摘 要

爱丽舍7164型轿车是东风神龙公司生产的一款紧凑型轿车，其转向系统采用的是液压助力转向系统。近年来，由于电动助力转向系统的不断发展、技术不断成熟，当下已有许多轿车配备该系统。相比液压助力转向系统，EPS摒弃了液压油缸、液压阀等部件，采用电动机与减速机构直接对转向进行助力，结构简单、紧凑，因此该系统的研究也成了各大厂商的热门任务之一。EPS的应用前景不可估量。

本文主要介绍了电动助力转向系统相关分总成的结构、形式，并为爱丽舍7164型轿车选择合适的EPS以替代其原本的液压助力转向系统，重点对蜗轮蜗杆减速机构以及齿轮齿条式转向器进行了设计、选型、计算，并进行了校核。

关键字：转向；爱丽舍7164型轿车；电动助力转向；蜗轮蜗杆减速；齿轮齿条式转向器

ABSTRACT

Elysee 7164 sedan is a compact car produced by Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company, and its steering system is a Hydraulic Power Steering System (HPS). In recent years, due to the constantly mature technology and the continuous development of the Electric Power Steering System (EPS), there are many modern autos equipped with EPS. Compared with Hydraulic Power Steering System, EPS abandons hydraulic cylinders, hydraulic valves etc., using a motor and a speed reduction mechanism for steering assistant, whose structure is simple and compact, and therefore the research of the system has become one of the most popular tasks among the major companies. EPS prospects immeasurable.

This paper mainly introduces the structure and form of the relevant sub-assembly of the electric power steering system, and selects the appropriate EPS for the Elysee 7164 sedan to replace its original hydraulic power steering system. In addition, this paper focuses on how the worm gear reducer and rack-and-pinion steering gear were designed, selected, calculated, and checked.

Keywords:Steering; Elysee 7164 sedan; EPS; worm reducer; rack-and-pinion steering gear

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 汽车转向系统的简单介绍 1

1.2 电动助力转向系统的研究现状 2

1.3 电动助力转向系统的工作原理 2

1.4 本次设计的目的及主要内容 3

第2章 汽车转向系统方案的确定 4

2.1 汽车参数的确定 4

2.2 转向系统机械部分的方案确定 4

2.2.1 转向操纵机构 5

2.2.2 转向传动机构 5

2.2.3 机械转向器结构形式的确定 5

2.2.4 齿轮齿条式转向器方案确定 6

2.3 电动助力转向系统方案的确定 7

2.3.1 减速机构结构形式 7

2.3.2 减速机构布置位置 8

第3章 电动助力转向系统主要部件的确定 10

3.1 电动机的选择 10

3.1.1 部分计算扭矩的确定 10

3.1.2 电动机参数的确定 14

3.2 电磁离合器的选择 14

3.3 扭矩传感器的选择 15

第4章 EPS减速机构的设计 16

4.1 蜗轮蜗杆材料的选择 16

4.2 蜗轮蜗杆传动的设计计算 16

4.2.1 设计要求 16

4.2.2 选择蜗杆传动类型 16

4.2.3 蜗杆模数及分度圆直径的确定 17

4.2.4 蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸的确定 18

4.2.5 蜗轮齿面弯曲疲劳强度的校核 19

4.3 蜗杆轴的设计及校核 21

4.3.1 蜗杆轴的设计 21

4.3.2 蜗杆轴的校核 22

4.3.3 蜗杆轴轴承的选取与校核 25

第5章 机械转向器的设计 28

5.1 齿轮齿条式转向器的概述 28

5.1.1 转向器的设计要求 28

5.1.2 转向器的计算载荷确定 28

5.2 转向器中齿轮轴的设计计算 29

5.2.1 齿轮轴材料的选择 29

5.2.2 齿轮轴许用应力的计算 29

5.2.3 齿轮模数的确定 30

5.2.4 齿轮参数的确定 32

5.2.5 齿轮强度的校核 32

5.2.6 齿轮轴的设计 35

5.2.7 齿轮轴的校核 36

5.2.8 齿轮轴轴承的设计及校核 40

5.3 齿条的设计 42

5.3.1 齿条的概述 42

5.3.2 齿轮齿条传动方案的选择 42

5.3.3 齿条的材料及参数的计算 43

5.4 间隙调整弹簧的设计 44

5.4.1 间隙调整机构概述 44

5.4.2 弹簧的设计要求 44

5.4.3 弹簧的选材及参数确定 44

第6章 结论 47

参考文献 48

附录A CATIA三维图预览 49

A-1 三维零件图预览 49

A-2 三维装配图预览 54

附录B 部分基于matlab的强度校核 59

致谢 60

第1章 绪论

1.1 汽车转向系统的简单介绍

作为汽车的一个关键总成，汽车转向系统的作用是在车辆的行驶中，维持车辆稳定行驶或是改变驾驶方向。同时，汽车转向系统还需确保在车辆的转向进程中，两个转向轮之间有相互匹配的转向角关系。由上述可知，汽车转向系统对于车辆能否安全地行驶起着十分重要的作用，一旦转向系统失灵，那么驾驶员的安全将得不到保障。从这一方面来看，汽车转向系统还是决定汽车安全性的关键部件，其分总成及零件也常被称为“保安件”。由此可见，由于其重要性，汽车的转向向来是各大研发机构以及汽车厂商的重点研究对象。

传统的机械式汽车转向系统由三大分总成组成，分别是——转向操纵装置（方向盘、转向上管柱、固定支架、中间轴等）、转向器（机械转向中的核心部件）、转向传动装置（横拉杆、梯形臂等转向杆系以及转向节等）。机械式汽车转向系统，因其无任何助力形式，仅仅通过纯机械的转向器来传递扭矩，因此为了保证充足的转向力矩，常常采用直径非常大的方向盘，因而导致驾驶室的空间布置相当有限，整个系统也会变得很庞大而显得笨拙。除此以外，由于材料的限制以及效率的低下，在早期汽车普遍较重的情况下，汽车转向阻力很大，单单凭借作用在方向盘上的手力来实现车辆转向相当困难，这也在一定程度上限制了车辆转向的发展。