（图纸+论文）新型能源汽车关键零部件研发汽车转向器的设计（全套完整）

.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它符合汽车转弯后自动回正的要求，它大大减轻了驾驶员驾驶汽车的劳动强度，从而也间接地提高了行车安全性。

但是，它也有些不好的地方就是当汽车行驶在凹凸不平的路面时，方向盘传给驾驶员的反力较大，给驾驶员驾驶带来了定的疲劳，也影响到驾驶车辆的舒适性。

齿轮齿条式转向器和循环球式的转向器都属于可逆式的转向器。

定义地面给车轮的冲击力不会通过转向器传到转向盘的转向器称为不可逆式的转向器。

这些冲击力都由转向传动机构的零件来承受，所以这些零件非常易损坏。

而且它既不能满足汽车转弯后自动回正的要求，而且给驾驶员反馈的路感不强，因此，现在的汽车般放弃了不可逆式的转向器。

地面给车轮的反力则介于可逆式与不可逆式转向器两者之间的这种转向器就是极限可逆式转向器。

这种转向器有定的路感，但是又不是很清晰，有定的转向盘反力，这个力也不小，因此，这类转向器般不怎么使用。

如果这里我们只考虑啮合的摩擦，不考虑轴承的磨损，逆效率可以表示为结合上面的式和式，我们可以得出下面的结论如果其他参数不变，增大导程角，正逆效率都会增大，这样会使得汽车的性能降低，所以导程角不应取得过大。

但是如导程角小于或等于磨擦角时，会导致其逆效率为负值或者为零，这就使得该转向器变成了不可逆式转向器。

因此，就要求导程角大于磨擦角。

.转向器角传动比的选择转向器角传动比可以是减小增大或保持不变的。

影响转向角的选取的主要因素有两点是转向轴负载的大小，二是设计者对汽车性能的要求。

般情况，转向轴的载荷很小的汽车以及有助力转向的汽车是不会有转向重的情况的，这个时候，我们在选取转向器角传动比的时候可以考虑个较小的值，来提高汽车的性能。

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。

需要在转向盘上的作用力应该小于。

转向器的传动副间应有间隙调整机构。

转向系的角传动比在之间，正效率在以上，逆效率在以上。

转向盘和转向轴要有防止伤害的机构。

第章转向系分析.转向操纵机构转向盘转向轴转向管柱是转向操纵机构的最主要组成部分。

为了满足转向盘和转向轴有防伤害机构以及便于布置和便于拆装，从而降低部件的相对磨损带来的额外负载，我们在这里用到了柔性转向万向节，将它加装在转向轴和转向器输入端，如图。

它能减轻转向轴的振动，且柔性万向节需要有定的强度，否则会直接降低转向系统的强度。

图转向操纵机构转向万向节转向传动轴转向管柱转向轴转向盘.转向轴和转向管柱的结构设计转向轴起到的是把转向盘和转向器连接起来，并传递转向力矩的作用。

转向管柱是套于转向轴的外面，是安装转向盘的支柱。

转向轴和转向器的蜗杆之间般采用花键连接，这样将转向盘的转向运动转为转向器的水平直线运动。

随着科技的不断发展，如今出现了种整体式转向轴，它就要求在转向轴和转向器之间有个弹性体连接轴，此不见机构能降低安装误差，还能定程度上的减小对驾驶员的方向盘反力。

为了满足操作方便，转向轴通常装成大约度度左右，按照需求，有些汽车还安装能够适当调节角度的机构。

低碳钢是最常用的转向轴制造材料，并且其直径要求能够承受转向盘的转向力多带来的力矩。

近年来，为了满足汽车在撞车时驾驶员的安全，在转向盘受到冲击时，应该有能减轻冲击的装置。

达到这要求的办法有很多种，通常采用转向盘缓冲装置来达到。

转向轴最重要的组成部分是轴和管，用小齿连接在起，当发生碰撞时，转向盘在轴向力的作用下，轴缩至管中在这个过程中，滑动产生的摩擦力，可以定程度上吸收冲击的能量。

相似的，我们把转向柱管设计为双层的套管，当发生碰撞时，它同样能缓冲部分的冲击，从而来保护驾驶员。

另外，转向柱管的支撑托架也吸收部分冲击，降低对驾驶员的伤害。

转向轴上半轴计算依据转向系设计的要求，选择使用号钢做为转向轴的材料。

加在转向盘上的最大力为，转向盘直径是。

则转向扭矩为••查材料力学知识可知查号钢的许用剪应力值为得转向轴上半轴的直径选取。

转向轴下半轴设计计算因为转向轴要求是个主动安全装置，所以设计为分开的上轴和管形状的下转，以方便上下配合便，转向轴长度根据汽车车身的各装配约束来确定。

管的外径取，取管的内径，计算强度。

符合强度条件。

塑料销强度校核根据材料力学，塑料销材料选取聚砜，查得其极限破坏强度值为取塑料销承受转向盘力矩为•，上转向轴直径为塑料销直径为。

所以塑料销所受剪应力符合强度条件。

新型，能源，汽车，关键，症结，枢纽，零部件，研发，转向器，设计，毕业设计，全套，图纸湘潭大学毕业设计说明书题目新型能源汽车关键零部件研发汽车转向器的设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学号姓名张旭指导教师朱石沙教授完成日期年月日目录摘要第章绪论.本设计的研究背景.课题研究目的与意义.本设计的研究内容.转向系统的要求第章汽车主要参数的选择.汽车参数.基本要求第章转向系分析.转向操纵机构.转向轴和转向管柱的结构设计.转角及最小转弯半径第章转向系的主要性能参数.转向系的效率.转向器角传动比的选择.转向器传动副的传动间隙.转向器传动副的间隙调整.转向盘的总转动圈数第章转向器设计与计算.转向阻力矩.汽车方向盘转向盘作用力.角传动比与力传动比.齿轮设计.齿轮轴的设计第章转向传动机构设计.转向传动机构原理.转向梯形的布置.转向梯形机构尺寸的初步确定.梯形校核.转向传送机构的臂杆与球销.转向横拉杆及其端部.杆件设计结果第章其他零件的选择.六角螺栓的选择.弹簧的选择.垫圈的选择.油封的选择.滚动轴承的选择.推力轴承的选择结论参考文献致谢附录译文附录英文原文新型能源汽车关键零部件研发汽车转向器的设计摘要伴随着全球能源的日趋紧张，生态环境的日益恶化，有关于新能源汽车开发和应用的问题逐渐成为各国汽车产业积极开拓和创新的焦点。

全球汽车产业格局正面临第四轮重构，未来的汽车产品将朝着高效安全节能环保零污染零排放的方向迈进，“新能源汽车”这概念也随之成为业界关注的重点，成为各国在汽车产业方面竞相研发的目标。

本课题的设计题目是汽车转向器的设计。

在本设计中，我选取的车型是五菱荣光基本版，以齿轮齿条转向器的设计的主要设计中心，是转向系的总述二是转向器的选择三是齿轮与齿条合理的匹配，以达到转向器的合理传动比和强度的要求四是梯形结构设计与优化。

本设计利用转向盘的旋转带动传动机构的转向轴转向，通过万向传动装置带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴和转向齿条相啮合，从而促使转向齿条做直线的运动，实现汽车的转向。

这样的设计实现了转向器结构简单，轴向尺寸小，而且零件数目也少，从而达到汽车转向的灵敏性和稳定性的要求。

计算主要进行了转向器齿轮齿条的设计计算与校核和对转向齿轮轴的设计校核，主要是采用汽车设计的经验参数和大学里所学机械设计中课程内容和汽车设计汽车构造的理论进行设计，其结果基本满足强度要求，安全可靠。

关键词汽车，电动助力，转向机构，齿轮齿条，转向梯形第章绪论.本设计的研究背景汽车产业是推进我国国民经济快速发展的关键产业之，是带动经济发展的龙头产业，可以说汽车工业是国民经济的支柱产业。

汽车产业每增值元，钢铁水泥等上游