摘 要 东风风神AX3作为一款小型SUV，其优越的性能深受广大用户的喜爱。而这个课题的任务是要求设计东风风神AX3的转向系，转向系在汽车的基本功能之一，要求汽车在开的时候，要更具实际的路况跟换行驶路径。 通过一套特定的机构让车轮偏转一定角度，这就是转向的功能。齿轮齿条转向器是大多数的汽车都采用的一种转向器。目前，有相当大一部分的助力转向系统都采用了电动助力的助力方式。 本次设计主要内容是：查阅东风风神AX3整车数据，对其进行分析。根据得到的数据分析，设计齿轮齿条的参数，对转向梯形进行设计，以满足转向的要求。此外还需要计算传动比，根据传动比选择相应的助力电机。经过一系列的设计与计算，使得转向系完成转向功能。   关键词：转向系统；齿条式转向器；转向阻力；电动助力； Abstract DongFeng FengShen AX3 as a small SUV, its superior performance is loved by the majority of users. The task of this project is to design of the steering system of DongFeng FengShen AX3. The steering system is one of the basic functions of the car. When the car is running, it must be more realistic and change the direction according to the driver’s idea. For cars, the wheels are deflected by a specific set of mechanisms. At present, a considerable part of the power steering system uses electric power assist. The main contents of this design are: According to the data of DongFeng FengShen AX3 vehicle and relevant measured data of relevant reference models. Based on the data analysis, the parameters of the rack and pinion are designed to meet the requirements of steering. In addition, the transmission ratio needs to be calculated, and the corresponding booster motor is selected according to the transmission ratio. After a series of design and calculations, the steering system completes the steering function. Key words: Steering System; Rack Steering; Steering Resistance; Electric Power Steering; 目 录 第1章 绪 论 1 1.1 汽车转向系统概述 1 1.2 机械转向系 1 1.2.1 转向操纵机构 1 1.2.2 转向传动机构 1 1.2.3 转向器 1 1.3 助力转向系 1 1.3.1 液压转向系统 2 1.3.2 电液助力转向系统 2 1.3.3 电动转向系统 2 1.4 转向系的设计要求 2 1.5 本课题研究的目的及意义 2 1.6 本文研究的主要内容 3 第2章 转向器形式的确定 4 2.1 机械式转向器的方案分析 4 2.1.1 齿轮齿条式转向器 4 2.1.2 循环球式转向器 5 2.1.3 蜗杆滚轮式、蜗杆指销式 6 2.2 齿轮齿条转向器结构及原理 6 2.2.1 齿轮齿条式转向器结构 6 2.2.2 齿轮齿条式转向器工作原理 7 2.3 防伤安全机构方案分析 7 2.4 小结 7 第3章 转向系主要参数 8 3.1 转向器的效率 8 3.1.1 转向器的正效率η 8 3.1.2 转向器逆效率η_- 8 3.2 传动比的计算 9 3.2.1 转向轮侧偏角计算 9 3.2.2 转向器原地转向阻力矩计算 10 3.3.3 转向器角传动比与力传动比计算 10 3.3 齿轮齿条设计 11 3.3.1 齿轮齿条的设计计算 11 3.3.2 斜齿圆柱齿轮参数计算 11 3.3.3 齿条参数计算 13 3.3.4 校核计算 13 3.4 转向传动机构设计 14 3.4.1 转向传动机构原理 14 3.4.2 转向梯形的布置 15 3.4.3 转向梯形机构尺寸的初步确定 15 3.4.4 转向横拉杆及其端部 15 3.4.5 杆件设计结果 16 第4章 电动助力转向系统的设计 17 4.1 EPS的工作原理 17 4.2 EPS机构组成及特点 17 4.3 EPS的组成部件 18 4.3.1 传感器 18 4.3.2 电动机 18 4.3.3 减速机构 19 4.4.4 离合器 21 4.4.5 电子控制单元(ECU ) 21 第5章 结论 23 致 谢 24 参考文献 25  

第1章 绪 论

1.1 汽车转向系统概述

驾驶员通过控制方向盘向左或向右，实现让汽车沿着驾驶员预期的路线行驶。汽车的转向性能是汽车非常重要的参数，转向系统的设计是否合理，对汽车的转向性能有着非常大的影响。而转向性能则与驾驶员的驾驶体验有着密切的关系。优良的转向性能，不仅增加了驾驶员的驾驶体验，而且还降低交通事故发生的频率，确保乘车人员以及行人的安全。因此转向系统的设计对于汽车来说是非常重要的一个部分。

1.2 机械转向系

机械转向系就是不借助于外力，完全由驾驶员的力实现汽车的转向。在转向时，驾驶员转动方向盘，输入扭矩，经过传动机构最后达到车轮。克服转向的阻力矩由人的力矩提供，没有外力的帮助。

1.2.1 转向操纵机构

驾驶员通过转动方向盘，方向盘转动后带动转向轴与转向管柱，而后传递到转向器。在轿车中，由于受到空间条件的制约，要减少转向操纵机构的占用空间，所以实际中经常在转向轴与转向器的输入端间安装万向节。一般来说，很多轿车采用柔性万向节，因为可以减少振动。

1.2.2 转向传动机构

传动机构主要有转向节臂、转向梯形臂、转向横拉杆、转向摇臂、转向纵拉杆等。

1.2.3 转向器

机械转向器的作用是将转动运动变成横向运动，并按一定比例进行传递。

1.3 助力转向系

如果阻力距的力全部都来源于驾驶员的输入的话，那么则要求驾驶员有较大的力气。在这种情况下，如驾驶员长时间开车，无疑给驾驶员带来了巨大的负担。所以就有了助力转向，在助力转向系统中，通常驾驶员提供的力只占一小部分，大部分的力来自于助力系统。

1.3.1 液压转向系统

液压助力系统起源于上世纪四十年代，在没有助力系统时，驾驶员通常需要较大的力才能转动方向盘，为了使转向的过程更加舒适，于是液压转向系统诞生了。液压助力转向通过液压的方式实现帮助驾驶员省力的过程，液压油运动的压力产生力矩，推动转向轴转向。

1.3.2 电液助力转向系统

随着电子技术的发展，生活中越来越多的器件开始采用电子控制。电液压助力转向系统似于液压助力转向系统，只不过和传统液压不同的是：电液压助力中是发动机带动液压油的，而电动液压助力中助力泵是靠电机带动的。

1.3.3 电动转向系统

电动转向系统是通过加装电动马达，在驾驶员转向时，电动机提供转向动力。

1.4 转向系的设计要求

汽车转弯行驶时，所有的车轮都应该与地面发生的是滚动而不是滑动。因此所有的车轮应该有一个共同的旋转中心。此外在车轮处于非直线行驶的状态下，转向轮应该能够自动回正。 正确设计转向梯形机构，使得在转向的过程中，左右车轮转过的角度成一定的函数关系，使得在转向时所有车轮发生的都是滚动而无滑动。且有较好的回正能力等。 转向是否轻便，反映到驾驶员身上就是在转动方向盘时是否需要很大的力以及传动比。 轿车 货车 机械转向 50～100N 250N 动力转向 20～50N 120N 一般而言，轿车转向盘的总转动圈数不超过4.0圈。

1.5 本课题研究的目的及意义

通过对汽车转向系进行设计，我们可以进一步的更加清晰的了解转向系统的组成以及构造。通过查阅大量的资料，我们更全面的了解了每一个部件的工作原理。自己亲自动手对转向系的整体进行布置，以及对每一个零件的参数等进行设计，可以培养我们快速学习以及解决困难的能力。通过不断的努力，最后设计出最符合实际情况的转向系统。

1.6 本文研究的主要内容

本课题主要完成东风风神ax3的转向系设计，设计一个合理的转向系以满足驾驶员在转向过程中的各种需求。 主要工作有以下一些： （1）了解电动助力转向系统的相关知识； （2）基于理论分析及经验公式对转向系的基本参数进行计算； （3）了解转电动助力转向，理解相关参数； （4）了解齿轮齿条转向器，理解特性相关参数并进行设计； （5）绘制电动助力转向器系统二维图以及三维图。