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汽车电动助力转向系统设计毕业论文本章主要介绍汽车电动助力转向系统设计的背景和意义，以及论文的目的和结构安排。
汽车转向系统是车辆控制的重要组成部分，它直接影响着驾驶员的操控感受和行车安全性。
随着科技的发展，传统的液压助力转向系统逐渐被电动助力转向系统所取代。
电动助力转向系统通过电力传动装置提供操控力，相较于液压助力转向系统具有更高的效率、更好的节能性和可靠性。
本文的目的是设计一种可靠、高效的汽车电动助力转向系统。
在研究的基础上，将重点关注系统的结构设计、控制算法优化、故障诊断等方面。
通过对系统的设计和优化，可以提高汽车的操控性和安全性。
本文结构安排如下：第二章将介绍汽车电动助力转向系统的背景与发展；第三章将详细阐述系统的设计原理与结构；第四章将重点探讨控制算法的优化与实现；第五章将研究系统的故障诊断方法与技术；最后，第六章将总结全文，并提出进一步研究的展望。
通过本文的研究和实践，相信可以为汽车电动助力转向系统的设计与优化提供一定的参考和借鉴，推动汽车技术的发展与进步。
在这一部分，我们将对汽车电动助力转向系统设计相关的文献进行综述。
我们将总结已有的研究成果，以及当前存在的问题。
具体内容}本文详细介绍了汽车电动助力转向系统设计的方法和步骤，涵盖了传感器选择、电机控制、系统优化等方面。
传感器选择在汽车电动助力转向系统设计中，选择合适的传感器是至关重要的。
传感器可以检测车轮的转向角度、转向速度以及转向力等参数，为后续的电机控制提供必要的数据支持。
常见的传感器包括转向角度传感器、转向速度传感器和转向力传感器。
在选择传感器时，需考虑其精度、响应速度和可靠性等因素，并确保其能与电机控制系统良好地配合。
电机控制在汽车电动助力转向系统中，电机控制是实现转向功能的核心部分。
电机控制系统通过接收传感器提供的数据，计算并控制电机的输出力矩，从而实现汽车的转向功能。
电机控制的关键是控制算法的设计和实现。
常见的电机控制方法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................I I 第1章绪论 (1)1.1 汽车转向系统简介 (1)1.1.1 转向系的设计要求 (1)1.2 EPS的特点及发展现状 (2)1.2.1 EPS与其他系统比较 (2)1.2.2 EPS的特点 (2)1.2.3 EPS在国内外的应用状况 (3)1.3 本课题的研究意义 (4)第2章电动助力转向系统的总体组成 (5)2.1 电动助力转向系统的机理及类型 (5)2.1.1 电动助力转向系统的机理 (5)2.1.2 电动助力转向系统的类型 (7)2.2 电动助力转向系统的关键部件 (9)2.2.1 扭矩传感器 (9)2.2.2 车速传感器 (9)2.2.3 电动机 (9)2.2.4 减速机构 (10)2.2.5 电子控制单元 (10)2.3 电动助力转向的助力特性 (11)第3章电动助力转向系统的设计 (12)3.1 对动力转向机构的要求 (12)3.2 齿轮齿条转向器的设计与计算 (12)3.2.1 转向系计算载荷的确定 (13)3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 (14)3.2.3 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 (22)3.2.4 齿轮齿条传动受力分析 (24)3.2.5 齿轮轴的强度校核 (24)第4章转向传动机构的优化设计 (29)4.1 结构与布置 (29)4.2 用解析法求内、外轮转角关系 (30)4.3 转向传动机构的优化设计 (32)4.3.1 目标函数的建立 (32)4.3.2 设计变量与约束条件 (33)4.4 研究结论 (36)结论 (37)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (41)附录2 (46)摘要汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。
汽车电动助力转向系统是一种新型的汽车动力转向系统，与传统液压转向系统相比，采用电动机直接提供助力，具有多方面优越性。
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。
通常，对转向系的主要要求是:(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1.1.1机械式转向系统汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮来完成的。
机械式转向系统工作过程为：驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器，减速传动装置的转向器中有1、2 级减速传动副，经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而实现汽车的转向。
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。
FSAE汽车转向系统设计FSAE (Formula Society of Automotive Engineers)汽车转向系统是赛车设计中十分重要的部分。
转向系统的设计需要考虑到车辆的操控性、安全性和性能。
本文将详细介绍FSAE汽车转向系统的设计原理和关键要素。
首先，FSAE汽车转向系统主要包括方向盘、转向齿轮传动、转向杆、转向齿条和转向臂等部件。
方向盘是驾驶员与转向系统之间的接触面，通过方向盘的转动来控制车辆的方向。
转向齿轮传动通过齿轮的配对来将方向盘的转动传递给转向臂。
转向杆与转向臂连接，并通过转向齿条来实现车轮的转向。
其次，FSAE汽车转向系统设计中的一项关键要素是转向比。
转向比是方向盘转动时车轮转动的比例关系。
通常，转向比越小，驾驶员转动方向盘时车轮转动的角度就越大，操控性越敏感。
转向比的选择要根据赛车的具体需求以及赛道的类型来确定。
在一个狭窄、弯道多的赛道上，需要一个较小的转向比来提高操控性能。
而在一个直线较长的赛道上，可以选择一个较大的转向比来提高车辆的稳定性。
另一个重要的设计原理是转向系统的减震装置。
赛车在高速行驶时可能会受到颠簸、冲击等外力的影响，这可能会对车辆的转向系统造成负面影响。
为了降低这些外力对转向系统的影响，可以在转向齿条或转向杆上安装减震装置。
这些减震装置可以减少转向系统的振动和冲击，提高操控性和稳定性。
此外，转向系统的材料选择也是设计中的一个重要方面。
转向系统的部件通常会承受较大的力和扭矩，因此需要选择强度高、耐疲劳性好的材料。
常用的材料包括铝合金、钢和碳纤维等。
选择适当的材料可以提高转向系统的可靠性和寿命。
最后，FSAE汽车转向系统设计还需要考虑到安全性。
转向系统应该设计成可靠的并具备适当的安全装置，以确保驾驶员在高速行驶中的安全。
例如，应该安装刹车支撑杆和碰撞安全装置等，以减少事故时对转向系统的损坏。
总结起来，FSAE汽车转向系统设计需要考虑操控性、安全性和性能。
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。
汽车悬架和转向系统设计1. 概述汽车悬架和转向系统是汽车中至关重要的部分，对汽车的操控性、行驶稳定性和乘坐舒适性有着重要的影响。
悬架系统负责支撑汽车车身，保证车轮与地面的接触，同时吸收来自路面的冲击力；而转向系统则负责使车辆按照驾驶员的指令实现转向操作。
在汽车设计中，悬架和转向系统的设计需要综合考虑多种因素，包括车辆的用途、性能需求、成本以及使用环境等。
本文将介绍汽车悬架和转向系统设计中的关键要点，并探讨一些常见的设计策略和优化方法。
2. 悬架系统设计2.1. 悬架类型常见的汽车悬架类型包括独立悬架和非独立悬架。
独立悬架指的是四个车轮各自独立悬挂，相互之间没有连接，可以独立运动。
非独立悬架指的是四个车轮之间通过悬架系统相连接，受到相互影响。
独立悬架相较于非独立悬架具有更好的悬挂效果，能够提供更好的操控性和乘坐舒适性。
常见的独立悬架类型包括麦弗逊悬架、多连杆悬架和双叉臂悬架等。
2.2. 悬架参数设计悬架系统的参数设计对于汽车的行驶稳定性、乘坐舒适性和操控性都有重要影响。
其中一些关键的参数包括减振器刚度、悬架弹簧刚度、悬架几何参数等。
减振器刚度决定了汽车在受到冲击力时的反应速度，过大或过小的减振器刚度都会影响汽车的乘坐舒适性。
悬架弹簧刚度则负责车身的支撑和回弹，也对乘坐舒适性有重要影响。
悬架几何参数则涉及到悬架的运动轨迹和相对位置，对悬架系统的整体性能起着决定性作用。
2.3. 悬架系统优化悬架系统的优化设计旨在提升汽车的行驶性能和乘坐舒适性。
在悬架系统设计中，常见的优化手段包括材料选择、刚度调整、阻尼控制和减重等。
材料选择是悬架系统设计中的一个重要环节。
采用合适的材料可以提高悬架系统的刚度，同时减轻悬架组件的重量。
刚度调整可以通过调整减振器和弹簧的硬度来实现，以获得更好的悬架效果。
阻尼控制则可以通过控制减振器的阻尼力来实现，以提升汽车的稳定性和乘坐舒适性。
减重是悬架系统设计中的一个重要目标，通过使用轻量化材料和结构设计优化来减轻悬架组件的重量，从而提高汽车的燃油经济性和操控性能。
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 00ρααη+=+ （7--1） 式中，αo 为蜗杆(或螺杆)的螺线导程角；ρ为摩擦角，ρ=arctanf ；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；kk k w wo d d dt d dt d i βϕβϕωω===式中，d φ 为转向盘转角增量；d βk 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pp p w w d d dt d dt d i βϕβϕωω===。
式中,d βp 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kk 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aM 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SWh 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aM 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 kh r i d d M M ==βϕ2 （7—6） 将式(7—6)代人式(7—5)后得到aD 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 ′=d βp ／d βk 表示以外，还可以近似地用转向节臂臂长L 2与摇臂臂长L l 之比来表示，即 iw ′=d βp ／d βk i ≈L 2／L l 。
现代汽车结构中，L 2与L 1的比值大约在0．85～1．1之间，可近似认为其比值为 iwo ≈iw=d φ／d β 。
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。
