某型汽车转向系统设计与分析任务书

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1.1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。

1.2基本参数1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。

2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm3.整备质量 12000kg4.轮胎气压 0.74MPa2.转向系分析2.1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.2.2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。

图2-1转向操纵机构Fig.2-1 the control mechanism of steering1-转向万向节；2-转向传动轴；3-转向管柱；4-转向轴；5-转向盘1-steering universal shaft; 2-steering propeller ; 3-steering column ; 4-steering axis;5-steering wheel2.3转向传动机构[4]转向传动机构包括转向臂、转向纵拉杆、转向节臂、转向梯形臂以及转向横拉杆等。

某型车辆转向系统的优化设计与动力学分析一、引言车辆转向系统是汽车工程中至关重要的组成部分，对于车辆的操控性能起着至关重要的作用。

一个优秀的转向系统能够使车辆在高速行驶时保持稳定，同时在低速行驶时提供良好的转弯半径和操控性。

二、车辆转向系统的组成与原理车辆转向系统主要由转向盘、转向机构、转向传动系统和转向液压助力系统等部分组成。

在转向过程中，驾驶员通过转向盘发出指令，转向机构通过齿轮、滑块等传动装置将指令传递到车轮，从而实现车辆的转向。

三、车辆转向系统存在的问题虽然车辆转向系统在大多数情况下能够正常工作，但仍然存在一些问题需要解决。

一方面，车辆在高速行驶时容易产生偏航现象，这是由于转向系统的不够稳定所导致的。

另一方面，在低速行驶时，转向系统的灵敏度较高，驾驶员容易产生疲劳感。

四、优化设计策略为了解决车辆转向系统存在的问题，需要进行优化设计。

在设计过程中，应考虑以下几个关键因素：1. 强化转向机构的刚度通过增加转向机构的刚度，可以降低车辆在高速行驶时的偏航现象。

一种常见的做法是采用高强度材料制造转向机构，并通过增加支撑装置来提高其整体刚度。

2. 优化转向机构的传动装置传动装置的设计对于转向系统的稳定性至关重要。

合理选择传动装置的齿轮比、滑块材料等参数，并进行精确的加工和质量控制，能够显著提高转向系统的传动效率和稳定性。

3. 引入电子辅助系统在现代汽车中，引入电子辅助系统已成为一种趋势。

通过利用传感器、操控器和执行器等设备，可以实现对转向系统的精确控制。

例如，通过电子稳定控制系统可以实时感知车辆的偏航情况，并进行相应的调整，从而提高车辆的稳定性。

五、车辆转向系统的动力学分析对车辆转向系统进行动力学分析有助于进一步优化设计。

动力学分析主要从转向盘输入力、转向机构传递力和车轮转向角等方面进行研究。

通过建立相关的数学模型和力学方程，可以分析出转向系统的关键参数和响应特性。

六、结论某型车辆转向系统的优化设计与动力学分析是一个复杂而重要的课题。

附件一毕业设计任务书设计（论文）题目FSAE赛车转向系统设计及性能分析学院名称汽车与交通工程学院专业（班级）车辆工程姓名（学号）胡嗣林指导教师张代胜系（教研室）负责人卢剑伟一、毕业设计（论文）的主要内容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）背景：中国汽车工业已处于大国地位，但还不是强国。

从制造业大国迈向产业强国已成为中国汽车人的首要目标，而人才的培养是实现产业强国目标的基础保障之一。

中国大学生方程式汽车大赛（以下简称"FSAE"）是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。

FSAE活动由各高等院校汽车工程或与汽车相关专业的在校学生组队参加。

FSAE要求各参赛队按照赛事规则和赛车制造标准，自行设计和制造方程式类型的小型单人座休闲赛车，并携该车参加全部或部分赛事环节。

比赛过程中，参赛队不仅要阐述设计理念，还要由评审裁判对该车进行若干项性能测试项目。

在比赛过程中，参赛队员能充分将所学的理论知识运用于实践中。

同时，还学习到组织管理、市场营销、物流运输、汽车运动等多方面知识，培养了良好的人际沟通能力和团队合作精神，成为符合社会需求的全面人才。

大学生方程式赛车活动将以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台；二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升；大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。

任务：调研国内外赛车转向系统结构及原理，遵循FSAE竞赛规则完成赛车转向系统设计，转向梯形优化，系统建模与转向性能分析。

工具环境：CATIA/UG AutoCAD ADAMS Visio MATLAB Office办公软件等成果形式：①翻译相关外文文献不少于5000字②优化设计说明书一份③赛车转向系统三维模型一份能力培养：培养和锻炼学生搜集相关资料，综合运用所学汽车设计知识解决实际问题的能力、提高学生软件应用能力、独立完成赛车转向系统设计及相关问题的能力，为从事本专业有关工作打下坚实基础。

毕业设计（论文）题目汽车电动助力转向系统的设计专业学号学生指导教师答辩日期 20**年12月28日毕业设计（论文）任务书说明：请同学们下载后，上述五页与论文使用同材质纸张打印，此页不必打印。

目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 汽车转向系统简介 (1)1.1.1 转向系的设计要求 (1)1.2 EPS的特点及发展现状 (2)1.2.1 EPS与其他系统比较 (2)1.2.2 EPS的特点 (2)1.2.3 EPS在国内外的应用状况 (3)1.3 本课题的研究意义 (4)第2章电动助力转向系统的总体组成 (5)2.1 电动助力转向系统的机理及类型 (5)2.1.1 电动助力转向系统的机理 (5)2.1.2 电动助力转向系统的类型 (7)2.2 电动助力转向系统的关键部件 (9)2.2.1 扭矩传感器 (9)2.2.2 车速传感器 (9)2.2.3 电动机 (9)2.2.4 减速机构 (10)2.2.5 电子控制单元 (10)2.3 电动助力转向的助力特性 (11)第3章电动助力转向系统的设计 (12)3.1 对动力转向机构的要求 (12)3.2 齿轮齿条转向器的设计与计算 (12)3.2.1 转向系计算载荷的确定 (13)3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 (14)3.2.3 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 (22)3.2.4 齿轮齿条传动受力分析 (24)3.2.5 齿轮轴的强度校核 (24)第4章转向传动机构的优化设计 (29)4.1 结构与布置 (29)4.2 用解析法求内、外轮转角关系 (30)4.3 转向传动机构的优化设计 (32)4.3.1 目标函数的建立 (32)4.3.2 设计变量与约束条件 (33)4.4 研究结论 (36)结论 (37)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (41)附录2 (46)摘要汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。

课程汽车设计题目电动助力转向系设计说明书姓名学号班级指导教师日期 2016年6月15日目录一. 轿车转向系设计方案的选择................................. - 2 -1.轿车参数的确定 (2)2.对转向系的要求 (2)3.转向系结构设计 (2)1)转向操纵机构 ......................................................................................- 2 -2)转向传动机构 ......................................................................................- 3 -3)机械转向器 ..........................................................................................- 3 -二. 转向系统的主要性能参数................................... - 4 -1.转向系的效率 (4)1)转向系的正效率...................................................................................- 4 -2)转向系的逆效率...................................................................................- 5 - 2.转向系传动比的确定. (5)1)转向系统传动比的组成........................................................................- 5 -2)转向系统的力传动比和角传动比的关系..............................................- 6 -3)传动系传动比的计算 ...........................................................................- 7 - 3.转向系传动副的啮合间隙 .. (7)1)转向器的啮合特征 ...............................................................................- 7 -2)转向盘的自由行程 ...............................................................................- 8 - 4.齿轮齿条式转向器的设计和计算 (8)1)转向轮侧偏角的计算 ...........................................................................- 8 -2)转向器参数的选取 ...............................................................................- 9 -3)选择齿轮齿条材料 ............................................................................. - 10 -4)轴承的选择 ........................................................................................ - 10 -5.转向盘的转动的总圈数 (10)三. 电动助力转向系统设计.................................... - 10 -1.转矩传感器 (10)2.减速机构 (11)3.电磁离合器 (11)4.电动机 (11)5.车速传感器 (11)6.电子控制单元 (12)四. 转向梯形机构的设计...................................... - 12 -1.转向梯形理论特性 (12)2.转向梯形的布置 (13)3.转向梯形机构尺寸的初步确定 (13)4.梯形校核 (14)一. 轿车转向系设计方案的选择1.轿车参数的确定本次轿车转向系设计的整车相关参数如下：表1 整车相关参数2.对转向系的要求1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转；2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N；3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏；5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构；6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置3.转向系结构设计1)转向操纵机构转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。

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：200924265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………………………………………………………。

248.参考文献 (25)1转向系设计1.1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.1.2基本参数1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。

2.轴数/轴距 4/(1950+4550+1350)mm3。

整备质量 12000kg4。

轮胎气压 0。

74MPa2.转向系分析2.1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.2。

2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。

转向系统设计说明书一、引言1.1 项目背景转向系统是汽车安全驾驶的重要组成部分，用于控制车辆的转向操作。

一个稳定可靠的转向系统不仅能提高驾驶的安全性，还能提升驾驶的舒适性和操控性。

本设计说明书旨在详细介绍转向系统的设计原理、组成部分以及各功能模块的工作原理，为开发人员提供指导和参考。

1.2 文档目的本设计说明书的目的是提供一个清晰、详细的转向系统设计方案，以指导开发人员进行系统的开发和实现。

同时，本文档还可以作为后续维护和升级的参考资料，确保系统的稳定性和可靠性。

1.3 参考文档•ISO 26262：汽车功能安全性标准•车辆制造商的相关规范和标准1.4 定义和缩略词缩略词定义ABS Anti-lock Brake System（防抱死制动系统）ECU Electronic Control Unit（电子控制单元）CAN总线Controller Area Network（控制器局域网）HCU Hydraulic Control Unit（液压控制单元）HMI Human-Machine Interface（人机界面）二、总体设计2.1 系统架构转向系统主要由以下几个部分组成：1.转向传感器：用于检测驾驶员转动方向盘的角度和速度。

2.转向电机：根据转向传感器的信号，通过控制电机的转动，实现车辆的转向。

3.转向控制器：负责接收转向传感器的信号，根据算法计算转向电机的控制量。

4.供电系统：为转向电机和转向控制器提供稳定的电源。

2.2 功能模块2.2.1 转向传感器转向传感器负责检测驾驶员的转向动作，并将其转化为电信号传输给转向控制器。

其主要功能模块包括：1.转向角度检测：通过安装在方向盘旁的传感器，检测驾驶员转动方向盘的角度。

2.转向速度检测：通过检测方向盘转动的速度，判断驾驶员的转向意图。

2.2.2 转向电机转向电机是转向系统的核心部件，通过控制电机的转动实现车辆的转向。

其主要功能模块包括：1.转向力反馈控制：根据转向控制器的控制信号，调整电机的输出力以模拟驾驶员转向时的力感觉。

转向系统设计任务书1 概述2 主要设计参数序号参 数1210028703624412952206150738081389313100.81122129513120152001618171218210192202030621 1.62246123 2.573 转向梯形机构校核3.1 阿克曼理论临界应力大于材料极限时，与材料有关常数a(Mpa)材料有关常数b(Mpa)转向拉杆材料的比例极限δp(Mpa)转向拉杆材料的屈服极限δs(Mpa)手动转向盘最大频率nh(s-1)转向拉杆的截面外直径d1(mm)转向拉杆的截面内直径d2(mm)转向拉杆材料弹性模量E(Gpa)转向节臂长度Li（mm)转向节臂与拉杆夹角α（°）转向拉杆长度L(mm)前轴满载质量G1(Kg)轮胎与路面间的滑动摩擦系数f 转向机齿条杆直径d(mm)轮胎气压 p(Kpa)方向盘直径 Dsw(mm)转向机齿条全行程S(mm)主销延长线与地面交点间的距离 K(mm)主销偏距 a(mm)车轮滚动半径 R0(mm)采用齿轮齿条式转向器，转向器形式为中间输入、两端输出，转向器位于前轴前方，为前项 目轴距 L(mm)前轮距 B(mm)汽车转向时，车轮的理想状态为全部车轮围绕同一瞬时转向中心做纯滚动。

在不考虑车轮弹性和汽车高速行驶的情况下，内、外侧转向轮转角关系的理想状态，应符合阿克曼理论，即当内、外轮转角在满足θo =θi 的条件时，转向梯形为平行四边形，称为平行几何学。

a-mm L-mm B-mm 1292100870θi cotθi0002.6621.52428926 3.055.869.743320881 6.24齿条位移510内轮转角（°）实际外轮转角（°）θo 0（18开始）3.2 实际内、外轮转角关系曲线（整备状态）内外轮转角关系计算结果据绘出内、外轮阿克曼理论关系曲线和外轮实际转角关系曲线4、性能参数计算4.1最小转弯半径Dmin 按内轮最大转角计算按外轮最大转角计算θ0 max20.32Dmin=式中L=轴距mm θ0 max=外轮最大转角°a=主销偏距mm结果=#REF!式中θs转向盘总旋转角度1080°θi max 内轮最大转#REF!°θ0 max 外轮最大转20.32°5、主要总成的强度校核计算4.2转向器线角传动比iow iow=θs/(θi max+θ0 max)5.1转向盘操作力计算5.1.1汽车在沥青和混凝土路面上的原地转向阻力矩Mr约为半经验公f G（kg)P(kpa)式0.8313150结果=120.5700967N.m通常通过半经验公式求得的阻力矩要比试验所得的阻力矩要小，所以应乘以1.5-2的安全系数，取安全系数则Mr=204.9691643N.mG1-前轴313重量5.1.2静态原地转向无助力时方向盘受力Mr-静态原地转204.9691643向阻力矩N.mMS-车轮回正阻#REF!力矩N.miw0-转向系角#REF!传动比η-转向器的效85率％Dsw-方向盘直380径mm结果=#REF!N 原地转向所需的力矩要比行驶中转向所需的力矩大2～3倍，所以实际行驶中转向所需的力约为根据 GB17675-1999《汽车转向系基本要求》中 3.9条规定，汽车以 10km/h车速、24m 转弯直径前行转弯时，不带助力时转向力应小于 245N，带助力转向但助力转向失效时，其转向力应小于588 N。