学机电学院 赵 燕 周 斌 张仲甫 [摘要]多年来,转向系统经历了从舒适性到安全性再到环保性的演变。本文简要回顾了转向系统的技术发展趋势以及对其未来发展的预测。 关键词: 转向系统 电动转向器 1 概述 汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。其作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向,并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时,能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此,转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。以往转向器的生产厂商主要在质量、价格、舒适性及其他因素之间寻找平衡点,而且将改进汽车的舒适性、易操作性和安全性作为转向器的发展方向。然而,随着全球汽车总量的不断增加,汽车技术的发展在给人们带来便利和舒适的生活方式的同时,也导致了对环境的破坏。在21世纪,汽车技术的发展必须全方位考虑环保的问题。在此情况下,对转向系统的大量需求不仅仅是针对性能的改善,还应对更高层次的安全及环保要求采取相应的对策。本文展示了转向系统相关的技术趋势,包括当前的成果及对未来的展望。 2 汽车转向系统的发展概况 2.1 汽车的产品数量 汽车是在一个世纪前出现的,大规模的汽车制造可以远溯到1911年。相关技术的发展及二次世界大战中的技术更新促进了汽车工业的发展和进步。今天,汽车工业在世界上大部分国家的经济中起到了中心作用。1999年,全球轿车的总产量大约为3866万辆,比1998年增加大约2.2%;2000年世界汽车产量达5733万辆,比1999年增长2.8%[1],创历史新纪录。汽车生产大国日本在1999年生产了810万辆汽车,比1998年增加了0.6%[2]。由于中国及其他亚洲国家汽车市场的扩大,这种增长趋势还会持续下去。1992～2001年的10年里,我国汽车产量平均年增长15%,是同期世界汽车年均增长率的10倍。2000年我国生产汽车206.82万辆。2002年1～9月我国国产汽车实现销售237.11万辆,销售拉动生产,1～9月累计生产汽车234.15万辆,年底突破300万辆已胜券在握。我国“十五”计划的最后一年即2005年,汽车产量的预期目标是320万辆,其中轿车为110万辆[3]。然而,这种增长也具有负面影响,那就是会导致空气污染和其他负面的社会和环保问题。因此,随着汽车产量的增加,人们对具有更高水平的环保、节能、安全性的转向系统及其他汽车零部件的需求会越来越大。 2.2 转向系统的技术状况 对转向系统产品的需求随着汽车化的提高而发生着变化。最初驾驶员们只希望比较容易地操纵转向系统,而后则追求在高速行驶时的稳定性、舒适性和良好的操纵感。动力助力转向器系统应运而生。 在上世纪50年代,通用汽车公司推出循环球式液压动力转向系统。由油泵产生的液压力帮助驾驶员克服负载施加在转向系统上的操纵阻力。在过去的50年里,转向系统主要使用液压力来帮助驾驶员操纵汽车。汽车厂家已经为不同尺寸、不同质量、不同类型的汽车——从经济型到大的运动型汽车及大货车的液力和电液动力转向系统做了超凡的工作,使之成为当今动力转向系统的主力。 上世纪80年代出现的电动转向系统(EPS)则为动力转向器增添了新品种。EPS不仅可以提供汽车在高 ? 22 ?汽车研究与开发
客车动力转向系统的设计布置及常见 问题分析
上世纪80年代初期, 国内大部分客车都是在货车底盘上加装车身而来。由于货车底盘的前悬较短而且发动机前置, 造成车内空间利用率不高, 车内噪声较大。随着国民经济的发展, 中国高速公路也在飞速发展, 人们对出行及旅行的舒适性、安全性要求越来越高, 交通密度的增加和车速的提高对客车的转向性能都提出了更高的要求。客车转向系统设计的好坏直接影响着客车的驾驶稳定性、安全性和操纵灵活性。下面简要介绍客车动力转向系统的设计布置及常见问题的分析。 1、客车动力转向系统的设计要点 1.1 客车动力转向的设计要求 (1)转向轮转角和驾驶员转动方向盘的转角应保持一定的比例关系。 (2)动力转向系统失灵时, 仍能用机械系统操纵车轮转向。 (3)减轻驾驶员作用在转向盘上的手力, 同时还应有路感, 并随转向阻力的增加而增大。 (4)方向盘应能平稳回位, 保证汽车的直线行驶能力。 (5)转向系统应能在车辆转弯时灵活平稳地将扭力传到前轮。 (6)不允许路面不平引起的振动造成方向盘回跳或方向失控。
1.2 动力转向器的选择 动力转向系统由于具有转向操纵灵活、轻便, 能吸收路面对前轮产生的冲击, 设计时转向器结构形式的选择也灵活多样等优点, 因此, 已在各国的汽车制造中普遍采用。中国大客车一般采用的是整体式－液压动力转向器, 其工作原理如图1所示。液压式动力转向以液体的压力作动力来完成转向加力。其特点是油液工作压力可达6-10MPa, 甚至更高, 因此结构紧凑, 动力缸尺寸小、重量轻; 因油液具有不可压缩性, 故灵敏度高; 油液的阻尼作用能够用来吸收路面冲击; 动力装置无需润滑。其缺点是结构复杂, 对加工精度和密封要求高等。动力转向器型号的选择须根据前桥负荷、整车的布置等因素来综合考虑。转向器选择的合适与否对整个转向系统起着至关重要的作用。 1.3 转向器及中间过渡臂的布置 转向器及中间过度臂的合理布置对于整车的行驶稳定性有非常重要的作用。每一种转向器对其安装都有要求, 在满足转向器安装要求的情况下, 应根据整车的前转向桥和前悬挂的特点, 保证转向拉杆和前悬挂的运动干涉在允许的范围内。这需要作运动校核图, 以确保不影响整车行驶稳定性的运动干涉。另外, 需根据前轮允许
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
汽车转向系统常见故障及原因 汽车转向系统常见的故障及原因有： 故障一、转向时有异响 转向时有异响一般是机械部分，例如主销与衬套损伤、立柱止推轴承损坏等造成。检查时可以左、右打方向，观察响声的部位进行拆检。 故障二、转向机漏油 转向机向外漏油不外乎是几个位置：转向机上盖、侧端盖和转向轴拐臂联接处。这三个部位都有密封圈，更换新的油封和密封圈就可解决。如果其它部位漏油就很可能是转向机壳体沙眼或裂痕。细小的裂痕和沙眼可以用乐泰290高渗透性密封胶来堵漏。 故障三、方向回位较困难 一般车辆都有转向自动回位的功能。液压助力的汽车，由于液压阻尼的作用，自动回位的功能有所减弱，但还应保持一定的自动回位的能力。如果回位时，也要象转向时那样施力，就说明回位功能有故障。这种故障一般都发生在转向机械部分。例如转向节主销与衬套缺油而烧损、转向横、直拉杆接头缺油而锈蚀、方向盘与转向机联接的操纵轴万向节缺油或别劲以及转向机的转向轴扇齿与活塞直齿啮合太紧等等，都会造成这种故障。 故障四、助力泵漏油 如果从助力泵后端盖漏油，显然是后端盖密封圈破损，这是比较容易发现的。实际中还有一种难于发现的故障，这就是转向油罐里的油不断减少(总需要补充)，而发动机油底内的机油却不断增多或者表面上看起来发动机丝毫不烧机油。放出部分油底机油观察没有什么
异常现象，也嗅不出什么其它的异味，这种情况显然是助力泵驱动轴端的油封漏油所至。助力泵低压油腔的液压油由油封漏至发动机正时齿轮室，流人油底。液压油与机油混合无法分辩。 故障五、转向沉重 一般来讲引起方向重的原因有如下几种： （1）转向机故障 通过检查如果发现是转向机助力油压较低时，说明方向重的原因在转向机。此时应请专业厂家来进行修理。一般来讲转向机故障大部分是由于活塞、缸筒拉伤、或是活塞上密封圈损坏造成活塞两腔相通，使助力压力不能有效地建立。此外，活塞圆周面上的各种密封圈、转向螺杆上的密封圈破损，也会造成高压卸荷，而使助力压力降底。 （2）助力泵故障 通过试验判断助力泵的泵压达不到标准值时，显然方向沉重与此有关。首先应检查流量控制阀与阀座的啮合面、安全阀钢球是否封闭不严。如果是流量阀或安全阀泄漏，可通过研磨的方法修复。其次再检查安全阀的弹簧是否失效。这点可通过在弹簧后面加垫片的方法检查，如果在弹簧后面增加一垫片后，最大泵压有明显增加，说明弹簧失效。 如果这两个部位都无问题，则应拆卸解体助力泵，观察叶片泵的腔壁是否磨损和拉伤。因腔壁拉伤会使高、低压腔相通，从而造成压力建立不起来。一般拉伤的原因都是油脏所至。如果方向突然沉重，则应检查是否是泵轴断裂所致。 （3）缺油，系统有空气。如果助力系统缺油，造成系统内有空气，此时不仅转向沉重，而且在转向时还有噪音。此时按加油与放气的程序进行排气即可。
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。
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
汽车转向系统的现状及发展趋势 王常友董爱杰 2007-07-20 [ 字体：大中小 ] 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 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。 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 Power Steering，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。 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
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
汽车转向传动技术及其发展 李睿扬（学号：02000404） （东南大学机械工程系） 改革开放30年来，中国机动车转向桥市场从无到有，从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。机动车转向桥市场规模比改革初期扩大了几倍乃至几十倍，其发展成就令世人瞩目。 1.引言 汽车在行驶过程中，经常需要换车道和转弯。驾驶员通过一套专门的机构——汽车转向系，使汽车改变行驶方向。转向系还可以修正因路面倾斜等原因引起的汽车跑偏。转向系统不仅关系到汽车行驶的安全，还关系到延长轮胎寿命、降低燃油油耗等。 随着科学技术的发展，市场对汽车性能的要求也越来越高,特别是汽车的操纵稳定性，成为当代汽车研究的一个重要方面.转向系的好坏直接影响到汽车的操纵稳定性、转向轻便性以及驾驶员的工作强度和工作效率，因此转向系统的设计是汽车设计中很重要的一个部分。 伴随着现代汽车工业的发展而不断进步，高速公路和高架公路的出现，同向并行车辆的增多和行驶速度的提高及道路条件的变化，要求更加精确灵活的转向系统。作为改善汽车操纵性能最有效的一种主动底盘控制技术——四轮转向技术，于二十世纪80年代中期开始在汽车上得到应用。 本文针对2WS，着重介绍转向系统的组成、归类、工作原理、工作情况，并且分析比较现有转向系统中的某些机构的优缺点极其应用场合。然后简要介绍4WS的技术发展情况，以及某些4WS的可行解决方案、技术要求及工作状况。也将2WS及4WS的特点性能做了一定的比较，提出转向系统有待解决的问题及未来发展趋势。 由于个人水平有限，文中难免未尽周全之处，望老师多予指正。 2.汽车转向基本要求及其关键技术 为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满足阿克曼特性，即在汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力的前提下，整个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于地面作圆周滚动，例如对于图1所示两轮转向情况，前内轮转角β与前外轮转角α之间应满足如下阿克曼转向特性公式： (1) 图1 阿克曼两轮转向要求 车轮的偏转是通过转向机构带动的。对于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式(1)关系。因此从运动学角度来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技术主要是：(1)机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的机构结构组成；(2)机构的尺度设计，即确定能近似再现式(1)关系的机构运动尺寸。从系统和机构 学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图2表示，其中转向机构是该系统的执行机构。
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
第一节概述 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。 机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 对转向系提出的要求有： 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)汽车转向行驶后，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，转向轮不得产生自振，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，保证转向盘与转向轮转动方向一致。 正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍。通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N。当货车从直线行驶状态，以10km ／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2．0圈，货车则要求不超过3．0圈。·近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。
汽车转向系统的发展及展望 近年来，随着社会生活的汽车化，汽车的保有量不断增加，由此造成交通情况错综复杂，使得驾驶员转向盘的操作频率增大，这就需要减轻驾驶疲劳，提高操纵的轻便性和灵活性，因此对动力转向系统的要求也越来越高。 至今，汽车转向系统经历了传统机械转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统4个发展阶段，未来则可能向线控动力转向系统发展。目前汽车转向系统正处在液压助力转向系统、电液助力转向系统向电动助力转向系统发展的过渡阶段[1]。 1 传统机械转向系统 传统机械转向系统（MS）主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3部分组成。转向操纵机构是驾驶员操纵转向器工作的机构，包括从方向盘到转向器输入端的零部件。转向器是把方向盘传来的转矩按一定传动比放大并输出的增力装置,转向器最早采用的是蜗轮蜗杆式，以后陆续出现了螺杆螺母式、齿轮齿条式、循环球式等形式。转向传动机构是把转向器输出的力矩传递给转向车轮的机构，包括从转向摇臂到转向车轮的零部件[2]。当汽车需要改变行驶方向时，驾驶员通过转动方向盘，转向力矩经由转向轴、转向器、直拉杆、横拉杆和梯形臂等机件使转向节偏转，实现汽车方向的改变。 传统机械转向系统的优点是结构简单、工作可靠、生产成本低。其缺点也非常明显：①随着汽车速度的提高和汽车质量的增大，转向操纵难度增大，转向越来越费力。②是其传动比是固定的，即角传递特性无法改变，导致汽车的转向响应特性无法控制，传动比无法随汽车转向过程中的车速、侧向加速度等参数的变化而进行补偿，驾驶员必须在转向之前就对汽车的转向响应特性进行一定的操作补偿，这样无形中增加了驾驶员的精神和体力负担[2]。 2液压助力转向系统 液压助力转向系统（HPS）是在传统机械转向系统基础上额外加装了一套液压助力系统，一般由油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀等组成。它以液压油为动力，通过液压泵产生的动力来推动机械转向器工作。 由于该系统通过液压力作用来推动传统机械转向机构的转向运动，从而减轻了驾驶员的劳动强度，在一定程度上解决了传统机械转向系统由于传动比固定而造成的转向“轻便”与“灵敏”之间的矛盾。但是，这类动力转向系统是靠方向盘转动时带动扭杆直接改变液压系统油路的通道面积来提供可变的助力。即助力大小与车速的高低没有关系，只与转向角度有关。转向盘转过的角度越大，液压系统提供的助力也越大。同时，该系统存在着以下缺点：①不管汽车转不转向，只要发动机工作，液压助力泵就会在发动机带动下工作，额外消耗发动机的能量。②转向助力特性不可调，高速和低速时助力特性相同。在低速转向需要较大助力时，往往因发动机转速低而助力效果差，而在高速转向需要较小助力时，会因发动机转速高而助力作用大，导致转向过于灵敏，使汽车的操纵稳定性变差。③液压系统本身所固有的液压油泄漏问题和转向噪声使得转向舒适性大大下降，同时对环境造成污染。 由于液压助力转向系统工作可靠、技术成熟，能提供大的转向助力，目前被广泛应用。 3电液助力转向系统 电液助力转向系统的转向助力特性在工作时可以改变。它主要有2种类型：电控液压助力转向系统(ECHPS)和电动液压助力转向系统(EHPS)。目前汽车上应用最多的是电动液压助力转自系统。 3.1 电子控制式液压动力转向系统 电控液压助力转向系统（ECHPS）是在液压助力转向系统基础上增加了控制液体流量的电磁阀、转矩传感器、车速传感器以及转向控制单元等元件。理想情况下，汽车在原地转向时要求转向尽量轻便，在汽车以不同的速度运行时，能实时提供相应的转向助力以克服该运行速度下的转向阻力，使驾驶员既能轻便地操纵方向盘，又有足够的路感。 在转向过程中，通过转矩传感器、车速传感器等感应器件将转向速率、车速等参数传递给转向控制单元。经解算后，控制电磁阀使液体流量随车速的变化而改变，进而改变助力矩的大小，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变，使操纵轻便性和稳定性达到和谐统一。但同时，ECHPS 也存在着由于油泵的持续工作所造成的多余能量消耗，整个液压系统占用空间大、容易泄漏、噪声大等缺点，而且增加了车速检测控制装置。而且控制阀的结构较HPS复杂且成本较高，目前主要应用于高级轿车及运动型乘用车上。 3.2 电动液压助力转向系统
广东技术师范学院本科毕业设计 2 标准对车辆转弯能力的要求，给转向系统的设计提出了新的课题。对于长轴距的汽车，必须通过增加转向轮转角才能提高其转弯能力。对于载货车惯常采用的转向系统结构，大的转角设计很容易造成转向轮与周边部件干涉及转向机构卡死、左右转向不对称等后果。因此，必须建立转向系统设计计算的辅助分析方法，提高转向系统设计的能力和水平。 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，随着我国大型载货汽车的发展，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，不断提高大型载货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。 1.2汽车转向系的类型和组成 汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面例向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系。因此，汽车转向系的功用是，保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。 汽车转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。机械式转向器由转向器、转向操纵机构和转向传动机构三大部分组成。按照转向器的不同形式可分为循环球式、齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式等转向器。不同的转向器有着不同的特点应用于不同的汽车上。其中小轿车上常用的是齿轮齿条式的转向器。在本文的后面分析中，就是以这种转向器来做分析的。动力式按照加力装置的不同可以分为液压助力式、气压助力式和电动助力式三种。气压助力式主要应用于一部分其前轴最大轴载质量为3一7t