第七章 转向系统设计
转向系设计课程设计
转向系设计课程设计转向系设计课程设计是机械工程专业的重要课程之一，旨在培养学生的设计能力和实践能力。
本文将从课程设计的目的、内容和实施方法等方面进行探讨。
一、课程设计的目的转向系是汽车重要的组成部分，其设计涉及到多个学科知识的综合运用。
因此，课程设计的目的是让学生在实践中掌握转向系设计的基本理论和方法，培养其综合运用各种学科知识解决实际问题的能力。
二、课程设计的内容课程设计内容主要分为以下几个方面：1. 转向系统的结构设计：包括转向机构、转向节和转向器等部分的设计。
2. 转向系统的性能设计：包括转向阻力、转向灵敏度、转向稳定性和转向轻重等性能的设计。
3. 转向系统的材料选择：根据不同的工作条件和要求，选择合适的材料进行转向系统的设计。
4. 转向系统的动态分析：运用计算机仿真软件，对转向系统进行动态分析，预测其工作状态和性能。
5. 转向系统的试验验证：对转向系统进行试验验证，检验其设计是否合理和可行。
三、课程设计的实施方法1. 教师讲解和指导：教师应该对转向系统的设计原理和方法进行详细讲解和指导，引导学生理解和掌握相关知识。
2. 实践操作：学生应该通过实践操作，熟悉转向系统的各个部分和组成，掌握转向系统的设计方法和工作原理。
3. 计算机仿真：运用计算机仿真软件，对转向系统进行动态分析和模拟试验，检验设计方案的可行性。
4. 课程设计报告：学生应该编写课程设计报告，详细记录设计过程和结果，包括设计方案、分析结果、试验数据和结论等。
四、总结转向系设计课程设计是机械工程专业的重要课程，通过课程设计，学生可以深入了解转向系统的设计原理和方法，培养其实践操作和综合运用知识解决实际问题的能力。
因此，在课程设计中，教师应该注重理论和实践的结合，引导学生探索和研究，激发学生的学习兴趣和创造力。
转向系统设计计算匹配
1 转向系统的功能1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。
对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。
装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。
这时，基本上是角输入。
而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。
1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。
这种反馈，通常称为路感。
驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路感是优良的操稳性中不可缺少的部分。
反馈分为力反馈和角反馈从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。
2 转向系统设计的基本要求转向系是用来保持或者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。
转向系的基本要求如下：2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。
实际上，没有哪一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。
2．2 良好的回正性能汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的逆效率等。
汽车新技术配置-7电控动力转向与四轮转向系统
电动助力转向系统
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技术优势 1、节能环保 由于发动机运转时，液压泵始终处于 工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加 了3％～5％，而eps以蓄电池为能源，以电机为动力元 件，可独立于发动机工作，对环境几乎没有污染，更降 低了油耗。 2、安装方便 eps的主要部件可以配集成在一起， 易于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件， 没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、 储油罐等，元件数目少，装配方便，节约时间。
授人以鱼不如授人以渔
液压动力转向系统示意图
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授人以鱼不如授人以渔
2.传统液压动力转向系统结构型式
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根据机械转向器、 转向动力缸、 ⑴ 根据机械转向器 、 转向动力缸 、 转向控制阀三者的布置和联系关系可分 为： 分开式—机械转向器、转向动力缸、 分开式 机械转向器、转向动力缸、 机械转向器 转向控制阀三者分开布置。 转向控制阀三者分开布置。 半分开式—机械转向器作为独立件， 半分开式 机械转向器作为独立件， 机械转向器作为独立件 而控制阀和动力缸组合成一个部件。 而控制阀和动力缸组合成一个部件。
现代汽车新配置实务
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7
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主讲：朱明 主讲：
高级技师、经济师 工程师 高级技师、经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员
电控动力转向与四轮转向系统
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第七章 电控动力转向与四轮转向系统
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第一节 第二节 第三节 第四节
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整体式液压动力转向系统
汽车转向系统设计
汽车转向系统设计第一章汽车转向系统概述1.1汽车转向系的发展在汽车发展的100多年里，到今天，转向系统也经历了长时间的演进，很大程度上促进了汽车的发展。
目前已经有电液转向系，电控转向系和电子转向系。
应用电子转向系的汽车可能不会出现方向盘摆振。
但是由于该转向系的造价高并没有得到广泛应用。
所以目前大部分汽车还在应用传统转向系电液转向系和电控转向系，因此汽车方向盘摆振故障依然存在。
控制策略是影响助力转向系统性能的关键因素之一，也是电动助力转向系统的核心技术之一。
目前，国内外许多学者都在探讨将先进的控制理论应用于助力转向系统的研究，如鲁棒控制理论、模糊控制理论、神经网络控制理论和自适应控制理论等。
今后，控制策略研究的重点主要集中在如何抑制电机的力矩波动、如何获得较好的路感、如何抑制路面干扰和传感器的噪声等方面，以进一步优化和改善助力转向系统的动态性能和稳定性。
近年来，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向系统中也愈来愈多地采用电子器件。
转向系统因此进入了电子控制时代，相应的就出现了电液助力转向系统。
电液助力转向可以分为两类：电动液压助力转向系统EHPS（Electro-Hydraulic Power Steering）和电控液压助力转向ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。
电动液压助力转向系统是在液压助力系统基础上发展起来的，与液压助力系统不同的是，电动液压助力系统中液压系统的动力来源不是发动机而是电机，由电机驱动液压系统，节省了发动机能量，减少了燃油消耗。
电控液压助力转向也是在传统液压助力系统基础上发展而来，它们的区别是，电控液压助力转向系统增加了电子控制装置。
电子控制装置可根据方向盘转向速率、车速等汽车运行参数，改变液压系统助力油压的大小，从而实现在不同车速下，助力特性的改变。
而且电机驱动下的液压系统，在没有转向操作时，电机可以停止转动，从而降低能耗。
车辆转向系统设计方案
车辆转向系统设计方案一、背景车辆转向系统是车辆中非常重要的一个部分，其主要功能是控制车辆的转向。
在车辆通过方向盘操纵转向机构，通过各种传动装置将驾驶员操作的力量传递给车轮，使车辆向左或向右转向。
在不同的路况下，车辆转向系统能够自动调节车轮的转向角度以提高整车的稳定性和控制性。
因此，一个高效可靠的车辆转向系统对于车辆的安全性和性能至关重要。
二、设计目标该车辆转向系统设计方案的主要目标包括：1.保证车辆的安全性；2.提高车辆的稳定性；3.降低转向系统的功耗；4.提高转向系统的运行效率和精度；5.降低转向系统的成本。
三、设计方案1. 转向机构转向机构是车辆转向系统的核心部分，它由转向齿轮、转向轴、转向机箱、万向节和转向倾角传感器等组成。
转向齿轮：应选用高强度合金钢，以确保其结构稳定性和寿命。
转向轴：应采用双向轴承来减少转向时的瑕疵，提高转向机构的稳定性。
转向机箱：应采用高强度铝合金或钢材来提高整个转向系统的刚度和耐用性。
万向节：应选用高精度的万向节，以确保转向系统的精度和可靠性。
转向倾角传感器：采用高精度的倾角传感器，利用MEMS技术制造，精度高达0.1度。
2. 液压转向系统液压转向系统主要是由液压泵、液压缸和液压阀组成。
其作用是将转向机构产生的转矩转化为液压功，从而使车轮偏转。
液压泵：选用低磨损的高压液压泵，降低转向系统的功耗。
液压缸：选用行程大的液压缸，以确保转向系统的升降速度。
液压阀：选用高精度的液压阀，通过构建先进的控制策略，可以实现液压转向系统的高效控制。
3. 电动转向系统电动转向系统主要是由电动泵、电动缸、电动阀和控制器组成。
其作用是利用电力产生转矩，从而使车轮偏转。
电动泵：选用高效稳定的电动泵，以降低整个电动转向系统的功耗。
电动缸：选用高速、高效、低摩擦的电动缸，以提高电动转向系统的灵敏度和精度。
电动阀：选用高速、高精度的电动阀，通过控制最小精度，实现高效的控制策略。
控制器：选用高速、高精度、低功耗的控制器，以实现电动转向系统的高效控制和排错功能。
汽车转向系设计
汽车转向系设计1. 引言汽车的转向系是汽车的重要组成部分之一，它直接影响着汽车的转向性能和操控性。
本文将介绍汽车转向系设计方面的一些基本知识和要点，包括转向系统的原理、设计要素、常见问题以及解决方案等。
2. 转向系统原理汽车的转向系统主要由转向传动机构、转向机构和转向器件组成，其基本原理是通过转向位置和力的传递，改变车辆车轮的转向方向。
具体来说，转向系统的工作原理包括以下几个步骤：1.驾驶员通过方向盘施加力矩；2.转向传动机构将驾驶员提供的力矩传递给转向机构；3.转向机构将力矩转换为线性运动，同时将转向位置传递给转向器件；4.转向器件根据转向位置，通过液压力或电力等方式，作用于车轮，改变车轮的转向方向。
3. 设计要素在设计汽车转向系时，需要考虑以下几个主要要素：3.1. 转向传动机构转向传动机构是将驾驶员的力矩传递给转向机构的关键部件。
其设计要素包括传动比、材料选择和结构设计等。
传动比的合理选择可以提高转向的敏感度和操控性能，材料选择要考虑强度和耐久性，结构设计要保证传动机构的刚性和稳定性。
3.2. 转向机构转向机构将驾驶员施加在方向盘上的力矩转换为线性运动，并将转向位置传递给转向器件。
合理设计转向机构可以提高转向的精准度和平稳性。
其设计要素包括机械结构、滑动副和传感器等。
3.3. 转向器件转向器件是实现车轮转向的装置，主要包括液压助力转向器和电动助力转向器。
液压助力转向器通过液压力的作用，改变车轮的转向方向；电动助力转向器通过电力驱动，实现车轮转向。
合理选择转向器件可以提高操控性能和能效。
4. 常见问题与解决方案在汽车转向系设计中，常见问题包括转向系统响应时间过长、转向力过大或过小、转向器件故障等。
下面是针对一些常见问题的解决方案：4.1. 响应时间过长响应时间过长可能会导致转向不及时，影响驾驶的安全性。
解决方案包括优化转向传动机构的刚性和传动比，提高转向机构的精准度和平稳性。
4.2. 转向力过大或过小转向力过大或过小会影响驾驶员的操控体验。
转向系统设计说明书
转向系统设计说明书转向系统设计说明书一、需求分析1.1系统简介本转向系统设计是为汽车制造企业设计的一款新型转向系统，包括方向盘、转向齿轮、转向杆等组件，用于汽车转向操作。
1.2系统功能本系统主要实现以下功能：（1）实现车辆转向操作；（2）提供灵敏度和舒适性，使驾驶员可以轻松驾驶；（3）确保车辆转向时的安全性。
1.3使用环境本系统主要用于汽车行驶时的转向操作，适用于各类车辆，包括小汽车、大型客车、货车、越野车等。
1.4系统需求（1）具有可靠性和耐用性；（2）转向灵敏度高，操控舒适；（3）保证转向操作安全；（4）可适应各种驾驶员的需求。
二、系统设计2.1系统架构本转向系统采用传统的齿轮传动转向系统。
主要包括方向盘、转向齿轮、转向杆等组件，在行驶过程中通过变换转向齿轮的位置，控制车轮的转向。
2.2系统组成本转向系统包括以下组件：（1）方向盘：由驾驶员操控，控制转向的方向。
（2）转向齿轮：连接车轮的转向轴，通过旋转控制车轮角度，实现左右转向操作。
（3）转向杆：将方向盘的旋转运动转换成转向齿轮的轴向运动。
（4）轴承：用于支撑转向齿轮，使其顺畅运转。
2.3系统工作原理当驾驶员通过方向盘控制转向时，方向盘传递力量到转向齿轮上，通过转向齿轮转动和转向杆的传动作用，使车轮转向。
其中，转向齿轮是通过齿轮副传动，将方向盘的旋转运动转换成轴向运动，控制车轮的转向角度。
2.4系统性能（1）灵敏度：驾驶员控制方向盘时，系统应能快速反应，确保车辆转向灵敏。
（2）舒适性：转向时不应有任何异响或抖动感，使驾驶员的操控更加舒适。
（3）可靠性：系统应具有较高的可靠性和耐久性，确保在各种路况下的转向操作安全。
三、结论本转向系统是一种新型的汽车转向系统，采用传统的齿轮传动技术，实现车辆转向操作。
系统整体性能较强，灵敏度高、舒适性好、可靠性强。
同时，本系统还具有可扩展性，在不断的设计应用和技术进步中，可为用户提供更多更好的服务。
方程式赛车转向系统设计(转向系统)
毕业设计（论文）题目大学生方程式赛车设计(转向器设计)2013年 5 月30 日方程式赛车转向系统设计（转向系统）摘要赛车转向系的设计对赛车转向行驶性能、操纵稳定性等性能都有较大影响。
在赛车转向系设计过程中首先通过转向系统受力计算和UG草图功能进行运动分析，确定转向系的传动比，确定了方向盘转角输入与轮胎转角输出之间的角传动比为3.67；运用空间机构运动学的原理,采用Matlab软件编制转向梯形断开点的通用优化计算程序,确定汽车转向梯形断开点的最佳位置,从而将悬架导向机构与转向杆系的运动干涉减至最小；然后采用UG运动分析的方法,分析转向系在转向时的运动,求解内外轮转角、拉杆与转向器及转向节臂的传动角、转向器的行程的对应关系,为转向梯形设计及优化提供数据依据。
完成结构设计与优化后我们对转向纵拉杆与横拉杆计算球铰的强度与耐磨性校核以及对一些易断的杆件进行了校核计算，确保赛车有足够的强度与寿命。
完成了对转向轻便性的计算，我们计算了转向轮的转向力矩M，转以及转向盘回转总圈数n，以确认是否达到赛车规则中转向盘上作用力p手所规定的要求以及转向的灵活性与轻便性。
最后我们建立三维模型数据进行预装配，在软件上检查我们设计的转向系是否存在干涉等现象以及检查我们的转向系是否满足我们的设计要求，对我们的设计进行改进。
关键词：赛车，转向，UG，转向梯形，运动分析，齿轮齿条The design of Formula front and rear suspension andsteering system (steering system)ABSTRACTSteering System Design of a car has a significant impact of driving performance, steering stability. In the car design process, first through the steering force calculations and the UG kinetic analysis we determine the ratio of steering system, the relationship between the wheel angle input and output; The principles of spatial mechanism kinetics and a related optimization program by using Matlab are applied to the calculation of the spatial motion of the ackerman steering linkage. By using the method,the interference between suspension guiding mechanism and steering linkage is minimized; then UG kinetic analysis is used to analysis the motion of steering system when turning and calculating the corresponding relation between the turning angle of inside and outside wheels, the transmission angle of steering linkage and steering box or steering linkage and track-rod, and steering box stroke. And it provides a theoretical basis for designing and optimizing the steering trapezoidal mechanism.After the work we calculate the ball joints tie rod strength and wear resistance, and some calculations was made on some dangerous bars, to ensure the car has enough strength and life. After carrying out a complete calculation of the portability, we calculate the torque of the wheel, the force of steering wheel on the hands and the total number of turns , to meet the requirements in the car rules. Finally, we set up pre-assembled three-dimensional model data, checking the steering we designed whether there is interference phenomena and to examine whether our steering meet our design requirements, to improve our design.KEY WORDS：FSAE，UG, steering trapezoid, motion analysis, rack and pinion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)§3.2 传动比的变化特性 (17)§3.2.1 转向系传动比 (17)§3.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系 (18)§3.2.3 转向系的角传动比wo i (19)§3.2.4 转向器角传动比及其变化规律 (19)§3.3 转向器传动副的传动间隙Δt (20)§3.3.1 转向器传动间隙特性 (20)§3.3.2如何获得传动间隙特性 (21)§3.4 转向系传动比的确定 (22)第四章齿轮齿条式转向器设计与计算 (23)§4.1 转向系计算载荷的确定 (23)§4.1.1 原地转向阻力矩MR的计算 (23)§4.1.2 作用在转向盘上的手力Fh (23)§4.1.3转向横拉杆直径的确定 (24)§4.1.4初步估算主动齿轮轴的直径 (24)§4.2 齿轮齿条式转向器的设计 (25)§4.2.1 齿条的设计 (25)§4.2.2 齿轮的设计 (25)§4.2.3 转向横拉杆及其端部的设计 (25)§4.2.4齿条调整 (26)§4.2.5转向传动比 (27)§4.3 齿轮轴和齿条的设计计算 (28)§4.3.1 选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力 (28)§4.3.2 初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 (29)§4.3.3确定齿轮传动主要参数和几何尺寸 (30)§4.4 齿轮齿条转向器转向横拉杆的需要全套设计请联系Q Q1537693694运动分析 (31)§4.5 齿轮齿条传动受力分析 (32)§4.6 齿轮轴的强度校核 (32)§4.6.1轴的受力分析 (32)§4.6.2判断危险剖面 (33)§4.6.3轴的弯扭合成强度校核 (33)§4.6.4轴的疲劳强度安全系数校核 (33)第五章转向梯形的优化设计 (36)§5.1 目标函数的建立 (36)§5.2 设计变量与约束条件 (37)§5.2.1 保证梯形臂不与车轮上的零部件发生干涉 (37)§5.2.2保证有足够的齿条行程来实现要求的最大转角 (38)§5.2.3保证有足够大的传动角α (38)第六章基于UG运动仿真的转向梯形设计与优化 (41)§6.1 建立UG三维模型 (41)§6.2 基于UG工程图模块的转向机动图 (42)§6.3 UG模型以及基于UG高级仿真的零部件校核 (42)§6.4 UG装配模型检查干涉问题 (43)第七章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第一章绪论§1.1 Formula SAE 概述§1.1.1 背景Formula SAE 赛事由美国汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers 简称SAE）主办。
转向系统设计说明书
转向系统设计说明书设计原则：通过对所开发车型与已开发同类车型（或标杆车）的比较及所开发车型的前桥负荷,初步确定转向器总成的结构和相关参数。
故在选取时应遵循以下原则；1、转向器结构选型原则：1）、依据整车布置尺寸，确定转向器结构尺寸。
2）、依据使用和成本状况，确定是否使用通气螺塞。
2、转向器参数选型原则：1）、依据转向盘布置形式，确定是左置转向器或右置转向器。
2）、依据前桥负荷，选定转向器输出扭矩及输入轴花键。
3）、依据车型的最小转弯半径确定转向摇臂输出摆角能否满意使用要求。
4）、依据产品信函（或项目描述书）所描述的整车的使用状况，确定转向传动比是否采纳变传动比形式。
5）、依据产品信函（或项目描述书）所描述的整车的使用状况，确定传动间隙特性。
3、转向摇臂选型原则：1）、依据标杆车进行类比。
2）、依据车型的最小转弯半径确定转向摇臂在转向器上的中间位置。
3）、依据车型总布置，确定转向摇臂的偏距和长度。
4、转向传动轴及管柱的选型原则：1）、依据标杆车进行类比。
2）、依据点火开关和组合开关确定转向传动轴及管柱的形式。
3）、依据整车需要或成本考虑确定是否采纳双万向节结构，转向盘可调结构或缓冲吸能结构。
5、转向盘选型原则：1）、依据标杆车进行类比。
2）、依据总布置确定转向盘直径。
3）、依据整车需要或成本考虑，是否采纳防伤转向盘。
一、转向机部分一.设计目标L满意日本转向器样件的安装尺寸。
2.在结构上我们参考样件和恒隆公司现有的成熟产品的结构，确定为分体式结构。
3.产品性能达到或超过同类产品标准。
二.方案说明1.2.1扭杆与齿轮轴采纳花键联结方式，其优点：a.此结构采用花键过盈联结，省去了打销过程，简化了工艺。
b.增大了密封空间。
2.2齿条的支承型式齿条的一端通过常规的齿条支承座来支承，齿条支承座垫的材料选取的是含油聚甲醛，齿条的另一端通过缸端限位套总成来支承，在缸端限位套总成内含有聚甲醛材料的衬套，其主要优点是磨擦系数小，耐磨性好。
汽车转向系统设计计算匹配方式
汽车转向系统设计计算匹配方式1 汽车转向系统的功能1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。
对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。
装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。
这时，基本上是角输入。
而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。
1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。
这种反馈，通常称为路感。
驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路感是优良的操稳性中不可缺少的部分。
反馈分为力反馈和角反馈从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。
2 转向系统设计的基本要求转向系是用来保持或者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。
转向系的基本要求如下：2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。
实际上，没有哪一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。
2．2 良好的回正性能汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的逆效率等。
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操纵轻便性的评价指标：
车型
指标
切向力 N 转向盘半程 转动圈数
行驶中的轿 车
没有动力转 向时
有动力转向 时
50～100 20～50
2．0
货车以 va=10km/h 进 入 R=12m 圆 周行驶
没有动力转 向时
有动力转向 时
≤250 ≤120
3．0
二．组成
转向系
转向器
转向传动机构
转向盘 转向传动轴 转向器
固定销 55%
旋转销 75%
蜗杆滚轮式 针
锥
55% 70%
珠 75% 75%
85%
转向摇臂轴轴承形式：滑动轴承
～ η+
滚针轴承 ↑η+ 10%
(2) 转向器结构参数与η+
tg 0 tg( 0 )
α0—蜗杆（或螺杆）的螺线导程角； ρ—摩擦角 ρ=t g-1f；
f —摩擦因素。
当滚道表面良好，表面硬度为58HRC以上时，ρ=19‘
快
慢
容易
容易
较差
较差
简单
较复杂
容易
容易
制造精度
不高
高
不高 双销变速比时要求高
用做整体式动 力转向 质量 车轮转角
可以
轻** 大
可以
居中 小
困难
居中 小
困难
困难
单销轻、双销重
小
小
**壳体用铝合金
2.齿轮齿条式转向器
1）齿轮齿条式转向器输入齿轮位置与输出特点
特点
形式
中间输入 侧面输入 侧面输入 侧面输入 两端输出 两端输出 中间输出 一端输出
二. 防伤安全机构方案分析
交通事故表明:汽车发生碰撞事故,可以是正面、 侧面、追尾等碰撞事故,其中正面碰撞事故 约占 40%～ 50%。
正面碰撞事故中，驾驶员可能与转向盘、仪表板、 转向管柱、挡风玻璃、室内后视镜、遮阳板等发生身 体接触，并遭受伤害，严重时会伤及性命，因此采取 有效措施保护驾驶员是十分重要的。当前采取的有效 措施主要有：安全带、安全气囊、转向系中的防伤安 全机构。
第七章 转向系设计
• 第一节 概述 • 第二节 机械式转向器方案分析 • 第三节 转向系主要性能参数 • 第四节 机械式转向器的设计与计算 • 第五节 动力转向机构 • 第六节 转向梯形 • 第七节 转向减振器 • 第八节 转向系结构元件
第七章 转向系设计
第一节 概述
一． 设计转向系应满足的要求 1．汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋
器
管柱
特点
结构 吸能 零件受载 制造工艺 制造精度 工作可靠性 撞后实现转向
简单 不能
大 简单 不高 可靠
能
简单 不能
小 简单 不高 可靠 不能
简单 能 大
简单 不高 可靠
能
简单 能 大
简单 不高 可靠 不能
复杂 能 大
复杂 高
可靠 能
3．计算举例 弹性联轴器的弹性垫片强度
FZ F j a0tk1k 2 1
直拉杆
转向梯形
三．分类 1．转向器
转向器
机械转向器
动力转向
齿
循
蜗
蜗
轮
环
杆
杆
齿
球
滚
指
条
式
轮
销
式
式
式
液
气
电
压
压
动
式
式
式
滑
转
转
齿
主
阀
阀
向
条
动
式
式
传
动
助
齿 轮
轴
力
助
助
力
力
2．转向梯形
转向梯形
整体式
断开式
第二节 机械式转向器方案分析
一 .机械式转向器方案分析 1.机械式转向器方案分析
形式 齿 轮 齿 循环球式 蜗杆滚轮 蜗杆指销式
2、防伤安全机构
安全带可以有效地限制乘员前移量。
安全气囊可以在乘员头、胸前部与转向盘（仪表板） 之间形成隔离带，缓和冲击，减缓乘员前移量和前移速 度。而在驾驶员不可避免的与转向盘发生身体接触时， 防伤安全机构可以减轻驾驶员受到伤害的程度。
方案
防伤转向轴 万向节 联接叉
安全联轴 弹性联轴 吸能转向
套管
P1 —作用在转向轴上的效率 P2—转向器中的磨檫功率 P3—作用在转向摇臂轴上的功率 1． η+ 影响η+ 的主要因素：
转向器类型；
转向器的结构特点；
螺线导程角、磨檫角等；
制造与装配质量。
η+ (1) 转向器类型、结构特点与η+
齿轮齿条式
斜齿齿条 90%
循环球式
螺杆螺母 指销式
齿条齿扇 式
蜗杆指销式
转，任何车轮不应有侧滑； 2．转向后，转向轮应能自动回正； 3．转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动； 4．转向传动机构和悬架导向机构共同工作时，由于
运动不协调使车轮产生的摆动应最小；
5．保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力； 6．操纵轻便； 7．逆效率低，反冲小； 8．有消除因磨损而产生间隙的调整机构； 9．有防伤装置； 10．保证转向盘与转向轮转动方向一致。
特点 条式
式
死销 旋转销
正效率
高(75%～
高(90%)
低
η+
85%)
负效率 高(60%～
高
低
η-
70%)
低
较高
较高
较高
iw
可变
可变
不可变 可变
可变
形式 特点
磨损 调整间隙 工作可靠性
结构 制造工艺
齿轮齿条
蜗杆滚
循环球式
式
轮式
慢
慢
慢
容易
容易
困难
可靠
可靠
可靠
简单
复杂
简单
容易
困难
容易
蜗杆指销式
死销
旋转销
有的汽车上述三种措施同时并存（如档次比较高 的轿车），有些汽车只有其中的1～2项（如平头客车 只有安全带，货车中当前也很少装气囊）。
1、法规要求
1 ） 汽 车 以 48 的 速 度 正 面 同 其 它 物 体 碰 撞 的 实 验 中 ， 转向管柱和转向轴在水平方向的后移量不得大于127mm；
2）在台架试验中用人体模型的驱干以6.7m/s的速度碰 撞转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得超过11123N （GB11557—1998）
备注
车轮上下跳动时 拉杆摆角
大
大
小
拉杆短 摆角↑
转向拉杆与悬架 系的运动干涉
大
大
小
大
转向器壳体强度
大
大
小
满足总布置要求 不好
较好
较好
应用
平头车
1）齿条断面形状
圆形
V形
Y形
备注
形状
特点
制造工艺
简单
复杂
复杂
材料消耗
多
少
少
约少 20%
质量
大
小
小
强度
小
齿条自转
能
小
大
∵Y 形齿宽宽
ห้องสมุดไป่ตู้不能
不能
3） 齿轮齿条式转向器的布置形 (1) 转向器在前轴后方, 后置梯形. (2) 转向器在前轴后方, 前置梯形. (3) 转向器在前轴前方, 前置梯形. (4) 转向器在前轴前方, 后置梯形.
分析上式可知：
① η+ 与α0、ρ有关 ②α0↑，则 η+ ↑ ③α0>70以后， η+ ↑缓慢
2．转向器逆效率η-
（1） η- 的种类
式中： a0—实际断面宽度 t—垫片厚度 δ—垫片帘布层数 k1—垫片不同时损坏系数 0.85 k2—危险断面边缘帘线完整性被破坏系数0.08 σ1—拉伸应力 σ1 =5.5N/㎜2
建议: 取为9KN,则用上式可计算a0
第三节 转向系主要性能参数
一．转向器效率
1.η+=（P1-P2）/P1 2.η-=（P3-P2）/P3