机械原理课程设计汽车前轮转向机构
轿车前轮主动转向系统机械结构设计
第1章绪论主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件，包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。
其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构，用于向转向轮提供叠加转向角。
主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能，完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾，并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势，进一步提高了车辆的稳定性。
同时，该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制，为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。
与常规转向系统的显著差别在于，主动转向系统不仅能够对转向力矩进行调节，而且还可以对转向角度进行调整，使其与当前的车速达到完美匹配。
其中的总转角等于驾驶员转向盘转角和伺服电机转角之和。
低速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相同，叠加后增加了实际的转向角度，可以减少转向力的需求。
高速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相反，叠加后减少了实际的转向角度，转向过程会变得更为间接，提高了汽车的稳定性和安全性。
1.1转向系统综述1、蜗杆曲柄销式转向器它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。
蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。
转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。
这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。
2、循环球式转向器循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。
这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。
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。
汽车转向系统课程设计
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，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；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：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器1.绪论1.1汽车转向系统概述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。
随着现代汽车技术的迅速发展，汽车转向系统已从纯机械式转向系统、液压助力转向系（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS），发展到利用现代电子和控制技术的电动助力转向系统（EPS）及线控转向系统（SBW）。
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[2]。
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。
轿车前轮悬挂及转向机构--页PPT文档
动力转向系统是在机械 转向系统的基础上加设 一套转向加力装置而形 成的。
二、转向操纵机构
1、转向操纵机构的组成及布置
组成：转向盘、转 向柱管、转向轴、 上万向节、下万向 节和转向传动轴等。
2、转向操纵机构的部件及安全装置 ⑴.转向盘
悬架系统的概述
一、功 用
汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力装置 的总称。它具有以下功用：
(1)对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，与轮 胎一起，予以吸收和减缓，从而保障乘客和货物的安全，并提高驾 驶稳定性。
(2)将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至车 架和车身。
转向盘的构造
（2）.转向轴和转向柱管及其吸能装置
对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构 原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件 产生塑性变形，从而吸收冲击能量。
汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛 烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹 管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。
转向系统的功用是：保证
汽车能够按照驾驶员的意图沿给 定方向行驶。
一、转向系统类型和组成
1.机械转向系统 组成：转向操纵机 构、转向器、转向传 动机构。
从转向盘到转向器 之间的零部件，均属 于转向操纵机构。由 转向器至转向节之间 的零部件（不含转向 节），均属于转向传 动机构。
2.动力转向系统
空气式可调悬挂 调整原理：
类型
液压式可调悬挂 电磁式可调悬挂
汽车前轮转向设计
机械原理课程设计设计题目汽车前轮转向机构原理设计年级学号学生姓名指导教师完成时间 2014 年 4 月 2 日电子信息与机电工程学院机械原理课程设计签名页学生签名：年月日指导教师质量评价分值（最高分值80分）答辩质量评价分值（最高分值20分。
取答辩教师分值平均值的整数。
）综合质量评价分值（指导教师质量评价分值与答辩质量评价分值之和）指导教师签章：年月日答辩教师签章：年月日说明：（1）课程设计说明书提交时，学生须签名完毕。
（2）分值填写、指导教师和答辩教师签章，是在相应质量评价之后由指导教师和答辩教师填写、签署。
（3）指导教师质量评价分值小于48分，为课程设计质量不及格；答辩质量评价分值小于12分，为答辩不及格。
课程设计质量不及格的或答辩不及格的，不予课程设计修改和二次答辩，须重修课程设计并参加下届学生的课程设计。
目录第1章设计任务 (1)设计任务1…………………………………………………………………………………………………………………………………1工作原理………………………………………………………………………………………………………………………设计要求1………………………………………………………………………………………………………………………2设计参数…………………………………………………………………………………………………………………………………国内外技术应用与发展现状3………………………………………………………………………………………4国内外技术发展趋势………………………………………………………………………………………………………工作计划7…………………………………………………………………………………………………………………………………第2章课程设计过程 (9)9设计内容…………………………………………………………………………………………………………………………………9理论的α和β值………………………………………………………………………………………………………用图解法设计四杆机构ABCD9……………………………………………………………………………10运动分析………………………………………………………………………………………………………………………最小传动角γ12min………………………………………………………………………………………………………结论参考文献个人总结第1章课程设计任务1．1 设计任务工作原理汽车前轮转向是通过等腰梯形机构ABCD驱使前轮转向来实现的，其中，两前轮分别与两摇杆AB、CD相连，如图所示。
轿车转向系统课程设计
轿车转向系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握轿车转向系统的基本原理、结构和功能，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握轿车转向系统的组成及其作用；（2）了解轿车转向系统的各种类型及其工作原理；（3）熟悉轿车转向系统的性能指标及其检测方法。
2.技能目标：（1）能够正确描述轿车转向系统的结构和工作过程；（2）具备分析轿车转向系统故障的能力；（3）掌握轿车转向系统的维修和保养方法。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对汽车行业的兴趣，提高学生对轿车转向系统重要性的认识；（2）培养学生认真负责、严谨细致的工作态度；（3）培养学生团队协作、共同探讨问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.轿车转向系统的概述：介绍轿车转向系统的定义、作用及其在汽车中的地位；2.轿车转向系统的组成：详细讲解转向系统各部件的结构、功能和作用；3.轿车转向系统的工作原理：分析各种类型转向系统的工作过程，让学生理解其运作机制；4.轿车转向系统的性能指标：介绍转向系统的性能指标及其检测方法；5.轿车转向系统的故障诊断与维修：讲解转向系统故障的常见原因、诊断方法及维修保养技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行：1.讲授法：教师通过讲解，让学生掌握轿车转向系统的相关理论知识；2.案例分析法：教师提供实际案例，引导学生分析并解决实际问题；3.实验法：学生进行实验操作，让学生亲身体验轿车转向系统的工作过程；4.讨论法：鼓励学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的轿车转向系统教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备轿车转向系统的实验设备，让学生能够亲自动手操作，增强实践能力。
机械原理课程设计-----汽车前轮转向机构
最优方案设计
3.传动连接杆
传动连接杆为直角构件，连接传动主杆和这轮系统，将主杆动力传输至车轮转向系统同时约束车轮转动的方向和角度
最优方案设计
4.车轮系统
车轮系统由车轮和转向连杆两部分组成，转轴固定于底板之上，同时与传动连接杆相组合，通过配合连接杆的运动实现两侧车轮系统绕底板固定轴平行转动，保证了转向的精确
方案三：基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。 转向轴带动小齿轮旋转时齿条便做直线运动。齿条作为传动主杆，其两端与传动连接杆组合将动力传输给车轮转向系统，并通过连接杆件间的配合协作来控制车轮转向的方向和不同的角度。
方案四：通过转动方向盘，带动方向盘直连的杆件转动，通过直连的末端电控单元检测转动角度和车速等数据，通过蜗轮蜗杆辅助转向。再通过两段万向节的杆件机构传动到底盘上的蜗轮蜗杆，带动四杆机构（双摇杆机构）使车辆转向
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四、最优设计方案
最优方案设计
三维建模
最优方案设计
1.动力齿轮
动力齿轮按照方向盘的不同转动方向而转动，同时与动力主杆上的齿键相咬合推动主杆平行移动
最优方案设计
2.传动主杆
传动主杆为带有齿的平直杆件，通过与齿轮的咬合接收传动齿轮传输的动力平行移动，并根据齿轮转动方向不同改变移动方向，两端与传动连接杆组合，将动力传输至后续结构
三、设计方案展示
方案一：利用螺纹咬合的传动原理，将方向盘的旋转传动为杆件的横向移动，从而带动转向梯形结构转动，使得两侧车轮得以向相同角度，相同方向转动带动车体转向
方案二：汽车前轮转向机构运用平面四杆机构，该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，铰链四杆机构左右对称，保证左右轮转弯时有相同特性，通过摇杆的转动带动车轮的等角度转动。
机械原理课程设计汽车前轮转向器
机械设计制造及其自动化机械原理大作业设计者指导教师201目录一、设计题目 (2)二、设计要求 (3)三、基本设计内容 (4)四、设计结果分析 (10)五、改进机构设计 (12)1．机构简介汽车的前轮转向，是通过等腰梯形机构ABCD 驱使前轮转动来实现的。
其中，两前轮分别与两摇杆AB 、CD相连，如图所示。
当汽车沿直线行驶时（转弯半径R=∞），左右两轮轴线与机架AD 成一条直线；当汽车转弯时，要求左右两轮（或摇杆 AB 和CD ）转过不同的角度α、β。
理论上希望前轮两轴延长线的交点P 始终能落在后轮轴的延长线上。
这样，整个车身就能绕P 点转动，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损。
因此，根据不同的转弯半径R （汽车转向行驶时，各车轮运行轨迹中最外侧车轮滚出的圆周半径），就要求左右两轮轴线（AB 、CD ）分别转过不同的角度α和β，其关系如下：如图所示为汽车右拐时 dR LBd R L -=--=βαtan tan所以α和β的函数关系为 LB =-αβcot cot 同理，当汽车右拐时，由于对称性，有L B ctg ctg /=-βα，故转向机构ABCD 的设计应尽量满足以上转角要求。
2、设计数据设计数据见下表。
要求汽车沿直线行驶时，铰链四杆机构左右对称，以保证左右转弯时具有相同的特征。
该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，设计此铰链四杆机构。
参 数 轴 距 轮 距 最小转弯半径销轴到车轮中心的距离符 号 LBRd单 位 mm 型 号 途乐GRX 2900 1605 6100 400 途乐GL 2900 1555 6100 400 尼桑公爵2800150055005001）根据转弯半径R min和R max＝∞（直线行驶），求出理论上要求的转角α和β的对应值。
要求最少2组对应值。
2）用解析法设计铰链四杆机构ABCD，满足以下条件：①最小转弯半径R min所对应的α和β满足P点落在后轴延长线上的要求;②其他各组α和β尽可能是能使P点落在后轴延长线上；③尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求。
汽车前轮转向原理
汽车前轮转向原理汽车前轮转向原理是指汽车在行驶过程中，通过转向系统使前轮产生转向运动，从而改变车辆的行驶方向。
汽车前轮转向原理是汽车操纵性能的重要组成部分，它直接影响着车辆的行驶稳定性和操控性。
下面将从转向系统的构成、工作原理和常见故障等方面对汽车前轮转向原理进行详细介绍。
一、转向系统的构成。
汽车转向系统主要由转向机构、转向传动机构和转向控制机构三部分组成。
1. 转向机构，转向机构是汽车前轮转向的关键部件，主要包括转向节、转向销、转向杆等。
转向机构通过操纵转向盘，使转向销转动，从而改变前轮的转向角度。
2. 转向传动机构，转向传动机构是将转向盘的转动传递给转向机构的重要组成部分，主要包括转向柱、传动齿轮等。
转向传动机构通过传动装置将转向盘的转动传递给转向机构，实现前轮的转向。
3. 转向控制机构，转向控制机构是控制转向系统工作的关键部件，主要包括转向阻尼器、转向助力器等。
转向控制机构通过阻尼和助力装置，提供转向系统的操纵性能和舒适性。
二、转向系统的工作原理。
汽车前轮转向的工作原理是通过转向机构、转向传动机构和转向控制机构协同作用实现的。
当驾驶员操纵转向盘时，转向盘的转动通过转向传动机构传递给转向机构，使转向机构产生转动，从而改变前轮的转向角度。
同时，转向控制机构通过阻尼和助力装置，提供操纵性能和舒适性，使驾驶员可以轻松操纵车辆的转向。
三、常见故障及解决方法。
1. 转向盘出现死区，当转向盘出现死区时，会导致车辆转向不灵活，甚至影响行车安全。
解决方法是检查转向机构和转向传动机构是否存在磨损或松动，及时进行维修和更换。
2. 转向助力失效，转向助力失效会导致驾驶员操纵转向盘时感到异常沉重，影响操控性能。
解决方法是检查转向助力器是否正常工作，如有故障及时进行维修和更换。
3. 转向系统异响，转向系统出现异响会影响驾驶舒适性，严重时会影响行车安全。
解决方法是检查转向机构和转向传动机构是否存在异物或磨损，及时进行清理和维修。
单元三任务二 汽车前轮转向机构分析
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
3、总结
汽车前轮转向机构是等长摇杆的双摇杆机构，又称等腰梯形机构。它能 使与摇杆相连的两前轮转过的角度不同，这样就能保证汽车转向时所有车轮的 轴线都相交于一点，以此实现转向时所有车轮的纯滚动，从而避免了轮胎由于 滑动所引起的磨损，增加了车轮转向的稳定性。如图所示。
一、分析汽车前轮转向机构
曲柄摇杆的作用是将曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复摆动 ，或者将摇杆的往复摆动转换成曲柄的整周回转运动。如下图所示 的汽车刮水器，当主动曲柄CD转动时，从动摇杆AB做往复运动，利 用摇杆的延长部分实现刮水功能。
图3-2-5 汽车刮水器
应用： 搅拌机、汽车前窗刮雨器等。
以摇杆为主动件,曲柄为从动件 。 运动形式： 把摇杆的往复摆动转化为曲柄的整周回转运动
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
飞机起落架
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
汽车自卸翻斗装置
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
判断下图铰链四杆机构类型
图3-2-3 铰链四杆机构
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构 铰链四杆机构：
全部用转动副相 连的平面四杆机构。 它是平面四杆机构的 基本型式之一，其它 型式的四杆机构可看 作是在它的基础上通 过演化而成的。
2
B
3
A
1
O1
4
O2
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
机架
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机械原理课程设计说明书题目汽车前轮转向机构目录引言一、题目：汽车前轮转向机构 (3)1、设计题目 (3)2、设计数据与要求 (4)3、设计任务 (5)二、转向系统 (5)1、转向系统概述及结构简介 (5)2、转向系统的要求 (6)3、传动比变化特性 (6)1、转向系传动比 (6)2、力传动比与转向系角传动比的关系 (7)3、转向器角传动比的选择 (8)三、设计内容 (8)四、设计结构分析 (10)五、转向梯形机构优化 (11)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。
一、题目：汽车前轮转向机构1、设计题目汽车的前轮转向，是通过等腰梯形机构ABCD驱使前轮转动来实现的。
其中，两前轮分别与两摇杆AB、CD相连，如附图32所示。
当汽车沿直线行使时（转弯半径R=∞），左右两轮轴线与机架AD成一条直线；当汽车转弯时，要求左右两轮（或摇杆AB和CD）转过不同的角度。
理论上希望前轮两轴延长线的交点P始终能落在后轮轴的延长线上。
这样,整个车身就能绕P点转动,使四个轮子都能与地面形成纯滚动,以减少轮胎的磨损.因此,根据不同的转弯半径R(汽车转向行驶时,各车轮运行轨迹中最外侧车轮滚出的圆周半径),要求左右两轮轴线(AB、CD)分别转过不同的角度a和β，其关系如下:如附图32所示为汽车右拐时：tanα＝L/(R-d-B) tanβ＝L/(R-d)所以a和β的函数关系为：cotβ- cotα=B / L同理,当汽车左拐时,由于对称性,有 cotα-cotβ=B / L,故转向机构ABCD 的设计应尽量满足以上转角要求.附图322、设计数据与要求设计数据见附表18，要求汽车沿直线行驶时,铰链四杆机构左右对称,以保证左右转弯时具有相同的特性.该转向机构为等腰梯形双摇杆机构,设计此铰链四杆机构.3、设计任务1)、根据转弯半径R min 和R max=∞(直线行驶),求出理论上要求的转角α和β的对应值。
要求最少2组对应值。
2)、按给定两联架杆对应位移,且尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求,用图解法设计铰链四杆机构ABCD。
3）、机构初始位置一般通过经验或实验来决定，一般可在下列数值范围内选取a0 =96°～103°，β0 =77°～84°。
建议a0取102°，β0取78°。
4)、用图解法检验机构在常用转角范围α≤20°时的最小转动角γmin。
二、转向系统1、转向系统概述及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。
2、转向系统的要求1、轿车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。
2、轿车转向行驶时，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
3、轿车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。
4、转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
5、保证轿车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。
6、操纵轻便。
7、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。
8、转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
9、在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10、进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。
3、传动比变化特性 1、转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比0ωi 和转向系的力传动比i P 。
传动系的力传动比：F F i W p /2= （1）转向系的角传动比:kk k w d d dt d dt d i βϕβϕωωω===//0 （2） 转向系的角传动比ωi 由转向器角传动比ωi 和转向传动机构角传动组成，即：ωωωi i i '=0 （3）转向器的角传动比: pp p w d d dt d dt d i βϕβϕωωω===// （4） 转向传动机构的角传动比:kpk p k p d d dt d dt d i ββββωωω==='// （5） 2、力传动比与转向 系 角 传动比的关系转向阻力F W 与转向阻力矩M r 的关系式：aM Fw r=（1） 作用在转向盘上的手力Fh与作用在转向盘上的力矩M h 的关系式：swhh D M F 2=（2） 将式（1）、式（2）代入hW p F F i /2=后得到：aM D M i h swr p =（3） 如果忽略磨擦损失，根据能量守恒原理，2Mr/M h 可用下式表示02ωβϕi d d M M kh r == （4） 将式（1）代入式（2）后得到：aD i i swp 20ω=（5） 当a 和Dsw 不变时，力传动比p i 越大，虽然转向越轻，但0ωi也越大，表明转向不灵敏。
3、转向器角传动比的选择转向器角传动比可以设计成减小、增大或保持不变的。
影响选取角传动比变化规律的主要因素是转向轴负荷大小和对汽车机动能力的要求。
若转向轴负荷小或采用动力转向的汽车，不存在转向沉重问题，应取较小的转向器角传动比，以提高汽车的机动能力。
若转向轴负荷大，汽车低速急转弯时的操纵轻便性问题突出，应选用大些的转向器角传动比。
汽车以较高车速转向行驶时，要求转向轮反应灵敏，转向器角传动比应当小些。
汽车高速直线行驶时，转向盘在中间位置的转向器角传动比不宜过小。
否则转向过分敏感，使驾驶员精确控制转向轮的运动有困难。
三、设计内容1、根据转弯半径R min 和R max=∞(直线行驶),求出理论上要求的转角α和β的对应值。
要求最少2组对应值。
R=R min时，tanα=L/（R-d）=2900/(6100-400)=0.509 α=26.9660tanβ=L/(R-d-B)=2900/(6100-400-1555)=0.70 β=34.9780R=10000mm时，tan α‘=L/(R-d)=2900/(10000-400)=0.302 α‘=16.808°tan β’=L/(R-d-B)=2900/(10000-400-1555)=0.360 β‘=19.823°根据公式可知，α和β随着转弯半径R的增加而单调递减。
参考数据如下：2、按给定两联架杆对应位移,且尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求,用图解法设计铰链四杆机构ABCD 。
根据上图列唯一矢量方程： l AB +l BC +l CD +l AD =0化简到x 和y 轴：l ×cos (α+φ)+(B −2lcosφ)×cosθ−B +lcos(φ−β)l ×sin (α+φ)+(B −2lcosφ)×sin θ−lsin(φ−β)对于该机构，AD 杆长已知，再给定AB 杆长及AB 与AD 夹角，该机构就确定了。
令β=34.978°，α=26.966° 。
令l ∈(0.1,0.5)。
代入位移方程中。
得出一组l 及对应的 φ 和 θ 。
令α=10°，将上面求得的l 及φ值代入位移方程中，得出各种机构l 及φ 对应β的实际值。
再利用公式得出β的理论值。
找出实际值中，与β理论值最接近的一个。
所对应的l 及 φ 即为最佳机构。
最后计算出选出的机构当α在0到最大值之间时所对应的β的理论值和实际值。
不同l 对应的 β 理论值和实际值之差的数据如下：x由表格数据可知，最佳机构为l=0.1，所对应的 φ 为68.84°。
选定该机构后，检验其实际的可行性，让杆AB 转过 α 角度，算出该机构运动时所对应的α−β数据为：比较β的理论值和实际值可知，该机构的误差较大，故该梯形机构不是最理想的机构。
3、用图解法检验机构在常用转角范围α≤20°时的最小转动角γmin 。
机构在任意位置图示如下：如图所示，传动角γ=φ−β+θ，令α∈(0 ,26.966°)。
把l 与 φ 为所选所对应的值。
代入位移方程。
计算出各转角对应的 γ 值。
则最小的值即为最小传动角γmin 。
计算可知，γ 随着 α 的增加而单调递减，其α−γ 数据如下：四、设计结构分析1、 四种类型梯形机构的选择：汽车转向梯形机构如下图所示共有四种可能的类型： AB（a ） （b ）机构可行的必要条件是当机构转动时，前轮两轴延长线的交点P 能落在后轮轴的延长线上。
当研究车辆右转时，左边连架杆的转角α小于右边连架杆的转角β。
易知，（a ）、（d ）两种机构均可行. 而对于(b)、(c)机构，当这两种机构右转时，α大于β，所以这两种机构是不可行的。