摘 要

随着材料科学的不断发展和相关理论的不断进步，燃料电池汽车作为新能源汽车的代表，是未来汽车发展的主流之一。

转向系统作为汽车的重要组成部分，其结构和性能对整车的操纵稳定性、驾驶舒适性、行驶安全性等方面有着巨大的影响。本文的主要内容就是对一款燃料电池客车的转向系统进行设计，其中转向系统类型为电控液压助力转向系统。

本文首先对转向系统进行简要概述；其次对转向系的各个部分进行了方案选择，包括助力类型、转向器、传动机构布置方案的选择；然后设计传动机构，包括主销相关参数、转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂、转向横拉杆的长度及位置确定；接着对转向系统的性能参数进行设计计算，包括效率、传动比、动力转向机构相关尺寸参数的设计计算；最后进行了关键传动部件（转向横拉杆、转向直拉杆、转向摇臂）的强度校核。全文以转向传动机构和动力转向部分的设计为主线。

关键词：电控液压助力转向；转向传动机构；动力转向；强度校核

Abstract

With the continuous development of materials science and the continuous advancement of related theories, fuel cell vehicles, as the representative of new energy vehicles, are one of the mainstream of automobile development in the future.

The steering system is an important part of a car. Its structure and performance have a tremendous impact on the handling stability, driving comfort, and driving safety of the vehicle. The main content of this paper is to design the steering system of a fuel cell passenger car. The type of the steering system is an electronically controlled hydraulic power steering system.

     This paper first gives a brief overview of the steering system; secondly, it selects the various components of the steering system, including the selection of assist type, steering gear, and transmission mechanism layout; and then designs the transmission mechanism, including the main pin related parameters, steering rocker arms, Determine the length and position of the steering rod, knuckle arm, trapezoidal arm and steering tie rod; then design and calculate the performance parameters of the steering system, including efficiency, transmission ratio, design and calculation of the relevant dimension parameters of the power steering mechanism; Check the strength of key transmission components (tie rod, steering rod, steering rocker). The full text takes the design of steering transmission mechanism and power steering part as the main line.

Key Words: electronically controlled hydraulic power steering；eteering gear；Power steering；the check for strength

目录

第一章 绪论 1

1.1四种不同类型的转向系统概述 1

1.1.1最原始的机械式转向系统 1

1.1.2传统的纯液压助力式转向系统 2

1.1.3电控液压助力转向系统 2

1.1.4直接由电机驱动作为助力的电动助力转向系统 3

第二章 对于转向系统的要求与类型的选择 4

2.1燃料电池客车转向系统的设计要求 4

2.2燃料电池客车转向系统的类型选择 4

2.2.1机械式转向系统的评价 4

2.2.2液压助力式转向系统的评价 4

2.2.3电子液压助力转向系统的原理、特点及优缺点 5

2.2.4电动助力转向系统的评价 5

第三章 转向系各部分的选取 7

3.1整车主要参数的选择 7

3.2转向系统中的操纵机构 9

3.3转向系统中的传动机构 9

3.4转向器 9

3.5转向助力部分 10

第四章 转向系布置方案的选择及传动机构各部件的长度确定 11

4.1转向系统中总体的布置方案的选择 11

4.1.1转向系中在转向节方面的左置式 11

4.1.2转向系统中在转向节方面的右置式 12

4.2主销内倾角β 12

4.3传动机构各部件的长度确定 13

第五章 转向系统性能参数的确定 14

5.1转向器的效率确定 14

5.1.1转向器的正效率η 14

5.1.2转向器的逆效率η_- 14

5.2转向系传动比的确定 15

5.2.1转向系角传动比 15

5.2.2转向系的力传动比 16

5.3液压式动力转向机构动力缸相关参数的计算 16

5.3.1转向系统的转向阻力矩 16

5.3.2动力缸主要尺寸的计算 17

5.3.3转向油罐的直径设计 18

第六章 关键传动部件的强度校核 20

6.1转向纵拉杆（直拉杆）的强度校核 20

6.2转向横拉杆的强度校核 20

6.3转向摇臂的强度校核 21

参考文献 22

致谢 22

第一章 绪论

1.1四种不同类型的转向系统概述（按出现时间）

燃料电池客车作为新能源汽车的代表之一，在我国已经建立了长足发展的基础了

。因此，燃料电池客车转向系统正在快速发展。另一方面，由于燃料电池客车和传统客车在转向系方面的差别微乎其微，所以我门设计燃料电池客车的转向系时，沿用设计传统客车转向系的思路和方法即可。

在转向系的发展进程中，人们最开始使用的是机械式转向系统，然后出现了液压助力转向系统，在将电控单元融入转向系统后，电子液压助力转向系统应运而生，紧接着出现了电动助力转向系统。目前汽车上的转向系统大都采用了助力式转向系统，纯机械式转向系统比较少见。

1.1.1最原始的机械式转向系统

机械式转向系统是后续出现的转向系统的基础，它们都是在机械式转向系统上经过改进，增添一些部分后才产生的。对于机械式转向系统，驾驶员的体力即为其转向能源，并且所有传递动力的零部件都是机械的；转向传动机构、转向器和转向操纵机构组成了机械式转向系统。其中转向操纵机构的含义是指直接由驾驶员操纵的机构，包括转向轴、方向盘以及转向传动轴；紧接着就是机械转向器，它是用来改变转向系统传动比（包括角传动比和力传动比）的主要部件，它在转向系统中的地位和作用与主减速器在汽车底盘传动系统中的非常相似，主要作用都是减速增扭，其次就是改变力矩的方向；最后就是转向传动机构，其作用与地位与差速器类似，是将经过机械转向器放大后的力传递到转向节从而使转向轮偏角按照一定的关系变化，以达到将车轮与地面间在转向时的相对滑动降到最小的目的。

这种类型的转向系统主要有两方面的缺点：1.对于负重较大的汽车比如载货汽车或者客车而言，由于轴荷大，因此在转向时需要很大的转向力，此时机械式转向系统在方向盘的直径和驾驶员手力受限制的情况下很难满足要求。2.出于转向系的角传动比反比与力传动比的原因，对于力传动比较大的机械式转向系统，虽然转向轻便，但是转向灵敏性会降低；相应地对于角传动比较大的此种类型的转向系统，在转向灵敏性提高的同时转向轻便性会相应降低。因此，机械式转向系统在兼顾汽车的转向轻便性和转向灵敏性的方面还有所欠缺。当然，这种转向系统也有着工作可靠、结构简单以及成本低的优点，对于某些农用车很适用。