夏利N3+两厢轿车液压动力转向器设计

毕业设计（论文）开题报告学生姓名黄彦鹏系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-3班指导教师姓名王慧文职称教授从事专业车辆工程是否外聘□是■否题目名称夏利N3+两厢轿车液压动力转向器设计一、课题研究现状、选题目的和意义1.研究现状自夏利汽车登陆中国市场以来的20多年时间里，经历了无数次的变革，从最早的红色夏利到后面的夏利2000、夏利N3再到现在的夏利N5，今天的夏利系列在京津地区已成为人们回忆的一部分，其销量之大使其他汽车品牌望尘莫及，其中仅2010需要全套设计请联系QQ1537693694年12月夏利系列在我国共销售就有32345辆，同比增长率76.7%，而相比而言，奇瑞QQ同期销量为20299辆，长安奔奔系列同期销量也过万，虽然两种车型对夏利都形成威胁，但夏利销量依旧领先，且成上升趋势，可见消费者对夏利车的喜爱，这为夏利N5的反攻奠定了坚实的市场基础汽车工业代表着一个国家制造业的发展水平，世界经济大国的经济发展无一不与汽车工业有着极为密切的关系。当代世界上的最新技术与发展，首先在汽车上或汽车工业中得到推广应用。汽车的转向系统是一套专门用来改变和恢复汽车行驶方向的专门机构，是汽车稳定，安全行驶的基本保证，驾驶者通过它来感知和操纵汽车。如何设计汽车的转向系统，使汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶，如何运用最新的测试手段和方法做好转向系统的性能分析和评价，始终是各汽车厂和研究机构的重要课题。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，东风汽车用蜗杆销式转向器外，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。国内的电动式的转向器还多于研发阶段。从目前发展的方向，由于动力转向器还是新的结构，各国的生产厂家都正在组织力量，大力开发试验研究工作，提高使用性能、减小总成体积、降低生产成本、保证产品质量稳定，以便逐步推广和普及。传统的汽车转向系统是机械转向系统，它以驾驶员的体力作为转向能源，由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。在20世纪50年代，在将二战期间的装甲车和重型货车上的基于机械转向系统变化的动力转向器改进使用在重型汽车和高级小客车上，并很快研制出重量轻、结构紧凑、自行润滑的动力转向器。据了解在全世界范围内，生产出来的汽车，循环球式转向器占45%左右，有继续发展之势；齿条齿轮式转向器占40%左右；蜗杆滚轮式转向器占10%左右；其它形式的转向器占5%。可见循环球式转向器在稳步发展，齿条齿轮式在小客车上也有很大发展。在机械转向器中，转向操作完全由驾驶员的手动力来完成。当车辆载重小，转向阻力小时，是没有问题的。但是，当车辆载重大到一定程度时，单靠手动力矩已经很难克服转向阻力，这时就需要借助辅助动力能源。如在商用车中，普遍应用动力转向系统。采用动力转向的最直接的目的是减少手动转向力矩，改善转向轻便性，同时也可以改善转向的平稳性及汽车的操纵稳定性。因而，动力转向在小车中也逐渐得到了普及应用。动力转向根据工作介质的不同，可分为气压式和液压式。而液压转向由于其工作压力大，结构紧凑，得到广泛的需要全套设计请联系QQ1537693694需要全套设计请联系QQ1537693694应用。转向器是转向系中的减速传动装置，按转向能源的不同可分为机械转向器和动力转向器两大类（1）机械转向器按传动副的结构型式则可分为循环球式、齿轮齿条式、曲柄指销式等多种类型由于循环球式和齿轮齿条式转向器技术成熟，从而运用极为广泛，它们是目前汽车转向器的主要结构型式，分别予以叙述。齿轮齿条式转向器奔驰（Benz）于1885年首先采用齿轮齿条式转向器。这种形式的转向器同样也使用在1905年的凯迪拉克（cadillac）和1911-1920年间制造的许多其它形式的汽车上。随着汽车技术的发展，国内外的汽车厂商逐渐将大多数笨重、后轮驱动的汽车换成轻便的、燃油经济的前轮驱动汽车。这种汽车需要使用尺寸可能小，重量尽可能轻的零件。由于齿轮齿条式转向器结构简单、紧凑、质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高，而且特别适于与烛式和麦弗逊式悬架配用，便于布置等优点，因此，目前它在轻载的车辆，如轿车、轻型车、小客车等车辆上被广泛的应用。在齿轮齿条式转向器中，齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。齿条代替梯形转向杆系的摇杆喝转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆臂平行。齿条可以比作是梯形转向系的转向直拉杆。导向座将齿条支持在转向器壳体上。齿条的横向运动拉动或推动转向拉杆，从而使前轮转向。齿轮齿条式转向器比循环球转向器和梯形转向杆系更为轻巧和紧凑，因此它最适合于前轮驱动的承载式车身的车辆。由于齿轮齿条式转向器比带有梯形转向杆系的循环球式转向器有较少的摩擦点，用这种转向器的驾驶员会有较好的路感。然而摩擦点减少，也降低了隔离路面噪声、振动的能力，从而会将更多的路面冲击振动传到转向盘和客舱中。总之，齿轮齿条式转向器更适合于轻型前轮驱动式车辆。循环球式转向器目前国内外应用最广泛的一种结构形式。循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇或滑块曲柄销传动副。为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦，二者之间的螺纹并不直接接触其间装有许多钢球，以实现变滑动摩擦为滚动摩擦。转向螺母的内径大于转向螺杆外径，故能松套在螺杆上。转向螺杆和螺母都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。两根U形钢球导管的两段插入螺母侧面的两对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流道”。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆与螺母两者和钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”，钢球在管状通道内绕行1.5周后，流出螺母而进入导管的一端，再由导管另一端流回螺旋管状通道。故在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，而不致脱出。与齿条相啮合的齿扇，其齿厚在分度圆上沿齿扇轴线按线性关系变化的，故为变厚齿扇。只要使齿扇轴相对于齿条做轴向移动，即能调整两者的啮合间隙。调整螺钉旋装在侧盖上。齿扇轴内侧端部有切槽调整螺钉的圆柱形端头即嵌入此切槽中。将调整螺钉旋入，则啮合间隙减小，反之则啮合间隙增大。循环球式转向器的正传动效率很高，故操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠。但其逆效率也很高，容易将路面冲击力传到转向盘。不过，对于前轴载荷质量不大而又经常在好路上行驶的汽车而言，这一缺点影响不大。因此，循环球式转向器广泛引用于各种汽车（2）助力转向器助力转向器一般由机械转向系统上再加上一套转向加力装置，从而减轻驾驶员操纵汽车转向手力，提供辅助力的有液压和电动机两种形式，即使在同一类车上，也有同时使用液压式和电动式的。传统的转向器也由于与新的加力装置综合在一起而进化为动力转向器，汽车转向器的研发也多在安全性、机动性、节能性以及新的控制方式方面发展。现代小型汽车多数采用了液压动力转向器，它除具有操纵轻便、转向灵敏、安全可靠等性能以外，对小型汽车还具有噪音低、污染小、运行平稳等优点。液压动力转向器主要由机械部分和液压助力装置两部分组成。机械部分由转向传动副、转向摇臂、纵拉杆总成、横拉杆总成、转向节臂、转向主销、转向节主销套、转向节压力轴承及转向节等组成。液压助力转向按液流形式分为常流式和常压式两种，，按分配阀的形式又可分为流阀式和转阀式两种。现今液压动力转向器（HPS）是以内燃机作为动力的汽车动力转向器的主流。而随着高级轿车在性能上对转向器提出了更高的要求，助力可调，路感可调、环保、耗能低、维护方便、国外80年代开始研发出电动式动力转向器（EPS）并在越来越多的轿车和轻型车辆上成功使用。液压动力转向器又分为机械式和电子式A.机械式液压动力转向系统机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。一般经济型轿车使用机械液压助力系统的比较多。B.电子液压助力转向系统电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要同时，节省一部分发动机功率。电子液压助力转向器它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。汽车在转向时，转矩(转向)传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于休眠状态等待调用。由于电动助力转向的工作特性，你会感觉到开这样的车，方向感更好，高速时更稳，俗话说方向不发飘。又由于它不转向时不工作，所以，也多少程度上节省了能源。一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多。2.目的和意义随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。转向器设计是汽车设计中重要的环节之一。人们除了从外观和内饰等方面感受汽车的这些性能外，最能够直接体验汽车性能和驾驶乐趣的就要靠一个良好的转向系统，一个良好、先进的转向系统能够让驾驶者充分感受到驾驶的乐趣而不是负担。转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、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作用。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题基本内容：（1）总体方案的论证和确定结合调研分析结果，确定转向器传动方案和总体结构方案。（2）转向系统总体布置，确定传动系统的性能参数根据变速器总体布置情况和传动动力参数，确定传动的动力和结构参数，并分析和校核该参数设定的合理性，为后续的力学特性分析打下基础。（3）转向器结构设计与计算设计变速器总体结构和传动零件，并进行必要的校核分析。（4）液压系统设计及参数设定解决问题：（1）转向器总体结构设计（2）阀体、轴等零件的尺寸和参数设计和强度校核（3）液压系统设计三、技术路线（研究方法）收集资料，知识准备转向系统总体布置，确定传动系统的性能参数确定传动的动力和结构参数分析校核参数转向器结构设计与计算设计转向器总体结构和传动零件分析及校核液压系统设计及参数设定CAD绘制装配图、零件图完成设计说明书四、进度安排1）第1～2周（2011年2月28日~2011年3月13日）调研、开题报告，开题答辩（2）第3～4周（2014年3月14日~2011年3月27日）总体传动方案确定（3）第5～6周（2011年3月28日~2011年4月10日）传动参数设计计算（4）第7～9周（2011年4月11日~2011年5月1日）转向器装配草图设计（5）第10～11周（2011年5月2日~2011年5月15日）转向器正式装配图设计（6）第12～13周（2011年5月16日~2011年5月29日）零件图设计、液压系统设计（7）第14～15周（2011年5月30日~2011年6月12日）编写设计说明书（8）第16周（2011年6月13日～2011年6月19日）设计审核、修改（9）第17周（2011年6月20日～2011年6月26日）毕业设计答辩准备及答辩五、参考文献[1]张弛云，谢隽．现代汽车转向技术的发展现状与趋势[