eps助力转向系统的结构设计与分析(附件)【字数:13033】
摘 要摘 要转向系统是汽车操作系统中至关重要的,其技术状况的好坏直接影响到行车安全,威胁生命财产安全。EPS电动助力转向系统是一种提供助力来辅助汽车转向,以提高转向的灵巧性、稳定性的系统。具有先进性和一定智能性,帮助驾驶员更安全、更灵巧地驾驶车辆。本文从查阅资料,选型,设计计算,Solidworks三维建模,Autocad二维建模,校核,有限元分析等几个方面进行转向系统的设计对蜗轮蜗杆减速机构、转向器进行选型,并对其进行设计计算;计算完成后,利用Autocad对其中蜗轮、蜗杆、转向轴、齿轮、齿条进行二维图的绘制;绘制完二维图之后,利用Solidworks对所有设计计算的零件进行三维建模,对所有的零件进行校核检验计算,利用Ansys有限元分析软件对其中的转向轴进行二次检验。本设计表明所有零件的强度均符合要求。关键词汽车转向;EPS;结构设计;有限元分析
目 录
第一章绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2汽车转向系统的国内外发展现状 1
1.3本论文的主要研究内容 3
第二章电动助力转向系统的设计方案 4
2.1引言 4
2.2电动助力转向系统的工作原理 4
2.3电动助力转向系统的设计指标 4
2.4电动助力转向系统的类型 5
2.5 电动助力转向系统总体设计方案 7
2.6本章小结 7
第三章 主要零件的结构设计计算与选择 8
3.1引言 8
3.2助力电动机的选择 8
3.2.1助力电动机的概述 8
3.2.2参数计算 8
3.3扭矩传感器的选择 9
3.4电磁离合器的选用 10
3.5对电控单元ECU的概述 11
3.6减速机构 12
3.6.1减速机构的类型及原理 12
3.6.2蜗轮蜗杆减速机构的参数计算 13
3.7转向器 22
3.7.1概述 22
3.7.2转向器的分类以及各类型的工作原理 22
3.7.3齿轮齿条式转向器的设计计算 23
3.8本章小 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2汽车转向系统的国内外发展现状 1
1.3本论文的主要研究内容 3
第二章电动助力转向系统的设计方案 4
2.1引言 4
2.2电动助力转向系统的工作原理 4
2.3电动助力转向系统的设计指标 4
2.4电动助力转向系统的类型 5
2.5 电动助力转向系统总体设计方案 7
2.6本章小结 7
第三章 主要零件的结构设计计算与选择 8
3.1引言 8
3.2助力电动机的选择 8
3.2.1助力电动机的概述 8
3.2.2参数计算 8
3.3扭矩传感器的选择 9
3.4电磁离合器的选用 10
3.5对电控单元ECU的概述 11
3.6减速机构 12
3.6.1减速机构的类型及原理 12
3.6.2蜗轮蜗杆减速机构的参数计算 13
3.7转向器 22
3.7.1概述 22
3.7.2转向器的分类以及各类型的工作原理 22
3.7.3齿轮齿条式转向器的设计计算 23
3.8本章小 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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结 26
第四章主要零部件的校核计算与分析 27
4.1引言 27
4.2转向轴的校核 27
4.2.1根据强度条件进行计算校核 27
4.2.2对该轴进行有限元分析 29
4.3蜗轮的校核 39
4.4蜗杆的校核 41
4.5齿轮齿条的校核 43
4.5.1齿轮齿根的弯曲强度设计 43
4.5.2齿轮轴的校核 45
4.6本章小结 48
第五章 三维建模 49
5.1 蜗轮蜗杆减速机构三维建模 49
5.1.1 蜗轮的三维建模 49
5.1.2蜗杆的三维建模 50
5.1.3转向轴三维建模 51
5.1.4减速机构箱体三维建模 51
5.1.5装配图 52
5.2转向器的三维建模 53
5.2.1齿轮轴的建模 53
5.2.2齿条的三维建模 54
5.3本章小结 54
结 论 55
致 谢 56
参考文献 57
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
现代汽车是人类智慧的结晶。有人把它说成是件美丽的艺术品。世界上第一台使用汽油发动机(单缸四冲程内燃机)的汽车(三轮汽车,0.85马力,约为0.63kw)是由德国机械工程师卡尔.奔驰(Karl Benz)在1886年7月3日主持制造的。在同一年,另一个工程师高特里勃.戴姆勒(Daimler)制造出第一台使用汽油发动机的四轮汽车。
汽车诞生的100多年以来,各国制造者一直在努力完善和发展汽车,许多人因此而名垂青史,然而更多的则是为汽车的发展投入精力和汗水却默默无闻的平凡的工程师。正是这些先辈的努力,才有了汽车的高速发展。然而高速发展的痛却也伴随着隐患。
早在2014年,美国政府安全调查机构便对本田公司进行了二次调查。原因在于本田旗下的2013款(第八代)本田雅阁汽车电动力助力转向系统[1]突然失效而造成多起事故。雅阁的助力转向系统在工作中会突然出现失速和突然提速的情况,严重威胁了乘用者的人生安全。本田不得不召回大批雅阁,造成重大损失。去年,国内长安汽车欧力威同样在汽车转向系统上出现了问题,车主在京港澳高速正常行驶时,助力出现了问题,之后出现非正常向右的力量并不能回正方向[2],幸好只撞到路边护栏,没有人员伤亡。
从以上可见,转向系在行车安全上占着举足轻重的地位。
因此本课题将着重对转向系统的结构紧凑性、轻便灵巧性、安全性[2]做主要设计研究。通过本课题研究加深自己对汽车转向的认知,达到考核要求。为以后从事相应的工作打下基础。
1.2汽车转向系统的国内外发展现状
驾驶员根据路况情况来判断行驶路径,而在选择最优路径的时候,必将改变行驶方向,这就是汽车转向[3][4]。转向系统就是通过一系列的零件组合成一个机构来完成和辅助转向。因此,汽车转向系统的作用[5]就是让汽车能在驾驶员的意识下进行转向、保证良好的操纵性、方向盘自动回正、把地面传回的冲击力减到最小。
汽车转向系统大致可以分为机械式转向系统[3]、动力转向系统[3]、电子控制动力转向系统(EPS)[3]三大类。
机械转向系统主要包含了三大机构,机械式转向器、转向传动机构、转向操纵机构。机械式转向系统没有辅助装置,因而人力和驾驶员的经验显得很宝贵。该转向系统结构简单并且可以给驾驶员提供良好的路感。然而,由于都是靠人力实现,其操纵强度大,灵敏性差,对驾驶员的要求很高。
在机械式转向系统的基础上加装一套助力装置,通过助力来辅助转向,这就是电动转向系统。汽车实现转向是通过转向轮的偏摆来完成的,动力转向系统是通过给转向器提供一种辅助动力来辅助转向,不只是单纯依靠人力。这样的一种辅助动力来自发动机转化而来的电能。这就是与机械式转向系统的区别所在。根据所使用的能源形式的不同可以分为液压助力转向系统、气压助力转向系统。液压助力转向系统又可分为常压式液压助力转向系统,该系统工作管路中总是保持高压。还有一个广泛应用于各种汽车的常流式液压助力转向系统。还有一个电控的电控液压助力转向系统。该系统是在传统的液压系统上加装了电控系统,例如:丰田的雷克萨斯LS400。
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