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河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：车辆与动力工程2013年4月10日课题名称轿车转向系设计学生姓名专业班级交通091课题类型设计指导教师周建立职称副教授课题来源1.设计（或研究）的依据与意义转向系统是整车系统中必不可少的最基本的组成系统。汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性，也是决定汽车主动安全性的关键总成。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轿车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统。因此，汽车转向系的功用是，保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。按转向能源的不同，转向系可分为机械转向系和动力转向系。转向系以驾驶员的体力作为转向能源的转向系，叫机械转向系；兼用驾驶员体力和发动机的动力为转向能源的转向系叫动力转向系。传统的汽车转向系统是机械转向系，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式，常用的是齿轮齿条式和循环球式。目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。但是，随着汽车工业的快速发展，轿车的时速也在快速提升。高速轿车转向时的阻力矩比普通汽车要大得多，单靠选用角传动比较大的转向器来提高机械转向系的传动效率，远不能满足转向轻便和行车安全的要求，机械转向系也很难兼顾操纵省力和灵敏两方面的要求。因此，助力转向系统应运而生，助力转向系的转向加力装置是以发动机输出的动力为能源来增大驾驶员操纵转向轮转向的力量，从而使操纵十分简单，同时选用传动比较小的转向器角传动比，还能满足转向灵敏的要求。目前已在各类各级汽车上获得广泛应用。本课题就以助力转向系为对向，介绍研究轿车上助力转向机构的实现方法，以及相关重要参数，总结大学期间学习的各科专业知识，如机械设计、机械制造基础以及汽车构造等，为以后工作打下实践基础。2.国内外同类设计（或同类研究）的概况综述作为汽车的一个重要组成部分，汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段机械式的转向系统，采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，因此占用的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。自1953年通用汽车公司在凯迪莱克和别克轿车上首次批量使用液压动力转向系统（HPS）以来,液压动力转向系统给汽车带来了巨大的变化:人不再需要靠大直径的转向盘来产生足够的转向力矩,转向盘的减小,使得驾驶室变得宽敞起来,座椅布置也变得更为舒适了;液压动力转向系统在降低了转向操纵力的同时,也使转向变得更为灵敏。随着技术的发展,液压动力转向系统在体积、价格和所消耗的功率等方面都取得了惊人的进步。今天,液压动力转向系统几乎成为销售轿车的标准装备。电动助力转向（EPS）在日本最先获得实际应用，1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的Cervo车上，随后又配备在Alto上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司，美国的Delphi公司，英国的Lucas公司，德国的ZF公司，都研制出了各自的电动助力转向系统。电动助力转系系统的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的EPS仅低速和停车时提供助力，高速时EPS将停止工作。新一代的EPS则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展，EPS技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，为此其应用范围将越来越大。3.课题设计（或研究）的内容本毕业论文课题的研究内容主要包括：1.熟悉和掌握汽车转向系统的现状及其各大类型分类；2.比较研究各种汽车转向系统在实际汽车车型中的应用；3.熟悉和掌握轿车转向系统的结构构造和工作原理；4.熟悉和掌握轿车转向系统的功能特点和关键技术参量；5.分析和研究轿车转向系统在国产化设计、制造时的应注意的事项；6.分析未来汽车转向系统的发展新趋势总之，本设计的主要工作就是设计轿车转向系统的结构组成、功能特点和技术参量；通过大量的数据文献资料及实践调研得出轿车转向系统的实际应用。4.设计（或研究）方法为了提高驾驶舒适度，减驾驶员的负担，本方案在传统的机械转向系中增加助力转向装置，以减轻驾驶员的转向力。1、机械式转向器的选择机械式转向器常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。齿轮齿条式转向器利用齿轮齿条将方向盘的回转运动转换为横拉杆的直线运动，由于齿条可集成为横拉杆的一部分，固可省去转向直拉杆，使转向系结构，体积减小，所以本转向器采用齿轮齿条式结构。目前大部分轿车转向系统也都采用该结构。2、布置方案的选择液压动力转向系中，根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压式动力转向装置分为整体式、组合式和分离式三种结构形式。整体式结构紧凑、占用空间少，且适用于齿轮齿条式转向器，加上由于轿车空间限制，本设计选用整体式布置方法。5.实施计划4—5周查阅资料、调研，了解轿车转向机构的设计要求；6周确定轿车转向机构的基本形式及设计方案；7—8周转向系的主要性能参数（转向器效率、传动比、转向盘转动总圈等）的选择分析及计算；9—11周轿车转向系统中各主要结构、部件的设计计算（转向阻力矩的计算、转向器传动比的计算、杆系传动比的计算、结构与强度相结合验证性计算、压力角与传动角许用范围的计算、转向梯形优化计算等）。12—13周绘制设计中的典型零件图、装配图、工作原理图等。14周撰写设计计算说明书；15周完善设计环节，准备答辩相关材料。指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日