机场牵引车转向系统的设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外研究状况及发展趋势 2
1.3 本文的主要工作内容 3
2 转向系统的总体设计 3
2.1 转向系统的设计要求 3
2.2 转向系统的分类及组成 4
2.3 转向系统的组成分析 6
2.4 转向机构的方案设计 6
3 转向系统参数的设计计算 9
3.1 概述 9
3.2 参数的设计计算 9
4 转向特性的描述 11
4.1 转向器的效率 12
4.2 传动比的变化特性 13
4.3 转向器传动副的传动间隙Δt 15
5 基于Pro/e的转向装置的2D、3D建模与虚拟装配 16
5.1 Pro/e的简介 16
5.2转向装置主要组件的3D建模 16
5.3 转向装置主要组件的虚拟装配 19
5.4 转向装置主要组件的零件图 19
6 基于的转向装置的运动仿真 20
6.1 ADAMS的简介 20
6.2 运动仿真分析 20
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着科技的进步，转向系统主要经历了三次演变和发展：从一开始的纯机械式转向系统，到后来的动力转向系统，最后到了液压助力转向系统。而如今的生活中，借着技术的提升与发展，工程师们把电子控制系统代入社会的各个领域，汽车转向领域也不例外。越来越多的汽车开始使 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
用电子控制系统，如电控、电动助力转向系。
（1）传统转向系统
为减少驾驶员体力的消耗和提高操作稳定性，在1940年前后，汽车的装置上特别添加了液压助力系统HPS。因为其的工作相对之前的传统转向系统比较可靠、技术也慢慢的成熟的特点，所以人们偏向于液压助力。也正是这个创新点，液压助力转向系统在转向中得到飞快的发展，才会在后来的控制阀的形式上得到进一步的提升。也被慢慢分成了转阀式和滑阀式。液压油被压缩，形成液压动力，带动转向机构的运动，使得转向轻便和灵活。
（2）电液动力转向系统
相比较传统的液压助力转向系统，电液动力转向系统更为方便和灵活。“电”是将车速传感器安装在转向轮上，并将信号传递给电子元件，从而做出判断。当汽车的速度后者加速度发生改变的时候，作用在转向盘上的力也会发生变动，构成正比。也就是在汽车做出低速转弯后者较小转弯半径的转弯需求时，驾驶员可以用较为小的力气进行转向操作；而相反情况，在汽车速度比较高时，驾驶员需要提供较大的力来满足自己的转向需求。在运用了电液动力转向系统后，能够提高驾驶转向的稳定性和安全性。
为了让转向更加方便，电液动力转向系统可以采用选取较大的传动比转向器的方式。但是一味地追求方便而增大转向角度的话，汽车操作又会产生反应迟缓的状况，更严重的情况会使驾驶人因不能及时转向避让障碍物，而发生不必要的事故，具有一定的危害性。正如前面提到的机械式转向器，它能为驾驶人提高用力方便，而且还能保证一定的转向灵活。可正如鱼和熊掌一样，“轻便”与“灵活”的矛盾始终存在，只能取其一。综合而言，电液助力转向系更为合适。EHPS比传统HPS降低了能耗。但他也有他的弊处-漏油。
（3）电动助力转向系统
电动转向系统（EPS）的出现让转向系统焕发出新的活力。它的特点在于利用了电控的电动马达和机械的系统，将二者结合起来形成一个新的动力转向系统。装电机的目的在于它要提供助力系统的动力，所以在设计的过程中，需要在传统的转向盘上安装一个力矩传感器。汽车转变得更为轻便就是由于这个力矩传感器，它可以通过电控单元采集和计算所要提高的力矩，从而使得驾驶速度与灵活的问题得到了解决。
（4）电子转向系统
相比较上述几种转向系统，电子转向系统的“新”点在于：我们在其他转向系统都能找到机械连接装置-用于连接方向盘和转向轮，但电子转向系统没有这个机械连接机构。相应的，它用ECU取代了机械连接机构。纵观其他领域，我们可以确定的是电子转向就是转向系统最终的发展趋势，是一次技术的大革新。它的新在于：
1.能够实现其自行运动，从而能对传动比的进行任意的设置，驾驶员可以从信号中找出汽车存在的问题从而来减少某些错误的判断，实现人车一体化，更能提高驾驶人对路况的感知能力。此外，使得汽车自身的响应速度和准确性得到了提高；
2.为了实现对汽车的整体控制，会在汽车本身安装一些辅助装置，如导航设备。
3.电子转向系统除了在性能方面上有所突破和创新之外，其还具有良好的经济性，相对于其他转向系统较为便宜；
4.电子转向系统是用转角传感器来调整转向的。同时还可以对汽车转向的动力性进行一部分的调整，而这种做法并不会影响对车轮的控制。在另一个方面，也必须应用一力矩传感器，应用力矩传感器可以解决汽车转向过程中的调整和在自动驾驶方面时所遇到的问题。因此，驾驶员通过对汽车性能的把控了解在汽车驾驶中出现的问题，以便于更好的解决问题；
5.更好的将把动力性和汽车控制结合在一起；
6.对汽车生产商也有好处，其控制室内的地方比较大。通过电子转向器控制着汽车转向的自由度，能够知道是否应用好了汽车控制室的空间；
7.不仅能提供了舒适性能等，并且也为后来汽车的研究做出了贡献，从而方便了汽车研究人员进行对比和探究[1]；
1.2 国内外研究状况及发展趋势
随时间的发展, 电动助力系统开始应用于各种汽车的领域，并将形成未来汽车发展的主要趋势，总体来说应用的技术有以下一些：
(1) 传感器技术
传感器技术是未来发展的重点技术，也使得传感器技术越加的成熟和先进。
（2) 控制策略的研究
控制是转向技术很重要的一点，控制技术在转向系统的研究和研发中占很重要的一部分。在将来，控制策略研究的战略要素是抑制电机的力矩波动、获得更好的路况感觉、降低汽车行驶重的噪声等方面，从而更好地优化和改善助力转向系统的相关性能。
（3) 助力电机的研究
助力电机是整个转向系统其中的执行元件，驾驶员在操控过程中费力与否都与它有很重要的关系。但是助力电机的开发需要比较昂贵的成本，在今后的发展中如何节约成本已经成为很重要的一项因素[2]。
1.3 本文的主要工作内容
本设计需要做机场行李牵引车转向系统的设计，主要有以下内容:
(1）根据已有的车型设计参数，分析转向装置的总成，确定转向装置的总体布置方案。
(2）对转向装置的转向机构进行选型与设计计算。
② 由于组件较多使得其结构较为复杂，显得不紧凑。
③ 转向逆效率较高，很容易危害到驾驶人员的安全。
3 转向系统参数的设计计算
3.1 概述
参考车型:QCD(JST)30
表3-1 参考参数
轴距（mm） 1600 前轮距（mm） 1235 后轮距（mm） 1153
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外研究状况及发展趋势 2
1.3 本文的主要工作内容 3
2 转向系统的总体设计 3
2.1 转向系统的设计要求 3
2.2 转向系统的分类及组成 4
2.3 转向系统的组成分析 6
2.4 转向机构的方案设计 6
3 转向系统参数的设计计算 9
3.1 概述 9
3.2 参数的设计计算 9
4 转向特性的描述 11
4.1 转向器的效率 12
4.2 传动比的变化特性 13
4.3 转向器传动副的传动间隙Δt 15
5 基于Pro/e的转向装置的2D、3D建模与虚拟装配 16
5.1 Pro/e的简介 16
5.2转向装置主要组件的3D建模 16
5.3 转向装置主要组件的虚拟装配 19
5.4 转向装置主要组件的零件图 19
6 基于的转向装置的运动仿真 20
6.1 ADAMS的简介 20
6.2 运动仿真分析 20
结 论 23
致 谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
随着科技的进步，转向系统主要经历了三次演变和发展：从一开始的纯机械式转向系统，到后来的动力转向系统，最后到了液压助力转向系统。而如今的生活中，借着技术的提升与发展，工程师们把电子控制系统代入社会的各个领域，汽车转向领域也不例外。越来越多的汽车开始使 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
用电子控制系统，如电控、电动助力转向系。
（1）传统转向系统
为减少驾驶员体力的消耗和提高操作稳定性，在1940年前后，汽车的装置上特别添加了液压助力系统HPS。因为其的工作相对之前的传统转向系统比较可靠、技术也慢慢的成熟的特点，所以人们偏向于液压助力。也正是这个创新点，液压助力转向系统在转向中得到飞快的发展，才会在后来的控制阀的形式上得到进一步的提升。也被慢慢分成了转阀式和滑阀式。液压油被压缩，形成液压动力，带动转向机构的运动，使得转向轻便和灵活。
（2）电液动力转向系统
相比较传统的液压助力转向系统，电液动力转向系统更为方便和灵活。“电”是将车速传感器安装在转向轮上，并将信号传递给电子元件，从而做出判断。当汽车的速度后者加速度发生改变的时候，作用在转向盘上的力也会发生变动，构成正比。也就是在汽车做出低速转弯后者较小转弯半径的转弯需求时，驾驶员可以用较为小的力气进行转向操作；而相反情况，在汽车速度比较高时，驾驶员需要提供较大的力来满足自己的转向需求。在运用了电液动力转向系统后，能够提高驾驶转向的稳定性和安全性。
为了让转向更加方便，电液动力转向系统可以采用选取较大的传动比转向器的方式。但是一味地追求方便而增大转向角度的话，汽车操作又会产生反应迟缓的状况，更严重的情况会使驾驶人因不能及时转向避让障碍物，而发生不必要的事故，具有一定的危害性。正如前面提到的机械式转向器，它能为驾驶人提高用力方便，而且还能保证一定的转向灵活。可正如鱼和熊掌一样，“轻便”与“灵活”的矛盾始终存在，只能取其一。综合而言，电液助力转向系更为合适。EHPS比传统HPS降低了能耗。但他也有他的弊处-漏油。
（3）电动助力转向系统
电动转向系统（EPS）的出现让转向系统焕发出新的活力。它的特点在于利用了电控的电动马达和机械的系统，将二者结合起来形成一个新的动力转向系统。装电机的目的在于它要提供助力系统的动力，所以在设计的过程中，需要在传统的转向盘上安装一个力矩传感器。汽车转变得更为轻便就是由于这个力矩传感器，它可以通过电控单元采集和计算所要提高的力矩，从而使得驾驶速度与灵活的问题得到了解决。
（4）电子转向系统
相比较上述几种转向系统，电子转向系统的“新”点在于：我们在其他转向系统都能找到机械连接装置-用于连接方向盘和转向轮，但电子转向系统没有这个机械连接机构。相应的，它用ECU取代了机械连接机构。纵观其他领域，我们可以确定的是电子转向就是转向系统最终的发展趋势，是一次技术的大革新。它的新在于：
1.能够实现其自行运动，从而能对传动比的进行任意的设置，驾驶员可以从信号中找出汽车存在的问题从而来减少某些错误的判断，实现人车一体化，更能提高驾驶人对路况的感知能力。此外，使得汽车自身的响应速度和准确性得到了提高；
2.为了实现对汽车的整体控制，会在汽车本身安装一些辅助装置，如导航设备。
3.电子转向系统除了在性能方面上有所突破和创新之外，其还具有良好的经济性，相对于其他转向系统较为便宜；
4.电子转向系统是用转角传感器来调整转向的。同时还可以对汽车转向的动力性进行一部分的调整，而这种做法并不会影响对车轮的控制。在另一个方面，也必须应用一力矩传感器，应用力矩传感器可以解决汽车转向过程中的调整和在自动驾驶方面时所遇到的问题。因此，驾驶员通过对汽车性能的把控了解在汽车驾驶中出现的问题，以便于更好的解决问题；
5.更好的将把动力性和汽车控制结合在一起；
6.对汽车生产商也有好处，其控制室内的地方比较大。通过电子转向器控制着汽车转向的自由度，能够知道是否应用好了汽车控制室的空间；
7.不仅能提供了舒适性能等，并且也为后来汽车的研究做出了贡献，从而方便了汽车研究人员进行对比和探究[1]；
1.2 国内外研究状况及发展趋势
随时间的发展, 电动助力系统开始应用于各种汽车的领域，并将形成未来汽车发展的主要趋势，总体来说应用的技术有以下一些：
(1) 传感器技术
传感器技术是未来发展的重点技术，也使得传感器技术越加的成熟和先进。
（2) 控制策略的研究
控制是转向技术很重要的一点，控制技术在转向系统的研究和研发中占很重要的一部分。在将来，控制策略研究的战略要素是抑制电机的力矩波动、获得更好的路况感觉、降低汽车行驶重的噪声等方面，从而更好地优化和改善助力转向系统的相关性能。
（3) 助力电机的研究
助力电机是整个转向系统其中的执行元件，驾驶员在操控过程中费力与否都与它有很重要的关系。但是助力电机的开发需要比较昂贵的成本，在今后的发展中如何节约成本已经成为很重要的一项因素[2]。
1.3 本文的主要工作内容
本设计需要做机场行李牵引车转向系统的设计，主要有以下内容:
(1）根据已有的车型设计参数，分析转向装置的总成，确定转向装置的总体布置方案。
(2）对转向装置的转向机构进行选型与设计计算。
② 由于组件较多使得其结构较为复杂，显得不紧凑。
③ 转向逆效率较高，很容易危害到驾驶人员的安全。
3 转向系统参数的设计计算
3.1 概述
参考车型:QCD(JST)30
表3-1 参考参数
轴距（mm） 1600 前轮距（mm） 1235 后轮距（mm） 1153
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