毕业设计论文20L凯美瑞轿车转向系统设计.docx

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1、2.01凯美瑞轿车转向系统设计摘要汽车转向系统是现代汽车上重要的组成部分，其性能在很大程度上决定了整车的性能,转向系统的设计一直都是整车设计过程中最为重要的一部分。本论文以2.O1凯美瑞轿车为目标车型，完成了2.01凯美瑞轿车转向系统的设计。在查阅大量文献基础上，通过借鉴国内外汽车转向系统的研究与设计方法，深入了解电动助力转向系统的结构及其工作原理,在查阅2.01凯美瑞轿车相关参数后，对转向系统进行了总体设计，对EPS系统中助力电机的相关参数进行了计算选型，对电磁离合器、扭矩传感器等规格进行了设计，对减速机构、转向器的类型进行了比较并确定选型，对EeU进行了选择，之后结合车型参数完成了对EPS

2、系统减速机构、转向器、轴等的设计，包括选择使用的材料，齿轮等设计与校核等。本论文设计校核中主要使用的公式、参数选取来自于汽车设计过程中常用的经验参数以及大学本科期间所学的机械原理与设计。关键词：转向系统；电动助力；齿轮齿条；减速机构；AbstractAutomobi1esteeringsystemisthemostimportantpartofmodernvehic1es.Toa1argeextent,Theperformanceofthesteeringsystemdeterminedtheperformanceofthevehic1e.Automotivedesignengineersha

3、vea1waysbe1ievedthatthedesignofthesteeringsystemisthemostprincip1epartofthevehic1edesignprocess.The2.01Camrysedanwaschosenasthetargetmode1forcomp1etingthedesignofthesteeringsystem.Thevehic1estee1ingsystemof2.01Camrycarwassuccessfu11ycomp1etedinthisdesign.Onthebasisofreviewing1otsof1iterature,therese

4、archhistoryofsomecars,e1ectricpowersteering(EPC)systemsathomeandabroadweresummarized.Simu1taneous1y,thedeve1opmenttrendofe1ectricpowersteeringsystemswasprospectedcombinedwiththedeve1opmentrequirementsofthetimes,andtheresearchsignificanceofthisdesignwasexpounded.Theprotrudingadvantagesofthee1ectricpo

5、wersteeringsystemweredescribedindetai1comparedwiththehydrau1icpowersteering(HPS)system,andtheoperatingprincip1eofthee1ectricpowersteeringsystemwasreviewedbypresentingthestructureofthee1ectricpowersteeringsystem.Onthebasisofthe1otsofpre1iminarywork,thedetai1eddesignofEPSsystemofCamrycarwasperformed.A

6、fterreviewingthere1atedparametersof2.01Camrycar,there1evantparametersofthepowerassistedmotorintheEPSsystemwereca1cu1atedandse1ectedinthisartic1e,thespecificationsofe1ectromagneticc1utchandtorquesensorweredesigned,thetypesofsteeringgearandthereductionmechanismwerecomparedanddeterminedcombinedthemode1

7、parameterstothereductionmechanism,rackandpinionsteeringgearoftheEPSsystemThesteeringshaftwasdesigned,inc1udingthese1ectionofre1atedmateria1s,ca1cu1ationforthedesignandverificationofgearandshaft.Themainmethodsandtheorieswerederivedfromtheempirica1parametersofautomotivedesignandthecontentsOfmechanica1

8、designcourses1earnedintheuniversity,andthesemethodsandtheoriesweresummarizedinthepaper.KeyWords：steeringsystem;e1ectricpowersteering;rackandpinion;dece1erationmechanism摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1 转向系统的简介11.2 电动助力转向系统(EPS)的特点及发展现状11.2.1 EPS的特点11.2.2 电动助力转向系统(EPS)的研究现状和未来趋势展望21.3 研究的意义31.4 研究的主要内容4第2章电动助力转

9、向系统的总体设计52.1 电动助力转向系统的工作原理52.2 电动转向系统的设计要求62.3 电动助力转向系统的分类62.4 电动助力转向系统的主要部件的选定82.4.1 助力电动机的设计与选型82.4.2 电磁离合器的选择102.4.3 扭矩传感器的选择112.4.4 减速机构的选择122.4.5 电子控制单元(ECU)的选择132.4.6 转向器的选择13第3章电动助力转向系统减速机构参数的设计143.1 蜗轮蜗杆的选材与依据143.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算143.2.1 设计要求143.2.2 选择蜗杆传动类型143.2.3 按齿面接触疲劳强度进行设计153.3.4蜗

10、杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸的确定173.3蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核19第4章减速机构轴的设计及校核224.1 转向轴的设计与校核224.1.1 转向轴的设计224.1.2 转向轴的校核234.2 蜗杆轴的设计及校核254.2.1 蜗杆轴的设计254.2.2 蜗杆轴键的选取264.2.3 蜗杆轴的校核26第5章齿轮齿条式转向器的设计295.1 齿轮齿条的设计计算295.1.1 设计要求及材料的选取295.1.2 计算许用应力295.1.3 初步确定齿轮的基本参数的主要尺寸305.1.4 确定齿轮传动主要参数的几何尺寸315.1.5 齿轮强度校核325.2 轴设计与轴承的选择335.2.1 轴

11、的设计335.2.2 轴的校核33第6章结论36参考文献37致谢错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。第1章绪论11转向系统的简介汽车转向系统的功能是保持或者改变汽车行驶方向。当汽车转弯时，或者汽车因路面的意外撞击而发生意外偏离时，汽车转向系统首先通过配合汽车的驾驶系统，二者共同作用来保持汽车的稳定运行。其次汽车转向系统通过保持汽车转向轮与目标的角度一致的关系，这样可以使汽车运行更加安全与稳定。转向系统具体由三个部分组成，分别是转向操纵机构、转向传动机构以及转向器。当前，世界汽车转向技术主要经历了六次转变；首先是手动转向技术（MS）,这也是全世界最先投入使用的转向技术；手动转向技术之后发展起

12、来的是液压动力转向技术（HPS）,这项技术较前者而言减少驾驶员手动转向的力矩;之后在液压动力转向技术的基础上升级为电控液压动力转向技术（ECHPS）,在性能上有了很大的提高；接着出现一种突破性的转向技术电动助力转向技术（EPS）,它取消了原有转向系统中的液压装置，不仅提高了操作的稳定性，又能够提高资源利用效率，降低能源损耗；在电动助力转向技术的基础上发展出更先进的电动助力转向技术，主要两种，线控转向技术（SBW）和四轮转向技术（4WS）,在原有技术基础上进一步发展创新。当前在市场上比较流行的发展前景较好的转向技术主要有HPS技术、ECHPS技术和EPS技术。电动助力系统是未来汽车发展主流，既使

13、用便利又节能环保，成为当下世界范围内转向技术的热点研究方向。1.2电动助力转向系统（EPS）的特点及发展现状1.2.1 EPS的特点与液压助力转向系统、电控液压助力转向系统等其他系统相比，EPS系统具有以下明显优点：1、EPS系统节省油耗。液压动力转向系统要求发动机始终驱动液压油泵产生液压油流，也就是说不管汽车是否进行转向操作，发动机始终在耗油，浪费资源的同时也不利于保护环境。与液压动力转向系统相比，电动助力转向系统只在需要转向操作时使用燃油，真正做到能量按需求多少来供应。将电动助力系统与液压助力系统的耗油量对比，我们发现如果车辆没有发生转向,此时液压动力转向系统的耗油量高于EPS系统耗油量的

14、2.5%,而在转弯的状态下，液压动力转向系统的耗油量高于EPS系统耗油量的5.5%02、EPS系统的应用使汽车的操纵性能大大提高。在各种驾驶条件下，电动助力系统设置不同的转向手强度特性，都可以为汽车的行驶提供帮助，满足不同情况的需要。在汽车高速运行中，EPS可以提高汽车行驶稳定性与安全性；在低速运行中，可以通过减少汽车转向控制力来提高汽车转向性能。在路面不平的状态下，可以减少车身颠簸对于转向系统的干扰，提高转向性能。3、EPS系统稳定可靠，易于维护。由于电动机直接与助力机构相连，车轮的转向时可以直接使用电动机所发出的能量。这不仅可以减少能量损耗，同时使系统的转动惯性得到提高，加上电机阻尼的作用

15、，车轮转动时可以大大降低前轮的摆幅。这些功能使得转向系统中抗干扰能力大幅提高。EPS转矩由电动机产生,并且液压助力系统没有转向停滞效应，相较HPS而言，提高了车轮对方向盘的跟随性。此外电动转向系统还具有自我诊断故障的功能和许多行车安全保护措施，具有使用可靠且易于维护的优点。4、EPS系统的转向动力是由电动机直接提供的，因此即使在停车时的状态下，电动助力转向系统中的转向动力也可以达到最大值，大大高于液压动力转向系统所提供的转向动力，液压动力转向系统离不开的动力转向皮带轮、油泵、软管等设备，它的零件也远远高于EPS系统，因而不管时系统重量还是系统内部的复杂程度都远远低于HPS系统。EPS系统的减速

16、机构传感器、电动机以及控制装置的功能已经高度聚集成板块模式，占用空间小，这些板块都可以直接在方向盘系统中使用，使用方便;EPS系统对于传统液压部件也进行了取舍，尤其是对于油泵和油罐等体积庞大不够轻便等部件加以裁减，使得成品具有重量小、体积小的优点，因为其占地面积小，使用气力啊也更加方面，便于安装，系统本身自动化程度比较高，相对于之前的系统来说也更易于维修。5、EPS系统可以减少环境污染，保护环境。它本身没有油管，因而不会产生渗油的问题。在低温状态下，液压油黏度过大，必须经过加热才可以使用。但是EPS系统在低温状态下甚至在零下四十度依然可以正常工作，不需要对油进行加热，减少能量损耗，且不受温度影响，使用更加灵活。6、EPS