汽车液压助力转向系统设计(附件)
摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要毕业设计说明书（论文）外文目 录1绪论 11.1本课题研究目的及意义 11.2汽车转向技术研究现状与发展趋势 11.3汽车液压助力转向系统组成 21.4本课题主要研究内容与方法 32常见汽车助力转向系统分类及其工作原理 42.1汽车助力转向系统 42.2汽车液压助力转向系统 42.3汽车电控助力转向系统 72.4本章小结 73 汽车转向器设计计算 83.1转向器概述 83.2转向器设计计算 93.3本章小结 144 汽车电控液压助力转向系统的设计 154.1概述 154.2助力缸的设计 164.3油泵的选型 234.4液压阀的选型 244.5电动机的选型 274.6辅件的选型 274.7本章小结 275汽车电控助力转向系统控制策略研究 295.1电控液压转向系统用传感器的选择 295.2电控液压转向系统控制策略分析 295.3本章小结 34结论 35致谢 36参考文献 371 绪 论1.1 本课题研究目的及意义汽车转向系统是保证汽车能按照驾驶员的意图进行驾驶和转向的所有机构的总称，包括改变助力传递方向的转向器和传递助力的转向传动装置两部分。本文设计的液压助力转向系统是根据汽车工作时的要求和工况，分析齿轮齿条式液压转向机构的结构与工作原理，设计计算转动机构中部分零件。由于传统液压转向助力系统中液压泵的动能由发动机提供，在转向机构不工作时，液压泵也在持续的工作，造成了资源的浪费，这与现在的节约型社会极其相悖。本文在进行液压系统结构设计的同时，提出将液压泵与车载电源相结合，由电机直接控制液压泵的工作。该转向系统可以为转向系统的设计研究提供一种新的思路与途径，对实际的生产应用有着一定的实际意义。1.2 汽车转向技术研究现状与发展趋势 目前汽车液压转向系统在国内具有比较成熟的设计制造技术，并且在商用车和小型乘用车上有着广泛的应用。尽管液压助力转向系统的技术成熟，应用广泛，解决了助力稳定和轻便性问题，但是这种助力系统并没有从根本上消除转向系统的不足，以适应社会的发展要求[1]。随着电控液压助力转向系统与电子转向系统的发展以及全球性的环保理念的倡导，液压系统必须加以研究改进，在发挥液压转向系统的传统优势的情况下，更加适应现在社会对环保，节能的要求。 由于汽车的运动方向是由驾驶员直接通过转向系统来控制的，操作稳定性直接影响到汽车转向安全
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向系统的技术成熟，应用广泛，解决了助力稳定和轻便性问题，但是这种助力系统并没有从根本上消除转向系统的不足，以适应社会的发展要求[1]。随着电控液压助力转向系统与电子转向系统的发展以及全球性的环保理念的倡导，液压系统必须加以研究改进，在发挥液压转向系统的传统优势的情况下，更加适应现在社会对环保，节能的要求。 由于汽车的运动方向是由驾驶员直接通过转向系统来控制的，操作稳定性直接影响到汽车转向安全性。根据转向系统助力来源，可以将转向系统分为机械转向系统和助力转向系统，助力转向系统又包括了液压助力转向系统，电控液压助力转向系统和电子助力转向系统。 1.机械转向系统机械转向系统结构简单，性能较为可靠，由于汽车转向时的转向力全部来自于驾驶员的手力，转向动作费力，造成了安全性的下降，以及驾驶员的疲劳。目前应用广泛的液压助力转向系统就是在传统机械式转向系统的基础上改进得到的。 2.液压助力转向系统液压助力转向系统由油泵，助力油缸，转向器以及助力控制元件组成，转向控制阀的主要作用就是根据转向盘转动的方向和转向力矩的大小控制助力油缸的通断或者液压油的流量来实现助力大小的改变。跟传统机械助力系统相比，液压助力轻便，助力大小可变，但是系统一旦定性，助力特性只跟控制部分的结构有关，助力特性不能改变。助力大小也与车速无关，因此路感与轻便性不能兼得。系统元件较多，因此结构复杂，零件占空间大；低温助力性能不突出。 3.电控液压助力转向系统相比于液压助力转向系统，电控液压助力转向系统更加符合新时代的人们对汽车经济性，环保性的要求。电控液压助力转向系统主要原理是将车速与转矩信号引入液压控制系统中，根据车速和转矩来改变转向助力的大小。主要结构改变是将液压助力转向系统中的液压泵从发动机上分离开来，将液压泵的助力来源改为电源提供，从而可以实时的根据工况改变液压泵的工作与否，降低能耗，满足路感和操纵稳定性的要求。1.3 汽车液压助力转向系统组成汽车液压助力转向系统由液压系统和机械部件两部分组成，液压系统主要有液压泵、油箱、油管、助力缸、溢流阀、节流阀等，除此之外，为了使液压油换向更加迅捷、简便，在液压泵后加装三位四通电磁换向阀来控制液压油的流向；机械部件则由方向盘、转向轴、转向器、转向节臂、直拉杆等组成；为了控制电磁换向阀的换向动作，取消了原有阀芯和阀套组成的换向机构，并在原来的位置设计了一套机械换向控制机械机构。发动机工作时带动液压泵运转液压油由液压泵泵出，流进电磁换向阀并由电磁换向阀控制液压油流向，此后液压油经过节流阀和溢流阀，最终进入液压助力缸。该转向系统是在传统机械转向系统的结构上，增加了一套转向助力装置，由此构成了现有的液压助力转向系统。该系统主要构件有:转向油泵5、转向油管4、转向油罐6、整体式转向器10、控制阀及转向助力缸等。当汽车转向盘转动时，转向摇臂工作带动转向直拉杆，通过转向节臂使得转向轮转动，达到改变汽车行驶方向的目的，如图1.1所示。图1.1 助力转向系统示意图 1-方向盘；2-转向轴；3-转向中间轴；4-转向油管；5-转向油泵；6-转向油罐；7-转向节臂；8-转向横拉杆；9-转向摇臂；10-整体式转向器；11-转向直拉杆；12-转向减振器转向器输入轴在正常工作的同时，还带动转向控制阀转动工作，转向控制阀控制助力缸的工作使得助力缸产生液压力，帮助减轻司机手力，使转向轻便。1.4 本课题主要研究内容与方法 本课题设计主要任务是汽车对液压助力转向系统和机械机构部分进行设计，首先确定液压助力转向系统的组成和系统的设计方案，然后对液压系统零部件进行计算设计，包括液压元件的选型；最后，通过正确的计算和合理的组件选择，使设计满足过程合理，易于加工，低成本，高可靠性的要求，并绘制机械结构部分的装配图，零件图。2 常见汽车助力转向系统分类及其工作原理目 录
1绪论 1
1.1本课题研究目的及意义 1
1.2汽车转向技术研究现状与发展趋势 1
1.3汽车液压助力转向系统组成 2
1.4本课题主要研究内容与方法 3
2常见汽车助力转向系统分类及其工作原理 4
2.1汽车助力转向系统 4
2.2汽车液压助力转向系统 4
2.3汽车电控助力转向系统 7
2.4本章小结 7
3 汽车转向器设计计算 8
3.1转向器概述 8
3.2转向器设计计算 9
3.3本章小结 14
4 汽车电控液压助力转向系统的设计 15
4.1概述 15
4.2助力缸的设计 16
4.3油泵的选型 23
4.4液压阀的选型 24
4.5电动机的选型 27
4.6辅件的选型 27
4.7本章小结 27
5汽车电控助力转向系统控制策略研究 29
5.1电控液压转向系统用传感器的选择 29
5.2电控液压转向系统控制策略分析 29
5.3本章小结 34
结论 35
致谢 36
参考文献 37
1 绪 论
1.1 本课题研究目的及意义
汽车转向系统是保证汽车能按照驾驶员的意图进行驾驶和转向的所有机构的总称，包括改变助力传递方向的转向器和传递助力的转向传动装置两部分。
本文设计的液压助力转向系统是根据汽车工作时的要求和工况，分析齿轮齿条式液压转向机构的结构与工作原理，设计计算转动机构中部分零件。
由于传统液压转向助力系统中液压泵的动能由发动机提供，在转向机构不工作时，液压泵也在持续的工作，造成了资源的浪费，这与现在的节约型社会极其相悖。本文在进行液压系统结构设计的同时，提出将液压泵与车载电源相结合，由电机直接控制液压泵的工作。该转向系统可以为转向系统的设计研究提供一种新的思路与途径，对实际的生产应用有着一定的实际意义。
1.2 汽车转向技术研究现状与发展趋势
目前汽车液压转向系统在国内具有比较成熟的设计制造技术，并且在商用车和小型乘用车上有着广泛的应用。
尽管液压助力转向系统的技术成熟，应用广泛，解决了助力稳定和轻便性问题，但是这种助力系统并没有从根本上消除转向系统的不足，以适应社会的发展要求[1]。随着电控液压助力转向系统与电子转向系统的发展以及全球性的环保理念的倡导，液压系统必须加以研究改进，在发挥液压转向系统的传统优势的情况下，更加适应现在社会对环保，节能的要求。
由于汽车的运动方向是由驾驶员直接通过转向系统来控制的，操作稳定性直接影响到汽车转向安全性。根据转向系统助力来源，可以将转向系统分为机械转向系统和助力转向系统，助力转向系统又包括了液压助力转向系统，电控液压助力转向系统和电子助力转向系统。
1.机械转向系统
机械转向系统结构简单，性能较为可靠，由于汽车转向时的转向力全部来自于驾驶员的手力，转向动作费力，造成了安全性的下降，以及驾驶员的疲劳。目前应用广泛的液压助力转向系统就是在传统机械式转向系统的基础上改进得到的。
2.液压助力转向系统
液压助力转向系统由油泵，助力油缸，转向器以及助力控制元件组成，转向控制阀的主要作用就是根据转向盘转动的方向和转向力矩的大小控制助力油缸的通断或者液压油的流量来实现助力大小的改变。跟传统机械助力系统相比，液压助力轻便，助力大小可变，但是系统一旦定性，助力特性只跟控制部分的结构有关，助力特性不能改变。助力大小也与车速无关，因此路感与轻便性不能兼得。系统元件较多，因此结构复杂，零件占空间大；低温助力性能不突出。
3.电控液压助力转向系统
相比于液压助力转向系统，电控液压助力转向系统更加符合新时代的人们对汽车经济性，环保性的要求。电控液压助力转向系统主要原理是将车速与转矩信号引入液压控制系统中，根据车速和转矩来改变转向助力的大小。主要结构改变是将液压助力转向系统中的液压泵从发动机上分离开来，将液压泵的助力来源改为电源提供，从而可以实时的根据工况改变液压泵的工作与否，降低能耗，满足路感和操纵稳定性的要求。
1.3 汽车液压助力转向系统组成
汽车液压助力转向系统由液压系统和机械部件两部分组成，液压系统主要有液压泵、油箱、油管、助力缸、溢流阀、节流阀等，除此之外，为了使液压油换向更加迅捷、简便，在液压泵后加装三位四通电磁换向阀来控制液压油的流向；机械部件则由方向盘、转向轴、转向器、转向节臂、直拉杆等组成；为了控制电磁换向阀的换向动作，取消了原有阀芯和阀套组成的换向机构，并在原来的位置设计了一套机械换向控制机械机构。发动机工作时带动液压泵运转液压油由液压泵泵出，流进电磁换向阀并由电磁换向阀控制液压油流向，此后液压油经过节流阀和溢流阀，最终进入液压助力缸。
该转向系统是在传统机械转向系统的结构上，增加了一套转向助力装置，由此构成了现有的液压助力转向系统。该系统主要构件有:转向油泵5、转向油管4、转向油罐6、整体式转向器10、控制阀及转向助力缸等。当汽车转向盘转动时，转向摇臂工作带动转向直拉杆，通过转向节臂使得转向轮转动，达到改变汽车行驶方向的目的，如图1.1所示。
图1.1 助力转向系统示意图
1-方向盘；2-转向轴；3-转向中间轴；4-转向油管；5-转向油泵；6-转向油罐；7-转向节臂；8-转向横拉杆；9-转向摇臂；10-整体式转向器；11-转向直拉杆；12-转向减振器
转向器输入轴在正常工作的同时，还带动转向控制阀转动工作，转向控制阀控制助力缸的工作使得助力缸产生液压力，帮助减轻司机手力，使转向轻便。
1.4 本课题主要
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向系统的技术成熟，应用广泛，解决了助力稳定和轻便性问题，但是这种助力系统并没有从根本上消除转向系统的不足，以适应社会的发展要求[1]。随着电控液压助力转向系统与电子转向系统的发展以及全球性的环保理念的倡导，液压系统必须加以研究改进，在发挥液压转向系统的传统优势的情况下，更加适应现在社会对环保，节能的要求。 由于汽车的运动方向是由驾驶员直接通过转向系统来控制的，操作稳定性直接影响到汽车转向安全性。根据转向系统助力来源，可以将转向系统分为机械转向系统和助力转向系统，助力转向系统又包括了液压助力转向系统，电控液压助力转向系统和电子助力转向系统。 1.机械转向系统机械转向系统结构简单，性能较为可靠，由于汽车转向时的转向力全部来自于驾驶员的手力，转向动作费力，造成了安全性的下降，以及驾驶员的疲劳。目前应用广泛的液压助力转向系统就是在传统机械式转向系统的基础上改进得到的。 2.液压助力转向系统液压助力转向系统由油泵，助力油缸，转向器以及助力控制元件组成，转向控制阀的主要作用就是根据转向盘转动的方向和转向力矩的大小控制助力油缸的通断或者液压油的流量来实现助力大小的改变。跟传统机械助力系统相比，液压助力轻便，助力大小可变，但是系统一旦定性，助力特性只跟控制部分的结构有关，助力特性不能改变。助力大小也与车速无关，因此路感与轻便性不能兼得。系统元件较多，因此结构复杂，零件占空间大；低温助力性能不突出。 3.电控液压助力转向系统相比于液压助力转向系统，电控液压助力转向系统更加符合新时代的人们对汽车经济性，环保性的要求。电控液压助力转向系统主要原理是将车速与转矩信号引入液压控制系统中，根据车速和转矩来改变转向助力的大小。主要结构改变是将液压助力转向系统中的液压泵从发动机上分离开来，将液压泵的助力来源改为电源提供，从而可以实时的根据工况改变液压泵的工作与否，降低能耗，满足路感和操纵稳定性的要求。1.3 汽车液压助力转向系统组成汽车液压助力转向系统由液压系统和机械部件两部分组成，液压系统主要有液压泵、油箱、油管、助力缸、溢流阀、节流阀等，除此之外，为了使液压油换向更加迅捷、简便，在液压泵后加装三位四通电磁换向阀来控制液压油的流向；机械部件则由方向盘、转向轴、转向器、转向节臂、直拉杆等组成；为了控制电磁换向阀的换向动作，取消了原有阀芯和阀套组成的换向机构，并在原来的位置设计了一套机械换向控制机械机构。发动机工作时带动液压泵运转液压油由液压泵泵出，流进电磁换向阀并由电磁换向阀控制液压油流向，此后液压油经过节流阀和溢流阀，最终进入液压助力缸。该转向系统是在传统机械转向系统的结构上，增加了一套转向助力装置，由此构成了现有的液压助力转向系统。该系统主要构件有:转向油泵5、转向油管4、转向油罐6、整体式转向器10、控制阀及转向助力缸等。当汽车转向盘转动时，转向摇臂工作带动转向直拉杆，通过转向节臂使得转向轮转动，达到改变汽车行驶方向的目的，如图1.1所示。图1.1 助力转向系统示意图 1-方向盘；2-转向轴；3-转向中间轴；4-转向油管；5-转向油泵；6-转向油罐；7-转向节臂；8-转向横拉杆；9-转向摇臂；10-整体式转向器；11-转向直拉杆；12-转向减振器转向器输入轴在正常工作的同时，还带动转向控制阀转动工作，转向控制阀控制助力缸的工作使得助力缸产生液压力，帮助减轻司机手力，使转向轻便。1.4 本课题主要研究内容与方法 本课题设计主要任务是汽车对液压助力转向系统和机械机构部分进行设计，首先确定液压助力转向系统的组成和系统的设计方案，然后对液压系统零部件进行计算设计，包括液压元件的选型；最后，通过正确的计算和合理的组件选择，使设计满足过程合理，易于加工，低成本，高可靠性的要求，并绘制机械结构部分的装配图，零件图。2 常见汽车助力转向系统分类及其工作原理目 录
1绪论 1
1.1本课题研究目的及意义 1
1.2汽车转向技术研究现状与发展趋势 1
1.3汽车液压助力转向系统组成 2
1.4本课题主要研究内容与方法 3
2常见汽车助力转向系统分类及其工作原理 4
2.1汽车助力转向系统 4
2.2汽车液压助力转向系统 4
2.3汽车电控助力转向系统 7
2.4本章小结 7
3 汽车转向器设计计算 8
3.1转向器概述 8
3.2转向器设计计算 9
3.3本章小结 14
4 汽车电控液压助力转向系统的设计 15
4.1概述 15
4.2助力缸的设计 16
4.3油泵的选型 23
4.4液压阀的选型 24
4.5电动机的选型 27
4.6辅件的选型 27
4.7本章小结 27
5汽车电控助力转向系统控制策略研究 29
5.1电控液压转向系统用传感器的选择 29
5.2电控液压转向系统控制策略分析 29
5.3本章小结 34
结论 35
致谢 36
参考文献 37
1 绪 论
1.1 本课题研究目的及意义
汽车转向系统是保证汽车能按照驾驶员的意图进行驾驶和转向的所有机构的总称，包括改变助力传递方向的转向器和传递助力的转向传动装置两部分。
本文设计的液压助力转向系统是根据汽车工作时的要求和工况，分析齿轮齿条式液压转向机构的结构与工作原理，设计计算转动机构中部分零件。
由于传统液压转向助力系统中液压泵的动能由发动机提供，在转向机构不工作时，液压泵也在持续的工作，造成了资源的浪费，这与现在的节约型社会极其相悖。本文在进行液压系统结构设计的同时，提出将液压泵与车载电源相结合，由电机直接控制液压泵的工作。该转向系统可以为转向系统的设计研究提供一种新的思路与途径，对实际的生产应用有着一定的实际意义。
1.2 汽车转向技术研究现状与发展趋势
目前汽车液压转向系统在国内具有比较成熟的设计制造技术，并且在商用车和小型乘用车上有着广泛的应用。
尽管液压助力转向系统的技术成熟，应用广泛，解决了助力稳定和轻便性问题，但是这种助力系统并没有从根本上消除转向系统的不足，以适应社会的发展要求[1]。随着电控液压助力转向系统与电子转向系统的发展以及全球性的环保理念的倡导，液压系统必须加以研究改进，在发挥液压转向系统的传统优势的情况下，更加适应现在社会对环保，节能的要求。
由于汽车的运动方向是由驾驶员直接通过转向系统来控制的，操作稳定性直接影响到汽车转向安全性。根据转向系统助力来源，可以将转向系统分为机械转向系统和助力转向系统，助力转向系统又包括了液压助力转向系统，电控液压助力转向系统和电子助力转向系统。
1.机械转向系统
机械转向系统结构简单，性能较为可靠，由于汽车转向时的转向力全部来自于驾驶员的手力，转向动作费力，造成了安全性的下降，以及驾驶员的疲劳。目前应用广泛的液压助力转向系统就是在传统机械式转向系统的基础上改进得到的。
2.液压助力转向系统
液压助力转向系统由油泵，助力油缸，转向器以及助力控制元件组成，转向控制阀的主要作用就是根据转向盘转动的方向和转向力矩的大小控制助力油缸的通断或者液压油的流量来实现助力大小的改变。跟传统机械助力系统相比，液压助力轻便，助力大小可变，但是系统一旦定性，助力特性只跟控制部分的结构有关，助力特性不能改变。助力大小也与车速无关，因此路感与轻便性不能兼得。系统元件较多，因此结构复杂，零件占空间大；低温助力性能不突出。
3.电控液压助力转向系统
相比于液压助力转向系统，电控液压助力转向系统更加符合新时代的人们对汽车经济性，环保性的要求。电控液压助力转向系统主要原理是将车速与转矩信号引入液压控制系统中，根据车速和转矩来改变转向助力的大小。主要结构改变是将液压助力转向系统中的液压泵从发动机上分离开来，将液压泵的助力来源改为电源提供，从而可以实时的根据工况改变液压泵的工作与否，降低能耗，满足路感和操纵稳定性的要求。
1.3 汽车液压助力转向系统组成
汽车液压助力转向系统由液压系统和机械部件两部分组成，液压系统主要有液压泵、油箱、油管、助力缸、溢流阀、节流阀等，除此之外，为了使液压油换向更加迅捷、简便，在液压泵后加装三位四通电磁换向阀来控制液压油的流向；机械部件则由方向盘、转向轴、转向器、转向节臂、直拉杆等组成；为了控制电磁换向阀的换向动作，取消了原有阀芯和阀套组成的换向机构，并在原来的位置设计了一套机械换向控制机械机构。发动机工作时带动液压泵运转液压油由液压泵泵出，流进电磁换向阀并由电磁换向阀控制液压油流向，此后液压油经过节流阀和溢流阀，最终进入液压助力缸。
该转向系统是在传统机械转向系统的结构上，增加了一套转向助力装置，由此构成了现有的液压助力转向系统。该系统主要构件有:转向油泵5、转向油管4、转向油罐6、整体式转向器10、控制阀及转向助力缸等。当汽车转向盘转动时，转向摇臂工作带动转向直拉杆，通过转向节臂使得转向轮转动，达到改变汽车行驶方向的目的，如图1.1所示。
图1.1 助力转向系统示意图
1-方向盘；2-转向轴；3-转向中间轴；4-转向油管；5-转向油泵；6-转向油罐；7-转向节臂；8-转向横拉杆；9-转向摇臂；10-整体式转向器；11-转向直拉杆；12-转向减振器
转向器输入轴在正常工作的同时，还带动转向控制阀转动工作，转向控制阀控制助力缸的工作使得助力缸产生液压力，帮助减轻司机手力，使转向轻便。
1.4 本课题主要
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