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电动助力转向系统中齿轮齿条传动设计与计算
刘庚寅,刘晟显,彭微君,葛阳清,康永升
(林洲易力达机电有限公司,湖南株洲412002)
摘要:介绍了P-EPS电动助力转向系统的传动原理及其主要零部件。特别是就某一车型的P-EPS齿轮齿条的设计计算进行了
详细的分析。对不同载荷车型的齿轮齿条模数和齿数的匹配分别进行了计算,为新产品的开发提供了参考和指导。
关键词:电动助力转向系统;P-EPS;齿轮轴;齿条轴
Design and Calculation on Transmission between Pinion and
Rack in Electric Power Steering System
LIU Gengyin, LIU Shengyu, PENG Weijun, GE Yangqing, KANG Yongsheng
(Zhuzhou Elite Electro Mechanical Co, Ld. Zhuzhu Hunan 412002, China
Abstract: The theory and main components of P-EPS electric power steering system were introduced here. Especially, the design and
calculation for rack and pinion of P-EPS about one car were analyzed in detail. Also, matching relation between modulus and teeth number of
rack and pinion were separately calculated for different car types with different weight, so the reference and guides were provided for the devel-
opment of new products
Keywords: Electric power steering system; P-EPS: Pinion: Rack
0前言
国产电动助力转向系统(EPS)经过十几年的探索与研究,
技术日趋成熟,并以其相对传统液压转向系统的突出优点而得
到众多汽车厂家的认可,并在中小排量汽车上得到了广泛应
用。目前生产的EPS系统主要有两类,即管柱式电动助力转向
系统(C-EPS)和小齿轮式电动助力转向系统(P-EPS)。在国
产EPS中,株洲易力达机电有限公司生产的C-EPS已经与天津
一汽、昌河、昌河铃木、长安、东风渝安等公司的众多车型形
成了批量配套,市场保有量已超过100万套,其生产的P-EPS
1一电机2一蜗杆3一输入轴一蜗轮5一齿条支撑预紧闲置
6、8一齿条轴7一小端轴承9一大端轴承
也与一汽海马、郑州海马、北汽新能、东南汽车等公司的多款
车型开始批量配套。
图1P-EPS电动助力转向的传动原理
文中就P-EPS系统中齿轮轴(或简称齿轮)和齿条轴(或
简称齿条)的设计计算进行研究分析,对于不断增加的新产品2齿轮齿条传动设计与计算
的开发具有重大指导意义。
2.1齿轮齿条传动的主要元件
从上述原理分析,P-EPS中受力最大的零件为齿轮轴和齿
1P-EPS电动助力转向系统的传动原理
条轴以及齿轮轴的支撑轴承。
PEPS电动助力转向系统中,助力传动原理图及各部件的
(1)齿条轴。齿条轴是在金属壳体内来回滑动的,加工有
名称如图1所示。
齿形的金属条。齿条轴安装在转向器壳体内,在齿轮轴处由支
图中输入轴3是通过转向下轴及上管柱与转向盘连接的
撑预紧装置支撑并预緊,其另一端由安装壳体里的衬套支撑。
(图中未画出),因此转向盘的手动扭矩通过输入轴可直接加载
齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆,使前轮转向。
到齿轮轴8上。电机1的助力扭矩通过蜗杆2蜗轮4减速增扭
(2)齿轮轴。齿轮轴是一只切有齿形的轴。它安装在转向
后也加载到齿轮轴上。手动扭矩和助力扭矩共同作用于齿轮
器壳体上并使其齿与齿条上的齿相啮合。齿轮齿条上的齿可以
轴,再推动齿条轴6,以克服转向阻力。齿轮轴由大端轴承9
是直齿也可以是斜齿。齿轮轴上端与转向柱内的转向轴相连。
和小端轴承7支撑在转向机的壳体上。
因此,转向盘的旋转使齿条横向移动以操纵前轮。齿轮轴由安
装在转向器壳体上的两个球轴承支承。
收稿日期:2012-09-14
斜齿的弯曲增加了一对啮合齿轮参与啮合的齿数。相对直
作者简介:刘庚寅(1970-),男,汉,湖南邵东人,硕土研究齿而言,斜齿的运转趋于平稳,并能传递更大的动力。
生,研究方向:汽车电动助力转向系统。E-mail:lg960
(3)齿条支撑预紧装置。齿条支撑预紧装置如图2所示。
163.com。
个导向块组合1支撑在齿条轴齿形部分的背面。齿条导向块
12.10 Automobile Parts
研究与开发