（优秀毕业全套设计）新型能源汽车关键零部件研发汽车转向器的设计（整套下载）

相反，在遇到轴荷很大的汽车，为了满足低速转弯时操纵轻便，这个时候我们选取转向器的角传动比就应该大些，从而减轻驾驶员的劳动强度，增加驾驶便利。

当汽车低速转向行驶，由于车轮和地面的摩擦较大，这个时候为了减轻驾驶劳动强度，我们要考虑把转向器的转向比设计的不能过大。

相反，当汽车高速行驶转弯时，由于速度快，转弯时会产生过转的假像，这个时候，为了让转向更容易控制，我们需要吧转向器的角传动比设计的不能太小，从而让驾驶员路感更好，驾驶更安全。

如果说汽车转向系统有助力转向机构，这个时候上述所说的两种情况均不存在了，因此，为了车辆具有更好的灵活性，我们就可以把转向器的角传动比设计得小些，从而减少转向盘总的圈数。

由汽车理论查得，转向器角传动比特性曲线，如图所示。

由图我们可以看出，曲线呈现出中间小两边大的形状，因此我们设计时应该把方向盘处于中间位置是的角传动比设计的小些，随着方向盘逐渐离开中间位置时，转向器的角传动比也随之设计的大些。

图转向器角传动比变化特性曲线.转向器传动副的传动间隙传动间隙是指转向器中齿轮齿条间的间隙。

随着转向盘转角的变化，该间隙也会变化大小不同而不同，我们把这种变化特性称为转向器传动副传动间隙特性图。

根据特性图我们可以看出，转向盘在正中及其左右附近位置的时候，传动间隙几乎为零，最好做到没有间隙。

当转向器啮合副存在较大的间隙的时候，车轮会受到个侧向力，使得车轮出现偏离行驶方向，这就影响到汽车的稳定性和行车安全。

我们都知道，方向盘在中间以及其左右附近位置的使用频率是最高的，所以齿轮齿条中间位置的啮合最多，该处的磨损也就最大，当这个地方出现较大的间隙，我们就需要调整齿轮副的间隙了。

图转向器传动副传动间隙特性在分析上面的图的曲线我们可以看出，新的转向器的间隙变化趋势，曲线我们可以看出磨损后的间隙变化，中间位置明显有了较大的间隙，再看曲线我们可以看到调整过后的间隙变化趋势，中间位置间隙有几乎为零了。

.转向器传动副的间隙调整转向器的主动件是转向小齿轮。

水平布置的转向齿条通过斜齿与其啮合，并且在转向齿条的背面装有具有定预紧力的压簧和垫块。

在该弹簧的弹力作用之下，该齿条被压簧和垫块紧紧的压在转向小齿轮上，从而确保齿轮齿条间的间隙满足要求。

而调整螺塞可以直接调整压簧的预紧力。

该压簧的主要作用有三点是使得齿轮齿条间的间隙满足了要求二是它还是个弹性的支承，这样当齿轮齿条运动时，产生的振动就会被吸收掉，从而减缓冲击三是当转向器用了段时间磨损后，齿轮齿条间会出现间隙，这个弹簧压块组成的机构就可以来调整这个啮合间隙，重新达到要求，如图所示。

参照机械设计手册具体的调整方法如下.转动小齿轮使得齿条位于中间位置。

.用专用工具套筒和扭力扳手调整螺栓到•之间，再退到。

.固定螺栓不动，拧紧锁紧螺母用专用工具以定的速度通常是在间转动小齿轮，如果转动平顺即可。

图齿轮齿条转向器的调整.转向盘的总转动圈数在汽车转向系设计的过程中，我们还需要考虑转向盘的总转动圈数。

转向盘从左边极限位置到右边极限位置所需转的总圈数则为转向盘的总圈数。

通常情况，影响转向盘总圈数的因素有其二是转向轮的最大转角，二是转向系的角传动大小，转向盘总圈数不宜过大也不宜过小，否则会影响汽车行驶的灵活性或者操纵的便利。

般情况，轿车转向盘总圈数在.圈以内。

第章转向器设计与计算.转向阻力矩因为汽车转向系统与汽车的行驶安全息息相关，这就要求转向系的各零件都应该有足够的强度和刚度。

因此，我们首先需要先计算出作用在各零件上的作用力。

而转向轴的负荷，轮胎气压和地面阻力等是影响这些作用力的主要因素。

当驾驶员转动转向盘的时候，转向轮绕主销转动的阻力转向系中的内摩擦阻力轮胎变形阻力和车轮稳定阻力等是需要克服的主要阻力这里我们根据半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力距，即式中滑动摩擦系数，般取.轮胎气压据原始数据.前轴载荷据原始数据.则.汽车方向盘转向盘作用力汽车转向盘的直径是有系列尺寸要求的，尺寸过大过小都会影响驾驶员操作便利性。

如果选用方向盘直径太大，驾驶员驾驶车辆的时候就会感觉空间不足，影响操作，而且进出驾驶室的时候也不方便。

相反，如果方向盘直径选择得过小，转向所需的转向力就会比较大，从而增加驾驶劳动强度。

据原始数据，参见手册，作用在方向盘上的手力为式中转向摇臂长，单位为原地转向阻力矩，单位为•转向节臂长，单位为为转向盘直径，单位为转向器角传动比η转向器正效率。

根据上面叙述过的齿轮齿条式转向传动机构的机构我们知道，它是没有转向摇臂和转向节臂的，所以不代入数值。

因此作用在方向盘上的力矩为.角传动比与力传动比转向系的角传动比与转向系的力传动比二者共同组成了转向系的传动比，我们可以分别用表示．力传动比是指两个转向轮受到的地面作用力的合力与驾驶员作用在方向盘上的手力的比值。

即转向系角传动比是指驾驶员操纵方向盘的旋转角比上和驾驶员侧的转向轮的旋转角得到的比值。

它又可以分为转向传动装置角传动比和转向器传动比。

而和作用在转向节上的转向阻力矩二者关系可以表示为且作用在方向盘上的手力可表示为则若忽略磨擦损失则因此有式中车轮节臂由式可知，影响力传动比的因素有．和其他因素不变的情况下，越小，则越大，转向越轻便。

根据上面的推到过程，我们可以计算出角传动比和力传动比角传动比则.在之间符合要求。

力传动比查汽车设计，般情况，乘用车的主销偏移距值在轮胎胎面宽度的倍尺寸范围内选取，此处选.，则上式中.则.齿轮设计齿轮参数的选择根据机械设计基础可知，齿轮齿条转向器的齿轮般是采用斜齿轮，而且齿轮模数在之间，主动小齿轮齿数取个齿，压力角通常情况，螺旋角在之间取。

因此本次的设计取我们选取的参数如下模数，小齿轮齿数压力角齿轮螺旋角为右旋，而通过查机械设计基础可以知道标准齿最少根切齿数，因此，本次设计采用变为齿轮。

精度等级采用级。

查表得齿顶高系数取，顶隙系数为.，变位系数取主动小齿轮选用材料制造并经渗碳淬火，而齿条常采用号钢或制造并经高频淬火，表面硬度均应在以上。

为减轻质量，壳体用铝合金压铸。

齿轮几何尺寸的确定齿顶高取.齿根高齿高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径法向齿厚为端面齿厚为端面模数齿距.齿宽取齿条的设计根据齿轮齿条的啮合特点首先齿轮齿条的模数相等，其次压力角也要相等。

因此，齿条模数，压力角齿条断面形状选取圆形且采用标准斜齿变位系数选取齿数，螺旋角齿条总长取.分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径法向齿厚为端面齿厚为计算结果如表所示。

名称符号公式齿轮齿条齿数.变位系数，法向模数.端面模数螺旋角.齿高分度圆直径齿顶圆直径.齿根圆直径法向齿厚端面齿厚齿距齿宽表齿轮齿条计算结果齿轮强度计算齿轮精度等级材料及参数的选择考虑到转向器小齿轮在运动时它的转速不会很高，因此等级精度采用级。

而齿轮模数值取值为，主动齿轮齿数为，压力角取齿轮螺旋角选为这些都是已知.主动小齿轮的材料采用制造并渗碳淬火回火，其硬度达到之间，取值，查机械设计基础可知接触疲劳极限弯曲疲劳极限齿轮的齿根弯曲强度校核。

根据经验公式来校核。

由机械设计基础表我们选载荷系数.斜齿轮的转矩.•由机械设计基础表这里选取齿宽系数齿轮齿数复合齿形系数由当量齿数查机械设计基础图和得齿形系数.应力修正系数.因齿轮两面工作，许用弯曲应力为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。

试取计算载荷系数由机械设计手册查得齿轮使用系数根据和级精度，查表得齿轮动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数则载荷系数修正值计算模数，故前取不变，弯曲强度符合要求。

齿面接触疲劳强度校核依据经验公式，校核公式为许用接触应力查表得查得，安全系数查机械设计基础表得弹性系数．查表得区域系数螺旋角系数重合度系数齿面接触疲劳强度，满足设计要求。

.齿轮轴的设计由于主动小齿轮选用材料制造并经渗碳淬火回火，因此轴的材料也选用材料制造并经渗碳淬火回火。

查表得材料的硬度为，抗拉强度极限，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限，根据公式因此初选齿轮轴直径忽略磨损，根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为.，作用在齿轮上的轴向力为作用在齿轮上的切向力为弯曲疲劳强度校剪切疲劳强度校核符合强度要求，抗拉强度校核符合强度要求。

因此齿轮轴最小直径取符合要求。

第章转向传动机构设计为了让汽车转向轻便灵活和精准，转向轴的内外转向轮转角的比例要有定的范围，这样来达到汽车转弯时做纯滚动运动，而在齿轮齿条转向系中，我们通常用转向梯形来实现。

图转向中心的不同轨迹圆.转向传动机构原理将转向器齿轮齿条中齿条的水平直线运动转变成转向轮的偏转，这就是转向传动机构的基本作用，如上图所示。

而为了实现转向轮尽可能的做纯滚动运动，需要让两转向轮绕个共同的瞬时转向中心转动，而为了达到这个要求，就需要对转向梯形机构进行精确的设计。

图齿轮齿条式转向器转向原理简图我们都知道齿轮齿条式转向器没有转向节臂和直拉杆，它的齿条左右两侧是直接铰链转向横拉杆的，转向横拉杆在铰接梯形臂，所以我们在这里把转向梯形臂作为转向节部分。

.转向梯形的布置般而言，梯形机构布置在前轴的下后方，其高度离前轴的下表面大约，太高将于前轴发生干涉，太低的话，容易撞到地面的障碍物。

但是当于丹发动机安装位置很低的时候，安装就非常困难，这个时候梯形臂只能安装于前轴的前面，并且横拉杆就需要安装的高些了。

本课题的我们设计是把转向梯形置于前轴下后方，横拉杆置于前轴下表面以上处。

.转向梯形机构尺寸的初步确定转向梯形的基本尺寸主要有梯形臂长用表示和梯形底角用表示。

汽车的布置空间确定梯形臂长度，它也影响到横拉杆轴向力受力大小。

根据经验公式，横拉杆轴向力式中，是作用于转向节上臂的力，般情况.为前轴负荷是纵拉杆轴向力作用力臂是横拉杆轴向力的作用力臂。

由上式可以得出，梯形臂长度需要适当，其长度不能太短，也不能太长，由于当其他参数保持不变时，横拉杆轴向力和梯形臂长是成反比关系，随着减小增大。

如果梯形臂太长，则布置起来会非常困难。

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