大学生方程式赛车设计——转向系统
FSAE赛车转向系统的研究与设计
FSAE赛车转向系统的研究与设计大学生方程式大赛（FSAE）是为热爱赛车的在读大学生举办的一项竞赛。
汽车的转向系统是用来保持或者改变行驶方向的机构。
本文从该角度分析了赛车转向系统的作用、基本构成、要求和总体性能。
标签：FSAE赛车；齿轮齿条式转向器；设计一、研究意义FSAE旨在通过学生亲手设计制造一辆满足大赛要求的赛车，来提高学生对汽车设计知识的拓展应用能力和实际加工动脑动手能力。
大赛赛道设有转向半径较小的急转弯道和间距不等的障碍道，需要赛车转向系统灵敏、轻便、高效。
FSAE 赛车的转向系统设计能使车手在比赛时更好地高速避障、入弯出弯及紧急转向保证行车安全。
二、FSAE转向系统概述转向系统是用来保持或者改变车辆行驶方向并在车辆转向行驶时保证各转向轮之间有协调的转角关系的机构。
FSAE大赛规定仅使用机械转向系统，即依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。
转向器作为改变汽车行驶方向及保持汽车稳定直线行驶的关键零部件，其性能至关重要。
转向系统的技术状况，对于保证行驶安全、减轻驾驶员劳动强度和延长车辆使用寿命均有很重要的作用。
如何改善赛车转向系统的操纵稳定性、灵敏性、可靠性和轻便性，应作为设计工作的重点。
另外，合适的转向器对转向系统也很重要。
比赛还规定：转向系統必须安装有效的转向限位块，以防止转向连杆结构反转；限位块可安装在转向立柱或齿条上，并且必须防止轮胎在转向行驶时接触悬架、车身或车架部件；转向系统的自由行程不得超过7°；方向盘必须安装在快拆器上，保证车手在正常驾驶坐姿并配戴手套时可以操作快拆器；方向盘轮廓必须为连续闭合的近圆形或近椭圆形。
三、FSAE赛车转向系统设计初始参数：1.转向盘总圈数≤3.02.转向盘直径≤200mm3.最大转向盘操纵力≤100N4.转向盘在上下方向的最大调节量≥50mm转向系统的设计要求：（1）保证汽车有较高的机动性；（2）汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑；（3）传给转向盘的反冲要尽量小；（4）转向后转向盘应自动回正，并使汽车保持直线行驶状态；（5）发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形后移时，转向系统最好有保护机构防止伤到乘员。
FSAE汽车转向系统设计概述
本科毕业设计题目FSAE汽车转向系统设计学院工业制造学院专业车辆工程学生姓名樊睿学号201010115107 年级2010级指导教师牛钊文职称讲师2014年4月29日FSAE汽车转向系统设计专业：车辆工程学号：201010115107学生：樊睿指导教师：牛钊文摘要：本设计的题目是FSAE（大学生方程式汽车）汽车转向系统设计。
根据赛事主办方对转向系统的要求、结合所学知识、综合类似汽车转向系统的特点，设计出该汽车转向系统。
设计内容主要包括FSAE汽车转向器选型、设计和计算，转向操纵机构设计，转向传动机构和转向梯形的设计。
选择合适的转向器类型，并设计出满足转向系统要求的转向器，保证汽车转向操作的轻便、并提供很好的操控。
并对相应的操纵机构和传动机构进行设计。
并且本设计在考虑上述要求和因素的基础上对相应机构进行优化设计。
从而实现转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点，从而保证了汽车转向的稳定性、灵敏性和操作的轻便性。
在本文中主要进行了转向器齿轮、齿条、拉杆和节臂的校核，其结果满足FSAE汽车转向系统强度要求。
本文主要方法和理论采用汽车设计等相关资料，并运用CATIA进行设计与装配。
关键词：FSAE；转向系统；齿轮齿条转向器；转向梯形The Steering System Design of FSAE Car Specialty：Vehicle Engineering Student Number：201010115107Student：Fan Rui Supervisor：Niu ZhaowenAbstract：This design is entitled FSAE (Formula SAE ) racing steering system design . According to event organizers, the steering system requirements, combined with the knowledge, comprehensive racing steering system similar characteristics , the car steering system design . Design elements include FSAE racing steering selection, design and calculation , steering mechanism design , steering rotation mechanism and steering trapezoid design. Select the appropriate type of steering gear and steering systems designed to meet the requirements of the steering gear to ensure lightweight racing steering operations and provide good control . And to design appropriate controls and rotating mechanism . In consideration of the above , and the design requirements and the factors on the basis of appropriate institutions to optimize the design . In order to achieve steering simple and compact structure , short axial dimension , and the advantages of the small number of parts , thus ensuring the stability of the racing steering , agility and operational portability . In this paper conducted a check of the main steering gear, rack, tie rods and knuckle arm , the result FSAE car steering systems meet the strength requirements . In this paper, the use of car design methods and theories and other related information , and the use of CATIA for design and assembly .Keywords：FSAE; Steering System; Rack and pinion steering; Steering trapezoid目录绪论 (1)1汽车转向系统总述 (2)1.1 汽车转向系统概述 (2)1.2 转向系统类型与发展趋势 (2)1.3 FSAE汽车转向系统的要求 (3)2转向系主要性能参数 (5)2.1 转向系的效率 (5)2.1.1 转向器的正效率 (5)2.1.2 转向器的逆效率 (6)2.2 传动比变化特性 (7)2.2.1 转向系传动比 (7)2.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系 (7)2.2.3 转向器角传动比的选择 (8)2.3 转向器传动副的传动间隙 (9)2.4 转向盘的总转动圈数 (9)3FSAE汽车转向系统总体机构设计 (10)3.1 参考数据的确定 (10)3.2 转向系统类型选择 (10)3.2.1 机械转向系 (10)3.2.2 动力转向系 (11)3.3 转向器类型选择 (13)3.3.1 齿轮齿条转向器 (13)3.3.2 循环球式转向器 (13)3.3.3 蜗杆滚轮式转向器 (14)3.3.4 蜗杆指销式转向器 (15)3.4 转向轮侧偏角计算 (15)4转向器设计 (17)4.1 齿轮齿条式转向器的结构 (17)4.2 齿轮齿条式转向器形式 (17)4.3 齿轮齿条式转向器的布置形式 (18)4.4 齿轮齿条啮合传动的特点 (19)4.5 转向器参数选取 (21)4.6 选择齿轮齿条材料 (25)4.7 齿轮的强度计算 (25)4.7.1 齿轮齿条传动的载荷计算 (25)4.7.2 齿轮的受力分析 (26)4.7.3 齿面接触强度计算 (27)4.7.4 齿根弯曲强度计算 (29)4.8 齿条的强度计算 (30)4.8.1 齿条的受力分析 (30)4.8.2 齿条杆部受拉压的强度计算 (31)4.9 齿轮轴的结构设计 (32)4.10 轴承的选择 (32)4.11 转向器的润滑方式和密封类型的选择 (32)5 转向操纵与传动机构设计 (33)5.1 方向盘设计 (33)5.1.1 FSAE汽车方向盘设计要求： (33)5.1.2 结构形式 (33)5.2 转向轴设计 (34)5.3 转向管柱设计 (36)5.4 转向节设计 (36)5.5 转向横拉杆与球头销 (37)6 转向梯形机构优化 (38)6.1 转向梯形机构概述 (38)6.2 整体式转向梯形结构方案分析 (38)6.3 整体式转向梯形机构优化分析 (39)6.4 整体式转向梯形机构优化设计 (42)6.4.1 优化方法介绍 (42)6.4.2 优化设计计算 (43)7结论 (45)参考文献 (47)致谢 (48)绪论中国大学生方程式汽车大赛（以下简称"FSAE"）是中国汽车工程学会及其合作会员单位，在学习和总结美、日、德等国家相关经验的基础上，结合中国国情，精心打造的一项全新赛事。
FSAE赛车转向系统CAD与CAE设计
FSAE赛车转向系统CAD与CAE设计FSAE（Formula SAE）是一项学生工程竞赛，由学生设计和建造一款Formula-style赛车，以参加一系列国际比赛。
FSAE赛车需要在各种挑战环境下运行，并需要具有高性能转向系统，以确保车辆在赛道上的准确操控。
因此，对FSAE赛车转向系统的CAD（计算机辅助设计）与CAE（计算机辅助工程）设计至关重要。
转向系统是FSAE赛车中至关重要的一个组成部分，直接影响到车辆的操控性能和安全性。
一个优秀的转向系统需要具有以下特点：具有良好的操控性和稳定性、轻量化设计、耐用性强、尽可能减小功耗和能耗等。
在进行CAD与CAE设计时，需要充分考虑这些特点，以确保转向系统的设计符合赛车的需求。
在进行CAD设计时，工程师们可以利用各种CAD软件，如SolidWorks、AutoCAD等，对转向系统进行三维建模。
在建模过程中，需要考虑各个零部件的尺寸、间隙以及安装位置等因素，并确保各个零部件之间的匹配性和协调性。
此外，CAD设计还可以帮助工程师们进行各种虚拟分析，如有限元分析（FEA）、动力学模拟等，以验证转向系统的强度和稳定性。
在进行CAE设计时，工程师们可以利用各种CAE软件，如ANSYS、ADAMS等，对转向系统进行模拟分析。
通过CAE分析，工程师们可以评估转向系统在各种工况下的性能表现，如转向灵活性、阻尼效果、响应时间等。
通过对模拟结果的分析，可以发现并解决转向系统中存在的问题，优化设计方案，提高系统的性能。
在CAD与CAE设计中，需要特别注意以下几个方面：1.转向系统的优化设计：在CAD设计中，需要充分考虑各个零部件的结构设计、材料选择和加工工艺等因素，以保证转向系统的性能表现。
在CAE设计中，需要对转向系统进行各种模拟分析，以找出系统存在的问题，并提出相应的解决方案。
2.转向系统的强度和稳定性：在CAD设计中，需要对各个零部件进行强度分析，以确保系统在高速运行时不会发生破裂或变形。
大学生方程式赛车转向器毕业设计
目 录
第一章 绪 论 .................................................................................. 1 § 1.1 Formula SAE 概述 ............................................................. 1 § 1.1.1 背景 .......................................................................... 1 § 1.1.2 发展和现状 .............................................................. 2 § 1.2 中国 FSAE 发展概况 ........................................................ 2 § 1.3 任务和目标 ....................................................................... 3 第二章 转向系设计方案分析 ......................................................... 4 § 2.1 赛车转向系概述 ................................................................ 4 § 2.2 转向系的基本构成 ............................................................ 4 § 2.3 转向操纵机构 ................................................................... 4 § 2.4 转向传动机构 ................................................................... 6 § 2.5 机械式转向器方案分析 .................................................... 6 § 2.5.1 齿轮齿条式转向器 ................................................... 6 § 2.5.2 其他形式的转向器 ................................................... 8 § 2.5.3 转向器形式的选择 ................................................... 9 § 2.6 赛车转向系统传动比分析 ................................................ 9 § 2.7 转向梯形机构的分析与选择 ........................................... 10 § 2.7.1 转向梯形机构的选择 ............................................. 10 § 2.7.2 断开式转向梯形参数的确定 .................................. 10 § 2.7.3 转向系内外轮转角的关系的确定 .......................... 12 § 2.7.4 MATLAB 内外轮转角关系曲线部分程序 ............... 14 第三章 转向系主要性能参数 ....................................................... 16 § 3.1 转向器的效率 ................................................................. 16 § 3.1.1 转向器的正效率 η+ ................................................ 16 § 3.1.2 转向器的逆效率 η - ................................................. 17
大学生方程式赛车转向节设计与优化
0引言大学生方程式赛车比赛由国际汽车工程师协会于1979年举办，面向在校本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛[1]。
该赛事针对提升大学生研发创新能力而开办，对学生知识运用、团队协作以及人际交流方面的能力都有极大的提升。
转向节是悬架系统的重要组成部分，是赛车底盘所有零部件中受力最复杂、工况最恶劣的零部件之一。
在实际行驶工况中，它不光要承受整车重量，还要承受赛车工况当中的路面冲击、制动力矩和转向力矩等载荷。
复杂和严苛的受力条件对其刚强度提出了较大考验，且由于转向节属于簧下质量，其轻量化对提高赛车操纵稳定性有重要影响[2]。
因此，转向节的合理设计与优化对于提高赛车性能，满足刚强度和轻量化要求有重要意义。
1转向节结构设计转向节作为连接悬架上下摆臂、制动卡钳和转向横拉杆的关键零部件，其结构设计需要满足赛车四轮定位参数、悬架结构形式、制动卡钳和转向横拉杆安装位置等诸多因素的要求。
本文研究的赛车悬架形式为不等长双横臂式独立悬架。
利用车辆动力学仿真软件ADAMS 对赛车悬架系统K&C 特性进行仿真调教和优化[3，4]，得到最优悬架硬点组合下的主销内倾角为7°，主销后倾角为3.6°。
确定转向横拉杆和制动卡钳安装位置后，建立转向节的三维模型如图1所示，其质量为712g 。
2转向节强度校核当赛车在进行高速过弯测试时，若速度过大将导致赛车冲出赛道，由于赛道外的路面不平整，因此会带来冲击载荷。
同时，车手将踩下制动踏板，因此会产生制动力。
这种包含冲击、制动和侧倾的极限工况对转向节强度提出了巨大考验。
为了保证转向节在任何情况下都有足够的强度，认为制动减速度和侧向加速度都达到最大值。
赛车轮胎能提供的最大制动减速度为1.4g ，车身结构能提供的最大侧向加速度为1.7g 。
由此计算得到转向节受到垂直地面的冲击载荷为3900N ，刹车座受力为2100N ，转向节臂受力为1500N [5]。
在该受力条件下，利用有限元技术计算得到转向节最大应力为395MPa （图2）。
F1转向系设计
目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (3)1.1 前言 (3)1.2 设计思路 (3)2 汽车转向系统概述 (4)2.1 转向系的主要要求 (4)2.2 转向系统分类 (5)2.3 转向系布置设计 (5)3 转向器的结构型式及选择 (6)3.1 循环球式转向器 (6)3.2齿轮齿条式转向器 (6)3.2.1 材料的选择 (7)3.2.2 齿轮齿条式转向器优缺点 (7)3.2.3 输入输出形式的选择 (7)3.2.4 齿轮啮合方式的选择 (10)3.2.5 齿条断面形状 (11)3.2.6 齿轮齿条式转向器和转向梯形相对位置 (11)4 转向操纵机构 (12)5 转向传动机构 (13)6 转向梯形的优化设计 (13)6.1 转向梯形结构的选择 (13)6.2 断开点位置的确定 (15)6. 3 转向梯形的设计优化 (16)6.4 用解析法求内、外轮转角关系 (17)6.5 转向传动机构的优化设计 (19)6.5.1 目标函数的建立 (19)6.5.2 设计变量与约束条件 (20)6.5.3 转向梯形的计算 (23)6.5.4 优化结论 (27)7 转向器参数设计 (28)7.1 原地转向力矩及转向器手力计算 (28)7.2 转向器角传动比及力传动比 (29)8 齿轮齿条参数设计及校核 (30)8.1 齿轮精度等级、材料及参数的选择 (30)8.2齿轮几何尺寸确定 (30)8.3齿根弯曲疲劳强度计算 (31)8.3.1 齿轮的齿根弯曲强度校核 (31)8.3.2 齿面接触疲劳强度校核 (31)8.4 齿条参数的设计 (32)结论 (33)致谢 (33)参考文献 (34)F1转向系设计摘要：转向系统在赛车中占有重要的地位，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性。
本课题首先通过分析转向系的功能要求，结合转向系统的布置设计，比较各类型的转向器的优缺点，选用齿轮齿条式转向器。
大学生方程式赛车(总体设计)毕业设计(论文)
河南科技大学毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计（总体设计）大学生方程式赛车设计（总体设计）摘要本次毕业设计为期二个多月，进行了方程式赛车的总体设计。
在设计中，主要运用了对比分析的方法，各项参数通过优化设计和UG、MATLAB等进行优化。
初期阶段，我们根据2011年大学生方程式汽车大赛规则确定了赛车整体布置方案，并进行论证与分析，初步确定赛车主要参数。
通过计算与对比，确定发动机型号，初选传动系最大传动比、最小传动比。
中期阶段，我们设计中使用UG6.0三维软件对各个零部件总成进行建模和整体装配，并进行悬架、转向的运动干涉分析。
利用发动机动力特性曲线特点，用MATLAB软件绘制出赛车驱动力-行驶阻力平衡图、加速度曲线图等，并详细计算赛车燃油经济性。
最后阶段，利用UG7.5进行导出赛车总体布置二维工程图，并制成总体参数表，并将第一代赛车与第二代赛车进行对比分析。
对于考虑到的实际生产中可能发生变化的悬架、车架和转向部件，预留方案。
通过本次毕业设计，了解和掌握了对汽车进行总体设计的步骤和方法，巩固了本专业的所学的专业知识，增强了搜集资料、整合资料的能力，这些将为我毕业以后从事汽车设计工作打下良好的基础。
关键词：FSAE，总体参数，参数确定，总布置、赛车动力性、燃油经济性ABSTRACTFor two months, My graduation design is the overall design of the formula racing. we used the contrast analysis method mainly in the design, through optimizing the parameters optimization design and optimization of UG MATLAB, etc.Initial stage, we according to 2011 auto contest rules determine college equation overall layout of the car, and the demonstration and analysis, the main parameter is determined primarily racing. Through calculation and comparison, sure engine type, primaries drivetrain maximum transmission ratio, minimum transmission.The intermediate stage, we design UG6.0 3d software used in various parts of assembly for modeling and whole assembly, and suspension, steering movement interference analysis. Use of engine power characteristic curve characteristic, MATLAB software mapped drive car driving forces - resistance balance figure, acceleration curve, and etc, and detailed calculation racing fuel economy.The final stages UG7.5 are derived by car, general layout, and two-dimensional engineering graphics overall parameter table, and made the first generation and the second generation racing cars are compared and analyzed. For considering the actual production of may change suspension, frame and steering parts, obligate scheme.Through the graduation design, I understand and master the overall design of car of the steps and method, the professional knowledge of professional knowledge, enhance the data collection and integration of information, these ability after my graduation will be engaged in car design lay a good foundation for the job.KEY WORDS:FSAE, general parameters, parameter identification, general arrangement,the car power, fuel economy特殊符号m a 汽车总质量kgV 最高车速km/hL 轴距 mmB1 前轮距 mmB2 后轮距 mmR 最小转弯半径mmhg 满载时质心高度mmhgˊ空载时质心高度mmD 轮胎直径mmB 轮胎宽度mmP 轮胎气压MPA 汽车迎风面积F 滚动阻力系数C空气阻力系数Do i驱动桥主减速比g i变速器传动比F汽车行驶使的空气阻力w1g i变速器Ⅰ挡传动比F车轮与路面的附着力ϕm汽车总质量au汽车行驶速度aP发动机最大功率emaxT发动机转矩eP为克服滚动阻力所消耗的功率fϕ轮胎与路面的附着系数η传动系效率tQ是百公里油耗s目录第一章FSAE赛车总体概况 (1)§1.1 FSAE赛车起源 (1)§1.2 FSAE赛车现状 (2)§1.2.1国际赛车概况 (2)§1.2.2国内赛车概况 (2)§1.2.3我校赛车概况 (2)§1.3 FSAE赛车总体设计概述 (3)§1.3.1汽车设计的规律、决策与设计过程 (3)§1.3.2 FSAE赛车主要技术要求 (3)§1.3.3 第二代赛车设计目标 (4)§1.3.4 FSAE赛车项目意义 (5)第二章FSAE赛车总体设计 (7)§2.1 总体设计目标 (7)§2.2 赛车目标参数的初步确定 (8)§2.2.1 发动机选择 (9)§2.2.2 轮胎的选择 (10)§2.2.3 传动系最小传动比的确定 (11)§2.2.4 传动系最大传动比的确定 (11)§2.3 赛车发动机选型 (12)§2.4 赛车主要设计参数的确定 (13)§2.4.1 尺寸参数 (13)§2.4.2 质量参数 (14)§2.4.3 性能参数 (15)§2.5 赛车各系统设计 (17)§2.5.1 悬架系统设计 (18)§2.5.2 转向系统设计 (19)§2.5.3 制动系统设计 (19)§2.5.4 电器系统设计 (21)§2.5.5 车身设计 (23)§2.5.6 车架设计 (23)第三章赛车动力性与燃油经济性 (25)§3.1 汽车的动力性 (25)§3.1.1 动力性的评价指标 (25)§3.1.2驱动力—行驶阻力图 (25)§3.1.3 汽车的加速能力 (28)§3.1.4 动力特性图 (29)§3.1.5 功率平衡 (31)§3.2 燃油经济性 (32)第四章赛车总体布置 (34)§4.1整车布置的基准线（面）-零线的确定 (34)§4.2各部件的布置 (34)§4.3总体设计参数表 (37)第五章结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)第一章FSAE赛车总体概况Formula SAE 赛事1980年在美国举办第一次比赛以来，现在已经成为汽车工程学会的学生成员举办的一项国际赛事，其目的是设计、制造一辆小型的高性能方程式赛车，并使用这辆自行设计和制造的赛车参加比赛。
BSC赛车转向系统的设计及优化
Vol 49 No. 6Jun.2021第49卷第6期林业机械与木工设备2021 年 6 月FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT研究与设计BSC 赛车转向系统的设计及优化宁太宇，陈继飞**,刘学渊收稿日期=2020-12-28基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(202010677164)第一作者简介：宁太宇(1998 -)，男，本科生，主要从事车辆工程方面的研究,E-mail ：3256681098@qq. com 0*通讯作者：陈继飞(1976 -),男，高级实验师，博士，主要研究方向为先进制造技术,E-mail ：cjflOO 可*********。
(西南林业大学机械与交通学院，云南昆明650224)摘要：BSC 大赛成为全国普通高校和职业院校大学生的热点赛事，转向系统是任何车辆都不可或缺的 组成部分，其结构优化设计需要充分考虑方向盘、转向器、转向轮的工作情况，满足人们的驾驶体验，要在充分保障驾驶安全的基础上确保车辆具有良好的操控性和舒适性。
使用三维建模软件UG 建立转向系统模型，进一步确定硬点、坐标，在此基础上进入Adams/car 中建立动力学仿真模型，并通过ansys 进行有限元分析，对转向系统做出优化。
通过优化设计转向系统，实际因变角与理论期望值的误差为1.918°,提高了转向精度；角 传动比由6. 35： 1变为6： 1,实现对赛车转向灵敏度要求;前轮前束角从-1.48。
变为0.99。
关键词：BSC 赛车；转向系统;有限元分析；Adams/car ；优化设计中图分类号:U463 文献标识码:A文章编号：2095 -2953(2021)06 -0065 -06Design and Optimization of Steering System for BSC Racing CarsNING Tai-yu, CHEN Ji-fei * , LIU Xue-yuan(School of Machinery and Transportation , Southwest Forestry University , Kunming Yunnan 650224,China)Abstract : BSC has become a hot event for college students in general colleges and universities and vocational colle ges across China. In racing , a steering system is an indispensable part of any vehicle. The structural optimization de sign needs to fully consider the working conditions of the steering wheel , steering gear and directive wheels to meetpeople's driving experience. It is required to guarantee the good handling and comfort of vehicles on the basis of fully guaranteeing driving safety. Three - d imensional modeling software UG was used to establish a steering system model , with hard point coordinates further determined , based on which a dynamic simulation model was established in Ad ams/c ar , with finite element analysis performed through Ansys to optimize the steering system. By optimizing the de sign of the steering system , the error between the actual variable angle and the theoretical expected value was 1. 918°‘improving the steering accuracy , the angular transmission ratio changed from 6. 35： 1 to 6： 1, realizing thesteering sensitivity requirements fbrracing cars ；the toe angle of the front wheels changed from - 1. 48° to 0. 99°.Key words ： BSC racing car ； steering system ； finite element analysis ； Adams/car ； optimal design66林业机械与木工设备第49卷中国大学生巴哈大赛(Baja SAE China),简称BSC大赛，是由中国汽车工程学会主办的大学生小型越野车竞赛。
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赛车转向系统是用于改变或保持赛车行驶方向的专门机构。
起作用是使赛车在行驶过程中能按照车手的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及赛车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持赛车继续稳定行驶。
因此，转向系统的性能直接影响着赛车的操纵稳定性和安全性。
对赛车的行驶安全至关重要，因此赛车转向系统的零件都称为保安件。
赛车转向系统和制动系统都是赛车安全必须要重视的两个系统。
当转动赛车方向盘时，车轮就会转向。
为了使车轮转向，方向盘和轮胎之间发生了许多复杂的运动。
最常见的赛车转向系统的工作原理包括：齿条齿轮式转向系统和循环球式转向系统。
当赛车转向时，两个前轮并不指向同一个方向。
要让赛车顺利转向，每个车轮都必须按不同的圆圈运动。
由于内车轮所经过的圆圈半径较小，因此它的转向角度比外车轮要大。
如果对每个车轮都画一条垂直于它们的直线，那么线的交点便是转向的中心点。
转向拉杆具有独特的几何结构，可使内车轮的转向度大于外车轮。
赛车转向系统分为两大类：机械转向系
统和动力转向系统。
a机械转向
系统：完全靠车手手力操纵的转
向系统。
b动力转向系统：借助
动力来操纵的转向系统。
动力转
向系统又可分为液压动力转向系
统和电动助力动力转向系统。
机
械转向系以车手的体力作为转向
能源，其中所有传力件都是机械
的。
机械转向系由转向操纵机构、
转向器和转向传动机构三大部分
组成（如图）。
车手对转向盘施
加的转向力矩通过转向轴输入转
向器。
从转向盘到转向传动轴这
一系列零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有级减速传动副。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了赛车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节属于转向传动机构。
转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将车手转动转向盘的操纵力传给转向器。
机械转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。
常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。
齿条齿轮式齿轮组被包在一个金属管中，齿条的各个齿端都突出在金属管外，并用横拉杆连在一起。
小齿轮连在
转向轴上。
转动方向盘时，齿轮就会旋转，从而带动齿条运动。
齿条各齿端的横拉杆连接在转向轴的转向臂上。
齿条齿轮式齿轮组有两个作用：a 将方向盘的旋转运动转换成车轮转动所需的线性运动。
b 提供齿轮减速功能，从而使车轮转向更加方便。
转向传动比是指方向盘转向程度与车轮转向程度之比。
若将方向盘旋转一周（360度）会导致车轮转向20度，则转向传动比就等于360除以20，即18:1。
转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按一定关系变化，以保证赛车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。
赛车转向时，要使各车轮都只滚动不
滑动，各车轮必须围绕一个中心点O 转动，如下图显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且左、右前轮也必须以这个中心点O 为圆心而转动。
为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关系：
B
+=βαcot cot
由转向中心O 到外转向轮与地面接触点的距离，称为车转弯半径。
转弯半径越小，则赛车转向所需场地就越小。
当外转向轮偏转角达到最大值α时，转弯半径R 最小。
在理
想情况下，最小转弯半径R 与的关系为：min sin αL
R =
机械转向系的常见故障主要包括：转向沉重，转向盘自由行程过大和转向轮抖动。
赛车行驶中，车手向左、右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感；赛车低速转弯行驶和调头时，转动转向盘感到非常沉重，甚至打不动。
转向沉重的根本原因是转向轮气压不足或定位不准，转向系传动链中出现配合过紧或卡滞而引起摩擦阻力增大。
具体原因主要有：①转向轮轮胎气压不足，应按规定充气。
②转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成转向轮定位失准，应校正车轴和车架，并重新调整转向轮定位。
③转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合太紧，应予调整。
④转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小，应予调整。
⑤转向器缺油或无油，应按规定添加润滑油。
⑥转向器壳体变形，应予校正。
⑦转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦，应予修理。
⑧转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油，应予调整或添加润滑脂。
⑨转向节主销与转向节衬套配合过紧或缺油，或转向节止推轴承缺油，应予调整或添加润滑脂等。
转向盘自由行程过大又可称为转向不灵敏。
赛车保持直线行驶位置静止不动时，转向盘左右转动的游动角度太大。
具体表现为赛车转向时感觉转向盘松旷量很大，需用较大的幅度转动转向盘，方能控制赛车的行驶方向；而在赛车直线行驶时又感到行驶方向不稳定。
转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动链中—处或多处的配合因装配不当、磨损等原因造成松旷。
具体原因主要有：①转向器主、从动啮合部位间隙过大或主、从动部位轴承松旷，应予调整或更换。
②转向盘与转向轴连接部位松旷，应予调整。
③转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷，应予调整。
④纵、横拉杆球头连接部位松旷，应予调整或更换。
⑤纵、横拉杆臂与转向节连接松旷，应予调整或更换。
⑥转向节主销与衬套磨损后松旷，应予更换。
⑦车轮轮毂轴承间隙过大，应予更换等。
赛车在某低速范围内或某高速范围内行驶时，出现转向轮各自围绕自身主销进行角振动的现象。
尤其是高速时，转向轮摆振严重，握转向盘的手有麻木感，甚至在驾驶室可看到赛车车头晃动。
转向轮抖动的根本原因是转向轮定位不准，转向系连接部件之间出现松旷，旋转部件动不平衡。
具体原因主要有：①转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷，应予校正动平衡或更换轴承。
②转向轮使用翻新轮胎，应予更换。
③两转向轮的定位不正确，应予调整或更换部件。
④转向系与悬挂的运动发生干涉，应予更换部件。
⑤转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大，应予调整或更换轴承。
⑥转向器垂臂与其轴配合松旷或纵、横拉杆球头连接松旷，应予调整或更换。
⑦转向器在车架上的连接松动，应予紧固。
⑧转向轮所在车轴的悬挂减振器失效或左右两边减振器效能不一，应予更换。
⑨转向轮所在车轴的钢板弹簧U 形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷，应予紧固或调整。
⑩转向轮所在车轴的左右两悬挂的高度或刚度不一，应予更换等。
动力转向系一般是在机械转向系的基础上加装转向助力装置；常用的助力装置是液压式，主要由转向泵、动力油缸、控制阀、转向油罐和油管等组成。
动力转向系的常见故障部位主要有：转向盘自由行程、转向传动机构连接处、转向器、转向泵、控制阀、油管接头等。
动力转向系的常见故障有转向沉重和转向噪声等。
转向沉重故障一般由液压转向助力系统失效或助力不足，机械传动机构损坏或调整不当引起。
具体原因主要是：①转向油罐油液油量不足或规格不对，应使用正确的油液并调整到规定高度。
②油路堵塞或不畅，应予检修。
③油路中有泄漏现象，应予检修排除。
④油路中有空气，应予排气。
⑤转向泵传动带损坏或打滑，应予调整或更换。
⑥调节阀失效，使输出压力过低，应予更换或调整。
⑦转向机构调整不当，应予调整等。
转向噪声故障——装有动力转向系的赛车，在发动机起动后，转向助力泵的溢流阀中出现液流噪声是正常的，但噪声过大甚至影响转向性能时，该噪声应视为故障。
因助力系统引起转向噪声的原因主要是：①转向泵损坏或磨损严重，应予修理或更换。
②转向泵传动带打滑，应予调整或更换。
③控制阀性能不良，应予检修。
④系统中渗入空气，应予排气。
⑤管道不畅，应予检修等。