转向系统设计.解读PPT精品课件
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汽车转向系设计答辩ppt课件
五、动力转向机构设计
1.1对动力转向机构的选取
整体式动力转向器多用在轿车和前桥载重在15t以下的货车上，本设计 的货车的前桥的载重为2.4t,所以采用整体式动力转向器 2.液压式动力转向机构的计算
2.1动力缸尺寸计算
动力缸内径D
活塞杆直径
动力缸体壁厚t
六、转向梯形优化设计
建立约束条件时应考虑到：设计变量m及 过小时，会使横拉杆上的转 向力过大；当m过大时，将使梯形布置困难，故对m的上、下限及对 的下限应设置约束条件。因 越大，梯形越接近矩形．f(x)值就越大 ，而优化过程是求f(x)的极小值，故可不必对 的上限加以限制。
最小传动角约束条件为:
优化结果：
七、设计总结
通过本次汽车设计实践课程使我 们对汽车设计有更加深刻理解，不 仅锻炼了自己动手设计的能力，而 且培养了创新理念。在这里要非常 感谢老师和学校提供的这次机会.
谢谢！
目录
一、转向系的功能和要求 二、转向系分析 三、转向系主要性能参数 四、转向器设计计算 五、动力转向机构设计 六、转向梯形优化设计 七、设计总结
一、转向系的功能和要求
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。
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。（见后图）
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。
重型货车转向阻力大，采用动力转向时，还应有 转向动力系统。
汽车转向系统结构与使用PPT课件
提供液压油，驱动液压转向器工 作。
液压转向器
利用液压油的流动实现转向动作 。
油管
连接液压泵、液压转向器和储油 罐，传递液压油。
储油罐
储存液压油，保证系统的正常工 作。
电动转向系统结构
电动转向器
利用电机的转动实现转向 动作。
线束
连接电机、电动转向器和 控制器，传递电信号。
电机
提供动力，驱动电动转向 器工作。
汽车转向系统结构与使用ppt 课件
汇报人：文小库
2024-01-16
CONTENTS
• 引言 • 汽车转向系统概述 • 汽车转向系统结构 • 汽车转向系统使用 • 汽车转向系统发展前景
01
引言
主题简介
01
汽车转向系统是汽车底盘的重要 组成部件，负责控制汽车的行驶 方向和稳定性。
02
转向系统结构的合理性和使用方 法的正确性对汽车的安全性和操 控性能具有重要影响。
液压助力转向系统
液压助力转向系统是在机械转向系统的基础上加装液压助力器，通过液压油和传动杆来传 递助力，使驾驶员能够更加轻松地操作转向盘。其优点是减轻了驾驶员的劳动强度；缺点 是结构复杂，制造成本较高。
电控液压助力转向系统
电控液压助力转向系统是在液压助力转向系统的基础上加装了传感器和控制单元，能够根 据车速和转向盘力矩等参数自动调整助力大小。其优点是提高了驾驶的稳定性和舒适性； 缺点是结构复杂，制造成本较高。
目的与意义
提高驾驶员对转向系统的认识，掌握 正确的使用方法，确保行车安全。
帮助汽车维修人员了解转向系统的结 构和工作原理，提高维修技能和效率 。
02
汽车转向系统概述
转向系统定义
转向系统定义
转向系统是汽车底盘的一个重要 组成部分，负责控制车辆的行驶 方向。它通过改变车轮的转向角 度，使车辆按照驾驶员的意愿进
液压转向器
利用液压油的流动实现转向动作 。
油管
连接液压泵、液压转向器和储油 罐，传递液压油。
储油罐
储存液压油，保证系统的正常工 作。
电动转向系统结构
电动转向器
利用电机的转动实现转向 动作。
线束
连接电机、电动转向器和 控制器，传递电信号。
电机
提供动力，驱动电动转向 器工作。
汽车转向系统结构与使用ppt 课件
汇报人：文小库
2024-01-16
CONTENTS
• 引言 • 汽车转向系统概述 • 汽车转向系统结构 • 汽车转向系统使用 • 汽车转向系统发展前景
01
引言
主题简介
01
汽车转向系统是汽车底盘的重要 组成部件，负责控制汽车的行驶 方向和稳定性。
02
转向系统结构的合理性和使用方 法的正确性对汽车的安全性和操 控性能具有重要影响。
液压助力转向系统
液压助力转向系统是在机械转向系统的基础上加装液压助力器，通过液压油和传动杆来传 递助力，使驾驶员能够更加轻松地操作转向盘。其优点是减轻了驾驶员的劳动强度；缺点 是结构复杂，制造成本较高。
电控液压助力转向系统
电控液压助力转向系统是在液压助力转向系统的基础上加装了传感器和控制单元，能够根 据车速和转向盘力矩等参数自动调整助力大小。其优点是提高了驾驶的稳定性和舒适性； 缺点是结构复杂，制造成本较高。
目的与意义
提高驾驶员对转向系统的认识，掌握 正确的使用方法，确保行车安全。
帮助汽车维修人员了解转向系统的结 构和工作原理，提高维修技能和效率 。
02
汽车转向系统概述
转向系统定义
转向系统定义
转向系统是汽车底盘的一个重要 组成部分，负责控制车辆的行驶 方向。它通过改变车轮的转向角 度，使车辆按照驾驶员的意愿进
《汽车转向系》课件
在满足性能要求的前提下，尽可能减 轻转向系统的重量，以提高汽车的燃 油经济性。
汽车转向系统设计的实践案例分析
案例一
某品牌轿车转向系统的设 计及优化
案例二
某SUV车型转向系统的改 进与性能提升
案例三
电动汽车转向系统的特点 与挑战
汽车转向系统设计的未来发展趋势
智能化
随着自动驾驶技术的不断发展， 转向系统将更加智能化，能够实
齿轮齿条式转向系统主要由转向 盘、转向轴、齿条、齿轮等组成
。
当驾驶员转动转向盘时，力通过 转向轴传递到齿条，齿条的移动 驱动齿轮转动，进而改变汽车的
方向。
齿轮齿条式转向系统的特点是结 构简单、紧凑，传动效率高，转
向力矩传递直接。
循环球式转向系统工作原理
循环球式转向系统主要由转向盘、转 向轴、传动副、螺母、钢球等组成。
转向拉杆球头检查
检查转向拉杆球头是否松动， 防尘套是否完好无损。
转向器固定螺栓检查
确保转向器固定螺栓紧固，无 松动现象。
转向系统的定期保养
01
02
03
04
转向油液更换
根据车辆使用情况和厂家建议 ，定期更换转向油液，以保证
转向系统正常工作。
检查转向器
定期检查转向器的工作情况， 如发现异常应及时维修或更换
转向系统的作用
确保驾驶员能够根据需要控制汽 车的行驶方向，提高驾驶安全性 。
转向系统的分类
01
02
03
机械转向系统
通过驾驶员的体力转动方 向盘来改变汽车行驶方向 。
液压助力转向系统
在机械转向系统基础上增 加液压助力，减轻驾驶员 的体力负担。
电动助力转向系统
采用电动机提供助力，实 现更加灵活和精确的转向 控制。
汽车转向系统设计的实践案例分析
案例一
某品牌轿车转向系统的设 计及优化
案例二
某SUV车型转向系统的改 进与性能提升
案例三
电动汽车转向系统的特点 与挑战
汽车转向系统设计的未来发展趋势
智能化
随着自动驾驶技术的不断发展， 转向系统将更加智能化，能够实
齿轮齿条式转向系统主要由转向 盘、转向轴、齿条、齿轮等组成
。
当驾驶员转动转向盘时，力通过 转向轴传递到齿条，齿条的移动 驱动齿轮转动，进而改变汽车的
方向。
齿轮齿条式转向系统的特点是结 构简单、紧凑，传动效率高，转
向力矩传递直接。
循环球式转向系统工作原理
循环球式转向系统主要由转向盘、转 向轴、传动副、螺母、钢球等组成。
转向拉杆球头检查
检查转向拉杆球头是否松动， 防尘套是否完好无损。
转向器固定螺栓检查
确保转向器固定螺栓紧固，无 松动现象。
转向系统的定期保养
01
02
03
04
转向油液更换
根据车辆使用情况和厂家建议 ，定期更换转向油液，以保证
转向系统正常工作。
检查转向器
定期检查转向器的工作情况， 如发现异常应及时维修或更换
转向系统的作用
确保驾驶员能够根据需要控制汽 车的行驶方向，提高驾驶安全性 。
转向系统的分类
01
02
03
机械转向系统
通过驾驶员的体力转动方 向盘来改变汽车行驶方向 。
液压助力转向系统
在机械转向系统基础上增 加液压助力，减轻驾驶员 的体力负担。
电动助力转向系统
采用电动机提供助力，实 现更加灵活和精确的转向 控制。
转向系统精品PPT课件
定性； 在动力转向装置失效时，能保持机械转向系统有效工
作。
4.2 动力转向系组成
1、概述
转向盘自由行程
单从转向操纵灵敏而言，最好是转向盘和转向节的运动能同步 开始并同步终止。然而，这在实际上是不可能的。这是因为在整 个转向系中各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙 将随着零件的磨损而增大。在转向盘转动过程的开始阶段，驾驶 员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用来克服转向系内部的 摩擦，使各传动件运动到其间的间隙完全消除。故可以认为这一 阶段是转向盘空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的转向 力矩以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩，从而实现使各转 向轮偏转的目的。转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由 行程。转向盘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，否则将使转向灵敏性降低。一般说来， 转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程 最好不超过10°-15°。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超 过25 ° -30 °时，则必须进行调整。
4、动力转向系
类型：
根据机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装 置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整 体式、组合式和分离式三种结构形式。
整体式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机 械转向器组合成一个整体。
组合式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机 械转向器三者中的两者组合成一个整体。
1、概述
转向器传动效率
不平道路对转向轮的冲击载荷输入到这种转向器，即由其中各 传动零件（主要是传动副）承受，而不会传到转向盘上。路面作用 于转向轮上的回正力矩同样也不能传到转向盘。这就使得转向轮自 动回正成为不可能。此外，道路的转向阻力矩也不能反馈到转向盘， 使得驾驶员不能得到路面反馈信息（所谓丧失“路感”），无法据 以调节转向力矩。逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式 转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，而接近于不 可逆式。采用这种转向器时，驾驶员能有一定的路感，转向轮自动 回正也可实现，而且只有在路面冲击力很大时，才能部分地传到转 向盘。现代汽车上一般不采用不可逆式转向器。经常在良好路面上 行驶的汽车多采用可逆式转向器。极限可逆式转向器多用于中型以 上越野汽车和工矿用自卸汽车
作。
4.2 动力转向系组成
1、概述
转向盘自由行程
单从转向操纵灵敏而言，最好是转向盘和转向节的运动能同步 开始并同步终止。然而，这在实际上是不可能的。这是因为在整 个转向系中各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙 将随着零件的磨损而增大。在转向盘转动过程的开始阶段，驾驶 员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用来克服转向系内部的 摩擦，使各传动件运动到其间的间隙完全消除。故可以认为这一 阶段是转向盘空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的转向 力矩以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩，从而实现使各转 向轮偏转的目的。转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由 行程。转向盘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，否则将使转向灵敏性降低。一般说来， 转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程 最好不超过10°-15°。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超 过25 ° -30 °时，则必须进行调整。
4、动力转向系
类型：
根据机械转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装 置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整 体式、组合式和分离式三种结构形式。
整体式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机 械转向器组合成一个整体。
组合式液压动力转向装置的转向控制阀、转向动力缸和机 械转向器三者中的两者组合成一个整体。
1、概述
转向器传动效率
不平道路对转向轮的冲击载荷输入到这种转向器，即由其中各 传动零件（主要是传动副）承受，而不会传到转向盘上。路面作用 于转向轮上的回正力矩同样也不能传到转向盘。这就使得转向轮自 动回正成为不可能。此外，道路的转向阻力矩也不能反馈到转向盘， 使得驾驶员不能得到路面反馈信息（所谓丧失“路感”），无法据 以调节转向力矩。逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式 转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，而接近于不 可逆式。采用这种转向器时，驾驶员能有一定的路感，转向轮自动 回正也可实现，而且只有在路面冲击力很大时，才能部分地传到转 向盘。现代汽车上一般不采用不可逆式转向器。经常在良好路面上 行驶的汽车多采用可逆式转向器。极限可逆式转向器多用于中型以 上越野汽车和工矿用自卸汽车
汽车转向系统概述(ppt 37页)
11.3.2电控液压助力转向系统 1.旁通流量式
图11-23 旁通流量控制式液压助力转向系统 1-转向油泵；2-储油罐；3-转向管柱；4-转向盘转速传感器；5-电控单元；
6-线束；7-转速信号处理电路；8-流量控制阀；9-电磁阀；10-转向器； 11-油管；12-转向控制阀；13-车速传感器；a-结构图；b-原理图
11.2.2 机械式转向器
1.转向器的功用、类型及传动效率 1）转向器的功用 转向器是转向系统中的减速增力传动装置。其功 用是增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方 向。 2）转向器的类型 转向器的种类较多，一般是按转向器中啮合传动 副的结构形式分类。目前应用较广泛的有蜗杆曲柄指销 式、循环球式和齿轮齿条式等几种。
3）转向器的传动效率 转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传 动效率。当功率由转向盘输入，从转向摇臂输出时，所 求得的传动效率称为正效率。反之则称为逆效率。
2.蜗杆曲柄指销式转向器的构造和工作原理 蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(以转向蜗杆为主动件，其从 动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，与之啮 合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。它 主要由转向器壳体、转向蜗杆、转向摇臂和指销等组成。
L-左腔环槽；R-右腔油孔；A-限位阀腔；a-结构图；b-原理图
当汽车直线行驶时，转向控制阀2将转向油泵6泵出来的工作液与油罐相通，转 向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向右转向时，驾驶 员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与R腔接通，将L腔 与油罐接通，在油压的作用下，活塞向下移动，通过传动结构使左、右轮向右偏 转，从而实现右转向。向左转向时，情况与上述相反。
2.转向轴和转向柱管的吸能装置
课题四项目-汽车转向系统PPT课件
转向系统的基本组成
转向盘
驾驶员操作汽车行驶方 向的部件，通过转向轴
与转向器连接。
转向器
将转向盘的转动转化为 转向臂的摆动，实现车
轮的偏转。
转向拉杆
连接车轮和转向节臂， 传递车轮的偏转角度和
方向。
转向节臂
固定在车架上，通过与 转向拉杆的连接实现车
轮的偏转。
02 汽车转向系统的工作原理
CHAPTER
谢谢
THANKS
04 汽车转向系统的故障诊断与排除
CHAPTER
转向系统常见故障类型
转向沉重
方向盘转动费力，超出正常转动范围。
方向盘摆振
方向盘在转动过程中出现摆动或抖动现象。
转向跑偏
汽车在直线行驶时，方向盘需不断调整才能 保持直线行驶。
方向自动回位不良
方向盘回位不准确或不回位。
转向系统故障诊断方法
直观检查
检查转向系统外部是否有损坏、漏油、 松动等现象。
智能转向系统的发展趋势
智能转向系统是未来汽车转向系统的终极发展 方向之一，其发展趋势是实现完全自主的驾驶 和全方位的感知。
通过将先进的传感器、控制器和执行器等技术 集成于智能转向系统中，可以实现车辆的完全 自主驾驶，包括自动变道、自动泊车等功能。
同时，智能转向系统还需要与车辆其他传感器 和系统进行协同工作，实现全方位的感知和决 策，提高驾驶的安全性和舒适性。
电动助力转向系统（EPS）是现 代汽车中应用最广泛的转向系统 之一，其发展趋势是提高能效、 减小体积和降低成本。
随着电池技术的不断进步，EPS 的能效得到了显著提升，同时， 新型的电机和控制策略也在不断 涌现，使得EPS的性能更加优异 。
为了减小体积和降低成本，EPS 的设计和制造过程中也在不断进 行优化，例如采用新型材料、改 进生产工艺等。
转向系的设计PPT课件
.
31
机构传动角应满足最小传动角约束：
min
δmin=40°
.
32
• 可以调用MATLAB lsqnon比函数求优化解 • 我们做过212型汽车的梯形臂，计算其转向梯
形机构的优化参数。212型汽车的K＝ 1480mm，L＝2960mm，当用不同的初始值 (梯形臂长和底角)进行优化计算时，计算结果 如表1所示。
得转向梯形的三种尺寸方案，有了这些方案 对一系列按大小排列的θi值以图解法确定其 相应的θ0值。进而按式:
求出λ，然后在同一图上绘制三种梯形方 案的λ随θi的变化曲线，及λ＝1的直线。 最后选取的方案应是在使用最频繁的转 角θi下，其λ（θi）值最接近λ＝1直线的 那个梯形方案。
3 优化设计：
• 设自变量为外轮转角α，因变量为内轮转角β 的期望值为： β=f(α)=ctg-1(ctgα-k/L)
汽车转向系的设计计算
一 设计基本理论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二 转向传动机构的设计
三 前轮定位问题
四 转向系的运动干涉问题
五 汽车转向系的发展概况
六 转向系的一些故障
.
1
一设计基本理论
二1 转向系的组成：
三
a转向操纵机构 ：转向盘、转向管柱、转向轴等
.
2
b 转向器：
c 转向传动机构：转向摇臂 转向节臂 转向纵拉杆 转向梯形机构等
.
36
特点：
解决各种问题的程序都以函数的形式给出 函数表达式简单 多种优化任意选择 可自由设置算法参数
方便用户灵活地使用优化函数。
目标函数：
f(x) m i1 ax(i) [1(i)( i)(i)]10/1000
求极小值
汽车转向系统ppt课件
06
总结与展望
课程总结回顾
转向系统基本概念
转向系统类型与特点
介绍了汽车转向系统的定义、作用及基本 组成。
详细阐述了机械转向系统、液压助力转向 系统、电动助力转向系统等不同类型的转 向系统的结构、工作原理及特点。
转向系统性能评价
转向系统故障诊断与排除
讲解了转向系统性能评价的主要指标，如 转向轻便性、转向灵敏性、转向稳定性等 ，以及相应的评价方法。
评价指标
常用指标包括横摆角速度增益、侧向加速度增益、方向盘转角速度增益 等。
转向稳定性评价方法及指标
转向稳定性定义
指汽车转向时，车辆保持稳定行驶的能力。
评价方法
通过测量车辆转向时的横摆角速度波动、侧向位移波动等稳定性参 数，以及驾驶员输入的方向盘转角波动等参数，计算转向稳定性指 标。
评价指标
常用指标包括横摆角速度标准差、侧向位移标准差、方向盘转角标准 差等。
优势
03
04
05
改善了车辆的操控性能 ，使驾驶员能够更准确 地控制车辆的行驶轨迹 。
提高了车辆的稳定性， 减少了在高速行驶或紧 急情况下的失控风险。
增强了车辆的主动安全 性，有助于减少交通事 故的发生。
其他新型转向技术简介
后轮转向技术
通过在后轮上增加转向机构，实现前后轮的协同转向。它可以提高车辆的灵活性和稳定性 ，尤其适用于大型车辆和SUV等车型。
优势
03
04
05
提高了转向的灵活性和 精确性，使驾驶员能够 更轻松地操控车辆。
减少了机械连接部件， 降低了故障率和维护成 本。
便于实现与自动驾驶技 术的集成，为未来智能 驾驶发展奠定基础。
主动前轮转向技术原理及优势分析
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１)钢球与滚道之间的接触应力 (7-24)
(7-25) ２)齿的弯曲应力
(7-26) ３)转向摇臂轴直径的确定
(7-27)
2021/3/1
螺杆受力简图
7.5 动力转向系统设计
7.5.1 对动力转向系统的要求
(１)工作可靠。 (２)有随动作用。 (３)转向灵敏。 (４)良好的“路感”。 (５)具有自动回正能力。 (６)密封性能好，内、外泄漏少。
(7-8) 作用在转向盘上的手力Ｆh可由下式表示:
(7-9)
(7-10)
忽略摩擦损失,根据能量守恒原理,转向系统的角传动比iω0表示为: (7-11)
2021/3/1
(7-12)
３.转向系统的角传动比iω0
转向传动机构的角传动比ｉ′ω,可用转向摇臂轴转角增量dβP与 同侧转向节转角增量dβk之比来表示,也可以近似地用转向节臂臂长 L2与摇臂长L1之比表示,即:
第7章 转向系统设计
7.1 概述 7.2 转向系统主要性能参数 7.3 机械式转向器方案设计 7.4 机械式转向器设计 7.5 动力转向系统设计 7.6 转向传动机构设计 7.7 转向操纵机构设计 7.8 转向减振器与转向系统结构元件设计 7.9 四轮转向与线控转向
2021/3/1
1
第7章 转向系统设计ห้องสมุดไป่ตู้
本章要求:
1.了解转向系统主要性能参数、机械式转向器方案设计；
2.掌握机械式转向器设计、动力转向系统设计、转向传动
机构设计、转向操纵机构设计； 3.了解转向减振器与转向系统结构元件设计、四轮转向与 线控转向。 2021/3/1
7.1 概述
7.1.1 转向系统的组成和分类
转向系统按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。
蜗杆曲柄指销式转向器的传动副是转向蜗杆及装在摇臂轴曲柄 端部的指销。根据指销能否自转，可分为固定指销式和旋转指销式。 根据指销数量不同，又可分为单指销式和双指销式。
2021/3/1
7.4 机械式转向器设计
7.4.1 转向系统计算载荷的确定
推荐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,即:
四种形式的齿轮齿条式转向器
Ｖ形断面齿条
Ｙ形断面齿条
2021/3/1
横拉杆与齿条的连接
齿轮齿条式转向器的四种布置形式
7.3.2 循环球式转向器
循环球式转向器(循环球—齿条齿扇式)
2021/3/1
循环球式转向器的几种间隙调整机构
7.3.3 蜗杆滚轮式转向器
蜗杆滚轮式转向器的传动副是球面蜗杆及滚轮。
7.3.4 蜗杆滚轮式转向器
7.2.4 转向系统的刚度
转向系统刚度Ｃs,对轮胎的侧偏刚度影响很大。设不考虑转向 系统刚度时的轮胎侧偏刚度为Ｃa，而考虑转向系统刚度时的轮胎 侧偏刚度为Ｃa′，则两者之间存在以下关系:
(7-16)
2021/3/1
考虑转向系统刚度时的轮胎的侧偏刚度
7.3 机械式转向器方案设计
7.3.1 齿轮齿条式转向器
[主要内容]本章介绍汽车转向系统的类型及设计要求,重点 介绍机械式转向器设计和动力转向系统设计,包括齿轮齿 条式转向器、循环球式转向器的设计,液压式动力转向机 构布置方案分析,液压式动力转向机构的计算和电动助力 转向系统的设计,最后介绍转向传动机构、转向操纵机构 设计、转向减振器设计以及四轮转向与线控转向。
2021/3/1
转向系统分类
7.1.2 转向系统的设计要求
(１)保证汽车有较高的机动性。 (２)正确设计转向梯形机构。 (３) 转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲击力要尽可能小。 (４)汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有 摆动。 (５)操纵轻便。 (６)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动干涉使车 轮产生的摆动应最小。 (７)汽车转向行驶后，在驾驶人松开转向盘的条件下，转向盘应自 动回正，并能使汽车保持在稳定的直线行驶状态。 (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)当汽车发生碰撞转向盘和转向轴由于车架或车身变形而共同后 移时，转向系统应有能使驾驶人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。
(7-17) 作用在转向盘上的手力为:
(7-18)
7.4.2 齿轮齿条式转向器的设计
齿轮齿条式转向系统角传动比iω0为:
2021/3/1
(7-19)
7.4.3 循环球式转向器的设计
１.循环球式转向器主要尺寸参数的选择
１)螺杆、钢球和螺母传动副 (１)钢球中心距(２)螺杆外径和螺母内径 (３)钢球直径及数量(４)滚道截面(５)接 触角(６)螺距和螺旋线导程角(７)工作钢 球圈数(８)导管内径
2021/3/1
7.5.2 液压式动力转向机构布置方案分析
每个环路中的钢球数可用下式确定:
螺杆、钢球和螺母传动副
(7-20) 螺母移动的距离为:
(7-23)
2021/3/1
(7-21) 截 四
(7-22)面
段 圆
弧
滚
道
２)齿条、齿扇传动副设计
用滚刀加工变厚齿扇的进给运动
变厚齿扇的截面
2021/3/1
变厚齿扇的齿形计算用图
２.循环球式转向器零件的强度计算
2021/3/1
7.2 转向系统主要性能参数
7.2.1 转向器的效率
根据效率的定义，因功率输入来源不同，转向器的效率有正效
率和逆效率两种。当功率Ｐ1由转向盘输入，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。
(7-1)
(7-2)
１.转向器的正效率
(7-3)
２.转向器的逆效率
(7-13)
(7-14)
４.转向器角传动比iω及其变化规律
转向器角传动比变化特性曲线
2021/3/1
齿条齿压力角变化简图
7.2.3 转向器传动副的传动间隙 １.转向器传动间隙特性 ２.如何获得转向器传动间隙特性
(7-15)
2021/3/1 转向器传动副间隙特性
齿扇齿切齿轴线偏移的传动副径向 间隙ΔR及传动间隙Δt的示意图
2021/3/1
(7-4)
7.2.2 转向系统传动比及其变化特性 １.转向系统传动比的组成
转向系统的传动比包括转向系统的力传动比ｉp和角传动比ｉω0。 (7-5) (7-6) (7-7)
2021/3/1
２.转向系统力传动比与角传动比的关系
轮胎和地面之间的转向阻力Ｆw与作用在转向节上的转向阻力 矩Ｍr有如下的关系:
(7-25) ２)齿的弯曲应力
(7-26) ３)转向摇臂轴直径的确定
(7-27)
2021/3/1
螺杆受力简图
7.5 动力转向系统设计
7.5.1 对动力转向系统的要求
(１)工作可靠。 (２)有随动作用。 (３)转向灵敏。 (４)良好的“路感”。 (５)具有自动回正能力。 (６)密封性能好，内、外泄漏少。
(7-8) 作用在转向盘上的手力Ｆh可由下式表示:
(7-9)
(7-10)
忽略摩擦损失,根据能量守恒原理,转向系统的角传动比iω0表示为: (7-11)
2021/3/1
(7-12)
３.转向系统的角传动比iω0
转向传动机构的角传动比ｉ′ω,可用转向摇臂轴转角增量dβP与 同侧转向节转角增量dβk之比来表示,也可以近似地用转向节臂臂长 L2与摇臂长L1之比表示,即:
第7章 转向系统设计
7.1 概述 7.2 转向系统主要性能参数 7.3 机械式转向器方案设计 7.4 机械式转向器设计 7.5 动力转向系统设计 7.6 转向传动机构设计 7.7 转向操纵机构设计 7.8 转向减振器与转向系统结构元件设计 7.9 四轮转向与线控转向
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第7章 转向系统设计ห้องสมุดไป่ตู้
本章要求:
1.了解转向系统主要性能参数、机械式转向器方案设计；
2.掌握机械式转向器设计、动力转向系统设计、转向传动
机构设计、转向操纵机构设计； 3.了解转向减振器与转向系统结构元件设计、四轮转向与 线控转向。 2021/3/1
7.1 概述
7.1.1 转向系统的组成和分类
转向系统按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。
蜗杆曲柄指销式转向器的传动副是转向蜗杆及装在摇臂轴曲柄 端部的指销。根据指销能否自转，可分为固定指销式和旋转指销式。 根据指销数量不同，又可分为单指销式和双指销式。
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7.4 机械式转向器设计
7.4.1 转向系统计算载荷的确定
推荐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,即:
四种形式的齿轮齿条式转向器
Ｖ形断面齿条
Ｙ形断面齿条
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横拉杆与齿条的连接
齿轮齿条式转向器的四种布置形式
7.3.2 循环球式转向器
循环球式转向器(循环球—齿条齿扇式)
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循环球式转向器的几种间隙调整机构
7.3.3 蜗杆滚轮式转向器
蜗杆滚轮式转向器的传动副是球面蜗杆及滚轮。
7.3.4 蜗杆滚轮式转向器
7.2.4 转向系统的刚度
转向系统刚度Ｃs,对轮胎的侧偏刚度影响很大。设不考虑转向 系统刚度时的轮胎侧偏刚度为Ｃa，而考虑转向系统刚度时的轮胎 侧偏刚度为Ｃa′，则两者之间存在以下关系:
(7-16)
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考虑转向系统刚度时的轮胎的侧偏刚度
7.3 机械式转向器方案设计
7.3.1 齿轮齿条式转向器
[主要内容]本章介绍汽车转向系统的类型及设计要求,重点 介绍机械式转向器设计和动力转向系统设计,包括齿轮齿 条式转向器、循环球式转向器的设计,液压式动力转向机 构布置方案分析,液压式动力转向机构的计算和电动助力 转向系统的设计,最后介绍转向传动机构、转向操纵机构 设计、转向减振器设计以及四轮转向与线控转向。
2021/3/1
转向系统分类
7.1.2 转向系统的设计要求
(１)保证汽车有较高的机动性。 (２)正确设计转向梯形机构。 (３) 转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲击力要尽可能小。 (４)汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有 摆动。 (５)操纵轻便。 (６)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动干涉使车 轮产生的摆动应最小。 (７)汽车转向行驶后，在驾驶人松开转向盘的条件下，转向盘应自 动回正，并能使汽车保持在稳定的直线行驶状态。 (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)当汽车发生碰撞转向盘和转向轴由于车架或车身变形而共同后 移时，转向系统应有能使驾驶人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。
(7-17) 作用在转向盘上的手力为:
(7-18)
7.4.2 齿轮齿条式转向器的设计
齿轮齿条式转向系统角传动比iω0为:
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(7-19)
7.4.3 循环球式转向器的设计
１.循环球式转向器主要尺寸参数的选择
１)螺杆、钢球和螺母传动副 (１)钢球中心距(２)螺杆外径和螺母内径 (３)钢球直径及数量(４)滚道截面(５)接 触角(６)螺距和螺旋线导程角(７)工作钢 球圈数(８)导管内径
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7.5.2 液压式动力转向机构布置方案分析
每个环路中的钢球数可用下式确定:
螺杆、钢球和螺母传动副
(7-20) 螺母移动的距离为:
(7-23)
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(7-21) 截 四
(7-22)面
段 圆
弧
滚
道
２)齿条、齿扇传动副设计
用滚刀加工变厚齿扇的进给运动
变厚齿扇的截面
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变厚齿扇的齿形计算用图
２.循环球式转向器零件的强度计算
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7.2 转向系统主要性能参数
7.2.1 转向器的效率
根据效率的定义，因功率输入来源不同，转向器的效率有正效
率和逆效率两种。当功率Ｐ1由转向盘输入，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。
(7-1)
(7-2)
１.转向器的正效率
(7-3)
２.转向器的逆效率
(7-13)
(7-14)
４.转向器角传动比iω及其变化规律
转向器角传动比变化特性曲线
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齿条齿压力角变化简图
7.2.3 转向器传动副的传动间隙 １.转向器传动间隙特性 ２.如何获得转向器传动间隙特性
(7-15)
2021/3/1 转向器传动副间隙特性
齿扇齿切齿轴线偏移的传动副径向 间隙ΔR及传动间隙Δt的示意图
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(7-4)
7.2.2 转向系统传动比及其变化特性 １.转向系统传动比的组成
转向系统的传动比包括转向系统的力传动比ｉp和角传动比ｉω0。 (7-5) (7-6) (7-7)
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２.转向系统力传动比与角传动比的关系
轮胎和地面之间的转向阻力Ｆw与作用在转向节上的转向阻力 矩Ｍr有如下的关系: