齿轮齿条转向器设计计算说明书
汽车齿轮齿条式转向器设计
本科学生毕业设计汽车齿轮齿条式转向器设计院系名称：汽车与交通工程学院专业班级：学生姓名：指导教师：职称：黑龙江工程学院二○一一年六月The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Car Rack and Pinion SteeringGearCandidate：Specialty：Class ：Supervisor：Heilongjiang Institute of Technology2011-06·Harbin摘要汽车转向器是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。
随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。
而在机械式转向器中，齿轮齿条式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。
本次设计主要对一汽佳宝的转向器进行设计。
首先对转向器进行了结构上的设计，此转向器选用的是侧面输入，两端输出的齿轮齿条式转向器。
其优点为：结构简单、紧凑；壳体由铝合金或镁合金压铸而成，故质量比较小；传动效率高达90%；齿轮齿条之间因磨损出现间隙后，可利用装在齿条背部、靠近小齿轮的压紧力可以调节的弹簧自动消除齿间间隙，在提高系统刚度的同时也可防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；没有转向摇臂和直拉杆，可以增大转向轮转角；制造成本低。
关键词：转向器；弹簧；横拉杆；设计；校核ABSTRACTAuto steering gear is the important part of automobile. Also the key assembly of vehicle active safety. Its’ quality seriously effecting manipulating stability,with the develop ment of automobile’industry,steering gear is improved gradually. Although electronic steering gear began application, but mechanical steering gear is widely used by automobile and parts manufacturer all over the world. In the mechanical steering gear. The rack and pinion steering gear were widely used in all kinds of Auto factories due to its own characteristics.This design is mainly focus on FAW Jiabao. First, design the steering gear’s structure. This steering gear applied beside input. Two terminal output rack and pinion steering. Its’advantages is simple configuration and compact. Shell is pressurized carging by aluminium alloy or magnesium ally. So the weight is relatively low. Transmitting efficient can reach 90%. If gap appears between rack and pinion. It can be eliminated by the spring which is located back of rack adjustable to pinion,and spring pressure can be ajusted .Simproving the sy sten’s stiffness.It also can prevent the impact and noise when it works .Steering gear occupy. Little volume have no steering arm and tie rod. Steering wheel angle can be increased；manufacturing cost is low.Keywords: steering;spring; horizontal bars;design;check.目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................. I I 第1章绪论 ..................................................................................................................... １1.1选题的目的 .............................................................................................................. １1.2转向器国内外研究现状 .......................................................................................... １1.3转向器发展趋势 ...................................................................................................... ３1.3.1汽车转向技术的发展趋势 ............................................................................ ３1.3.2汽车转向装置的设计趋势 ............................................................................ ３1.4转向器概述 .............................................................................................................. ４1.4.1汽车转向基本要求及其关键技术 ................................................................ ４1.4.2两轮转向及其实现技术 ................................................................................ ５1.4.3四轮转向及其实现技术 ................................................................................ ７1.5设计的预期成果 ...................................................................................................... ９第2章设计方案的选择 .......................................................................................... １０2.1转向器类型的选择 .............................................................................................. １０2.2齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择 ...................................................... １１2.3本章小结 .............................................................................................................. １２第3章齿轮齿条式转向器的设计和计算 ......................................................... １３3.1转向系计算载荷的确定 ...................................................................................... １３3.1.1计算汽车的原地转向阻力矩 .................................................................... １３3.1.2转向器角传动比的计算 ............................................................................ １４3.1.3作用在转向盘上的手力的计算 .................................... 错误！未定义书签。
齿轮齿条转向器设计计算说明书
汽车设计课程设计说明书车辆工程课程设计任务书1．课程设计题目：汽车齿轮齿条式转向器设计及零件加工工艺制定2．课程设计目的：此课程设计是《汽车设计》、《汽车制造工艺学》课程教学重要实践环节，其目的是：1）培养学生理论联系实际的设计思想，巩固和加强所学的相关专业课程的知识；2）熟悉和掌握车辆设计和制造工艺制定的一般过程和方法，提高综合运用所学的知识进行车辆设计与制造的能力；3）熟练掌握和运用设计资料（指导书、图册、标准和规范等）以及经验数据进行设计的能力，培养学生机械制图、设计计算和编写技术文件等的基本技能。
3．课程设计时间：2010年8月30日~2010年9月23日（4周）4．整车性能参数：车型：一汽佳宝（面包车）基本参数（网络搜索得到）：名称轴距L 前轮距L1 后轮距L2 最小转弯半径R数值2500mm 1350mm 1360mm 4600mm名称车长车宽车高车质量数值3930mm 1585mm 1857mm 1123kg 5．汽车齿轮齿条式转向器设计的基本要求：1）技术参数：线角传动比：41.8mm/rad齿轮法向模数：2.2方向盘总圈数：3.5齿条行程：61.5mm2）设计要求：仅设计转向器部分。
6．齿轮齿条式转向器的零件加工制造工艺部分的要求零件名称：齿轮1）生产纲领：1000~10000件，生产类型：批量生产；应保证零件的加工质量，尽量提高生产率和降低消耗率。
2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术；主要的工艺要进行必要的分析论证和计算。
7．提交的文件资料：1）装配图1张（A1）、零件图2张（A3）；2）零件毛配图1张（A3）；3）零件加工工艺过程卡片1套、零件加工工序卡片1套；4）课程设计说明书1份（20页左右）（A4）。
一．齿轮齿条转向器的优缺点：齿轮齿条转向器是由转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。
汽车动力转向系齿轮齿条式的设计设计说明书
中文摘要为了减轻驾驶员转动方向盘的操作力，利用动力产生辅助动力的装置称为转向动力机构。
现代汽车都采用动力转向辅助系统，使驾驶员的转向操作变得方便、省力。
本文主要介绍了齿轮齿条式动力转向器的设计计算以及结构设计。
对转向系的要求,转向系的主要参数，动力转向系的要求,动力转向的组成和工作原理，以及动力转向系布置方案的选择和确定等作了详细的介绍。
并且对所需要的辅助油泵作了计算和选择。
关键字：齿轮齿条式，动力转向，设计计算AbstractIn order to reduce the driver turned the steering wheel operating force, the use of power auxiliary power produced the device is called to the motor. It made the driver change direction conveniently and save his labouring. This text mostly introduced the design and the count of the integery type of circulating rack and pinion steering along with the design of structure. And it particularly introduced the need of steering system, the main parameters of steering system, the need of power steering system , the make-up and the principle of power steering system ,and how to select and ascertain the established scheme of power steering system,It is emphasized the design and the count, also reckon and select the pump.Keywords: Rack and pinion steering,power steering,design and count中文摘要 (I)Abstract .................................................................................................................... I I 前言 (1)第一章转向系统设计方案论证 (2)§1－1 转向系的概述 (2)§1－2 动力转向系统概述 (4)§1－3 齿轮齿条式转向器与其它型式转向器的比较 (6)§1－4 电控液压动力转向系统的工作特性 (7)第二章齿轮齿条转向器设计及校核 (10)§2—1 齿轮齿条转向器种类的选择 (10)§2—2 前轴负荷的确定 (12)§2—3 转向系的主要性能参数计算 (13)§2—4 齿轮齿条转向器的计算及校核 (16)第三章电控液压动力转向系统的设计及验证 (24)§3—1 EHPS系统设计方案选择 (24)§3—2 EHPS系统的设计计算 (27)§3—3 动力转向系统方案校核 (35)第四章毕业设计结论与小结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)本次毕业设计在高晓宏老师的指导下进行。
齿轮齿条传动机构设计说明书
专业资料齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即,/5003s mm V =又()160d 333n V π=，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得min /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 211212===n n z z 得80min,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+⨯=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+⨯=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径mmmz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=⨯===⨯===ββ齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===⨯===αα 法向齿厚为mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+===παπ端面齿厚为mm m x s s t t t t t t 94.632.3367.0cos 7.022tan 22s 2321=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+===βπαπ齿距 mm m p p 205.1025.314.3p 321=⨯====π 3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上。
齿轮齿条传动机构设计说明书
专业资料齿轮齿条传动机构的设计和计算1. 齿轮1，齿轮2与齿轮3基本参数的确定由齿条的传动速度为500mm/s,可以得到齿轮3的速度为500m/s,即,/5003s mm V =又()160d 333n V π=，取,25,25.3202131mm B B mm m Z Z =====，由此可得()265d 31mm mZ d ===，由（1）与（2）联立解得min /r 147n 32==n ，取4i 12=则由4i 211212===n n z z 得80min,/58821==z r n 2. 齿轮1齿轮2与齿轮3几何尺寸确定齿顶高 ()()mm x h m h h h n an a a a 525.57.0125.3321=+⨯=+===* 齿根高 ()()mm x c h m h h n n an f f f 79.17.025.0125.3h 321=-+⨯=-+===** 齿高 mm h h h h f a 315.7h 321=+=== 分度圆直径mmmz d mm mz d 84.26512cos /8025.3cos /,46.6612cos /2025.3cos /d 0220131=⨯===⨯===ββ齿顶圆直径 mm h d d mm h d d a a a a a 34.2772,51.772d 2221131=+==+== 齿根圆直径 mm h d d mm h d d f f f f f 26.2622,88.622d 2221131=-==-== 基圆直径 mm d d mm d d b b b 8.249cos ,45.6220cos 46.66cos d 220131===⨯===αα 法向齿厚为mm m x s s n n n n n n 759.625.3364.07.022tan 22s 1321=⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+===παπ端面齿厚为mm m x s s t t t t t t 94.632.3367.0cos 7.022tan 22s 2321=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫⎝⎛+===βπαπ齿距 mm m p p 205.1025.314.3p 321=⨯====π 3. 齿轮材料的选择及校核齿轮选用45号钢或41Cr4制造并经调质，表面硬度均应在56HRC 以上。
齿轮齿条式转向器设计
3.3齿轮齿条式转向器的设计与计算3.3.1 转向系计算载荷的确定为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。
欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。
影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。
为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。
精确地计算出这些力是困难的。
为此用足够精确的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矩M R (N·mm)。
表3-1 原地转向阻力矩M R 的计算 设计计算和说明计算结果 mm 627826.2N 0.17910902.530.7p G 3f 331⋅===R M式中 f ——轮胎和路面间的滑动摩擦因数；1G ——转向轴负荷，单位为N ；P ——轮胎气压，单位为MPa 。
f=0.71G =10902.5Np=0.179MPaR M =627826.2mm N ⋅作用在转向盘上的手力F h 为：表3-2 转向盘手力F h 的计算设计计算和说明计算结果N F iD L M L WSWRh 7.290%90153202.6278262221=⨯⨯⨯=+=η式中 1L ——转向摇臂长, 单位为mm ；R M ——原地转向阻力矩, 单位为N·mm 2L ——转向节臂长, 单位为mm ； SW D ——为转向盘直径,单位为mm ；I w ——转向器角传动比；η+——转向器正效率。
因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故1L 、2L 不代入数值。
R M =627826.2mm N ⋅SW D =400mmi w =15+η=90%h F =290.7N对给定的汽车，用上式计算出来的作用力是最大值。
因此，可以用此值作为计算载荷。
梯形臂长度的计算2L ：表3-3 梯形臂长度L 2的计算设计计算和说明计算结果轮辋直径LW R = 16in=16×25.4=406.4mm 梯形臂长度2L =LW R ×0.8/2= 406.4×0.8/2=162.6mm,取2L =160mm2L =160mm轮胎直径的计算R T ：表3-4 轮胎直径R T 的计算设计计算和说明计算结果 20555.0⨯+=LW T R R =406.4+0.55×205=518.75mm取T R =520mmT R =520mm转向横拉杆直径的确定：表3-5 转向横拉杆直径的计算设计计算和说明计算结果mm m a M d R811.41021616.083.6274][43=⨯⨯⨯⨯=≥-πσπa =2L ;m N M MPa R ⋅==83.627;216][σ取min d =15mm初步估算主动齿轮轴的直径：表3-6 主动齿轮轴的计算设计计算和说明计算结果mm m Mn d 9.111014016.07.29016][max 16233=⨯⨯⨯⨯=≥-πτπ][τ=140MPa取min d =18mm3.3.2 齿轮齿条式转向器的设计 1. EPS 系统齿轮齿条转向器的主要元件1) 齿条 齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。
齿轮齿条式转向器设计
3.3齿轮齿条式转向器的设计与计算3.3.1 转向系计算载荷的确定为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。
欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。
影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。
为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。
精确地计算出这些力是困难的。
为此用足够精确的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矩M R (N·mm)。
表3-1 原地转向阻力矩M R 的计算 设计计算和说明计算结果 mm 627826.2N 0.17910902.530.7p G 3f 331⋅===R M式中 f ——轮胎和路面间的滑动摩擦因数；1G ——转向轴负荷，单位为N ；P ——轮胎气压，单位为MPa 。
f=0.71G =10902.5Np=0.179MPaR M =627826.2mm N ⋅作用在转向盘上的手力F h 为：表3-2 转向盘手力F h 的计算设计计算和说明计算结果N F iD L M L WSWRh 7.290%90153202.6278262221=⨯⨯⨯=+=η式中 1L ——转向摇臂长, 单位为mm ；R M ——原地转向阻力矩, 单位为N·mm 2L ——转向节臂长, 单位为mm ； SW D ——为转向盘直径,单位为mm ；I w ——转向器角传动比；η+——转向器正效率。
因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故1L 、2L 不代入数值。
R M =627826.2mm N ⋅SW D =400mmi w =15+η=90%h F =290.7N对给定的汽车，用上式计算出来的作用力是最大值。
因此，可以用此值作为计算载荷。
梯形臂长度的计算2L ：表3-3 梯形臂长度L 2的计算设计计算和说明计算结果轮辋直径LW R = 16in=16×25.4=406.4mm 梯形臂长度2L =LW R ×0.8/2= 406.4×0.8/2=162.6mm,取2L =160mm2L =160mm轮胎直径的计算R T ：表3-4 轮胎直径R T 的计算设计计算和说明计算结果 20555.0⨯+=LW T R R =406.4+0.55×205=518.75mm取T R =520mmT R =520mm转向横拉杆直径的确定：表3-5 转向横拉杆直径的计算设计计算和说明计算结果mm m a M d R811.41021616.083.6274][43=⨯⨯⨯⨯=≥-πσπa =2L ;m N M MPa R ⋅==83.627;216][σ取min d =15mm初步估算主动齿轮轴的直径：表3-6 主动齿轮轴的计算设计计算和说明计算结果mm m Mn d 9.111014016.07.29016][max 16233=⨯⨯⨯⨯=≥-πτπ][τ=140MPa取min d =18mm3.3.2 齿轮齿条式转向器的设计 1. EPS 系统齿轮齿条转向器的主要元件1) 齿条 齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。
齿轮齿条机构设计说明书
齿轮齿条机构设计说明书一、原理说明：齿轮齿条机构,就是完成直线运动和转动相互转化的机构。
其各部分功用及相互关系如下：a. 齿条——也称作直线齿轮，它与小齿轮相互啮合。
b.小齿轮——与齿条相互啮合，依靠齿条的直线驱动，齿轮的输出轴做回转运动。
c. 直进与回转的关系——齿条的移动量与齿条的转角，无论在任何位置都保持一定，所以这是等值直进回转交换机构。
当齿条的移动量与齿轮圆周相等时，齿条驱动一次，齿轮转动一周。
在本机构中，输出齿轮的直径是啮合齿轮的2倍，所以输出齿轮的圆周距离也是啮合齿轮的2倍。
◆齿条驱动齿轮转动——齿条驱动一次，则输出的大齿轮转一周，线速度是小齿轮的2倍。
◆齿轮驱动齿条移动——从输出轴处驱动齿条做直线运动时，与前面相反，机构将呈1/2减速。
f.相互关系：L=齿条的进给量；R1=啮合齿轮的节圆半径；R2=输出齿轮的节圆半径；S=输出齿轮的圆周距离；N=R2/R1；S=2×3.14×R2=2×3.14×R1×N图１机构总装配图１图２机构总装配图２图３机构装配爆炸图二、主要部件设计说明1、啮合齿轮的数据确定设模数m=3，z=17，α=20º，其宽选择20，计算如下：d=m×z=3×17=51d a=d+2h a=51+2×1×3=57d f=d-2h f=51-2×1.25×3=43.52、输出齿轮的数据确定设模数m=3，z=34，α=20º，其宽选择15，计算如下：d=m×z=3×34=102d a=d+2h a=102+2×1×3=108d f=d-2h f=102-2×1.25×3=94.53、齿条的设计设模数m=3，z=40，α=20º，其宽选择20+10，即有齿部分为20，没有齿部分为10，计算如下：p=π×m=9.425L=p×z=377ha= m ×ha*=3hf= m ×(ha*+c*)=3.75其他的部件均在设计中一步步确定，详细请参考图纸。
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车辆工程课程设计任务书1．课程设计题目：汽车齿轮齿条式转向器设计及零件加工工艺制定2．课程设计目的：此课程设计是《汽车设计》、《汽车制造工艺学》课程教学重要实践环节，其目的是：1）培养学生理论联系实际的设计思想，巩固和加强所学的相关专业课程的知识；2）熟悉和掌握车辆设计和制造工艺制定的一般过程和方法，提高综合运用所学的知识进行车辆设计与制造的能力；3）熟练掌握和运用设计资料（指导书、图册、标准和规范等）以及经验数据进行设计的能力，培养学生机械制图、设计计算和编写技术文件等的基本技能。
3．课程设计时间：2010年8月30日~2010年9月23日（4周）4．整车性能参数：车型：一汽佳宝（面包车）基本参数（网络搜索得到）：名称轴距L 前轮距L1 后轮距L2最小转弯半径R数值2500mm 1350mm 1360mm 4600mm名称车长车宽车高车质量数值3930mm 1585mm 1857mm 1123kg 5．汽车齿轮齿条式转向器设计的基本要求：1）技术参数：线角传动比：41.8mm/rad齿轮法向模数：2.2方向盘总圈数：3.5齿条行程：61.5mm2）设计要求：仅设计转向器部分。
6．齿轮齿条式转向器的零件加工制造工艺部分的要求零件名称：齿轮1）生产纲领：1000~10000件，生产类型：批量生产；应保证零件的加工质量，尽量提高生产率和降低消耗率。
2）尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术；主要的工艺要进行必要的分析论证和计算。
7．提交的文件资料：1）装配图1张（A1）、零件图2张（A3）；2）零件毛配图1张（A3）；3）零件加工工艺过程卡片1套、零件加工工序卡片1套；4）课程设计说明书1份（20页左右）（A4）。
一．齿轮齿条转向器的优缺点：齿轮齿条转向器是由转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。
优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器质量比较小，传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损而出现间隙后，利用装在齿条背部的、靠近主动小齿轮的处的压紧弹簧能自动消除间隙，不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小，没有转向摇臂和直拉杆，所以转向转角可以增大，制造成本低。
缺点：齿轮齿条转向器因逆效率高（60%~70%），汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至方向盘，称之反冲现象。
反冲会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车的行驶方向，转向盘突然转动又会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。
二．齿轮齿条转向器的输入形式及特点：1．侧面输入，中间输出：与齿条固连的左右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近，由于拉杆长度增加，车轮上下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮的上下跳动时转向系与悬架系的运动干涉，拉杆与齿条用螺栓固连在一起，因此，两拉杆与齿条同时向左或向右移动，为此在转向器壳体上开有轴向的长槽，从而降低了他的强度。
2．采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。
3．侧面输入，一端输出的齿轮齿条转向器，常用在平头车上。
齿轮齿条转向器采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合，增加运转平稳性，降低冲击和噪声。
齿条断面有圆形、V形和Y形三种。
圆形断面制造简单；V形和Y形节约材料，质量小而且位于齿条下面的两斜面与齿条托坐接触，可以用来防止齿条绕轴线转动。
三．齿轮齿条转向器计算载荷的确定。
1、引言：为了保证行驶安全，组成转向器的各零部件有足够的强度，欲验算转向器各零件的强度，首先需要确定各零件所承受的力及扭矩，影响这些力的主要因素为轴向载荷、路面阻力和轮胎胎压等。
为转动各转向轮需克服阻力，包括主销传动阻力和车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中各摩擦阻力等。
2、用半经验公式来计算汽车在沥青路面上的原地转向力矩MR=①式中：f：轮胎与地面间滑动阻力系数G1：转向轴负荷，NP：轮胎气压，MPa将查资料所得数值：胎与地面间滑动阻力系数f=0.7；整车整备质量m=1123kg；该车容纳乘客数6人；每人质量约60kg；前置后驱转向轴负荷率为55%。
G1=（1123+60×6）×9.8×55%=7993.37N将数据代入①式中，得：MR==372869.33N.mm3. 转向器角传动比iw的计算：sinα==②式中：L：汽车轴距，2500mmR：汽车最小转弯半径，4600mm将数据代入②式，得：α=32.92。
tanβ=③式中：L：汽车轴距，2500mmR：汽车最小转弯半径，4600mmB：前轮轮距，1350mm将数据代入③式，得：β=44.87。
角传动比iw=④式中：ωw：转向盘转角（速度），3.5×360。
ωk：转向轮转角（速度），α+β=77.79。
将数据代入④式中，得：iw=16.24.根据MR计算转向盘上的手力Fh：Fh=⑤式中：L1：转向摇臂长度，mmMR：原地转向阻力矩，372869.33N.mmL2：转向节臂长度，mmDsw：转向盘直径，设计为320mmiw：转向器角传动比，16.2η+：转向器的正效率，90%由于齿轮齿条转向器无转向摇臂和转向节臂，故不代入数值。
将数据代入⑤式，得：Fh=159.84N5.转向盘扭力矩Tz：Tz=⑥式中：Fh：转向盘上的手力，159.84NDsw：转向盘直径，设计为320mm将数据代入⑥式，得：Tz=25574N.mm6．转向横拉杆直径的计算：d⑦式中：MR：原地转向阻力矩，372869.33N.mmL1：前轮距1350mm[σ]:材料许用应力216MPa将数据代入⑦式，中：d 4.04mm7．主动齿轮轴的计算：d⑧式中：Mn：方向盘扭矩，25574N.mm[τ]：材料许用切应力，140MPa将数据代入⑧式，得：d9.30mm四．齿轮齿条式转向器的齿轮的设计：线角传动比：41.8mm/rad齿轮法向模数：2.2方向盘总圈数：3.5齿条行程：61.5mm齿轮齿条式转向器若用直齿圆柱齿轮则会使运转平稳性降低、冲击大、噪声增加。
故齿轮齿条式转向器的齿轮多采用斜齿圆柱齿轮。
齿轮的模数取值范围在2~3mm 之间。
主动小齿轮齿数在5~7个范围变化，压力角取值200，齿轮螺旋角多为90~150,。
设计齿轮模数mn1=2.2设计齿轮齿数z1=6设计齿轮压力角α1=200斜齿圆柱齿轮直径d=mn1z1/cosβ五．齿轮齿条式转向器的齿条的设计：相互啮合的齿轮的齿距p1=πmn1cosα1和齿条的齿距p2=πmn2cosα2必须相等。
即：πmn1cosα1=πmn2cosα2设计齿条的模数：mn2=2.25计算出齿条的压力角为：α2=23014‘50’‘六．齿轮齿条式转向器的综合分析设计及计算：由《汽车设计课程设计指导书》知道：转向器转向盘的单位转角增量与齿条位移增量的反比定义为齿轮齿条转向器的线角传动比。
如图示：假设齿轮有足够的啮合长度，且齿轮在齿条上滚动而齿条不动的啮合情况，当齿轮啮合一周时，齿轮中心线由O-O位置移动到O‘-O’位置。
这时可以知道AB=πd，齿轮在齿条上移动了AC距离：AC=ABcosθ=πdcosθ式中：θ：齿轮安装角，（0）d：齿轮分度圆直径（mm）齿轮在垂直于齿条中心线MM的方向上移动了BC距离：BC=ABsinθ=πdsinθ在齿条实际工作中是运动的，齿轮只是绕轴承中心线转动，并不移动。
只能是齿条沿其轴线移动，可见BC在实际工作中不存在，从中可知：CD=BCtanβr在齿轮转动一周，齿条实际移动距离AD为：AD=AC-CD=πdcosθ-πdsinθtanβr式中：βr：齿条倾角（0）AD就是齿轮齿条式转向器的线角传动比：即：i=πdcosθ-πdsinθtanβr=⑨将设计数据：i=41.8mm/rad；d= mn1z1/cosβ；mn=2.2；z1=6；代入⑨式，得：βr=7.44090=7026‘27’‘设计为中间输入，安装角θ=3.50；将θ=00代入⑨式，得：β=10.989192410=10059‘35‘’齿条的齿数计算z2：Z 2=○10式中：L：齿条行程，61.5mm Mn2:齿条模数，2.25α2：齿条压力角，α2=23014‘50’‘将数据代入○10式，得：z 2=18.95；取整数值z2=20齿轮直径d= mn1z1/cosβ=13.45mm取齿宽系数Ψd=1.2齿宽b=Ψd×d=16.2mm所以齿条宽b2取30mm，即b2=30mm；齿轮宽b1=b2+10=40mm，即b1=40mm齿顶高ha ha= ha×mn2.2 2.25齿根高hf hf= （ha*+c*-x n）×mn0.55 2.8125齿顶圆直径da da=d-2×ha17.85 -齿根圆直径df df=d-2×hf12.35 -螺旋角β- 10059‘35‘’7026‘27’‘齿宽 b - 40 30七．齿轮齿条式转向器的材料选择及强度校核：1．材料选择：齿轮：40C r C-N 共渗淬火、回火 齿条：45钢 调制处理2．强度校核：1）齿轮接触疲劳极限σ校核： 经查《机械设计手册》得： σHlim = 1580MPa S Hlim = 1.3Z N =1.4【接触次数取8×106次，由《机械设计手册》查得】 [σH ]===1701.54MPa《机械设计手册》查得：齿轮使用系数：K A =1.35【原动机轻微冲击，工作机轻微冲击】 齿轮动载系数：K V =1.05【齿轮IT7级精度】齿轮齿向载荷分布系数：K β=1.12【非对称布置，齿宽系数Ψd =1.2】 齿轮齿间载荷分配系数：K α=1.0【斜齿轮，未经表面硬化，经修齿】 K= K A K V K βK α=1.35×1.05×1.12×1.0=1.5876 齿面接触疲劳强度校核： σH =Z E Z H Z εZ β[σH ] ○11 式中：Z E ：材料弹性系数，189.8【由《机械设计手册》查得】 Z H ：节点区域系数，2.15【由《机械设计手册》查得】Z ε：重合度系数，0.94【计算εα=1.165，εβ=0.55，由《机械设计手册》查得】 Z β：螺旋角系数，0.99【由《机械设计手册》查得】 U ：齿轮传动比，20:6=10/3 将数据代入○11式，得：σH =189.8×2.15×0.94×0.99×=1674.8MPa σHMPa [σH ]= 1701.54MPa所以齿轮接触疲劳极限强度符合要求。
2)齿轮弯曲疲劳强度校核：经查《机械设计手册》得：σFlim= 580MPaSHlim= 1.05YN=1.25【接触次数取8×106次，由《机械设计手册》查得】[σF] ===473.5MPaσF = YFYSYβYεYF：外齿轮的齿形系数2.8【由《机械设计手册》查得】YS：外齿轮齿根应力修正系数1.5【由《机械设计手册》查得】Yβ：螺旋角系数0.9【由《机械设计手册》查得】Yε：重合度系数，0.75【由《机械设计手册》查得】σF = YFYSYβYε=×2.8×1.5×0.9×0.75 =194.5MPaσF =194.5MPa[σF]= 473.5MPa所以齿轮弯曲疲劳强度极限符合要求。