汽车常用转向系统的性能分析毕业设计(论文).docx

四川汽车职业技术学院毕业设计（论文） 论文题目： 汽车常用转向系统的性能分析 系 别： 汽车工程系 专业班级： 12级汽车检测与维修技术2班 目 录引 言.21 绪论.31.1 转向系统的类型和组成.31.2 机械转系.32 助力转向系.62.1 助力转向的分类.62.2 液压助力转向统.63 电动助力转向系统.73.1 电动助力转向系统述.73.2 电动助力转向系统的成.73.3 电动助力转向EPS的原理.74 四轮转向技术.94.1 四轮转向技术的展.94.2 四轮转向技术的能.94.3 转向轮跑偏. .9参考文献.10致 谢.11i四川汽车职业技术学院汽车常用转向系统的性能分析【摘 要】汽车转向性能是汽车主要性能之，转向系的性能直接影响到汽车的操纵稳定性，它对保证车辆的安全驶、减少交通事故以及改善驾驶员的作条件起着重要作。本综述了汽车常见转向系的性能，包括机械转向系统、液压转向系统、动转向系统、四轮转向系统。分析各转向系统的结构、作原理、性能。汽车电化是当前汽车技术发展的必然趋势，汽车电动助转向系统正逐步取代传统液压助转向系统。电动助转向是转向系统中较新的技术，在国内外发展很快，其性能和可靠性检测还未有统的法及评价标准。针对电动助转向的结构特点，分析了电动助转向对汽车转向系的影响。探讨汽车电动转向系统的发展趋势。【关键词】转向系统 性能 助转向 电动转向引 言 汽车发展的趋势是安全、节能、环保。转向系统是关系主动安全的重要系统，其操纵稳定性好坏对汽车性能影响很大。操纵性是汽车准确跟踪驾驶员意图行驶；稳定性是要求危险工况(高速行驶，侧向加速度大，离心力大，超过轮胎侧偏力而发生大的侧滑；小附着系数路面的侧滑；对开路面上轮胎左右侧偏力不相等、侧向风引起的横摆)下汽车仍稳定行驶。为提高操纵稳定性，出现了ESP(电子稳定程序)、主动转向、4WS(4轮转向)等。ESP判断产生不足转向或过度转向时相应在后轮、前轮产生制动力，产生横摆力矩即纠偏力矩。四轮转向的后轮也参与转向。低速时，后轮与前轮反向转向，减小转弯半径，提高机动灵活性。高速时，后轮与前轮同向转向，提高汽车的稳定性。其控制目标是质心侧偏角为零。然而这些汽车转向系统却处于机械传动阶段，由于其转向传动比固定，汽车的转向响应特性随车速而变化。因此驾驶员就必须提前针对汽车转向特性的幅值和相位变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。如果能够将驾驶员的转向操作与转向车轮之间通过信号及控制器连接起来，驾驶员的转向操作仅 仅是向车辆输入自己的驾驶指令，由控制器根据驾 驶员指令、当前车辆状态和路状况确定合理的前 轮转角，从而实现转向系统的智能控制，必将对车辆 操纵稳定性带来很大的提高，降低驾驶员的操纵负担，改善人一车闭环系统性能。1 绪 论汽车发展的趋势是安全、节能、环保。转向系统是关系汽车主动安全性的重要系统，其操纵稳定性好坏对汽车性能影响很。操纵性是汽车准确跟踪驾驶员意图驶；稳定性是要求危险况(速驶，侧向加速度，离，超过轮胎侧偏发的侧滑；附着系数路的侧滑；对开路上轮胎左右侧偏不相等、侧向风引起的横摆)下汽车仍稳定驶。为提操纵稳定性，出现了ESP(电稳定程序)、4WS(四轮转向)等。1.1转向系统的类型和组成汽车的转向系统按转向能源的不同分为机械转向系和助转向系两类。1.2机械转向系机械转向系以的体作为转向动，其中所有传件都是机械机构，它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。1.2.1转向操纵机构从转向盘到转向传动轴这系列零部件属于转向操纵机构。它包括转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴等。当汽车发碰撞时，从安全考虑，不仅要求转向盘具有柔软的外表，起到缓冲作，且还要求转向盘在撞车时，其架能产定的变形，以吸收冲击能量，减缓驾驶员受伤的程度。对于轿车，除了要求装有吸能式转向盘外，还要求转向管柱也必须备有缓和冲击的吸能装置。其基本原理是，当受到巨冲击时，转向轴产轴向位移，使架或某些撑件产塑性变形，从吸收冲击能量。1.2.2转向器（1）循环球式转向器循环球式转向器是由两套传动副组成的，套是螺杆螺传动副，另套是齿条齿扇传动副或滑块曲柄指销传动副。转向螺直径于螺杆直径，故能松套在螺杆上。在螺杆和螺的内外圆上，制出断近似为半圆形的螺旋槽，者的槽相配合构成了圆形截的螺旋形通道。螺侧有两对通孔，可将钢球从此孔塞 螺旋形通道内。转向螺外有两个钢球导管，每个导管的两端分别插螺侧的对通孔中，以组成两条管状的封闭循环通道，这样实现了螺杆与螺之间的滚动摩擦，从减少了摩擦阻。循环球式转向器的正传动效率很，故操纵轻便，使寿命长，作稳定、可靠。但其逆效率也很，容易将路冲击传到转向盘。不过，对于前轴载质量不经常在平坦路上使的汽车，这缺点影响不。（2）齿轮齿条式转向器转向传动机构包括左、右横拉杆、转向减振器等组成。汽车转向时，转向器中齿条作横向移动，使左右横拉杆个受压、个受拉地移动。横拉杆外端的球头铰链带动左、右转向节臂和转向节绕主销转动，使得转向轮偏转定度。由于齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑、质量轻、刚性、转向灵敏，制造容易，成本低，正逆效率都以及便于布置等优点，且特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配。因此，前它在轿车和微型、轻型货车上得到泛应。例如，汽的红旗CA7220型轿车、奥迪100型轿车、捷达轿车、上海桑塔纳轿车、夏利轿车等。1.2.3转向传动机构分为与独悬架配转向传动机构和与独悬架转向传动机构。1）与独悬架配的转向传动机构与独悬架配的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆转向节臂和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆和左、右梯形臂组成的转向梯形般布置在前桥之后。当转向轮处于与汽车直线驶相应的中位置时，梯形臂与横拉杆在与道路平的平(平)内的交90。在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交90。若转向摇臂不是在汽车纵向平内前后摆动，是在与道路平的平向左右摇动，则可将转向直拉杆横置，并借球头销直接带动转向横拉杆，从推使两侧梯形臂转动。2）与独悬架配的转向传动机构当转向轮独悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独运动，因转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。 2 助力转向系重型汽车或装有超低压胎的轿车转向时阻较，为了减轻驾驶员的疲劳程度，改善转向系统的技术性能，采动转向装置。采动转向的汽车转向时，所需的能量在正常情况下，只有部分是驾驶员提供的体能，部分是发动机驱动转向油泵旋转，将发动机输出的部分机械能转化为压能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转动器中某传动件施加不同向的随动渐进压，从实现转向。2.1助力转向分类按助能源分：液压助转向、压助转向（仅限于重型且采压制动的车）、电动助转向。2.2液压助力转向系统液压助转向系统（Hydraulic power Steering,简称HPS）。1953年通汽车公司在凯迪拉克和别克轿车上次批量使液压动转向系统以来，液压动转向系统给汽车的发展带来了巨的变化，使驾驶员的转向操纵降低，转向的灵敏性得到了提。随着产技术的发展，动转向系统在体积、价格和所消耗的功率等都取得了惊的进步。在20世纪80年代后期，出现了电控液压动转向系统。液压助转向系统是在机械转向系统的基础上加设套液压转向加装置形成的。其中属于转向加装置的部件主要有：转向油罐、转向液压泵、转向控制阀和转向动缸。3 电动助力转向系统3.1电动助力转向系统概述 1953年通汽车公司在凯迪拉克和别克轿车上次批量使液压动转向系统以来，液压动转向系统给汽车的发展带来了巨的变化，使驾驶员的转向操纵降低，转向的灵敏性得到了提。随着产技术的发展，动转向系统在体积、价格和所消耗的功率等都取得了惊的进步。在20世纪80年代后期，开发了变减速、电控液压动转向系统。但是动转向系统的技术新都是基于液压动转向系统的，法消除HPS系统在布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等的缺陷。直到1988年本铃公司次开发出种全新的电控制式电动助转向系统，才真正摆脱了液压动转向系统的束缚。电动助转向（Electric power Aided steering ,简称EPS）系统是种直接依靠电动机提供辅助转矩的动转向系统，是为了满们对假释轻便性的要求产的。它可以根据不同的使况控制电动机提供不同的辅助动，这也符合当前电控技术与汽车技术相结合的趋势。3.2电动助力转向系统的组成电动转向系统（Steering-By-Wire System，SBWS）由转向盘模块、转向执模块和主控制器（ECU）3个主要部分以及动防故障系统、电源等辅助模块组成，。转向盘模块包括转向盘、转向盘转传感器、转矩传感器和转向盘回正矩电动机。其主要功能是将驾驶员的转向意图（通过测量转向盘转）转换成数字信号并传递给主控制器;同时接收主控制器送来的矩信号，产转向盘回正矩，以提供给驾驶员相应的路感信息。3.3电动助力转向EPS的原理电控制动转向系统是利电动机作为助源，根据转向参数和车速等，由微机完成助作的，其原理可概述如下。不转向时，电动机不作；当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断检测转向轴上的转矩，并由此产个电压信号，该信号与车速信号同时输电控制器，由控制器中的微机根据这些输信号进运算处理，确定助转矩的和向，即选定电动机的电流和转向，调整转向的辅助动。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到个与况相适应的转向作。电控制电动助转向控制系统的核是个4kBROM和256kBRAM的8位微机。转向盘转矩信号和车速信号经过输接送微机，随着车速的提，通过微机控制相应地降低助电动机电流，以减少助转矩。发动机转速信号也被送微机，当发动机处于怠速时，由于供电不，助电动机和离合器不作。点开关的通断（on/off）信号经A/D转换接送微机，当点开关断开时，电动机和离合器不能作。微机控制指令经D/A转换后送电动机和离合器的驱动放电路中，控制电动机的旋转向和离合器的结合。电动机的电流经驱动放回路、电流表A、A/D转换接反馈给微机，将电动机的实际电流与按微机指令应给的电流相较，调节电动机的实际电流，使两者接近致。4 四轮转向技术4.1四轮转向技术的发展汽车的四轮转向系统在20世纪80年代中期开始发展，其主要的是提汽车在速驶或侧向风作时的操纵稳定性，改善在低速时的操纵轻便性，以及减在停车场调车时的转弯半径。此外，在汽车速驶时还易于由个车道向另个车道调整。4.2四轮转向技术性能4WS车速驶时，当受到侧风或侧向路扰时，车姿态变化，便于修正向盘。在速驶时，后轮与前轮同相位转向，且转较。从转向盘到后轮转向的时间很短，转弯时车姿态变化，即标驶路线的跟踪性好。车向与实际进向没有很差别，在速驶时具有稳定感。辆传统的2WS车，在转弯开始时仅转动前轮。由于从前轮开始转弯到后轮也开始转弯之间，有个时间差，在这段的时间差，因为后轮没有侧向，会使车轮后部向外偏移。对于4WS车，以为和前轮同向转动后轮，所以在后轮也同样产侧向，于是车的侧偏就，甚可以为零。这样，汽车可以平滑地换道驶，从提汽车的操纵稳定性。4.3转向轮跑偏常见转向轮跑偏的原因和解决办法有以下情况转向器内阀芯与阀套间的定位弹簧片损坏或太软，使阀套不能自动回到中立位置，此时必须更换定位弹簧。因油液脏污使阀套运动受阻滞，应清洗阀套，使阀套灵活运动。由于阀套与阀芯台阶位置偏移，使阀套不再中间位置。应拆解并检修阀套与阀芯。必要时更换。流量控制阀卡住。使油泵压力过大，造成转向缸左右压力差过大，拆解并检修流量控制阀。单侧转向油缸密封件损坏，应拆解并检修转向油缸密封件。两前轮轮胎气压不等或者直径不一，应检查调整轮胎气压。前后桥或车架发生水平平面内的弯曲，检查并校正变形。车架两边的轴距不等，应调整并确保轴距一样。两前轮轴承或油封的松紧不一，应检查轴承或油封参考文献1 陈家瑞主编，汽车构造：下册.北京：机械业出版社2005.1 (P244-P280) 2 邓贤贵、徐达编，汽车专业英语.北京：民交通出版社1995.12（1997重印）(P277-P283) 3 王锦俞主编，图解英汉汽车技术词典.北京：机械业出版社2002.1(P327-P352) 4 美主编，转向系统.北京：化学业出版社2005.5(P135-P142) 5 齐志鹏主编，汽车悬架和转向系统的结构原理与检修社.2002.5(P225-P261) 6 史库主编，现代汽车技术. 北京：国防业出版社2005.1(P223-P248)7 孙祝华，汽车跑偏问题，城市车辆实用与维修。2009.7（63-64）8 徐石安。汽车构造地盘工程.北京：清华大学出版社.20089 郭长虎.动力转向系的维护与故障诊断.汽车实用技术.2005.5（18）10上海，邓正思。“回转仪效应”对汽车转向系统的影响.汽车维修。2009.3(46-47)致 谢在本次论的撰写过程中，得到了师、同学、同事及朋友的相助。多谢指导老师王成健对论的初稿做出了详尽的审阅和批，特此表衷的感谢。三年的大学生活转瞬即逝，时间的流逝让人慢慢成熟，感谢四川汽车职业技术学院！感谢各位老师对我的教育和培养！感谢我的同学们在生活和学习中给我的帮助。你们的恩德我将永远铭记在心坎里。谢谢！ 1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. 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