汽车转向机构设计
汽车转向系设计
商用车：转动圈数小于3、最大手力200N
第一节 概述
3.转向系的主要设计要求 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反
冲力要尽可能小。 转向器和转向传动机构的球头处有间隙调整
当双横臂互相平行时，AB 的瞬时中心P 在无穷远处，从P 点引 出的直线都变成了平行线。其中，过点A、S 的两条平行线之间 的距离与过点QAB、QBS 的两条平行线之间的距离相等。
第七节 转向梯形设计
利用上下止点法确定横拉杆断开点位置
第七节 转向梯形设计
二、整体式转向梯形机构的设计、校核 （转向力特性）
时的传递特性
(P1 P2 ) / P1 (P3 P2 ) / P3
第三节 转向系主要性能参数
1.转向器的效率
可逆式、不可逆式、极限可逆式
tan 0 tan( 0 )
tan( 0 ) tan 0
第三节 转向系主要性能参数
2.转向系传动比的变化特性 转向系角传动比 。 转向系力传动比 。 转向器角传动比的变化规律 。 齿轮齿条式变速比转向器 循环球齿条齿扇式变速比转向器
第七章 转向系设计
第一节 概述
1.转向系的作用 保持或改变汽车行驶方向的机构， 在汽车转向行驶时，保证各转向轮之
间有协调的转角关系 2.转向系的组成
第一节 概述
3.转向系的主要设计要求 转弯行驶时，车轮绕一个瞬时转向中心旋转，车轮
不应有侧滑。 自动回正，并保持稳定的直线行驶状态。 转向轮不得产生自激振动，转向盘没有摆动。 悬架导向机构和转向传动机构共同工作时，由于运动
汽车电动助力转向机构的设计讲解
汽车电动助⼒转向机构的设计讲解汽车电动助⼒转向机构的设计引⾔在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助⼒转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后⼜出现了电控液压助⼒转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助⼒转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。
装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速⾏驶时驾驶员操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采⽤了液压助⼒转向系统[1]。
但是，液压助⼒转向系统⽆法兼顾车辆低速时的转向轻便性和⾼速时的转向稳定性，因此在1983年⽇本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助⼒转向系统。
这种新型的转向系统可以随着车速的升⾼提供逐渐减⼩的转向助⼒，但是结构复杂、造价较⾼，⽽且⽆法克服液压系统⾃⾝所具有的许多缺点，是⼀种介于液压助⼒转向和电动助⼒转向之间的过渡产品。
到了1988年，⽇本Suzuki公司⾸先在⼩型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助⼒式电动助⼒转向系统；1990年，⽇本Honda 公司也在运动型轿车NSX上采⽤了⾃主研发的齿条助⼒式电动助⼒转向系统，从此揭开了电动助⼒转向在汽车上应⽤的历史。
第1章概述1.1电动助⼒转向的优点与传统的转向系统相⽐，电动助⼒转向系统最⼤的特点就是极⾼的可控制性，即通过适当的控制逻辑，调整电机的助⼒特性，以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的⽬的。
作为今后汽车转向系统的发展⽅向，必将取代现有的机械转向系统、液压助⼒转向系统和电控制液压助⼒转向系统[2]。
相⽐传统液压动⼒转向系统，电动助⼒转向系统具有以下优点：（1）只在转向时电机才提供助⼒，可以显著降低燃油消耗传统的液压助⼒转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动⼒。
汽车转向梯形机构设计
设计题目：汽车转向梯形机构的设计班级：机自xx姓名：xxx指导老师：xx2021年10月10日西安交通大学汽车转向梯形机构设计机自84班李亚敏08011098设计要求：(1)设计实现前轮转向梯形机构；(2)转向梯形机构在运动过程中有良好的传力性能。
原始数据：车型：无菱兴旺，转向节跨距M：1022mm，前轮距D：1222mm，轴距L:1780mm，最小转弯半径R：4500mm。
前言：汽车转向系统是用来改变或恢复其行驶方向的专设机构，由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三局部组成。
转向操纵机构主要由方向盘、转向轴、转向管柱等组成：转向器将方向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构：转向传动机构将转向器输出的力和运动传给车轮，并使左右车轮按一定关系进行偏转运动的机构。
设计过程：一、设计原理简介1采用转向梯形机构转向的机动车辆，左右转弯时应具有相同的特征，因此左右摇臂是等长的。
2内外侧转向轮偏转角满足无侧滑条件时的关系式为：cotα−cotβ=ML(1)3.转向过程中转向梯形机构应满足的方程为cos(α+α0)=cos(β+β0)−aMcos(β+β0−α−α0)+2a2−b2+M22Ma(2)且b=M−2acosα0(3)代人整理得：cos(α+α0)=−cos(β−α0)+aMcos(β−α−2α0)+2cosα0−2cos2α0M +aM(4)式中αβ为无侧滑状态下梯形臂转角的对应位置，可视为。
由(1)式算出来，因此，方程中有两个独立的未知量需求解，要梯形臂转角的两个对应位置即两个方程来求解。
4梯形臂转角的两个对应位置确实定由函数逼近理论确定梯形臂转角的两个对应位置的方程为：αi=qq 2[1−cos2i−14π](i=1,2)(5)式中，qq为外偏转角的最正确范围值，由计算机逐步搜索获得。
由汽车的最大转弯半径可得最大转角为度。
5非线性方程组的求解由梯形臂转角的两个对应位置确定的方程为cos(αi+α0)+cos(βi−α0)−aMcos(βi−αi−2α0)−2cosα0+2cos2α0M −aM=0 (i=1,2)可用最速下降法计算该方程。
汽车转向机构原理
汽车转向机构设计
汽车转向机构设计汽车转向机构是汽车的核心驱动部件之一，它负责将驾驶员的操纵输入转化为车辆的转向动作。
在汽车设计中，转向机构的设计非常重要，直接关系到汽车的操控性、稳定性和安全性。
本文将从转向机构的基本原理、类型和设计要点等方面对汽车转向机构进行详细介绍。
一、转向机构的基本原理汽车转向机构的基本原理是通过驾驶员对方向盘的操纵，传递给转向机构并将其转化为车辆的转向动作。
转向机构一般由转向盘、转向柱、转向齿条、齿轮等部件组成。
驾驶员通过转向盘对转向机构施加力矩，使转向盘旋转，转向柱通过螺旋副将转向力矩传递给转向齿条，在转向齿条的作用下，通过机械传动使车轮发生转向。
二、转向机构的类型1.摩擦销转向机构：该机构通过摩擦销将驾驶员的操纵力传递给转向机构。
摩擦销转向机构简单、结构紧凑，但摩擦力不稳定，对转向贴合性要求较高。
2.齿轮齿条转向机构：该机构采用齿轮与齿条的咬合来传递转向动作，具有稳定性好、转向平稳的特点。
齿轮齿条转向机构常见的是德国式转向机构和柏格式转向机构。
3.斜齿杆转向机构：该机构采用斜齿杆与齿轮咬合，通过斜齿杆的线性移动产生转向动作。
斜齿杆转向机构结构简单、重量小，但有时会存在斜齿杆的进退现象，影响操控性。
4.电动转向机构：该机构通过电动助力来实现转向动作，大大减轻驾驶员的操纵力。
电动转向机构响应速度快，操控性好，但需要电源支持，如果电路故障会影响转向功能。
三、转向机构的设计要点1.正确确定转向机构的传动比：传动比是转向机构设计中最重要的参数之一，决定了转向动作传递的快慢程度。
传动比过小会导致转向盘转动角度大，驾驶员力度大，操控性差；传动比过大会导致方向盘转动角度小，导致转向不灵敏，容易发生意外。
因此，在设计转向机构时要根据车辆的类型和使用情况来确定适合的传动比。
2.考虑转向机构的结构强度：转向机构在车辆操控过程中承受着巨大的力矩和冲击，其结构必须具备足够的强度和刚性，以确保操控的安全性。
在设计转向机构时，需要考虑材料的选择，合理设置加强筋或加强板等结构来加强模块的强度。
汽车十字轴万向节转向机构的运动学设计及优化
汽车十字轴万向节转向机构的运动学设计及优化汽车十字轴万向节是汽车转向机构中的重要部件，它将发动机转动的动力传递到车轮上，并使车轮能够转向。
因此，其运动学设计与优化对于汽车的性能和安全性具有重要的影响。
首先，设计过程中需要确定汽车的转向角度和转向半径。
根据车辆类型和用途的不同，转向角度和转向半径也会有所不同。
在此基础上，为了保证行驶过程中的稳定性和减少悬架系统的干扰，需要使转向角度和转向半径尽可能小。
其次，汽车十字轴万向节的尺寸和角度也是需要优化的关键因素。
为了降低能量损失和减少零部件的磨损，需要使汽车十字轴万向节能够充分利用发动机的扭矩。
同时，还需要注意其角度和尺寸的合理性，以充分挖掘发动机的潜力，并减少整个转向机构的摩擦和能量损失。
此外，乘坐舒适度也是运动学设计中需要考虑的另一个重要问题。
汽车十字轴万向节在高速行驶时会产生噪音和震动，这对于乘客的舒适度会造成一定的影响。
优化汽车十字轴万向节的设计，可以减少噪音和震动，提升车辆乘坐舒适性。
最后，需要在运动学设计中考虑其制造成本、易用性和可靠性。
制造成本是衡量汽车零部件重要指标之一，优化设计可以有效降低生产成本。
同时，易用性和可靠性也是设计的必要要求，目的是提高汽车使用的安全性和便捷性。
总之，汽车十字轴万向节的运动学设计及优化需要考虑多个因素，包括转向角度和转向半径、尺寸和角度、乘坐舒适度、制造成本、易用性和可靠性等。
只有在全面考虑这些因素的基础上进行优化，才能充分发挥十字轴万向节的性能优势，提高汽车行驶的安全性和舒适性。
除了设计和优化，汽车十字轴万向节的使用寿命也是需要考虑的重要因素。
长期使用会导致其表面磨损和金属疲劳，从而影响转向效果和安全性。
因此，定期保养和更换十字轴万向节是保障汽车行驶安全的必要措施。
此外，在具体的运动学设计过程中，需要利用计算机辅助设计和分析技术。
通过对十字轴万向节的参数、材料和应力分析等，可以有效地评估其性能和可靠性，以及预测其损坏和寿命。
第七章 汽车转向系统设计
马 天
力矩反算载荷，动力缸以前零件的计算载荷应取驾驶员作用在转向
飞
盘轮缘上的最大瞬时力（700N）。
29
二、齿轮齿条转向器的设计
汽
车
模数 压力角 齿数 螺旋角 材料
设
齿轮 2~3mm 20º
5~7
9º~15º 16MnCr5
计
15CrNi6
教
齿条 保证啮 12º~35º 保证齿 保证布 45，淬火
逆效率为
马
tg(0 ) tg 0
天
飞
➢导程角必须大于摩擦角，通常0 5°~10°。
18
二、传动比的变化特性
汽
车 转向系统的传动比
设
➢力传动比ip
计
•从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw与作用在
教
转向盘上的手力Fh之比
案
➢转向系角传动比 iω0
•转向盘角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωk之比
21
二、传动比的变化特性
汽 转向器角传动比的变化规律
车
➢由于转向传动机构角传动比近似为1，因此转向器的角传动比变化
设
规律就代表了转向系统传动比特性。
计
➢由于转向阻力矩与车轮偏转角度大致成正比变化，则
教
➢汽车低速急转弯行驶时，转向阻力矩大，应选用大些的转向器
案
角传动比；
➢汽车以较高车速转向行驶时，转向轮转角较小，转向阻力矩也
案
2．分类
➢机械转向系统
➢依靠驾驶员的手力转动转向盘
➢包括转向操纵机构、转向器、转向传动机构
马
天 ➢动力转向系统
飞
➢利用动力系统减轻驾驶员的手力
2
第一节 概述
(汽车行业)汽车转向梯形机构设计
（汽车行业）汽车转向梯形机构设计汽车转向梯形机构是汽车行业中非常重要的部件之一。
它将驾驶员的转向操作转换成前轮方向的运动，使车辆能够按照驾驶员的意愿进行转向。
因此，汽车转向梯形机构的设计非常重要，不仅需要考虑其机械结构的合理性，还需要考虑其动态特性和安全性能。
汽车转向梯形机构的设计要解决的一个重要问题是机构的传动比和传动精度问题。
传动比指的是驾驶员转动方向盘所能使车辆前轮转向的程度，而传动精度则是指机构传动过程中的误差大小。
通常情况下，传动比需要保证较大的转角与较小的转动力之间的关系，以提供足够的转向力，并使驾驶员的操作更为轻松顺畅。
传动精度则需要尽可能小，以确保转向的准确性和稳定性。
汽车转向梯形机构的设计需要考虑多个部件的合理组合和配置。
其中最主要的部件包括转向节、拉杆、摇臂、拉杆座等。
转向节是转向梯形机构的核心部件，它连接前轮和拉杆，并将前轮转向运动传递到拉杆上。
拉杆是连接前轮和转向节的杆状部件，摇臂则是连接转向节和转向柱的中间件。
拉杆座则是固定拉杆和转向柱的底座。
在设计汽车转向梯形机构时，还需要考虑到动态特性和安全性能。
动态特性主要指机构的响应速度、稳定性以及阻尼。
为了保证机构的响应速度和稳定性，一般需要提高机构的阻尼系数。
同时，还需要考虑防震和抗干扰能力，以确保机构在恶劣路况和异常干扰情况下能够正常运行。
安全性能则是汽车转向梯形机构最重要的考虑因素之一。
机构在运行过程中需要抵御较大的转向力和扭矩。
此外，在车辆发生碰撞时，转向梯形机构也需要能够提供足够的承载能力，以避免驾驶员和车辆受到过大的损伤。
在实际应用中，汽车转向梯形机构的设计需要满足多种使用条件和环境要求。
例如，机构必须在各种温度、湿度和油渍等环境下都能够正常工作，同时还要满足标准化和规范化的要求，以确保产品的质量和可靠性。
总之，汽车转向梯形机构的设计是汽车工程中至关重要的部分。
要实现合理的设计，需要考虑多种因素和要求，包括传动比、传动精度、机构的动态特性、安全性能、使用条件和环境要求等。
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目录中文摘要、关键词 (1)英文摘要、关键词 (2)引言 (3)第1章轿车转向系统总述 (4)1.1轿车转向系统概述 (4)1.1.1转向系统的结构简介 (4)1.1.2轿车转向系统的发展概况 (4)1.2轿车转向系统的要求 (5)第2章转向系的主要性能参数 (7)2.1转向系的效率 (7)2.1.1转向器的正效率 (7)2.1.2转向器的逆效率 (8)2.2 传动比变化特性 (9)2.2.1 转向系传动比 (9)2.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系 (9)2.2.3 转向器角传动比的选择 (10)2.3 转向器传动副的传动间隙 (10)2.4 转向盘的总转动圈数 (11)第3章轿车转向器设计 (12)3.1 转向器的方案分析 (12)3.1.1 机械转向器 (12)3.1.2 转向控制阀 (12)3.1.3 转向系压力流量类型选择 (13)3.1.4 液压泵的选择 (14)3.2 齿轮齿条式液压动力转向机构设计 (14)3.2.1 齿轮齿条式转向器结构分析 (14)3.2.3 参考数据的确定 (20)3.2.4 转向轮侧偏角计算 (21)3.2.5 转向器参数选取 (21)3.2.6 选择齿轮齿条材料 (22)3.2.7 强度校核 (22)3.2.8 齿轮齿条的基本参数如下表所示 (23)3.3 齿轮轴的结构设计 (23)3.4 轴承的选择 (23)3.5 转向器的润滑方式和密封类型的选择 (24)3.6 动力转向机构布置方案分析 (24)第4章转向传动机构设计 (26)4.1 转向传动机构原理 (26)4.2 转向传送机构的臂、杆与球销 (27)4.3 转向横拉杆及其端部 (28)第5章转向梯形机构优化 (30)5.1 转向梯形机构概述 (30)5.2整体式转向梯形结构方案分析 (30)5.3 整体式转向梯形机构优化分析 (31)5.4整体式转向梯形机构优化设计 (34)5.4.1 优化方法介绍 (34)5.4.2 优化设计计算 (35)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)轿车转向机构设计摘要：本课题的题目是转向系的设计。
以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是轿车转向系统总述；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。
因此本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。
实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。
在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。
关键词：轿车转向系齿轮齿条设计转向梯形Cars Steering Mechanism DesignAbstract：The title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, first are cars’ steering system overview; Second, Cars steering system performance parameters; third rack gear and a reasonable match to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that require study, based on the steering wheel rotary drive transmission shaft of the steering rack and pinion steering, through the universal joint drive shaft rotation gear shift, steering rack and steering gear shaft meshing, thereby encouraging steering rack linear motion to achieve steering. Simple structure to achieve the steering tight, short axial dimension, and the number of parts can increase the advantages of less power in order to achieve the vehicle steering stability and sensitivity. In this article a major design steering rack and pinion steering gear shaft and the check, the main methods and theoretical experience in the use of automotive design parameters and the University of mechanical design school curriculum design and the results meet the strength requirements, safe and reliable.Keywords: Car; Steerin; Mechanical Type Steering Gear and Gear Rack; Steering Trapezoidal引言改革开放以来，中国的汽车工业有着飞速的发展，据中国汽车工业协会统计，截至2006年10月底，轿车累计销量超过300万辆，达到304万辆，同比增长40%。
2006年11月的北京车展，自主品牌：奇瑞、吉利、长城、中兴、众泰、比亚迪、双环、中顺、力帆、华普、长安、哈飞、华晨等自主品牌纷纷亮相，在国际汽车盛宴中崭露头角，无论从参展规模还是产品所展示的品质和技术含量上，都不得不令人折服，但和国外有着近百年发展历史的国外汽车工业相比，我们的自主品牌汽车在行车性能和舒适体验方面仍有差距。
汽车工业是国民经济的支柱产业，代表着一个国家的综合国力，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。
到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。
汽车转向系也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。
转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，转向系统应准确，快速、平稳地响应驾驶员的转向指令，转向行使后或受到外界扰动时，在驾驶员松开方向盘的状态下，应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。
随着私家车的越来越普遍，各式各样的高中低档轿车进入了人们的生活中。
快节奏高效率的生活加上们对高速体验的不断追求，也要求着车速的不断提高。
由于汽车保有量的增加和社会活生活汽车化而造成交通错综复杂，使转向盘的操作频率增大，这要求减轻驾驶疲劳。
所以，无论是为满足快速增长的轿车市场还是为给驾车者更舒适更安全的的驾车体验，都需要一种高性能、低成本的大众化的轿车转向结构。
本课题以现在国产轿车最常采用的齿轮齿条液压动力转向器为核心综合设计轿车转向机构。
第1章轿车转向系统总述1.1 轿车转向系统概述在转向技术方面轿车和普通汽车一样，只是由于轿车的体型小，质量轻，在安装空间和转向特性方面与大车有着一定的不同，但轿车的转向系统和通常汽车在转向原理，转向要求和转向效果上都是基本相通的。
1.1.1 转向系统的结构简介转向系统是汽车底盘的重要组成部分，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，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。
按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。
机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。
其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件。
动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。
由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。
1.1.2 轿车转向系统的发展概况早期的轿车转向是用舵柄或横杆(即一种两端带有手柄的水平杆)进行操纵，转向比是1:1，因而汽车转向时的操作是很吃力的。
后来，带有齿轮减速比的转向机构很快被推广使用，但是，这种机构的方向盘不象舵柄或横杆要置放在汽车中线的位置，而是要置放在汽车的左边或右边，这样触发了方向盘位置的争论。
这场争论旷日持久，导致了今天的汽车分成了两大类方向盘装置法：一类以美国，中国，俄罗斯等世界上大多数国家和地区采用的左置方向盘，实行右上左下的汽车行驶规则；另一类以英国及英联邦，日本等少数国家和地区采用的右置方向盘，实行右下左上的汽车行驶规则。
几十年来，各种汽车都使用蜗杆扇形齿轮转向器，现在的循环球式转向器也是这种转向器的一种变型，轿车也经常使用。
在这种转向器中，蜗杆与扇形齿轮之间嵌入了钢珠，大大降低了摩擦力，使汽车的转向操纵变得比较轻松。
从70年代起轿车兴起了齿轮齿条转向机构，它由方向盘、方向轴、方向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮(前轮)等组成。
方向盘操纵转向器内的齿轮转动，齿轮与齿条紧密啮合，推动齿条左移动或右移动，带动转向轮摆动，从而改变轿车行驶的方向。
这种转向机构与蜗杆扇形齿轮等其它类型的转向机构比较，省略了转向摇臂和转向主拉杆，具有构件简单，传动效率高的优点。
而且它的逆传动效率也高，在车辆行驶时可以保证偏转车轮的自动回正，驾驶者的路感性强。
其实，齿轮齿条转向机构早在一世纪前的汽车萌芽发展阶段已经有了，只是那时还不完善，机件加工粗糙。