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（全套CAD）汽車四輪轉向傳動系統設計（終稿）

主要工作形式是四輪轉向控制器收集各傳感器輸入的信號，通過處理信號，確定后輪所需的轉角大小及方向，將蓄電池電壓輸送到后輪轉向執行器完成轉向如圖。車速傳感器方向盤轉角傳感器后輪轉速傳感器執行器電源輸入端后輪轉向執行器后輪轉角傳感器四輪轉向控制單元前輪轉角傳感器圖四輪轉向示意圖四輪轉向的工作特性當車速低于時，如果轉向盤轉動，后輪會立即開始向與前輪相反的方向轉動，在車速為零時，后輪最大轉角是度。后輪轉角減小程度隨車速變化，在車速為時后輪轉角幾乎是零。當車速為時，轉向盤在最初轉角內后輪轉向與前輪方向致。在這個車速范圍內，轉向盤轉角大于時后輪會轉向相反的方向。當車速提高到，并且轉向盤轉角是時，那么后輪將會向前輪的方向轉動約。在這個車速下，如果轉向盤轉動，后輪將會向前輪相反方向轉動大約設計說明由于本項技術的特殊性，和時間關系，只對前輪電動助力轉向轉向器，和后輪轉向執行器進行了設計。對于懸架系統和和后輪轉向梯形只是提出了設計方向。前懸架可以采用雙叉臂式懸架，后懸架系統可以采用多連桿式懸架，現有車型寶馬七系，后輪轉向梯形可采用雙梯形，使用兩套機構進行切換。前輪齒輪齒條轉向器采用空心電機驅動螺桿助力系統，此系統具有節能環保高效安全等諸多優點，其整體結構如圖所示。圖前輪轉向器由電子控制單元,簡稱轉矩傳感器，前輪角度傳感器電動機轉向盤等組成。當駕駛員轉動方向盤時，電動助力轉向系統開始工作，轉向盤角度和扭矩傳感器把方向盤的輸入信號轉向力矩和旋轉角度，以電壓信號的形式送至。與此同時讀取汽車的車的車速信號以及車輛發動機的轉速信號。汽車,輪轉,傳動系統,設計,畢業設計,全套,圖紙摘要本文主要研究了四輪轉向傳動系統的基本結構和工作原理，并對四輪轉向傳動路線進行了簡要分析。以此為理論基礎，以汽車的相關參數設計了四輪轉向轉向器。包括前輪轉向器的設計計算，后輪轉向執行器的設計，齒條等強度的計算。四輪轉向傳動系主要是通過車速傳感器前輪轉角傳感器前輪轉速傳感器方向盤轉角傳感器后輪轉角傳感器后輪轉速傳感器，發送信號到四輪轉向控制器內，信號經過處理，得出后輪所需的轉角大小及方向，控制執行器完成轉向。此系統可以改善車輛低速的轉向靈活性和高速時的操縱穩定性，使汽車在轉向時響應快，轉向能力強，直線行駛穩定。前輪轉向器是四輪轉向的基礎部件，是電機助力的齒輪齒條轉向器。后輪執行器是驅動后輪轉向的主要部件。通過對前輪轉向器和后輪執行器的設計，為四輪轉向技術整體設計提供了基礎。關鍵詞四輪轉向，齒輪齒條電動助力轉向器，后輪轉向執行器各傳感器位置確定.轉向機構的設計要求.轉向梯形設計.本章小結第三章齒輪齒條電動助力轉向器設計計算.轉向器的效率.轉向器正效率η.轉向器逆效率η.傳動比的變化特性力傳動比與角傳動比的關系.參數選擇轉向輪側偏角計算.轉向系載荷確定.轉向器的主要元件設計選擇齒輪齒條材料齒輪齒條基本參數轉向橫拉桿及其端部齒條調整.齒輪齒條轉向器轉向橫拉桿的運動分析.齒輪齒條傳動受力分析.彈簧的設計計算.齒輪軸軸承的校核.電機選擇助力轉矩的計算電動機參數的選擇和計算.本章小結第四章后輪轉向執行器設計計算.執行器結構設計.齒條設計計算.回位彈簧的設計計算.電機選擇助力轉矩的計算電動機參數的選擇和計算.本章小結結論致謝參考文獻附錄第章緒論四輪轉向控制技術就是在汽車行駛轉向時通過引入定的后輪轉向來增強汽車在高速行駛或在側向風力作用時的操縱穩定性行駛安全性及改善低速時汽車的機動靈活性。我們知道普通汽車的轉向是靠駕駛員轉動方向盤，從而帶動前輪的轉動來實現的，前輪為轉向輪。向系的各零件應有足夠的強度。欲驗算轉向系零件強度，需首先確定作用在各零件上的力。線角傳動比方向盤轉動圈數角傳動比原地轉向阻力距的計算.輪胎和路面間的滑動摩擦因數轉向前輪負荷。單位為輪胎氣壓，單位為作用在轉向盤上的手力原地轉向阻力矩轉向盤直徑轉向器角傳動比轉向器正效率主銷偏移距作用在轉向盤上的力矩.力轉動比.輪輞直徑梯形臂長度取輪胎直徑.取齒寬系數齒條寬度圓整取則取齒輪齒寬.轉向器的主要元件設計選擇齒輪齒條材料小齒輪齒輪通常選用國內常用性能優良的合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為。齒輪是只切有齒形的軸。它安裝在轉向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合。齒輪齒條上的齒選用斜齒。斜齒的彎曲增加了對嚙合齒輪參與嚙合的齒數。相對直齒而言，斜齒的運轉趨于平穩，并能傳遞更大的動力齒輪軸上端與轉向柱內的轉向軸相連。因此，轉向盤的旋轉使齒條橫向移動以操縱前輪。齒輪軸由安裝在轉向器殼體上的球軸承支承。表齒輪軸的設計參數項目符號尺寸參數總長齒寬齒數法向模數.螺旋角旋向左旋齒條選用與具有較好匹配性的作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度本章小結本章對四輪轉向的具體結構做了詳細介紹，并且對此結構的轉向梯形進行分析，對前輪轉向器和后輪執行器的設計提供了基第三章齒輪齒條電動助力轉向器設計計算.轉向器的效率功率從轉向軸輸入，經轉向軸輸出所求得的效率稱為正效率，用符號η表示，η反之稱為逆效率，用符號η表示，η。式中，為轉向器中的摩擦功率為作用在轉向軸上的功率。為了保證轉向時駕駛員轉動轉向盤輕便，要求轉向器傳遞正效率高。為了保證汽車轉向后轉向輪和轉向盤能自動返回到直線行駛位置，又需要有定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至轉向盤上要盡可能小，防止打手又要求逆效率盡可能低。.轉向器正效率η影響轉向器正效率的因素有轉向器的類型結構特點結構參數和制造質量等。轉向器類型結構特點與效率在前述四種轉向器中，齒輪齒條式循環球式轉向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式的固定銷和蝸桿滾輪式轉向器的正效率要明顯的低些。同類型轉向器，因結構不同效率也不樣。如蝸桿滾輪式轉向器的滾輪與支撐軸之間的軸承可以選用滾針軸承圓錐滾子軸承和球軸承等三種結構之。第種結構除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側翼與墊片之間還存在滑動摩擦損失，故這種轉向器的效率僅有。另外兩種結構的轉向器效率，根據試驗結果分別為和。轉向軸承的形式對效率也有影響，用滾針軸承比用滑動軸承可使正或逆效率提高約。轉向器的結構參數與效率如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于螺桿類轉向器，其效率可用下式計算.式中，為螺桿的螺線導程角為摩擦角，為摩擦因數。.轉向器逆效率η根據逆效率大小不同，轉向器又有可逆式極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車輪上的力，經過轉向系可大部分傳遞到轉向根據轉向力矩大小和方向發動機或電動機轉速車速方向盤轉角方向盤轉速等信號，判斷是否需要助力及助力的大小和方向。若需要助力，則依據預先設計的助力特性曲線計算出必要的助力力矩，并按照定的控制策略和算法，輸出相應的控制信號給驅動電路，由驅動電路提供相應的電流給助力電機，助力電機輸出的轉矩，由減速機構放大后再傳送給轉向軸起助力轉向的作用，從而完成轉向助力的功能。若出現故障或車速超出設定值則控制助力電機停止輸出，系統不提供助力，系統轉為人工手動轉向。由于電控單元可以采集車速方向盤的轉矩和轉角信號，所以提供的助力大小可以根據控制策略調整。后輪轉向執行器如圖所示轉向軸螺桿后輪轉角傳感器定子執行器殼體回位彈簧換向器電刷轉子循環球螺桿圖后輪執行器執行器包含個通過循環球螺桿機構驅動轉向齒條的電動機。轉向橫拉桿是從轉向執行器連接到后輪轉向節臂和轉向節處，執行器內的回位彈簧在點火開關斷開，或四輪轉向系統失效時將后輪推回直線行駛位置。個后輪轉角傳感器安裝在后輪轉向執行器內。通過對前輪轉向器和后輪轉向執行器的設計，為四輪轉向整體設計提供了基礎。第二章設計方案選擇.各傳感器位置確定．車速傳感器安裝在變速內。車速傳感器將與車速相關的電壓信號送到四輪轉向系統電子控制模塊，這個車速信號也被送到自動變速器內的電子控制模塊。．前后輪轉速傳感器安裝在車輪輪轂上，前后輪轉速傳感器將前后輪轉速電壓信號送到四輪轉向系統電子控制模塊，這個車輪轉速信號也被送到電子控制模塊。．前輪轉角傳感器前輪轉角傳感器安裝在前輪電機內這個傳感器含有個隨循環球螺桿旋轉的脈沖環，電子霍爾傳感元件直接安裝在脈沖環上部，如圖圖當安裝在轉子上的“轉角傳感器檢測凸臺”隨轉子旋轉時，套在轉子上的轉角傳感器的霍爾傳感元件向電子控制模塊發出脈沖數字電壓信號，顯示轉角。.后輪轉角傳感器后輪轉角傳感器安裝后輪執行器電機內,此傳感器與前輪轉角傳感器相似，如上圖，當安裝在轉子上的“轉角傳感器檢測凸臺”隨轉子旋轉時，套在轉子上的轉角傳感器的霍爾傳感元件向電前輪轉動后，車身方向跟著改變，無轉向的后輪與車身的行進方向產生差距，產生偏離角，從而發生彎力，產生轉向。由此可見，傳統的前輪轉向汽車有低速時轉向響應慢，回轉半徑大，轉向不靈活高速時方向穩定性差等缺點。經過二十余年的研究，技術已趨于成熟，日本的日產公司馬自達公司豐田公司，美國的福特公司通用公司的汽車產品上都有裝用系統。我國開展汽車四輪轉向技術研究相對較晚，年代末和年代初開始有文章探討問題，年代末，上海交通大學浙江大學開始進行控制方法的研究。近年來，由于電子控制技術的快速發展，以及國內愈趨緊張的交通狀況，四輪轉向控制技術越來越被汽車廠商及各高校重視，在年和年海峽連桿機構學術研討會上臺北科技大學代表分享了后輪轉向機構設計以及四輪轉向控制防側滑等理論成果。通過對目前四輪轉向技術的研究，我參照已有車型的參數設計了四輪轉向的前輪轉向器和后輪轉向執行器，為國內四輪轉向技術的發展提供基礎。技術說明后輪轉向與前輪主要有兩個不同的相位轉角，當車速較低時后輪與前輪轉向相反稱為逆向位轉角如圖，當車速較高時后輪