汽车转向机构设计开题报告.doc

华北理工大学迁安学院

毕业设计（论文）开题报告

题目： 汽车机械转向机构设计

专 业： 机械制造及其自动化
班 级： 机械八班
姓 名： 郭龙杰
学 号： 201343200811
指导教师： 卢艳楠

2016年 5 月 10 日
一、 题目来源背景（现状、前景）
转向器是转向系主要构成的关键零件，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向装置的结构也有很大变化。从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(RP型)。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。
据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45％左右，齿条齿轮式转向器占40％左右，蜗杆滚轮式转向器占10％左右，其它型式的转向器占5％。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5％，发展到现今的100％了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65％，齿条齿轮式占35％。
我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器，并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。由此看出，我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展。
在国外，循环球式转向器实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试和研究，大大提高了产品的产量和质量。在日本“精工”(NSK)公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量大，逐步占领日本市场，并向全世界销售它的产品。德国ZF公司也作为一个大型转向器专业厂著称于世。它从1948年开 始生产ZF型转向器，年产各种转向器200多万台。还有一些比较大的转向器生产厂，如美国德尔福公司SAGINAW分部；英国BURM#0；AN公司都是比较有名的专业厂家，都有很大的产量和销售面。专业化生产已成为一种趋势，只有走这条道路，才能使产品质量高、产量大、成本低，在市场上有竞争力。
齿轮齿条式转向器和循环球式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90％；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50％，法国已高达95％。由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。 循环球式转向器的优点：效率高，操纵轻便，有一条平滑的操纵力特性曲线，布置方便，特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；易于传递驾驶员操纵信号；逆效率高、回位好，与液压助力装置的动作配合得好。可以实现变速比的特性，满足了操纵轻便性的要求。中间位置转向力小、且经常使用，要求转向灵敏，因此希望中间位置附近速比小，以提高灵敏性。大角度转向位置转向阻力大，但使用次数少，因此希望大角度位置速比大一些，以减小转向力。由于循环球式转向器可实现变速比，应用正日益广泛。通过大量钢球的滚动接触来传递转向力，具有较大的强度和较好的耐磨性。并且该转向器可以被设计成具有等强度结构，这也是它应用广泛的原因之一。
齿轮齿条式转向器的主要优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；制造成本低。
基于以上调查和转向器的优点，循环球式转向器和齿轮齿条式转向 器将是以后转向器的发展的趋势和潮流。

二、 主要研究内容、应用价值、改进及创新
（1）轻型汽车转向器的方案论证；
（2）转向器的主要性能参数选择；
（3）转向器各部件的设计计算；
（4）转向器角传动比的变化规律
（5）转向梯形的设计
（6）转向器的强度校核；
（7）绘制零件图及装配图

三、 拟采用的研究方法、手段及实验准备情况
（1）查阅资料确定轻型汽车即总质量小于3500KG的M型和N型汽车所使用的转向器的类型。
（2）确定转向器的角传动比，转矩传动比。研究转向器的正效率和逆效率。影响转向器效率的因素有转向器类型和转向器的结构参数与效率。
（3）查阅资料和学过的知识，根据选择的性能参数设计计算。
（4）通过网络和查阅资料研究转向器角传动比的变化规律
（5）通过学过的知识完成转向梯形的设计并进行校核。
（6）研究在EPS和非EPS两种状态下转向器的受力情况，并对其进行强度校核。
（7）用CAD绘图软件绘制所设计的零件图和装配图。

四、 进度安排
（1）2016年4月20日~2016年4月30日：论文定题，收集并阅读相关的文献资料；
（2）2016年5月1日~2016年5月10日：审查、修改、完成开题报告；
(3）2016年5月11日~2016年5月31日：在导师的指导下，补充并完善论文初稿；
(4)2016年6月1日~2016年6月10日：进一步完善论文，并装订成册
五、主要参考文献（外文参考文献不少于2篇）
[1]汽车设计（第4版） 王望予 机械工业出版社2004.
[2]汽车构造 陈家瑞 人民交通出版社1993.
[3]汽车车桥设计 刘惟信 清华大学出版社2004.
[4]汽车工程手册 汽车工程手册编辑委员会 人民交通出版社2001.
[5]机械设计手册 机械设计手册编委会 机械工业出版社2004.
[6]Henry R.Jaeck.Design Validation Testing.SAE paper 820690
[7]Ridha R.Finite Element Stress Analysis of Automotive Wheels.SAE paper 760085
[8](德)汽车底盘基础 耶尔森.莱姆帕尔 科学普及出版社1992.
[9]汽车底盘设计 王霄锋 清华大学出版社2010.
[10]汽车理论 余志生 机械工业出版社2000

指导教师意见：

指导教师签字：
年 月 日
开题评议领导小组意见：

负责人签章：
年 月 日
开 题
评 议
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