动力转向器的力特性曲线分析与应用
汽车动力转向器转向力特性曲线分析及应用实例
时 ，给驾驶员 的感 觉是 均匀 助力 ，即随 着路 面转 向阻 力的增
大 ，转向器能够相 应地均匀增加助力。
不 感 带 的 大小 ，和 阀 的开 隙 的大 小 有 直 接 的 关 系 。 一 般 要
求 转 向 特 性趋 向 不 出现 拐点 ，平 滑 过 渡 。 可 以通 过 调 整 转 向轴
据转向特性曲线 ，做 出及 时反应 ，提供 一定的输 出力来克服转
向阻力使车轮转动 ，从 而达 到助力的效果 。值得提 出 的是 ，当
滞 后 差 较 大 时 ，转 向器 反应 较 迟 钝 ，给 驾 驶 员造 成 误 判 ，影 响
驾 驶 员 的 路 感 。
一 般 地 ，转向力特 性曲线应该是 平滑的 ，这样 转向器工作
０ 前 言
液压动力转向器性 能试验 中的转 向力特 性试验 非 常重要 ， 转 向力 特 性 曲线 的设 计 直 接 关 系 到 整 车 的转 向 的 舒 适 性 和 可 靠 性 。这就要 求在转向器设计初期对车型进行 了解 ，根 据不 同车 型 通 过 调 整 各 结 构 参 数 ，进行 不 同 的转 ห้องสมุดไป่ตู้ 力 曲线 设 计 。
１ 转 向力特性 曲线的分析
如 图 １所 示 ，转 向 力 特 性 曲线 可 以粗 略 地 分 为 ３个 区 域 。
压 力
滞 质
图 １ 转 向力特 性 曲线 图
（１） 车 低 速 行驶 时 的 转 向 ， 当 压 力 升 到 接 近 最 高 区 域 时 ， 接 近 于 原 地 转 向 。此 时转 向 的 阻 力 为最 大值 ，需 要 输 出 的载 荷 相应增大 ，实现较大的助力作用。
型 ，比如说皮卡和 ＳＵＶ，此 区域 的转 向力要求大一点 ，这样在
汽车电动助力转向特性分析-标准排版的本科论文
汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。
汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。
本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。
EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。
关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。
汽车转向器设计及应用毕业论文
汽车转向器设计及应用毕业论文目录插图清单 (3)表格清单 (3)摘要 (4)Abstract (5)第一章绪论 (6)1.1 汽车转向器的功能及重要性 (6)1.2 汽车转向器的主要性能参数 (6)1.2.1转向器的效率 (6)2.2.2传动比的变化特性 (7)2.2.3转向盘自由行程 (9)1.4 汽车转向器的工作原理 (10)1.4.1 动力转向系统的工作原理 (10)1.4.2 转阀式液压助力转向器工作原理 (11)第二章总体方案设计 (12)2.1 转向器设计的分类 (12)2.1.1齿轮齿条式转向器 (12)2.1.2 蜗杆曲柄销式转向器 (12)2.1.3 循环球式转向器 (12)2.2 转向器方案分析 (13)2.3 防伤安全机构方案分析 (15)第三章循环球式转向器的设计与计算 (17)3.1 螺杆、钢球和螺母传动副 (18)3.1.1 钢球中心距D、螺杆外径D1和螺母径D2 (19)3.1.2 钢球直径d及数量n (19)3.1.3 滚道截面 (20)3.1.4 接触角 (20)3.1.5 螺距P和螺旋线导程角 (21)3.1.6 工作钢球圈数W (21)3.1.7 导管径d1 (21)3.2 齿条、齿扇传动副的设计 (21)3.3 循环球式转向器零件强度计算 (23)3.3.1钢球与滚道之间的接触应力σ (23) (24)3.3.2 齿的弯曲应力w3.3.3 转向摇臂轴直径的确定 (24)第四章动力转向机构的设计 (25)4.1 对动力转向机构的要求 (25)4.2 液压式动力转向机构布置方案分析 (25)4.2.1 动力转向机构布置方案分析 (25)4.3 液压式动力转向机构的计算 (27)4.3.1 动力缸尺寸的计算 (27)4.3.2 分配滑阀参数的选择 (27)4.3.3 分配阀的回位弹簧 (27)4.3.4 动力转向器的评价指标 (29)第五章转向梯形 (31)5.1 转向梯形结构方案分析 (31)5.1.1 整体式转向梯形 (31)5.1.2 断开式转向梯形 (32)5.2整体式转向梯形机构优化设计 (33)致谢 (37)参考文献 (38)插图清单图1-1 转向器角传动比变化特性曲线 (9)图1-2 液压动力转向系统示意图 (11)图2-1 循环球式齿条-齿扇转向器 (13)图2-2 防伤转向传动轴简图 (15)图2-3 防伤转向轴简图 (15)图3-1 螺杆钢球螺母传动副 (19)图3-2 四段圆弧滚道截面 (20)图3-3 为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图 (22)图3-4 用于选择偏心n的线图 (22)图3-5 螺杆受力简图 (24)图4-1 动力转向机构布置方案图 (26)图4-2 动力缸的布置 (27)图4-3 确定动力缸长度尺寸简图 (28)图4-4 预开隙1e (28)图4-5 静特性曲线分段图 (30)图5-1 整体式转向梯形 (31)图5-2 断开式转向梯形 (32)图5-3 断开点的确定 (33)图5-4 理想的、外车轮转角关系简图 (34)图5-5 转向梯形机构优化设计的可行域 (36)表格清单表3-1 循环球转向器的主要参数 (17)表3-2 循环球式转向器的部分参数 (18)表3-3 系数k与A／B的关系 (23)摘要汽车转向器是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。
第六章 电控动力转向系统(EPS)
图 蓝鸟牌轿车EPS构成
图 蓝鸟牌轿车EPS 1-机油箱 2-转向管柱 3-转向角速度传感器 4-电子控制单元 5-转向角速度传感器增幅器 6-旁通流量控制阀 7-电磁线圈 8-齿轮齿条转向器 9-机油泵 1
5
一、流量控制式 EPS
2.工作原理
根据车速、转向角速度和控制开关等信号，电控单元向 旁通流量控制阀按照汽车的行驶状态发出控制信号，控
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
图 动力转向特性比较
1
18
三、阀灵敏度控制式 EPS l.系统组成
阀灵敏度控制式 EPS对液压动力转向系统中的转向控 制阀的转子阀作了局部改进，增加了电磁阀、车速传感器 和电子控制单元等。
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
图 典型阀灵敏度控制式EPS系统
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
图 转向控制阀 1-柱塞 2-扭杆 3-凸起 4-油压反力室
图 典型反作用力控制式EPS系统
1 12
二、反力控制式 EPS l.系统组成及工作原理 中高速区域转向时，作用于柱塞的背压（油压反力室压力） 升高 ，转向助力作用弱。
图 6-3 三种不同的转向力特性曲线
分相器型 扭矩传感器
转角传感器
1
转向齿轮单元 • 无电刷式马达 • 减速机构
30
三、电动式EPS系统的类型 根据电动机布置位置不同分为以下三种类型：转向轴 助力式、齿轮助力式和齿条助力式。
图 电动式EPS系统的类型
1 31
四、EPS系统的关键部件 1. 转矩传感器 1)作用 测量驾驶员作用在转向盘上力矩的大小与方向， 还能够测量转向盘转角的大小和方向。 2）类型 有接触式与非接触式两种。
汽车动力转向系齿轮齿条式的设计设计说明书
中文摘要为了减轻驾驶员转动方向盘的操作力，利用动力产生辅助动力的装置称为转向动力机构。
现代汽车都采用动力转向辅助系统，使驾驶员的转向操作变得方便、省力。
本文主要介绍了齿轮齿条式动力转向器的设计计算以及结构设计。
对转向系的要求,转向系的主要参数，动力转向系的要求,动力转向的组成和工作原理，以及动力转向系布置方案的选择和确定等作了详细的介绍。
并且对所需要的辅助油泵作了计算和选择。
关键字：齿轮齿条式，动力转向，设计计算AbstractIn order to reduce the driver turned the steering wheel operating force, the use of power auxiliary power produced the device is called to the motor. It made the driver change direction conveniently and save his labouring. This text mostly introduced the design and the count of the integery type of circulating rack and pinion steering along with the design of structure. And it particularly introduced the need of steering system, the main parameters of steering system, the need of power steering system , the make-up and the principle of power steering system ,and how to select and ascertain the established scheme of power steering system,It is emphasized the design and the count, also reckon and select the pump.Keywords: Rack and pinion steering,power steering,design and count中文摘要 (I)Abstract .................................................................................................................... I I 前言 (1)第一章转向系统设计方案论证 (2)§1－1 转向系的概述 (2)§1－2 动力转向系统概述 (4)§1－3 齿轮齿条式转向器与其它型式转向器的比较 (6)§1－4 电控液压动力转向系统的工作特性 (7)第二章齿轮齿条转向器设计及校核 (10)§2—1 齿轮齿条转向器种类的选择 (10)§2—2 前轴负荷的确定 (12)§2—3 转向系的主要性能参数计算 (13)§2—4 齿轮齿条转向器的计算及校核 (16)第三章电控液压动力转向系统的设计及验证 (24)§3—1 EHPS系统设计方案选择 (24)§3—2 EHPS系统的设计计算 (27)§3—3 动力转向系统方案校核 (35)第四章毕业设计结论与小结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)本次毕业设计在高晓宏老师的指导下进行。
转向器介绍
2、齿轮齿条式转向器
优点：正效率高达75%~90%；因齿轮齿条式转向器主要由小 齿轮、齿条、转向器壳体和消除间隙机构组成，所以零件数量 少；采用这种转向器有时能省去转向摇臂轴、转向摇臂及纵拉 杆等，同时齿条常与横拉杆做成一体，使转向系结构简单、制 造成本低，并使转向轮转角能够增大；转向器壳体可以采用铝 合金或者镁合金压铸而成，质量较小；齿轮与齿条因磨损出现 间隙后，能自动消除。除此之外齿轮齿条式转向器还有磨损较 慢、工作可靠、转向器占用空间小、可以设计成变速比转向器 和用来做整体式动力转向器等优点。
缺点：逆效率高，大约比正效率低10%，因此在坏路面上行驶 时，由于路面不平作用到转向轮上的力会大部分传给转向盘而 造成打手，不利于安全驾驶。为了克服这一缺点，有些汽车设 置有转向减振器。
四、转向梯形
转向梯形
转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或 断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有联系。 无论采用哪一种方案，必须正确选择转向梯形参数， 做到汽车转弯时，保证全部车轮绕一个瞬时转向中 心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的 纯滚动运动。同时，为达到总体布置要求的最小转 弯直径值，转向轮应有足够大的转角。
➢ 现今的前驱轿车及轻型货车等均采用齿轮齿条式转向器。 （斜齿圆柱齿轮）
二、转向器的作用
转向执行机构
1、增大来自转向盘的转矩，使之达到足以克服转向轮 与路面之间的转向阻力矩 ；
2、将与转向传动轴连接在一起的主动齿轮的转动，转 换成齿条的直线运动而获得所需要的位移 ；
3、通过选取不同的螺（蜗）杆上的螺纹螺旋方向，达 到使转向盘的转向方向与转向轮转动方向协调一致的 目的。
线控转向系统技术综述与实车应用(二)
◆文/江苏 高惠民线控转向系统技术综述与实车应用(二)(接2022年第6期)六、SBW系统的路感反馈控制汽车转向系统主要有两大功能：一是操纵转向，驾驶员通过操纵转向盘来控制转向轮绕主销转动；二是反馈路感，将整车及轮胎的运动状态、受力情况通过转向盘反馈给驾驶员，即路感。
前者驾驶员是输入，实现转向系统的角位移功能；后者是将路感反馈给驾驶员，实现力传递功能。
二者结合，构成了汽车转向过程中的“人一车—路”的闭环控制。
1.转向盘力矩分析 驾驶员在操纵车辆过程中，转向盘操纵转矩与转向盘转角、车速以及路面附着情况等密切相关。
为了让驾驶者能够清晰地触摸到这些信息，所设计的SBW转向盘上力矩模型(图9)，充分考虑转向盘力矩影响因素，如反馈力矩、摩擦力矩、阻尼控制力矩、限位控制力矩以及主动回正力矩，这些可以看作转向盘上的反作用力。
所建立模型是这些力矩的总和。
(1)反馈力矩根据车辆行驶状态反馈给驾驶员的力矩，其大致反映了车辆的行驶状态和路面状况。
在相关标准和文献的研究中，大量的研究结果表明车速、转向盘转角、侧向加速度与转向盘转矩之间存在密切联系。
①汽车低速行驶时，其侧向加速度的变化较小，驾驶员不易感知到此车身信息的变化，但是对转向盘转角变化却非常敏感，因而在设计路感时，转向盘转角和车速信息要占比较大的权重。
②汽车高速行驶时，由于受到车辆操纵稳定性的制约，转向盘在较小的范围内转动，此时转角的变化对侧向加速度的影响很大，驾驶员对侧向加速度变化反而很敏感，因而在设计路感时，要重点考虑侧向加速度和车速对转向盘力矩的影响。
③汽车在高、低速之间行驶时，此时的车速越大，则转向盘力矩越大。
驾驶员对侧向加速度和转向盘转角都较为敏感，因而在设计路感时，不仅要考虑转向盘转角的影响，也要将侧向加速度和车速对转向盘力矩的影响考虑进去。
(2)摩擦力矩在机械结构中，摩擦力矩是一直存在不可忽略的。
而SBW系统因断开了转向管柱与转向器间的连接，所以驾驶员能够直接感受到的摩擦力矩只来源于转向盘总成。
CF7454转阀式动力转向器力特性曲线的优化设计
收稿 Ｅｌ期 ：２０１３—０８—２２
圜置 ］圈
邓 湘 滨 ：关 于 ＣＦ７４５４转 阀 式动 力 转向 器力 特性 曲线 的优 化设 计
研 究与
ｆＶ－ ＿ 一 阀槽数 。
由图４可知 ，阀 口实 际为长方形薄壁孔 ，其
流量 公式 为 ：
Ｑ ＝ 脚 ，３
（２）
其 中：６——孔 口瞬间宽度 ；
敏度曲线 。
油
图６ 不 同刃 口角度的曲线对 比
３．２扭 杆直 径
扭杆尺寸 的确定 主要取决于它 的刚度 ，圆截
面扭杆弹簧扭矩计算公式如下 ：
Ｍ＝￣Ｇｄ４＇Ｉ ／ｔ］３２Ｌ
（７）
其 中 ： — — 扭 杆 两 端 作 用 力 矩 （转 向轴
扭 矩 ）；
— ＿扭杆 剪切模 量 ；
ｂ＝Ａ 一 （１Ｔ尺 １８０）
（３）
其 中： 一阀芯与阀体瞬间相对转角。
转 阀式动力转 向器性能的计算与分析主要是
针对 力特性和灵敏度特性 ，二者曲线相似 ，只是
单位不同 。输 出量 Ｐ都 以工作油压表示 ，输人量
可分别用转 向手力矩 和转 向轴转角 嗾 示 ，
正 比于 ，在系统无间隙的情况下两曲线完全相
一 扭 杆本 体直 径 ；
￡广一 扭杆计算长度 ；
扭 杆两 端相 对转 角 。
４验 证
原 ＣＦ７４５４的设 计是 ，在 刃 口上 加工 一个 长 破
口 ，形 状 为 平 面 ，角 度 ８。，扭 杆 直 径 ５．６５ ｍｍ；
现 经过 设 计 计算 及 验 证 ，阀 口角 度 改 为 ５。，扭 杆
作者简介 ：邓湘滨 ，男 ，１９６６年生 ，湖南益 阳人 ，大学本