摘 要

汽车转向系统由于转向能源的区别可分为机械式转向系统和动力式转向系统，本设计要做是是本田CRV的转向系统设计，在本设计中，采用电动助力式转向系统。电动助力式转向系统在现今的汽车上应用广泛，由于其强大的性能受到广大用户的喜爱。

在本设计中，通过对机械设计和汽车设计等课程学习以及对多种相关资料的参阅，着重对齿轮齿条式转向器进行设计，以及对各主要部件的检核。本次设计中通过对斜齿齿轮的参数初选，从而求出齿条的相关基本参数，再通过对齿轮齿条的校核来验证所设计的尺寸参数的合理性。在设计的同时，也会对转向传动机构的转向梯形部分以及转向操纵机构进行一定量的设计。

通过本次设计可以了解到转向系统的基本尺寸的设计及其要求，设计成果对读者的以后的设计思路上有一定的启发作用。

关键词：电动助力式，转向机构，齿轮齿条式转向器，转向梯形

Abstract

Automotive steering system due to the difference between the energy can be classified as mechanical steering system and power steering system, I will design Honda CRV steering system and choose electric power steering system this time. Recently electric power steering system is widely used in the automobiles and the majority of users like it because of its strong performance.

In this design, through learning the mechanical design and automobile design as well as a variety of related information, I emphasize designing the Rack and Pinion Steering Gear, as well as checking on the main parts of this system. In this design, I make a initial selection of the helical gear parameter parameters at first, then reach the basic parameters of the rack and validate the rationality of dimension parameters of the gear and rack by checking the strength of gear and rack at last. At the same time, I will make a certain amount of design about the steering transmission mechanism and the steering control mechanism.

We can understand how to design the basic dimensions of the steering system through this design, and readers maybe get some enlightenment functions from the result of this design.

Key words: electric power type; steering mechanism; rack and pinion steering gear; trapezoidal steering mechanism

目 录

第1章 绪论 1

1.1汽车转向系统的简介和设计要求 1

1.2EPS的简介 1

1.3课题研究及意义 3

第2章 电动助力式转向系统介绍 4

2.1电动助力式转向系统的工作原理 4

2.2电动助力式转向系统的类型 5

2.3电动助力式转向系统主要部件的结构和工作原理 6

2.3.1 电子控制单元ECU 6

2.3.2电动机 7

2.3.3减速机构 7

2.3.4电磁离合器 7

2.3.5扭矩传感器 7

2.3.6车速传感器 8

第3章 转向器的选取及设计 9

3.1齿轮齿条式转向器的结构选择 9

3.1.1转向器输入输出形式的选择 9

3.1.2 齿轮齿条的形式选择 10

3.1.3齿条断面形状选择 10

3.1.4齿轮齿条式转向器的布置形式的选择 11

3.2设计目标的主要参数和转向轮侧偏角确定 11

3.3确定转向系统的计算载荷 13

3.4齿轮齿条的设计 13

3.4.1选择齿轮参数 13

3.4.2计算接触疲劳许用应力 14

3.4.3按齿根弯曲强度设计齿轮 15

3.4.4齿轮主要参数和几何尺寸的确定 16

3.4.5齿条主要参数和几何尺寸的确定 16

3.5校核齿面接触疲劳强度 17

第4章 齿轮轴的设计及校核 18

4.1齿轮轴尺寸分析和计算 18

4.2齿轮轴强度校核 18

第5章 转向传动机构设计 21

5.1转向传动机构的结构和布 21

5.2求解内外轮转向角之间的关系 22

5.3转向传动机构的优化设计建模 24

5.3.1建立优化设计的目标函数 24

5.3.2变量的设计和约束条件 25

第6章 转向操纵机构 27

6.1转向盘 27

6.2转向轴 28

结 论 30

参考文献 31

附 录 32

附录1 32

附录2 34

致 谢 35

第1章 绪论

1.1汽车转向系统的简介和设计要求

转向系统的主要功用是在汽车的行驶过程中保持或者改变其行驶方向，并且要确保汽车在进行转向行驶的时候，各转向轮的转向角度之间彼此协调。汽车转向系统发展至今主要经历以下的五个阶段，分别是：机械式转向系统，液压助力式转向系统，电控液压助力式转向系统，电动助力式转向系统以及线控助力式转向系统，其中的线控助力式转向系统还在积极研究发展阶段。转向系统性能的好坏对汽车的行驶安全性和转向操纵性有着很深的影响，故转向系统的设计研究一直处于一个重要的位置，同时对转向系统的设计也提出了很多要求，主要如下所示：

(1)保证汽车有良好的机动性，转向轮转角尽可能大，并且即使在有限面积的场地内行驶时，迅速和小转弯能力突出。

(2)正确地设计转向梯形机构，确保汽车在进行转向行驶时，内、外转向轮的转向角度可以接近甚至达到理想的转向关系。