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§2.1 电动式助力动力转向机构布置方案分析................................ 3 §2.1.1 电动助力转向机构方案布置和分析.................................. 3 §2.1.2 工作原理分析 ................................................................. 4 §2.1.3 EPAS的主要关键部件的选择和分析 ............................... 5 §2.2 转向操纵机构的布置和分析 .................................................. 7 § 2.2.1 转向盘............................................................................. 7 §2.2.2 转向轴和转向柱管的吸能装置 ....................................... 8 §2.3 转向器结构形式的选择和分析............................................... 9 §2.3.1 转向器的功用 ............................................................... 10 §2.3.2 常见转向器的结构类型................................................. 10 §2.4 转向传动机构方案的选择和分析 ......................................... 13 §2.4.1 转向传动机构的功用 .................................................... 13 §2.4.2 转向传动机构的类型 .................................................... 14 第三章 转向系统的主要性能参数 ...................................................... 17 §3.1 转向系的效率 ....................................................................... 17 §3.1.1 转向系的正效率 ............................................................ 17 §3.1.2 转向系的逆效率 ............................................................ 17 §3.2 传动比的变化特性 ............................................................... 17 §3.2.1 转向系统传动比的组成................................................. 18 §3.2.2 转向系统的力传动比和角传动比的关系 ...................... 18 §3.2.3 传动系传动比的计算 .................................................... 19 §3.3 转向系传动副的啮合间隙 .................................................... 19 §3.3.1 转向器的啮合特征 ........................................................ 19 §3.3.2 转向盘的自由行程 ........................................................ 20 §3.4 转向系的刚度 ....................................................................... 21 §3.5 转向盘的转动的总圈数 ........................................................ 21 第四章 转向系统的设计和计算.......................................................... 22 §4.1 齿轮齿条式转向器的设计和计算 ......................................... 22 §4.1.1 转向轮侧偏角的计算 .................................................... 22 §4.1.2 转向器参数的选取 ........................................................ 22 §4.1.3 强度校核 ....................................................................... 24
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§4.1.4 齿轮轴的结构设计 ........................................................ 25 §4.1.5 轴承的选择 ................................................................... 25 §4.1.6 转向器的润滑方式和密封类型的选择 .......................... 25 §4.2 动力转向机构的设计和参数的确定 ..................................... 25 §4.2.1 转矩传感器的选择 ........................................................ 25 §4.2.2 车速传感器的选择 ........................................................ 26 §4.2.3 直流电动机的选择 ........................................................ 28 §4.2.4 电磁离合器的选择 ........................................................ 28 §4.2.5 减速机构的选择 ............................................................ 29 §4.2.6 电子控制单元ECU ......................................................... 28 §4.3 转向梯形的计算和设计 ........................................................ 30 §4.3.1 转向梯形的功用及方案分析 ......................................... 30 §4.3.2 转向梯形断开点位置的选取 ......................................... 30 §4.3.3 最小转弯半径 ............................................................... 32 第五章 结 论 ...................................................................................... 34 参考文献 ............................................................................................. 35 致 谢 ................................................................................................... 36 附录 ..................................................................................................... 37
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前 言
汽车在行使过程中，需要经常改变行驶方向，即所谓的转向。这就需要有一套能够按照司机意志来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作，这就是所谓的转向系统。转向系统是用来改变汽车的行使方向和保持汽车直线行使的机构，既要保持车辆沿直线行驶的稳定性，又要保证车辆转向的灵活性。转向性能是保证车辆安全，减轻驾驶员劳动强度和提高作业效率的重要因素。
汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向，其中所有传力件都是机械的；动力转向系统则是一套兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统，这样驾驶员就可以轻便灵活的操纵吨位较大的汽车转向，大大减轻了劳动强度，提高了行使安全性
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但是动力转向系统一直存在“轻”与“灵”的矛盾。为缓和这一矛盾，过去人们将减速器设计成壳变速比，在转向盘小转角时，以“灵”为主，在转向盘大转角时，以“轻”为主。但“灵”的范围只在转向盘中间位置附近，仅对高速行驶有意义，并且传动比不能随车速变化，所以这一方法不能根本解决矛盾。
随着动力转向系统的产生，液压转向系统以其具有的转向操纵灵活、轻便，设计汽车时对转向器的结构形式的选择灵活性增大，并可以吸收路面对前轮产生的冲击等优点，自20世纪50年代以来，在各国的汽车上普遍采用。但是传统的液压动力转向系统的油耗量是很大的，约占整车燃油消耗量的
3%，故这一弊端无法消除。
后来随着电子技术的发展，电控液压动力转向系统应运而生，该系统的
某些性能明显的优于传统液压动力转向系统，但是仍然不发根除液压动力转向系统所固有的遗憾。此外，液压动力转向系统在设计完后，转向系统的性能就确定了，不能在对其调节和控制。因此，传统液压动力转向系统协调转向力与操纵“路感”的关系困难，很大程度上影响汽车的操纵稳定性。
电动助力转向系统（Electric Power Steering System,简称EPS）是继液压动力转向系统之后产生的新的转向系统。电动助力转向系统由电动机提
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供助力，助力大小由电控单元（ECU）实时调节和控制，可以较好的解决液压动力转向系统所不能解决的矛盾。电动助力转向系统有其突出的特点：
1、EPS系统能在各种行驶工况下提供最佳助力，减少由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减少汽车低速行驶的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性。
2、提高汽车的燃油经济性。转有电动系统的车辆和装有液压动力转向系统的车辆对比实验证明，在不转向情况下、装有电动转向系统的车辆燃油消耗降低2.5%，在使用转向的情况下，燃油消耗降低5.5%。
3、增强了转向跟随性。在EPS中电动机和助力机构直接相连，以使其能量直接用于车轮转向。这样增加了系统的转向惯量，电机部分的阻尼也使得车轮的反向和转向前轮摆振大大减小。因此转向系统的抗扰动能力大大增强。
4、在EPS中由电动机直接提供转向助力，在停车时间壳获得最大的转向动力。同时省去了液压动力转向系统的所必须的转向油泵、软管、液压油、密封件、传送带和装于发动机上的皮带轮等。因此，其质量更轻、结构等紧凑，装配自动化程度高，维修简单。
5、EPS系统中没有液压回路，不存在渗油问题，大大减少了对环境的污染。
目前，电动助力转向系统有取代，机械转向系统、液压助力转向系统和电控液压助力转向系统的趋势，是一项紧扣现代汽车时代发展主题的高新技术，是现代轿车的主要发展方向。
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