汽车线控转向系统机械部分的设计【含CAD图纸】

0齿轮齿条转向器装配图

目录

引言……………………………………………………………………………………………1
第一章线控转向系统设计方案…………………………………………………………2
1.1奇瑞相关数据……………………………………………………………………2
1.2线控转向系统的结构…………………………………………………………………2
1.2.1转向盘块………………………………………………………………………3
1.2.2转向执行块……………………………………………………………………3
1.2.3电控元…………………………………………………………………………3
1.3线控转向系统的工作原理……………………………………………………………4
第二章传动比的计算……………………………………………………………………5
2.1汽车方向盘…………………………………………………………………………5
2.1.1转向系的率………………………………………………………………………5
2.1.2转向系的角传动比和力传比……………………………………………………6
2.2转向阻力矩………………………………………………………………………10
2.3角传动比与力传动比……………………………………………………………10
第三章转向盘模块设计………………………………………………………………11
3.1回正电机的选择…………………………………………………………………11
3.2减速器的设计……………………………………………………………………12
3.2.1减速机构类型选择………………………………………………………………12
3.2.2减速机构减速比的选择………………………………………………………13
3.3转向操纵机构的设计………………………………………………………………13
第四章转向执行模块设计………………………………………………………………13
4.1转向执行电机的选择………………………………………………………………13
4.1.1转向执行电机的额定力矩……………………………………………………14
4.1.2转向执行电机额定转速………………………………………………………14
4.2齿轮齿条设计………………………………………………………………………15
4.3齿条的强度计算……………………………………………………………………18
4.3.1齿条的受力分析………………………………………………………………18
4.3.2齿条杆部受拉压的强度计算…………………………………………………19
4.3.3齿条齿部弯曲强度的计算……………………………………………………20
4.4小齿轮的强度计算…………………………………………………………………21
4.4.1齿面接触疲劳强度计算………………………………………………………21
4.4.2齿轮齿根弯曲疲劳强度计算…………………………………………………24
第五章电控单元设计……………………………………………………………………26
结论……………………………………………………………………………………………27
致谢……………………………………………………………………………………………29
参考文献………………………………………………………………………………………30

摘要汽车转向性能是汽车的主要性能之一，是人与车之间重要的连接中介，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性。线控转向完全颠覆了传统的机械转向设计理念，取消了转向盘和转向轮的机械连接，取而代之的是电子线路控制，从而彻底摆脱了传统转向系统所固有的弊端，更利于和其他系统集成并进行统一协调与控制。本篇根据对线控转向系统的研究以及资料的查阅，着重阐述了线控转向系统中回正电机的选择，转向操纵机构的设计，转向电机的选择以及齿轮齿条式转向器的选择。根据原有数据计算转向系的效率，转向阻力矩，角传动比和力传动比。转向盘模块中主要介绍了回正电机的选型，转向操纵机构的设计；转向执行模块中主要介绍了转向执行电机的选型、额定力矩、额定转速，齿轮齿条式转向器总体设计、受力分析以及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。电控单元本篇略讲。

关键词：线控转向转向电机齿轮齿条

Abstract car to performance is one of the main performance of the car, and the important link between car intermediary, turned to the performance of the system directly influence the control stability of car. Wire control to completely changed the traditional mechanical turned to design concept, canceled the steering wheel and steering wheel mechanical connection, instead of electronic circuit to control, thus completely out of the traditional steering system inherent disadvantages, favors and other system integration and unified coordination and control. This according to the wire control steering system research and information access, emphatically elaborated the wire back in the steering system is the choice of motor, Design of steering mechanism。turned to the choice of the motor and the choice of steering gear rack type. According to the original data calculation efficiency of the steering system, steering resistance torque, Angle, transmission ratio and force transmission. Steering wheel in the module mainly introduces the selection of the motor is back, turbine worm reducer overall design, stress analysis and Turbine worm strength of checking; To perform in the module mainly introduced the execution of the motor to type selection, rated torque, rated speed, super-modulus gear type redirector overall design, stress analysis and the super-modulus gear tooth root bending fatigue strength check,
check fatigue strength. Electronic control units (this slightly speak).
Key words ：Steer-By-Wire steering motor Rack-and-pinion steering

引言

汽车转向性能是汽车的主要性能之一，是人与车之间重要的连接中介，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性。如何合理地优化设计转向系统，使汽车具有良好的操纵性，一直是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。
最初的汽车转向系统是纯机械式转向系统，结构较为简单，驾驶员的转向操作通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮，整个过程中驾驶员负担较重。上世纪四十年代通用汽车公司开发出液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering System，简称HPS)，使驾驶员的转向操纵力大大降低，转向的灵敏性得到了提高，由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。
随着电子技术的迅速发展，电子元件越来越多地应用在汽车助力转向系统中，从电动液压助力转向系统(Electric Hydraulic Power Steering System，简称EHPS)，发展到现今的
电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)。与传统的液压助力转向系统相比，电动助力转向系统提高了汽车操纵稳定性，并具有效率高、能耗少、装配性好，更环保等优点。而现在线控转向技术(Steer-By-Wire，简称SBW)的出现给汽车转向系统带来了一场革命，线控转向完全颠覆了传统的机械转向设计理念，取消了转向盘和转向轮的机械连接，取而代之的是电子线路控制，从而彻底摆脱了传统转向系统所固有的弊端，更利于和其他系统集成并进行统一协调与控制。
线控转向的发展
汽车线控转向系统的设计把减轻驾驶员的体力和脑力劳动、提高整车主动安全性作为根本出发点，使汽车性能适合于更多非职业驾驶员的要求，对广大消费者有着巨大的吸引力。其市场发展前景与如下三方面有着重要的联系：
（1）生产成本。电子芯片和电子元器件成本不断降低，而处理能力和可靠性却大大提高，这将使得线控转向系统的成本在不久的将来达到消费者的接受水平。
（2）实现条件。预计42V电源将会得到快速发展，各种传感器精度将会有所提高，成本会有所降低，模拟路感的电机振动控制技术将会更加成熟，这些为其在汽车上的应用创造了条件。

齿轮轴

齿条

齿条端盖

齿条支承

壳体

联轴器

上端盖

锁紧螺母

外壳体

下端盖

压紧弹簧

压紧螺塞

转向操纵机构

转向轴