第一节概述
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。
机械转向系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。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。
对转向系提出的要求有：
1)汽车转弯行驶时，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)汽车转向行驶后，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)汽车在任何行驶状态下，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)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，保证转向盘与转向轮转动方向一致。
正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍。通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N。当货车从直线行驶状态，以10km ／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车
转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2．0圈，货车则要求不超过3．0圈。·
近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。
第二节 转向系主要性能参数
一、转向器的效率
功率P 1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号
η+表示，η+=(P 1—P 2)／P l ；反之称为逆效率，用符号η-表示，η- =(P 3—P 2)／P 3。式中，P 2为转向器中的摩擦功率；P 3为作用在转向摇臂轴上的功率。为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，要求正效率高。为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回到直线行驶位置，又需要有一定的逆效率。为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手又要求此逆效率尽可能低。
1．转向器的正效率η+
影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。 (1)转向器类型、结构特点与效率 在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。 同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承和球轴承等三种结构之一。第一种结构除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种转向器的效率ly+仅有54％。另外两种结构的转向器效率，根据试验结果分别为70％和75％。
转向摇臂轴轴承的形式对效率也有影响，用滚针轴承比用滑动轴承可使正或逆效率提高约10％。
(2)转向器的结构参数与效率 如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆和螺杆类转向器，其效率可用下式计算
)
tan(tan 00
ρααη+=
+ （7--1）
式中，αo为蜗杆(或螺杆)的螺线导程角；ρ为摩擦角，ρ=arctan f ；f 为摩擦因数。 2．转向器逆效率η-
根据逆效率大小不同，转向器又有可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。
路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较高的转向器属于可逆式。它能保证转向后，转向轮和转向盘自动回正。这既减轻了驾驶员的疲劳，又提高了行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，车轮受到的冲击力，能大部分传至转向盘，造成驾驶员“打手”，使之精神状态紧张，如果长时间在不平路面上行驶，易使驾驶员疲劳，影响安全驾驶。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。
不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该冲击力由转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉；因此，现代汽车不采用这种转向器。
极限可逆式转向器介于上述两者之间。在车轮受到冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。它的逆效率较低，在不平路面上行驶时，驾驶员并不十分紧张，同时转向传动机构的零件所承受的冲击力也比不可逆式转向器要小。
如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，则逆效率可用下式计算
0tan tan αραη）
（-=
- （7—2）
式(7—1)和式(7—2)表明：增加导程角αo,正、逆效率均增大。受η-增大的影响，αo不宜取得过大。当导程角小于或等于摩擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是不可逆式转向器。为此，导程角必须大于摩擦角。通常螺线导程角选在8°～10°之间。 二、传动比的变化特性 1．转向系传动比
转向系的传动比包括转向系的角传动比wo i 和转向系的力传动比p i
从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw 与作用在转向盘上的手力Fh 之比，称为力传动比，即 ip=2Fw ／Fh 。
转向盘转动角速度 ωw 与同侧转向节偏转角速度 ωk 之比，称为转向系角传动比wo i ，即；
k
k k w wo d d dt d dt d i β?
β?ωω===
式中，dφ 为转向盘转角增量；dβk 为转向节转角增量；dt 为时间增量。它又由转向器角传动比iw 和转向传动机构角传动比iw′ 所组成，即 iwo=iw iw′ 。 转向盘角速度ωw 与摇臂轴转动角速度ωK 之比，称为转向器角传动比iw′, 即
p
p p w w d d dt d dt d i β?
β?ωω=
==
。 式中,dβp为摇臂轴转角增量。此定义适用于除齿轮齿条式之外的转向器。
摇臂轴转动角速度ωp与同侧转向节偏转角速度ωk 之比，称为转向传动机构的角传动比
iw′，即k
k
k p k p w d d dt d dt d i ββββωω=
==’。 2．力传动比与转向系角传动比的关系
轮胎与地面之间的转向阻力Fw 和作用在转向节上的转向阻力矩 Mr 之间有如下关系
a
M F r
W =
（7—3） 式中，α为主销偏移距，指从转向节主销轴线的延长线与支承平面的交点至车轮中心平面与支承平面交线间的距离。
作用在转向盘上的手力Fh 可用下式表示
SW
h
h D M F 2=
（7—4） 式中，Mh 为作用在转向盘上的力矩；Dsw 为转向盘直径。 将式(7—3)、式(7—4)代入 ip=2Fw ／Fh 后得到
a
M D M i h sw
r P =
（7—5）
分析式(7—5)可知，当主销偏移距a 小时，力传动比 ip 应取大些才能保证转向轻便。通常轿车的 a 值在0．4～0．6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取，而货车的d 值在40～60mm 范围内选取。转向盘直径 Dsw 根据车型不同在JB4505—86转向盘尺寸标准中规定的系列内选取。
如果忽略摩擦损失，根据能量守恒原理，2Mr ／Mh 可用下式表示
wo k
h r i d d M M ==β?
2 （7—6） 将式(7—6)代人式(7—5)后得到
a
D i i sw
wo P 2=
（7—7） 当 α 和 Dsw 不变时，力传动比 ip 越大，虽然转向越轻，但 iwo 也越大，表明转向
不灵敏。
3．转向系的角传动比iwo
转向传动机构角传动比，除用iw′=dβp／dβk表示以外，还可以近似地用转向节臂臂长L2与摇臂臂长L l之比来表示，即iw′=dβp／dβki≈L2／L l 。现代汽车结构中，L2与L1的比值大约在0．85～1．1之间，可近似认为其比值为i wo≈iw=dφ／dβ 。由此可见，研究转向系的传动比特性，只需研究转向器的角传动比iw 及其变化规律即可。
4．转向器角传动比及其变化规律
式(7—7)表明：增大角传动比可以增加力传动比。从ip=2Fw／Fh式可知，当Fw一定时，增大ip能减小作用在转向盘上的手力Fh，使操纵轻便。
考虑到iwo≈iw ，由iwo 的定义可知：对于一定的转向盘角速度，转向轮偏转角速度与转向器角传动比成反比。角传动比增加后，转向轮偏转角速度对转向盘角速度的响应变得迟钝，使转向操纵时间增长，汽车转向灵敏性降低，所以“轻”和“灵”构成一对矛盾。为解决这对矛盾，可采用变速比转向器。
齿轮齿条式、循环球式、蜗杆指销式转向器都可以制成变速比转向器。下面介绍齿轮齿条式转向器变速比工作原理。
根据相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即P bl=P b2。其中齿轮基圆齿距P bl=πm l cosα1，齿条基圆齿距P b2=πm2cosα2。由上述两式可知：当齿轮具有标准模数m1和标准压力角α1与一个具有变模数m2、变压力角α2的齿条相啮合，并始终保持m1cosoαl=m2cosoα2时，它们就可以啮合运转。如果齿条中部(相当汽车直线行驶位置)齿的压力角最大，向两端逐渐减小(模数也随之减小)，则主动齿轮啮合半径也减小，致使转向盘每转动某同一角度时，齿条行程也随之减小。因此，转向器的传动比是变化的。图7—14是根据上述原理设计的齿轮齿条式转向器齿条压力角变化示例。从图中可以看到，位于齿条中部位置处的齿有较大压力角和齿轮有较大的节圆半径，而齿条齿有宽的齿根和浅斜的齿侧面；位于齿条两端的齿，齿根减薄，齿有陡斜的齿侧面。
循环球齿条齿扇式转向器的角传动比iw=2πr／P (式7—13)。因结构原因，螺距P 不能变化，但可以用改变齿扇啮合半径r 的方法，达到使循环球齿条齿扇式转向器实现变速比的目的。
随转向盘转角变化，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因素，主要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，在转向盘全转角范围内，驾驶员不存在转向沉重问题。装用动力转向的汽车，因转向阻力矩由动力装置克服，所以在上述两种情况下，均应取较小的转向器角传动比并能减少转向
盘转动的总圈数，以提高汽车的机动能力。
转向轴负荷大又没有装动力转向的汽车，因转向阻力矩大致与‘车轮偏转角度大小成正比变化，汽车低速急转弯行驶时的操纵轻便性问题突出，故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，转向轮转角较小，转向阻力矩也小，此时要求转向轮反应灵敏，转向器角传动比应当小些。因此，转向器角传动比变化曲线应选用大致呈中间小两端大些的下凹形曲线，如图7—15所示。
转向盘在中间位置的转向器角传动比不宜过小。过小则在汽车高速直线行驶时，对转向盘转角过分敏感和使反冲效应加大，使驾驶员精确控制转向轮的运动有困难。直行位置的转向器角传动比不宜低于15～16。
三、转向器传动副的传动间隙Δt
1．转向器传动间隙特性
传动间隙是指各种转向器中传动副(如循环球式转向器的齿扇和齿条)之间的间隙。该间隙随转向盘转角φ的大小不同而改变，并把这种变化关系称为转向器传动副传动间隙特性(图7—16)。研究该特性的意义在于它与直线行驶的稳定性和转向器的使用寿命有关。
直线行驶时，转向器传动副若存在传动间隙，一旦转向轮受到侧向力作用，就能在间隙Δt的范围内，允许车轮偏离原行驶位置，使汽车失去稳定。为防止出现这种情况，要求传动副的传动间隙在转向盘处于中间及其附近位置时(一般是10°～15°)要极小，最好无间隙。
转向器传动副在中间及其附近位置因使用频繁，磨损速度要比两端快。在中间附近位置因磨损造成的间隙大到无法确保直线行驶的稳定性时，必须经调整消除该处间隙。调整后，要求转向盘能圆滑地从中间位置转到两端，而无卡住现象。为此，传动副的传动间隙特性，应当设计成在离开中间位置以后呈图7—16所示的逐渐加大的形状。图中曲线1表明转向器在磨损前的间隙变化特性，曲线2表明使用并磨损后的间隙变化特性，并且在中间位置处已出现较大间隙，曲线3表明调整后并消除中间位置处间隙的转向器传动间隙变化特性。
2．如何获得传动间隙特性
循环球式转向器的齿条齿扇传动副的传动间隙特性，可通过将齿扇齿做成不同厚度来获取必要的传动间隙。即将中间齿设计成正常齿厚，从靠近中间齿的两侧齿到离开中间齿最远的齿，其厚度依次递减。
如图7—17所示，齿扇工作时绕摇臂轴的轴线中心O转动。加工齿扇时使之绕切齿轴线O1转动。两轴线之间的距离n称为偏心距。用这种方法切齿，可获得厚度不同的齿扇齿。其
传动特性可用下式计算
[]
22122cos cos tan 2n R n n R t p p d -+--=?ββα (7—8)
式中，αd 为端面压力角；R 为节圆半径；βp 为摇臂轴转角；R 1为中心O 1到b 点的距离；n 为偏心距。
偏心距n 不同，传动副的传动间隙特性也不同。图7—18示出偏心距n 不同时的传动间隙变化特性。n 越大，在同一摇臂轴转角条件下，其传动间隙也越大。一般偏心距n 取0．5mm 左右为宜。
第四节 机械式转向器的设计与计算
一、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。为此推荐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Mn(N ·mm)
p
G f
M R 3
13
=
（7—9） 式中，f 为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取0．7；Gl 为转向轴负荷(N)；p 为轮胎气压(MPa)。
作用在转向盘上的手力为
+
=
ηw SW R
h i D L M L F 212 (7—10)
式中，L l 为转向摇臂长；L 2为转向节臂长；Dsw 为转向盘直径；iw 为转向器角传动比； η+为转向器正效率。
对给定的汽车，用式(7—10)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。然而，对于前轴负荷大的重型货车，用上式计算的力往往超过驾驶员生理上的可能，在此情况下对转向器和动力转向器动力缸以前零件的计算载荷，应取驾驶员作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力，此力为700N 。 二、齿轮齿条式转向器的设计
齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在2～3mm 之间。主动小齿轮齿数多数在5—7个齿范围变化，压力角取20°，齿轮螺旋角取值范围多为9°～15°。齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构在12°一35°范围内变化。此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。
主动小齿轮选用16MnCr5或15CrNi6材料制造，而齿条常采用45钢制造。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
三、循环球式转向器设计 (一)主要尺寸参数的选择 1．螺杆、钢球、螺母传动副
(1)钢球中心距D 、螺杆外径D ，、螺母内径D 2 尺寸D 、D l 、D 2如图7—19所示。钢球中心距是基本尺寸，螺杆外径D 1、螺母内径D 2及钢球直径d 对确定钢球中心距D 的大小有影响，
而D 又对转向器结构尺寸和强度有影响。在保证足够的强度条件下，尽可能将D 值取小些。选取D 值的规律是随着扇齿模数的增大，钢球中心距D 也相应增加(表7—1)。设计时先参考同类型汽车的参数进行初选，经强度验算后，再进行修正。螺杆外径D l 通常在20～38mm 范围内变化，设计时应根据转向轴负荷的不同来选定。螺母内径D 2应大于D l ，一般要求D 2—D l = (5％～10％)D 。
2)钢球直径d 及数量n 钢球直径尺寸d 取得大，能提高承载能力，同时螺杆和螺母传动机构和转向器的尺寸也随之增大。钢球直径应符合国家标准，一般常在7～9mm 范围内选用(表7—1)。
增加钢球数量n ，能提高承载能力，但使钢球流动性变坏，从而使传动效率降低。因为钢球本身有误差，所以共同参加工作的钢球数量并不是全部钢球数。经验证明，每个环路中的钢球数以不超过60粒为好。为保证尽可能多的钢球都承载，应分组装配。每个环路中的钢球数可用下式计算
d
DW
d DW n παπ≈=
0cos
式中，D 为钢球中心距；W 为一个环路中的钢球工作圈数；n 为不包括环流导管中的钢球数；α0为螺线导程角，常取α0=5°～8°，则cosα0≈1。
(3)滚道截面 当螺杆和螺母各由两条圆弧组成，形成四段圆弧滚道截面时，见图7—20，钢球与滚道有四点接触，传动时轴向间隙最小，可满足转向盘自由行程小的要求。图中滚道与钢球之间的间隙，除用来贮存润滑油之外，还能贮存磨损杂质。为了减少摩擦，螺杆和螺母沟槽的半径R 2应大于钢球半径d/2，一般取R 2 =(0．51～0．53)d 。
(4)接触角θ 钢球与螺杆滚道接触点的正压力方向与螺杆滚道法面轴线间的夹角称为接触角θ，如图7—20所示。θ角多取为45°，以使轴向力和径向力分配均匀。 (5)螺距P 和螺旋线导程角αo 转向盘转动φ角，对应螺母移动的距离S 为
π
?2P
S =
（7—11）
式中，P 为螺纹螺距。
与此同时，齿扇节圆转过的弧长等于s ，相应摇臂轴转过βp 角，其间关系可表示如下
r s p β= (7—12)
式中，r 为齿扇节圆半径。 联立式(7—11)、式(7—12)得P P
rr
βπ?2=，将φ对βp ，求导得循环球式转向器角传动比iw 为
P
rr
i w π2=
(7—13) 由式(7—13)可知，螺距P 影响转向器角传动比的值。在螺距不变的条件下，钢球直径d 越大，图7—19中的尺寸b 越小，要求b=P-d ﹥2．5mm 。螺距P 一般在12～18mm 内选取。 前已述及导程角αo对转向器传动效率有影响，此处不再赘述。
(6)工作钢球圈数W 多数情况下，转向器用两个环路，而每个环路的工作钢球圈数W 又与接触强度有关：增加工作钢球圈数，参加工作的钢球增多，能降低接触应力，提高承载能力；但钢球受力不均匀、螺杆增长而使刚度降低。工作钢球圈数有1．5和2．5圈两种。一个环路的工作钢球圈数的选取见表7—1。
表7—1 循环球式转向器主要参数
2．齿条、齿扇传动副设计
如图7—21所示，滚道相对齿扇作斜向进给运动加工齿扇齿，得到变厚齿扇。如图7—22所示，变厚齿扇的齿顶和齿根的轮廓面是圆锥的一部分，其分度圆上的齿厚是变化的，故称之为变厚齿扇。
图7—22中，若0—0截面的原始齿形变位系数ζ=0，且I—I剖面和Ⅱ—Ⅱ剖面分别位于0—0剖面两侧，则I—I剖面的齿轮是正变位齿轮，Ⅱ—Ⅱ剖面中的齿轮为负变位齿轮，故变厚齿扇在整个齿宽方向上，是由无数个原始齿形位移系数逐渐变化的圆柱齿轮所组成。
对齿轮来说，因为在不同位置的剖面中，其模数m不变，所以它的分度圆半径r和基圆半径r b相同。因此，变厚齿扇的分度圆和基圆均为一圆柱，它在不同剖面位置上的渐开线齿形，都是在同一个基圆柱上所展出的渐开线，只是其轮齿的渐开线齿形相对基圆的位置不同而已，所以应将其归人圆柱齿轮的范畴。
变厚齿扇齿形的计算，如图7—23所示。一般将中间剖面1—1规定为基准剖面。由1—1剖面向右时，变位系数ξ为正，向左则由正变为零(0—0剖面)，再变为负。若0—0剖面距1—1剖面的距离为αo，则其值为αo=γ1m／tanγ，是切削角，常见的有6°30’和7°30，两种。在切削角γ一定的条件下，各剖面的变位系数ξ取决于距基准剖面1—1的距离a。
进行变厚齿扇齿形计算之前，必须确定的参数有：模数m，参考表7—2选取；法向压力角αo，一般在20°～30°之间；齿顶高系数x1，一般取0．8或1．0；径向间隙系数，取0．2；整圆齿数z，在12～15之间选取；齿扇宽度B，一般在22～38mm。
表7—2 循环球式转向器齿扇齿模数
齿扇齿模数m／mm3．03．54．04．55．06．06．5
轿车排量／mL
500
1000～
1800
1600～
2000
20002000
前轴负荷
／N
3500～
3800
4700～
7350
7000～
9000
8300～
11000
10000～
11000
货车和大客车
前轴负荷
／N
3000～
5000
4500～
7500
5500～
18500
7000～
19500
9000～
24000
17000～
37000
23000～
44000最大装载质
量／kg
350100025002700350060008000
四、循环球式转向器零件强度计算 1．钢球与滚道之间的接触应力σ
用下式计算钢球与滚道之间的接触应力σ
3
2
22
223)
()(r R r R E F k -=σ 式中，k 为系数，根据A ／B 值从表7—3查取，A= [(1／r) —(1／R2)]/2，
B=[(1／r) + (1／R 1)]／2；R 2为滚道截面半径；r 为钢球半径；R l 为螺杆外半径；E 为材料弹性模量，等于2．1X105N ／mm2；F 3为钢球与螺杆之间的正压力，可用下式计算
θ
αcos cos 02
3n F F =
式中，αo为螺杆螺线导程角；θ为接触角；n 为参与工作的钢球数；F 2为作用在螺杆上的轴向力，见图7—24。
当接触表面硬度为58—64HRC 时，许用接触应力 [σ]=2500N／mm 2。 表7—3 系数七与止／召的关系
2．齿的弯曲应力σw
用下式计算齿扇齿的弯曲应力 2
6bs
Fh
w =
σ
式中，F 为作用在齿扇上的圆周力；h 为齿扇的齿高；b 为齿扇的齿宽；s 为基圆齿厚。
许用弯曲应力为[σw]=540N／mm 2。
螺杆和螺母用20CrMnTi 钢制造，表面渗碳。前轴负荷不大的汽车，渗碳层深度在0．8～1．2mm ；前轴负荷大的汽车，渗碳层深度在1．05～1．45mm 。表面硬度为58—63HRC 。 此外，应根据材料力学提供的公式，对接触应力进行验算。 3．转向摇臂轴直径的确定 用下式计算确定摇臂轴直径d
2.0τR
KM d =
式中，K 为安全系数，根据汽车使用条件不同可取2.5～3．5；M R 为转向阻力矩；τ。为扭转强度极限。
摇臂轴用20CrMnTi 钢制造，表面渗碳，渗碳层深度在0．8～1．2mm 。前轴负荷大的汽车，渗碳层深度为1．05～1．45mm 。表面硬度为58～63HRC 。
智能小车制作入门篇 最近接触了很多机器人爱好者，很多人都对机器人技术展示出了浓厚的兴趣，也在计划如何动手制作自己的第一个机器人。但是似乎很多的人都摸不到门路，只能是站在大门外满怀兴趣的向内观望，观望了一阵兴趣渐失只好叹口气走开…… 很多初学者可能都是看了一些视频或是现场的比赛，勾起了儿时的美好回忆，兴起了自己动手制作机器人的念头，很多人可能并不是嵌入式开发的业内人士，甚至没有听说过单片机、步进电机这些名词，看着别人满地乱跑的各种机器人，颇有无处下手的感觉。有的人一上来就准备做一个可以双足行走的人形机器人，可以平稳行走，可以靠摄像头来读取环境信息，可以语音识别，最好还可以变形…… ：—（
我的意见是：新手最好还是老老实实的从小车开始吧。人形机器人可以说是一个系统的大工程，不是一个人玩的起来的，而且资金上的投入也是不可计量的。一个人形机器人的成型产品最少要卖到几千块——要知道，你在开发过程中是不可能没有错误投入的。机器人小车技术上门槛较低，资金投入也少，市场上的各种产品和零配件的支持也较多，虽然简单，但可以实现的功能可一点也不少。 我在这里凭自己的经验介绍一些自己动手制作机器人小车的基础知识，如果你是曾经自己动手做过的高手，那么你可以绕行，我这里介绍的都是为未入门者准备的最基本的理论知识和一些动手经验。 那么现在我们开始，首先是理论部分——小车的控制结构。 [一]小车的整体控制系统 小车是怎么来控制的？为什么小车判断出障碍物后可以自动的绕开？ 理论：控制工程——处理自动控制系统各种工程实现问题的综合性工程技术。包括对自动控制系统提出要求（即规定指标）、进行设计、构造、运行、分析、检验等过程。它是在电气工程和机械工程的基础上发展起来的。 闭环控制：闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统。 开环控制：开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。 一般稍微复杂一点的机器人小车都是闭环控制，也就是说它有一个反馈机制，会根据自己配备的各种传感器来读取环境信息，并且根据这些环境信息来决定自己下一步的行动，决定好后将行动指令发给执行系统，使机器人做出合适的动作。当然也有的机器人小车是开环控制，我就见过一个机器人小车配了一支笔，将机器人放在纸上，机器人一转，刷的一下在纸上画出一个圈来，当然由于摩擦力和机械误差等原因，画出来的圆圈可能不闭合，也可能不圆。不过人家阿Ｑ都说了：“孙子才画的圆呢……” 有点迷糊？没关系，其实简单一点说就是这样：机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。
汽车内饰件的设计与制造 作者：李光耀 文章来源：中国重汽集团公司 点击数：861 更新时间：2009-7-26 汽车内饰件的设计与制造是一门综合学问，涉及的知识较多，有美学的、光学的、力学的、人体工程学的、材料科学的、化工学的等等。随着汽车工业的飞速发展，新材料、新工艺层出不穷，从而促进了现代汽车内饰设计与制造技术的进步。 面对一个成功的汽车外饰设计，人们通常的评论语是“很漂亮”，而对于一个成功的汽车内饰设计，人们更多地是用“很舒适”来表达对它的赞赏。的确，由于汽车的内部环境直接与驾乘人员的身心感受密切相关，所以多数情况下，内饰设计应更多地体现出“以人为本”的原则。也就是说，要以适应人的多种需要为出发点，强调触觉、手感、舒适性和观赏性等，最终达到乘坐舒适、便利，驾驶安全，同时兼顾美观的目的。 汽车内饰件包括仪表板、车门内板、方向盘、座椅、顶篷、地垫、遮阳板、储物盒、烟灰缸等，另外还有一些附属设备如音响、空调、通信、电视、照明灯具等。这些内饰部件的功能、形状和结构各异，将它们有机地组合在一起，形成一个统一、协调、美观的设计方案，这也是设计人员需要考虑周全的问题。
仪表板 1、仪表板的结构 仪表板总成也叫仪表盘总成，它是汽车上的主要内饰件，是全车操控与显示的集中部位。其特点是：壁薄，体积大，开有很多方形和圆形的仪表孔，因此结构形状十分复杂。按功能进行划分，仪表板一般包括驾驶操控区和乘用功能区两个部分。驾驶操控区即主仪表区，是操控车辆行驶的功能区，一般集中在方向盘前面，包含行车仪表、灯光开关、刮水器开关等。乘用功能区即副仪表区，包括空调旋钮、音响控制、储物盒等，一般集中在仪表板的中部及右部。 2、仪表板的设计 在现代汽车中，绝大多数的操控开关为驾驶员所专用，所以，仪表板的设计首先以驾驶员位置对仪表的可视性和对各种操控件的操作方便性为原则。从视觉效果上讲，仪表板位于室内视觉集中的部位，其外形对驾乘人员具有很强的视觉吸引力。另外，在布置仪表时，要根据相关标准来选用和确定所用的仪表、显示器、主要的操纵控制件以及它们的位置，并从结构空间的角度进行人机工程实验，其中包括视野性，手、脚活动范围，肘部空间，手伸界面，按钮区布局等诸多方面的因素。同时，还要考虑仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要借助于表罩的漫反射来减少眩光，以防止仪表板上的高点在前风窗玻璃的内表面形成反射影像而干扰驾驶员的视觉。通常，为了获得舒适安全的驾驶感觉，必须对仪表板表面进行消光或亚光处理。 由于仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的生产厂家，因此设计时还要保证各种器件的颜色、质感、纹理的统一，要确保仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的一致性。所有这些都应在方案设计初期处理妥当，从而为后期的细化和局部设计做好准备。 3、仪表板的分类与制造 目前使用的仪表板，按材料可被分为硬仪表板和软仪表板；按结构可被分为整体式仪
吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告 汽车与工程装备设计制造 一、项目定义 项目名称:汽车与工程装备设计制造 项目所属领域:基础产业和高新技术 涉及的主要学科：车辆工程（国家重点学科）、机械设计及理论、机械制造及自动化、动力机械及工程、机械电子工程 项目主要研究方向： ●汽车动态仿真与控制 ●汽车动力传动控制技术 ●汽车空气动力学 ●汽车发动机公害控制 ●汽车工程装备先进制造技术 二、项目背景 1．项目建设意义 汽车与工程装备是高新技术高度集中的产业，它代表了一个国家民族工业的整体实力和水平。特别是进入WTO以后，来自国外的竞争日益激烈。面对这种挑战， 63
吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告 我国政府从可持续发展以及振兴民族工业的角度，制定了切实可行的应对措施，在国家“十五”“863”计划及攻关计划中，对汽车与工程装备行业的若干重大关键技术问题都给与了特别关注，特别强调，在今后3～5年内，在国家支持下，建立和完善以大企业、科研单位、高等院校为核心的基础技术与共性技术研究开发体系，以形成我国汽车与工程装备行业的自主开发能力。 吉林大学在汽车与工程装备方面在国内具有较强的实力，学科优势明显。其中，车辆工程学科整体水平居国内领先地位，部分领域达到国际先进水平；在工程装备领域，特别是在铲土运输装备方面在全国处于领先地位；动力机械及工程学科已成为我国培养车辆发动机方面高层次人才规模较大的基地，通过“九五”“211工程”的建设，在学术队伍、人才培养、科研水平、试验设施等诸方面都已处于国内一流水平，并具备了承担国家重大科研攻关项目的能力，取得了一批标志性成果。 为适应国民经济建设及行业发展的迫切需要，充分发挥我校建校五十年来在汽车与工程装备方面形成的学科优势与行业特色，吉林大学在“十五”“211工程”建设中将“汽车与工程装备设计制造”作为重点学科建设项目来进行建设，进一步改善其教学和科研条件，增强其在国民经济主战场中作为行业依托单位的作用，对于培养我国汽 64
汽车车身设计与制造工艺技术实践研究 摘要：随着人们生活水平的不断提升，对于汽车质量的要求也越来越高，为了 满足人们这种高要求，汽车制造企业就要对汽车车身设计以及制造工艺技术进行 不断的创新和优化，以便使其能够生产出更加新颖、高端的汽车产品，从而为人 们的日常出行提供更优质的便利条件。本文也会对汽车车身制造工艺技术的特点 以及创新设计思路进行着重的分析，并结合这些新的制造工艺，提出一些科学合 理的应用建议，以便为进一步提高我国汽车生产水平提供可靠的参考依据。 关键词：汽车车身设计；制造工艺技术；应用分析 现如今，汽车已成为人们主要的代步工具之一，随着其需求量的不断增大， 对于汽车质量的要求也越来越新颖、越来越高端，不仅要保证汽车整体应用性能，而且还要保证汽车的整体流线设计能够符合现代人的审美需求。相对，这就给汽 车生产制造企业带来一定的挑战，在汽车设计制造过程中，尤以车身设计与制造 工艺技术的应用最为关键，要想满足人们多样化的需求，就要从强化车身制造工 艺技术上入手，并加入新的设计理念，这样才能提高我国产汽车整体技术水平。 实现最终的发展目标。 1.汽车车身制造工艺技术特点分析 1.1实用性 对于汽车车身制造工艺技术而言，其必须能够满足现代人多样化的使用需求，不能盲目进行推陈出新，必须具有一定的实用性，切实的为人们的正常使用提供 便利以及安全可靠的保障，这样才能汽车的利用价值，为相关生产制造企业带来 一定的经济效益和社会效益。 1.2系统性 汽车车身属于整个汽车构造中最为重要的组成部分。其在生产制造过程中， 必须经历一系列复杂的过程，无论是信息处理，还是对物质流和能量流的控制， 都必须采用先进的制造技术，确保其具备一定的系统性，能够贯穿整个车身设计 与制造以及销售过程中，这样才能确保汽车生产质量，提高其整体经济价值。 1.3集成性 随着近年来我国科学技术水平的快速提升，各种先进的生产制造技术也开始 应运而生，这其中，尤以车身制造工艺技术的应用，最为显著，因为其集结了多 种高科技技术的应用优势，如：电子技术、机械技术、信息技术、管理技术等， 是一种集成性较高的交叉技术，能够满足各种新车型的设计与制造需求，因此， 对车身制造工艺技术进行全面的掌握以及深入研究，很有必要。 2.汽车车身设计创新思路分析 2.1车身设计技术的优化创新 当前，是一个计算机技术与信息技术充斥的年代，各行各业都离不开这两种 技术的大力支持，同样，对于汽车制造行业也是如此，其在对汽车车身进行设计时，通过计算机技术和三维模型技术的有效应用，不仅提高了车身设计质量，而 且也加快了其整体生产效率。在实际设计过程中，计算机三维模型技术的体现形 式主要以CAD/CATIA复合建模软件系统为主，其能够帮助相关设计人员实现车身 建模，具体设计思路如下：首先，设计人员要将所要完成的目标以及车身设计信 息等全部输入到建模系统中，然后再根据所呈现的三维视图，来对整个车身的设 计效果进行分析和适当修改，这样就能完成车身建模任务，使其形成一个完整、 准确的三维立体模型；其次，设计人员要对车身三维立体模型数据进行全面测试，
XX大学 汽车设计课程设计说明书设计题目：轿车转向系设计 学院：X X 学号：XXXXXXXX 姓名：XXX 指导老师：XXX 日期：201X年XX月XX日
汽车设计课程设计任务书 题目：轿车转向系设计 内容： 1.零件图1张 2.课程设计说明书1份 原始资料： 1.整车性能参数 驱动形式4 2前轮 轴距2471mm 轮距前/后1429/1422mm 整备质量1060kg 空载时前轴分配负荷60% 最高车速180km/h 最大爬坡度35% 制动距离（初速30km/h） 5.6m 最小转向直径11m 最大功率/转速74/5800kW/rpm 最大转矩/转速150/4000N·m/rpm 2.对转向系的基本要求 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时转向中心旋转； 2）操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N； 3）转向系的角传动比在15~20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏； 5）转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构； 6）转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
目录 序言 (4) 第一节转向系方案的选择 (4) 一、转向盘 (4) 二、转向轴 (5) 三、转向器 (6) 四、转向梯形 (6) 第二节齿轮齿条转向器的基本设计 (7) 一、齿轮齿条转向器的结构选择 (7) 二、齿轮齿条转向器的布置形式 (9) 三、设计目标参数及对应转向轮偏角计算 (9) 四、转向器参数选取与计算 (10) 五、齿轮轴结构设计 (12) 六、转向器材料 (13) 第三节齿轮齿条转向器数据校核 (13) 一、齿条强度校核 (13) 二、小齿轮强度校核 (15) 三、齿轮轴的强度校核 (18) 第四节转向梯形机构的设计 (21) 一、转向梯形机构尺寸的初步确定 (21) 二、断开式转向梯形机构横拉杆上断开点的确定 (24) 三、转向传动机构结构元件 (24) 第五节参考文献 (25)
智能小车设计报告 专业：电子信息工程技术 学生姓名：史响林周博超朱雄王昌指导教师：张力 完成日期：2014 年5 月24 日
目录 1 绪论 (3) 2 设计任务 (2) 2.1设计任务 (2) 3 设计方案 (3) 3.1任务分析 (3) 3.2方案框架 (3) 4 系统硬件设计 (4) 4.1核心芯片模块AT89S52 (4) 4.2电机驱动电路设计 (4) 4.3超声波测距设计 (6) 4.4传感器测速的设计 (8) 4.5LCD1602显示模块 (9) 5 系统软件设计 (8) 5.1程序设计流程图 (8) 5.2关键程序设计 (8)
6 心得体会 (13) 附录1 系统原理图 (15) 附录2 系统PCB图 ........................................................... 错误!未定义书签。附录 3 程序清单 (17) 1 论绪 智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。超声波作为智能车避障的一种重要手段，
以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。 设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。采用AT89S52单片机模块作为小车的检测和控制核心；通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。本次试验利用单片机模块上的按键来控制小车的速度，方向，及在车体上面装有超声波测距模块利用LCD1602显示屏来显示测出来具体距离。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。 通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模
毕业设计 题目：越野车转向系统设计与优化学生姓名： 学号： 专业: 年级: 指导老师: 完成日期:
目录 第一章电动转向系统的来源及发展趋势 (1) 第二章转向系统方案的分析 (3) 1.工作原理的分析 (3) 2. 转向系统机械部分工作条件 (3) 3.转向系统关键部件的分析 (4) 4.转向器的功用及类型 (5) 5.转向系统的结构类型 (5) 6.转向传动机构的功用和类型 (7) 第三章转向系统的主要性能参数 (8) 1. 转向系的效率 (8) 2. 转向系统传动比的组成 (8) 3. 转向系统的力传动比与角传动比的关系 (8) 4. 传动系统传动比的计算 (9) 5. 转向器的啮合特征 (10) 6. 转向盘的自由行程 (11) 第四章转向系统的设计与计算 (12) 1. 转向轮侧偏角的计算（以下图为例） (12) 2. 转向器参数的选取 (12) 3. 动力转向机构的设计 (12) 4. 转向梯形的计算和设计 (14)
第五章结论 (16) 谢辞 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
转向系统设计与优化 摘要 汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓汽车转向。用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全是至关重要的。因此需要对转向系统进行优化，从而使汽车操作起来更加方便、安全。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力转向系统。该系统是由一个机械系统和一个电控的电动马达结合在一起而形成的一个动力转向系统。EPS系统主要是由扭矩传感器、电动机、电磁离合器、减速机构和电子控制单元等组成。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此，电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。 关键词：机械系统，扭矩传感器，电动机，电磁离合器，减速机构，电子控制单元。
06929汽车设计 单选 1. 汽车底盘的四大系统分别为：传动系、行驶系、转向系、制动系 2. 汽车的四大组成部分为：动力装置、底盘、车身、电器设备 3. 后备系数β是离合器设计的重要参数，对于乘用车及最大总质量小于6t的商用车，后备系数选取范围为：1.20 - 1.75 4. 离合器摩擦片外径D相同时，选用较小内径d的目的是：增大摩擦面积，提高传递转矩的能力 5. 在离合器中装扭转减振器的主要目的是：降低传动系固有频率 6. 两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车，其方案中不能实现的是：输出轴转动方向与输入轴同向 7. 两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车，其方案中不能实现的是：设立直接档 8. 中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车或发动机后置后轮驱动的客车上，其方案中不宜采用的是：将挡位齿轮和同步器布置在变速器输入轴上 9．驱动桥分为断开式与非断开式，下列说法错误的是：断开式驱动桥会增加簧下质量10. 关于弧齿锥齿轮传动与双曲面齿轮传动，下列描述不合理的是：双曲面齿轮与弧齿锥齿轮可采用相同润滑油 11. 双曲面齿轮传动副的主从动齿轮的螺旋角分别为β1、β2，下列说法正确的是：β1>β2 12. 主减速器可根据齿轮类型分类，以下齿轮中不属于主减速器常用齿轮的是：齿轮齿条 13. 单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、制造成本低等优点，因而其主传动比通常为：i0 ≤7 14. 相比单级主减速器，双级主减速器在保证离地间隙相同的情况下可以获得更大的传动比，其i0通常为：7 - 12 15. 双级主减速器的主要结构特点是：与单级主减速器相比，在保证离地间隙相同时可以得到较大的传动比 16. 根据减速形式特点的不同，主减速器可以有不同分类，以下不属于常见车用主减速器的是：非贯通式减速器 17．普通锥齿轮差速器的锁紧系数k一般为：0.05 - 0.15 18．差速器齿轮的尺寸受结构限制，承受载荷较大。差速器齿轮强度主要计算的是：弯曲强度
“汽车设计与制造”课程教学大纲 英文名称：Automobile Design 课程编号：MACH21？？ 学时：32 （理论学时：16 实践（设计）学时：32 上机学时：0 课外学时：32） 学分：2 适用对象：车辆工程、机械制造及自动化 先修课程：工程制图、材料力学、机械原理、机械设计、金属工艺学、汽车理论、汽车构造、机械制造工艺学、金工实习、公差与技术测量使用教材及参考书： [1] 王望予，汽车设计（第四版），机械工业出版社，2004.8,ISBN：7111076133. [2] 刘惟信，汽车设计，清华大学出版社，2007.1,I S B N ：9787302045298. [3] 过学讯、邓亚东，汽车设计，人民交通出版社2005.8,ISBN：9787114056499 一、课程性质和目的（100字左右） 性质：选修课 目的： 1. 熟悉国家及行业颁布的有关机动车安全和性能相关标准,树立正确的设计思想，开发创造性思维和创新能力。
2.学习并掌握汽车设计人员所需的基本知识和技术，学习汽车设计的一般过程和程序，具备一般方案设计和分析的能力。？？ 3.理解有关汽车设计的基本理论和方法，能够分析和评价汽车及其各总成的结构与性能，进行合理方案及有关参数选择，掌握主要零部件总成主要参数和载荷的确定及其设计计算方法。 4.培养学生运用标准、规范、手册、图册及网络信息等工具收集、利用技术资料的能力。 二、课程内容简介（200字左右） 《汽车设计》是为车辆工程专业开设的必修的专业课，内容包括：汽车总体设计、离合器设计、机械式变速器设计、驱动桥设计、悬架设计、转向系设计、制动系设计等。课程实验包括典型汽车部件的方案、参数选择、结构设计、载荷校验等。同时可以根据课程进度安排选择参观汽车解剖模型、汽车制造工厂等进行现场教学等。 三、教学基本要求 1．掌握汽车设计的一般知识、机动车相关标准的基本要求，了解汽车典型零件的类型、性能、结构特点、应用材料等。 2．熟练运用机械设计的知识，进行典型汽车零部件、总成的工作原理、受力分析、应力状态、失效分析，选定适当设计准则及设计方法，理解提高零件疲劳强度和工艺性的途径和方法。 3．掌握设计计算、结构设计和制图技能，实验技能，编制技术文件及应用计算机辅助设计技能。 四、教学内容及安排
汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车转向器设计 姓名：席昌钱 学号：5 同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班 指导教师：王丰元、邹旭东
设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)
1转向系设计 基本要求 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于200N。 3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上。 4.转向灵敏。 5.转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。 6.转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 2.转向系分析 对转向系的要求[3] (1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便; (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可能的小; (4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 转向操纵机构 转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2-1。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。
汽车设计与制造全过程 一、汽车的设计过程 1.制订产品开发规划 在汽车产品开始技术设计之前，必须制订产品开发规划。首先，必须确定具体的车型，就是打算生产什么样的汽车。其次是进行可行性分析，根据用户需求、市场情况、技术条件、工艺分析、成本核算等，预测产品是否符合需求，是否符合生产厂家的技术和工艺能力，是否对国民经济和企业有利。第三步是拟定汽车的初步方案，通过绘制方案图和性能计算，选定汽车的技术规格和性能参数o-最后一步是制定出设计任务书，其中写明对汽车的形式、各个主要尺寸、主要质量指标、主要性能指标以及各个总成的形式和性能等具体要求。 产品开发的前期工作，是分析各方面的影口向因素，明确产品开发的目的和工作方向。否则，不经过周密调查研究与论证，盲目草率上马，轻则会造成产品先天不足，投产后问题成堆；重则造成产品不符合需求，在市场上滞销，带来重大损失。在产品开发的前期，企业为了进行各种研究与探讨，概念设计和概念车在近年来逐渐兴起。概念设计，是对下一代车型或未来汽车的总概念进行概括描述，确定汽车的基本参数、基本结构和基本性能的设计。概念设计同样需要研究产品的开发目的、技术水平、企业条件、目标成本、竞争能力等。概念设计可能只停 留在图纸上和文件上的描述，称为“虚拟的”概念车；也可能制造出实体的样车供试验和研究。概念设计可能只是一种参考方案或技术储备，也有可能纳入
正式的产品开发规划。所以概念设计只供产品开发参考，但也有可能成为正式产品开发规划的重成部分，—成为新一代车型的初步设计。 2.初步设计 汽车初步设计的主要任务是构造汽车的形状设计，主要包括如下内容： (1)汽车总布置设计总布置设计(又称初步造型)，是将汽车各个总成及其所装载的人员或货物安排在恰当的位置，以保证各总成运转相互协 调、乘坐舒适和装卸方便。为了保证汽车各部分合理的相互关系，需要定出许多重要的控制尺寸。在这个阶段，需要绘制汽车的总布置图，绘出发动机、底盘各总成、驾驶操作场所、乘员和货物的具体位置以及边界形状；也包括零部件的运动(如前轮转向与跳动)范围校核。经过汽车总布置设计，就可确定汽车的主要尺寸和基本形状。 (2)效果图是表现汽车造型效果的图画。造型设计师根据总布置设计所定出的汽车尺寸和基本形状，就可勾画出汽车的具体形象。效果图又分为构思草图和彩色效果图两种。构思草图是记录造型设计师灵感的速写画。彩色效果图是在构思草图的基础上绘制的较正规的绘画，需要正确的比例、透视关系和表达质感。彩色效果图包括外形效果图、室内效果图和局部效果图，其作用是供选型讨论和审查6效果图的表现技法多种多样：可采用铅笔、钢笔，也可采用毛笔(水彩画或水粉画)等，而月前较流行的是混合技法——用麦克笔描画、喷笔喷染以及涂抹、遮挡等同时表现技法。只要效果良好，表现技法可不拘一格。 (3)制作缩小比例模型
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)
（汽车行业）汽车设计与制 造全过程
汽车设计和制造全过程 壹、汽车的设计过程 1.制订产品开发规划 在汽车产品开始技术设计之前，必须制订产品开发规划。首先，必须确定具体的车型，就是打算生产什么样的汽车。其次是进行可行性分析，根据用户需求、市场情况、技术条件、工艺分析、成本核算等，预测产品是否符合需求，是否符合生产厂家的技术和工艺能力，是否对国民经济和企业有利。第三步是拟定汽车的初步方案，通过绘制方案图和性能计算，选定汽车的技术规格和性能参数o-最后壹步是制定出设计任务书，其中写明对汽车的形式、各个主要尺寸、主要质量指标、主要性能指标以及各个总成的形式和性能等具体要求。 产品开发的前期工作，是分析各方面的影口向因素，明确产品开发的目的和工作方向。否则，不经过周密调查研究和论证，盲目草率上马，轻则会造成产品先天不足，投产后问题成堆；重则造成产品不符合需求，在市场上滞销，带来重大损失。在产品开发的前期，企业为了进行各种研究和探讨，概念设计和概念车在近年来逐渐兴起。概念设计，是对下壹代车型或未来汽车的总概念进行概括描述，确定汽车的基本参数、基本结构和基本性能的设计。概念设计同样需要研究产品的开发目的、技术水平、企业条件、目标成本、竞争能力等。概念设计可能只停 留在图纸上和文件上的描述，称为“虚拟的”概念车；也可能制造出实体的样车供试验和研究。概念设计可能只是壹种参考方案或技术储备，也有可能纳入正式的产品开发规划。所以概念设计只供产品开发参考，但也有可能成为正式产品开发规划的重成部分，—成为新壹代车型的初步设计。 2.初步设计 汽车初步设计的主要任务是构造汽车的形状设计，主要包括如下内容： (1)汽车总布置设计总布置设计(又称初步造型)，是将汽车各个总成及其所装载的人员或货物安排在恰当的位置，以保证各总成运转相互协 调、乘坐舒适和装卸方便。为了保证汽车各部分合理的相互关系，需要定出许多重要的控制尺寸。在这个阶段，需要绘制汽车的总布置图，绘出发动机、底盘各总成、驾驶操作场所、乘员和货物的具体位置以及边界形状；也包括零部件的运动(如前轮转向和跳动)范围校核。经过汽车总布置设计，就可确定汽车的主要尺寸和基本形状。 (2)效果图是表现汽车造型效果的图画。造型设计师根据总布置设计所定出的汽车尺寸和基本形状，就可勾画出汽车的具体形象。效果图又分为构思草图和彩色效果图俩种。构思草图是记录造型设计师灵感的速写画。彩色效果图是在构思草图的基础上绘制的较正规的绘画，需要正确的比例、透视关系和表达质感。彩色效果图包括外形效果图、室内效果图和局部效果图，其作用是供选型讨论和审查6效果图的表现技法多种多样：可采用铅笔、钢笔，也可采用毛笔(水彩画或水粉画)等，而月前较流行的是混合技法——用麦克笔描画、喷笔喷染以及涂抹、遮挡等同时表现技法。只要效果良好，表现技法可不拘壹格。 (3)制作缩小比例模型 缩小比例模型是在构架上涂敷造型泥雕塑而成。轿车缩小模型常用1：5的。比例，亦即是真车尺寸的1／5。英、美等国采用英制尺寸，模型的比例是3／80造型泥是壹种油性混合物，又称油泥，在常温下有壹定硬度(比肥皂硬些)，涂敷前须经烘烤。缩小比例模型是在彩色效果图的基础上更进壹步表达造型构思，具有立体形象，比效果图更有真实感，要求比例严格、曲线流畅、曲面光顺。雕塑壹个缩小比例汽车模型，需要从各个角度审视，反复推敲，精工细雕，因而很难在俩三天内完成。 (4)召开选型讨论会 经过初步设计，绘制出壹批彩色效果图和塑制出几个缩小比例模型，就能够召开选型讨论会。
汽车转向系统EPS设计
毕业设计外文摘要
目录 错误!未定义书签。 1 引言?1 1.1汽车转向系统简介?１ 1.２汽车转向系统的设计思路 (3) 1．３ＥPS的研究意义?４ 2 EPS控制装置的硬件分析 (5) 2．1汽车电助力转向系统的机理以及类别 (5) 2.2 电助力转向机构的主要元件 (8) 11 3 电助力转向系统的设计? 3．1 动力转向机构的性能要求..................................... １1 3.2 齿轮齿条转向器的设计计算...................................... １1 3.3 转向横拉杆的运动分析[9］21? 3．4 转向器传动受力分析......................................... ２2 ４转向传动机构优化设计?2４ 4.１传动机构的结构与装配.......................................... ２4 4．２利用解析法求解出内外轮转角的关系............................ ２5 ４.3 建立目标函数?２７
５控制系统设计? 29 29 5.1 电助力转向系统的助力特性? 30 5.2 ＥPS电助力电动机的选择? ５．3 控制系统框图设计........................................... 3１32 结论? 致谢................................................ 错误!未定义书签。参考文献......................................... 错误!未定义书签。
汽车设计讲座知识介绍 此次设计讲座主要讲解在汽车设计中CAE技术的应用，分三个主题来进行了介绍： 1、汽车振动噪声（NVH）分析。 2、汽车结构特性的分析和综合。 3、汽车结构的疲劳分析。 以上报告分别为美国通用汽车公司性能集成部门高级工程师钱阳、王聪、柏争先讲解，由于技术保密方面的要求，故所讲的内容均为公共信息。 下面我将分别对上述三个专题报告做介绍。
汽车振动躁声（NVH）分析 一、汽车NVH的简介： NVH即英文Noise、Vibration和Harshness的缩写，中文的意思为噪声、振动和舒适性，汽车NVH的研究是近几年比较热门的一个研究方 向，随着客户对于汽车更苛刻的要求，NVH分析已经成为汽车设计一个 必不可少的内容。 二、VH产生的根源及其： 2.1、车辆的振动噪声主要来源于以下几个方面： a.发动机及其传动系统的激励。 b.地面对车轮的激励。 2.2、振动噪声的体现： 一般我们将其分为两种情况： a、结构噪声：主要发生在中、低频（0~500）范围内，其能量 通过结构来传播。 b、空气噪声：主要发生在高频（≥ 500）范围内，其能量通过 空气来传播。
三、 NVH分析方法： 目前NVH研究主要以激励源的振动频率来进行分类，根据频率范围NVH问题分为： a.低频NVH分析： 其振动频率范围为0~150Hz，主要体现为结构的振动躁声。分析主要应用下面的方法： 1、常规分析： 1.1、模态分析： 模态分析是解决低频NVH的最有用的方法。 白车身比装配车身具有更高的确定比装配车身更易于关联和验证，并且便于程序化的计算白车身和装配车身的挠 度模型与他们的网格成2跟次方关系，白车身的挠度被主要 的地板梁和其接头所控制，扭转模态由接头和截面确定。局 部模型由肋和面曲率控制。 当装配车身模块的频率与其他零件模块一致的时候,将达到振动的峰值.因此,对于装配车身的那些主要零件 模块进行模态分析非常重要: ?-转向柱 ?-座椅 ?-油箱 ?-仪表板 ?-门 ?-顶棚 ?-边框 ?-以及,所有质量大于1KG的零件 有限元分析时其模态值一般会比实际测量时低，这个问题的主要原因是由于实际测量时会出现多个模态的重合，从 而得到一个高的值。 1.2、静态分析： 1.3、灵敏度分析： 该分析是模态分析的补充，通过灵敏度分析可以确定车身各个部件对车身模态贡献，为设计更改提供明确的方向，目前 国内在此方面的工作做的不多。 2、频率响应分析：
现代汽车整车制造四大工艺过程 一、工艺基础—概念 1、工艺 即加工产品的方法(手段、过程)。是利用生产工具对原材料、毛坯、半成品进行加工,改变其几何形状、外形尺寸、表面状态和内部组织的方法。 2、工艺规程 规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等工艺规定（文件）。 3、工艺文件 指导工人操作和用于生产、工艺管理的各种技术文件。是企业组织生产、计划生产和进行核算的重要技术参数。 4、工艺参数 为达到加工产品预期的技术指标，工艺过程中选用和控制的有关量，如电流、电极压力压等。 5、工艺装备 产品制造过程中所用的各种工具的总称。包括刀具、夹具、模具、量具、检具、辅具、钳工工具和工位器具等。 6、工艺卡片(或作业指导书) 按产品的零、的某一工艺阶段编制的一种工艺文件。他以工序为单元,详细说明产品(或零、部件)在某一工艺阶段的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备。包括冲压工艺卡片、焊接工艺卡片、油漆工艺卡片、装配工序卡片。 7、物料清单（BOM）
用数据格式来描述产品结构的文件。 8、外协件明细表 填写产品中所有外协件的图号、名称和加工内容等的一种工艺文件。 9、外购工具明细表 填写产品在生产过程中所需购买的全部刀具、量具等的名称、规格与精度等的一种工艺文件。 10、材料消耗工艺定额明细表 填写产品每个零件在制造过程所需消耗的各种材料的名称、牌号、规格、重量等的一种工艺文件。 11、材料消耗工艺定额汇总表 将“材料消耗工艺定额明细表”中的各种材料按单台产品汇总填列的一种工艺文件。 12零部件转移卡 填写各装配工序零、部件图号（代号）名称规格等的一种工艺。 二、工艺基础—管理 1、工艺管理内容包括： 产品工艺工作程序、产品结构工艺性审查的方式和程序、工艺方案设计、工艺规程设计、工艺定额编制、工艺文件标准化审查、工艺文件的修改、工艺验证、生产现场工艺管理、工艺纪律管理、工艺标准化、工艺装备编号方法、工艺装备设计与验证管理程序、工装的使用与维护、工艺规程格式、管理用工艺文件格式、专用工艺装备设计图样及设计文件格式。 2、工艺设计过程
轨道车辆设计与制造复习题 一、选择题 1. 为了抑制运行时车体横摆，转向架一般安装两个 B 。 A纵向液压减振器B横向液压减振器C垂向液压减振器D差压阀 2. 横向限位橡胶止挡作为限制车体运行屮（特别是曲线运行） B 过犬而设置,安装在转 向架构架上。 A纵向位移B横向位移C垂向位移I）以上都对 3. 为了获得稳定的冋转阻尼力，防止高速运行时转向架发主蛇形，每台转向架安装两个A 。 A纵向液压减振器B横向液压减振器C垂向液压减振器D差压阀 4. 转向架基础制动装置采用的是卡钳式盘形制动，卡钳式盘形制动分为轮盘和轴盘制动两种形 式。关于CRH2轮盘和轴盘制动叙述正确的是：____ 。 A动车有两个制动轮盘B拖车有两个制动轮盘C拖车有两个制动轴盘D全部车轮装设制动轮盘 5. CRH2型动车转向架轴箱定位采用A 。 A转臂式定位B双拉杆式定位C弹性橡胶定位D导框式定位 6. CRH2型动车转向架与车体连接的牵引装置为 A ° A单拉杆牵引装置 B Z字双拉杆牵引装置C平行四边形四连杆机构D都不是 7. CRH2型动车转向架驱动装胃牵引电机采用 _____ o A体悬结构B轴悬结构C架悬结构I）都不对 &车轮踏面现有形式__ o A锥形踏面B磨耗性踏面C都是 9. 把车轴制成空心轴的主要口的是—o A提高强度B提高刚度C减轻重量D都对 10. 高速动车组车辆的轻量化是_ I）。 A车体结构轻量化B车内设备轻量化C转向架轻量化D都是 二、填空题 1. 铁路交通系统线路包括轨道、路慕和桥隧建筑物。 2. 城市轨道交通限界，根据限界屮不同层次的功能要求，分层确定为乍辆限界、 设备限界和建筑限界。
第一节概述 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。 机械转向系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。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 对转向系提出的要求有： 1)汽车转弯行驶时，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)汽车转向行驶后，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)汽车在任何行驶状态下，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)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，保证转向盘与转向轮转动方向一致。 正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍。通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N。当货车从直线行驶状态，以10km ／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2．0圈，货车则要求不超过3．0圈。·近年来，电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。