汽车齿轮齿条式转向器设计

车辆工程技术3车辆技术汽车齿轮齿条式转向器参数化设计分析与研究赵禹赫（达闼机器人有限公司,上海 201111）摘　要：驱动车辆转向系统传动的转向器的设计直接影响车辆的行驶稳定性，并在驾驶安全中起着至关重要的作用。

当前，国内的齿条齿轮转向器主要基于国外的设计发展。

产品设计只考虑了工程师的经验，无法完全有效地评估产品性能，从而导致较长的设计周期和确保产品性能的困难。

此外，转向器是安全的重要组成部分，必须满足各种强度要求，例如在极端条件下的静态扭曲和冲击。

台架测试具有周期时间长和成本高的缺陷。

本文首先查阅了汽车齿轮齿条转向器研究现状、现存问题与分析。

其次介绍了齿轮齿条转向器的设计要求与基本结构，进而提出了优化设计。

关键词：转向系统；齿轮齿条转向器；参数优化0　引言由于汽车相关工业的逐渐发展与更新，许多高技术与新技术也在汽车行业逐渐实现，因此，汽车的结构和性能逐渐完善。

用户的要求和关注点也在逐渐与以往产生了差异，关注点从汽车的发动机和经济性转移到安全和舒适性上。

在汽车行驶时，司机往往要根据道路状况改变方向，转向系统是人与车之间相互作用的一种手段。

转向系统的功能是根据司机的意愿控制运动方向或恢复运动的最初方向。

汽车转向系统作为关系到汽车安全的两个系统之一，需要注意的是它不仅关系到汽车的安全性，它不仅是其最重要的子系统之一，在汽车运动过程中起着关键作用。

本研究在以产品正向战略为基础的齿轮齿条式转向器结构设计过程中，分析齿轮齿条转向器的相关设计标准，技术要求，根据需求计算齿轮齿条关键结构尺寸，优化技术，研究齿轮齿条转向器的强度，评估性能和优化设计技术，改进设计的可靠性。

1　齿轮齿条式转向器基本结构汽车齿轮齿条转向器的基本结构主要是由一对齿轮轴和转向齿条组成。

当小齿轮轴旋转时，与小齿轮轴啮合的齿条呈线性移动，然后驱动转向连杆改变方向盘的方向[1]。

与其他类型的转向器相比，齿轮齿条式转向器具有结构简单，易于布置和安装，传动效率高，生产成本低等优点，因而在汽车转向器领域得到了广泛地应用[2]。

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。

汽车设计课程设计说明书题目：汽车齿轮齿条式转向器设计（3)系别: 机电工程系专业：车辆工程班级：姓名:学号：指导教师：日期: 2012年7月汽车齿轮齿条式转向器设计摘要根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅,着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。

根据原有数据首先分析转向器的特点，确定总体的结构方案，并确定转向器的计算载荷以及转向器的主要参数，然后确定齿轮齿条的形式，接着对齿轮模数的选择确定，主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定,通过确定转向器的线传动比计算其力传动比以及齿轮齿条的结构参数，在以上的基础上选择主动齿轮、齿条的材料，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。

修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据.通过对齿轮齿条式转向器的设计,选取出相关的零件如:螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。

通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图2张、装配图1张。

关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算目录序言 01.汽车转向装置的发展趋势 (1)2。

课程设计目的 (3)3。

转向系统的设计要求 (4)4。

齿轮齿条式转向器方案分析 (6)5.确定齿轮齿条转向器的形式 (7)6。

齿轮齿条式转向器的设计步骤 (10)6。

1已知设计参数 (11)6.2齿轮模数的确定、主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定116。

3确定线传动比、转向器的转向比 (12)6。

4小齿轮的设计 (13)6.5小齿轮的强度校核 (16)6.6齿条的设计 (18)6。

7齿条的强度计算 (19)6.8主动齿轮、齿条的材料选择 (22)7.总结 (23)参考文献 ....................................... 错误!未定义书签。

致谢 (25)序言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。

齿轮齿条式转向器设计摘要：转向器是转向系中的重要总成，是用来保持或改变汽车行驶方向的机构。

本文分析不同形式转向器的优缺点，对齿轮齿条式转向器进行必要的设计和计算，包括强度计算和结构设计。

关键词：机械式转向器齿轮齿条一、方案介绍和选择1、转向器类型的选择机械式转向器主要有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等，其中广泛应用的是齿轮齿条式和循环球式。

齿轮齿条式转向器优点：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；没有转向摇臂和横拉杆，可以增大转向轮转角；制造成本低。

缺点：逆效率高，汽车在不平路面行使时会出现汽车方向控制难度增加还有可能出现打手现象。

循环球式转向器优点：在螺杆和螺母之间有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，传动效率可达75%-85%；转向器传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条齿扇间间隙调整工作容易进行；适合做整体式动力转向器。

缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。

通过对齿轮齿条式转向器和循环球式转向器的对比，选择采用齿轮齿条式转向器。

2、齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择考滤到原车采用的是循环球式转向器，故采用转向器位于前轴后方，后置梯形的布置形式。

同时考虑到原车是发动机前置后驱故采用侧面输入两端输出的结构形式。

二、设计计算过程通过作图计算可得转向齿条左右移动的最大距离为180mm。

2、转向器参数选取齿轮齿条转向器的齿轮多采用斜齿轮，齿轮模数在2～3mm之间，主动小齿轮齿数在5～7之间，压力角取α=20°，螺旋角在9°～15°之间。

故取小齿轮z1=6，mn=2.5，β=10°右旋，压力角α=20°，精度等级8级。

1齿轮齿条式转向器简介1.1齿轮齿条式转向系转向系是通过对左、右转向之间的合理匹配来保证汽车能沿着理想的轨迹运动的机构，它由转向操纵机构转向器和专项传动机构组成。

齿轮齿条机械转向器是将司机对转向盘的转动变为或齿条沿转向车轴轴向的移动，并按照一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。

机械转向器与动力系统相结合，构成动力转向系统。

高级轿车和中兴载货汽车为了使转向轻便，多采用这种动力转向系统。

采用液力式动力转向时，由于液体的阻尼作用，吸收了路面上的冲击载荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的转向器结构。

1.2转向系设计要求通常，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；(6) 转向器和专项传动机构因摩擦产生间隙时，应能调整而消除之。

2转向系主要性能参数2.1转向器的效率功率P1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+=(P1—P2)／Pl；反之称为逆效率，用符号η-表示，η-=(P3—P2)／P3。

式中，P2为转向器中的摩擦功率；P3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。

2.1.1转向器正效率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。

重庆长融机械有限责任公司汽车机械齿轮齿条转向器设计规范编制：审核：民研所设计一室汽车机械齿轮齿条转向器设计规范1 范围本规范规定了汽车齿轮齿条式机械转向器的设计要求和设计程序。

本规范适用于汽车用机械转向装臵中齿轮齿条式机械转向器总成（以下简称转向器）从方案论证到设计定型全过程的设计与主要参数的设计与校核。

本规范不完全适用于助力部分在转向管柱上的电动助力转向装臵中所用齿轮齿条式机械转向器总成，在此基础上，应适当提高性能和可靠性要求。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，但是，鼓励使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

GB/T 5179-1985 汽车转向系术语和定义QC/T 484-1999 汽车油漆涂层QC/T 29096-1992 汽车转向器总成台架试验方法QC/T 29097-1992 汽车转向器总成技术条件重庆长融机械有限责任公司质量手册3 术语及定义本规范采用下列定义。

3.1 线角传动比i转向器齿条直线位移增量与输入轴转角增量的比值。

量的符号：i单位： mm/rev----毫米/圈3.2 总圈数n转向器齿条从左极限位臵移动到到右极限位臵时，输入轴所转过的角度位移，以圈数评价。

量的符号：n单位：圈3.3 循环除特殊规定外，本标准采用如下定义，输入轴从中间位臵顺时针（逆时针）转到左（右）极限，再逆时针（顺时针）转到右（左）极限位臵，然后顺时针（逆时针）回到中间位臵为一个循环。

3.4 齿条行程S转向器齿条从左极限位臵移动到到右极限位臵时,齿条所移动的位移。

量的符号：S单位：mm3.5损坏转向器有下列情况之一时，应判定为损坏：a) 齿轮、齿条、壳体、横拉杆等部件出现裂纹、严重变形、和影响功能的压痕；b) 试验后压块间隙较新转向器压块间隙增加0.25以上；c) 螺钉螺母拧紧力矩下降1/3以上；d) 横拉杆启动力矩和摆动力矩超出规范；e) 其他引起转向器性能和寿命严重下降的缺陷。

齿轮齿条式转向器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解齿轮齿条式转向器的基本结构和工作原理；2. 学生能够掌握齿轮齿条式转向器的传动比计算方法；3. 学生能够了解齿轮齿条式转向器在汽车中的应用及其重要性。

技能目标：1. 学生能够运用齿轮齿条式转向器的知识，进行简单的传动系统设计；2. 学生能够通过实际操作，熟练组装和拆卸齿轮齿条式转向器；3. 学生能够运用绘图软件，绘制齿轮齿条式转向器的结构图。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车工程技术的兴趣，激发其学习热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其在小组合作中共同解决问题；3. 增强学生的环保意识，使其认识到汽车技术在环境保护方面的重要性。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为汽车工程专业课程，旨在让学生掌握齿轮齿条式转向器的相关知识。

学生处于大学二年级，已具备一定的机械基础知识和技能。

课程要求学生在理解基本原理的基础上，能够进行实际设计和操作。

课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够独立完成齿轮齿条式转向器的基本结构和工作原理的阐述；2. 学生能够准确计算齿轮齿条式转向器的传动比；3. 学生能够通过小组合作，完成齿轮齿条式转向器的组装和拆卸；4. 学生能够运用绘图软件，绘制齿轮齿条式转向器的结构图；5. 学生能够针对齿轮齿条式转向器的应用，进行环保和技术方面的讨论。

二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 齿轮齿条式转向器的基本结构- 教材章节：第二章 汽车转向系统- 内容：介绍齿轮齿条式转向器的组成部分，包括齿轮、齿条、壳体、传动机构等。

2. 齿轮齿条式转向器的工作原理- 教材章节：第二章 汽车转向系统- 内容：讲解齿轮齿条式转向器的工作原理，分析其传动过程和转向功能。

3. 传动比计算- 教材章节：第三章 齿轮传动- 内容：教授传动比的计算方法，并结合齿轮齿条式转向器进行实例分析。

4. 齿轮齿条式转向器的应用- 教材章节：第二章 汽车转向系统- 内容：介绍齿轮齿条式转向器在汽车上的应用，探讨其优点和局限性。

汽车齿轮齿条式转向器参数设计汽车转向系统是汽车动力传动和悬挂系统的重要组成部分，它的设计和制造影响了车辆的操控性能和乘坐舒适性。

汽车齿轮齿条式转向器是一种常见的车辆转向系统，本文将对其参数设计进行阐述，以期为汽车转向系统的研究提供参考。

一、概述齿轮齿条式转向器主要由操纵杆、齿轮、齿条、支架等组件构成。

当驾驶人转动方向盘时，通过操纵杆传递动力到与方向盘相连接的齿轮，在齿条的带动下，车轮转向。

二、齿轮和齿条的选择齿轮和齿条的选择是转向器设计的关键。

一般来说，齿轮和齿条的模数、齿数、压力角等参数应根据车辆参数和使用条件进行选择。

1.模数的选择模数是齿轮和齿条的尺寸参数，影响转向器的精度和承载能力。

模数取值过大会导致齿轮和齿条体积增大，重量增加，但能更好地承受转向时的冲击载荷，降低齿轮磨损，提高转向精度。

模数取值过小会导致齿轮齿条精度下降，易受冲击载荷影响，影响转向稳定性。

一般来说，汽车齿轮齿条式转向器的模数为1.5~2.5mm。

3.压力角的选择压力角是齿轮齿条式转向器中最重要的参数之一。

它直接影响齿轮和齿条的啮合精度和承载能力。

压力角较大时，齿轮和齿条的接触面积较大，啮合精度优良，但承载能力较小；压力角较小时，齿轮和齿条的承载能力增加，但接触面积减小，啮合精度下降。

一般来说，汽车齿轮齿条式转向器的压力角为20度。

三、支架的结构设计支架是连接齿轮和齿条的重要部件，它的结构设计直接影响转向器的稳定性和安全性。

一般来说，支架应具有足够的强度、刚度和稳定性，能够承受转向时的冲击载荷和侧向力。

支架的体积、重量也应尽可能小，以减轻车辆毛重和提高燃油经济性。

四、操纵力的设计操纵力是指从方向盘传递到转向器的力量。

操纵力大小直接影响驾驶人的操作感受和驾驶劳动强度。

操纵力过大会使驾驶人疲劳，影响行驶安全；操纵力过小则容易误操作，同时也不利于驾驶人的操作感受。

一般来说，汽车齿轮齿条式转向器的操纵力应在200~300N之间。

齿轮齿条式转向器设计⽬录摘要Abstract1 绪论 (1)齿轮齿条式转向器概述 (1)齿轮齿条式动⼒转向器的原理 (2)1.2.1齿轮齿条转向器的⼯作原理 (2)1.2.2动⼒转向系统的⼯作原理 (2)2 转向器整体结构设计⽅案分析 (4)动⼒转向器的整体结构及附属机构 (4)转向器结构设计⽅案分析 (4)液压动⼒转向特点分析 (5)3转向器结构⽅案的确定和具体设计 (6)转向器结构的确定和设计 (6)3.1.1阿克曼⼏何学 (6)R (7)3.1.2最⼩转弯半径min3.1.3转向系的效率 (7)3.1.4转向系的⾓传动⽐与⼒传动⽐ (7)齿轮齿条传动副的确定和设计 (10)3.2.1变传动⽐齿轮齿条的原理分析 (10)3.2.2斜齿圆柱齿轮的设计 (11)3.2.3传动副传动⽅案的设计 (12)3.2.4齿条的设计 (12)动⼒缸结构设计 (13)3.3.1作⽤⼒的计算 (13)4 结论 (16)参考⽂献致谢齿轮齿条式转向器设计1 绪论齿轮齿条式转向器概述汽车⾏驶时要经常改变⾏驶⽅向，这就需要有⼀套能够按照驾驶需要使汽车转向的机构，它将司机转动⽅向盘的动作转变为车轮（通常是前轮）的偏转动作。

这套机构就是汽车的转向系。

转向系通过对左、右车轮不同转⾓的合理匹配来保证汽车沿着设想的轨迹运动[3]。

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。

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[1]。

转向器（也常称为转向机），是完成由旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的⼀组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。

汽车齿轮齿条式转向器设计-开题报告开题报告：汽车齿轮齿条式转向器设计姓名：（此处省略）指导教师：（此处省略）系部：汽车工程系职称：实验师专业：汽车工程专业、班级：（此处省略）一、课题研究现状、选题目的和意义一）、研究现状汽车工业已经经历了百年历程，现代汽车应用了各种高新技术，并且还在不断变革中。

转向系统作为汽车底盘中的独立分系统，在汽车技术发展的过程中也经历了深刻的变革。

转向技术的发展经历了机械转向、液压（气压）动力转向、电子控制液压动力转向、电动转向、电子线控转向和主动转向几个阶段。

转向系是保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶中，保证各转向轮之间有协调的转角关系。

转向系对汽车行驶的操纵性、稳定性和安全性都具有重要的意义。

改革开放以来，我国汽车工业迅速发展，转向系统也得到了相应的发展，形成了专业化、系列化生产的局面。

国外转向器厂已发展成大规模的生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。

从操纵轻便性、稳定性及安全性行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。

“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。

几十年来，各种汽车都使用循环球式转向器，由于这种转向器是滚动摩擦形式，因而正传动效率很高，操作方便且使用寿命长，而且承载能力大，广泛应用于载货车上。

液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。

汽车转向动力的来源由以前的人力转变人力加液压助力。

液压助力系统HPS是机械式转向系统的基本上增加了一个液压系统而成。

由于工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。

自70年代起，随着轿车的普及，齿轮齿条转向器成为了一种常见的转向机构。

该机构由方向盘、转向轴、万向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮等组成。

驾驶员通过方向盘操纵转向器内的齿轮传动，齿轮与齿条紧密啮合，推动齿条左移动或右移动，带动转向轮摆动，从而改变轿车行驶的方向。

目录一、齿轮齿条动力转向器零件结构和参数设计1 范围12 规范性引用文件 13 设计原则 14 总体设计 24.1 输入接口 24.2 方案设计 24.2.1 结构选定 24.2.2 主要参数 24.2.3 强度校核 34.3 总体参数计算 34.3.1 转向器总成角传动比 34.3.2 转向器总成输出力 34.3.3 齿轮齿条参数确定 44.3.4 齿轮旋向判定 44.3.5 动力转向器工作流量的选择 54.4 结构设计 54.4.1 转向阀的选择 54.4.2 扭杆 64.4.3 转阀转动限位结构 74.4.4 密封元件的选择 84.4.5 紧固件的选择 84.4.6 主要零件设计要求 94.4.6.1 齿轮齿条动力转向器总成图 94.4.6.2 齿轮 104.4.6.3 齿条 114.4.6.4 阀组件 114.4.6.5 转向轴 124.4.6.6 液压缸 134.4.6.7 壳体 144.4.6.8 调整体组件 144.4.6.9 壳体组件/壳体液压缸组件 154.4.6.10 阀壳体 154.4.6.11 中部球头节（IBJ）/外部球头节（OBJ）组件 164.4.6.12 大卡箍 164.4.6.13 防护套 164.4.6.14 小卡箍 174.4.6.15 锁紧薄螺母 174.4.6.16 下端压紧螺塞 174.4.6.17 支承套 174.4.6.18 调整弹簧 175 基本参数性能及试验方法 18 5.1 总圈数测定实验 18 5.1.1 样件条件 18 5.1.2 装配条件 18 5.1.3 加载工况 185.1.4 试验结果 19 5.2 空载转动力矩试验 19 5.2.1 样件条件 19 5.2.2 装配条件 19 5.2.3 加载工况 195.2.4 试验结果 19 5.3 逆向齿条力 19 5.3.1 样件条件 19 5.3.2 装配条件 19 5.3.3 加载工况 195.3.4 试验结果 19 5.4 转向器间隙测试 19 5.4.1 样件条件 19 5.4.2 装配条件 19 5.4.3 加载工况 205.4.4 试验结果 20 5.5 机械效率 20 5.5.1 样件条件 20 5.5.2 装配条件 20 5.5.3 加载工况 205.5.4 试验结果 20 5.6 输入输出特性 21 5.6.1 样件条件 21 5.6.2 装配条件 21 5.6.3 加载工况 215.6.4 试验结果 216 设计综述 21一、齿轮齿条动力转向器零件结构和参数设计1范围本标准是为了规范齿轮齿条式动力转向器的设计而制定的，以确保满足设计要求，提高产品及零部件的综合性能水平，实现最佳综合效能。

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 systen’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 (II)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.............................................................................１３3.1.3作用在转向盘上的手力的计算.................................................................１４3.1.4梯形臂长度L2的计算................................................................................１５3.1.5轮胎直径R T的计算...................................................................................１５3.1.6转向横拉杆直径d的计算.........................................................................１５3.2齿轮齿条式转向器的设计...................................................................................１５3.2.1齿轮齿条式转向器的设计要求.................................................................１５3.2.2齿轮齿条转向器的主要部件.....................................................................１６3.3齿轮齿条式转向器的材料选择及强度校核.......................................................１７3.4齿轮齿条的基本参数...........................................................................................２０3.5本章小结...............................................................................................................２０第4章齿轮轴的结构设计......................................................................................２２4.1齿轮齿条式转向器的受力分析与计算...............................................................２２4.2齿轮轴的设计计算...............................................................................................２３4.3齿轮轴的强度校核...............................................................................................２５4.4本章小结...............................................................................................................２６第5章转向器间隙调整弹簧的设计计算..........................................................２７5.1选择材料...............................................................................................................２７5.2计算弹簧丝直径d................................................................................................２７5.3计算弹簧圈数和弹簧的自由高度.......................................................................２７5.4稳定性验算...........................................................................................................２８5.5检查δ及δ1..............................................................................................................２８5.6几何参数和结构尺寸的确定...............................................................................２８5.7弹簧工作图...........................................................................................................２８5.8本章小结...............................................................................................................２９第6章轴承、润滑方式和密封类型的选择......................................................３０6.1轴承的选择...........................................................................................................３０6.2润滑方式的确定...................................................................................................３０6.3密封结构的确定...................................................................................................３１6.4本章小结...............................................................................................................３１结论...................................................................................................................................３２参考文献.........................................................................................................................３３致谢...................................................................................................................................３４附录...................................................................................................................................３５第1章绪论改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。

5.2转向器的结构型式选择及其设计计算根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。

常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。

对转向其结构形式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。

中、小型轿车以及前轴负荷小于1.2t的客车、货车，多采用齿轮齿条式转向器。

球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛用在轻型和中型汽车上，例如：当前轴轴荷不大于2.5t且无动力转向和不大于4t带动力转向的汽车均可选用这种结构型式。

循环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻型及以上的客车、货车均多采用。

轿车、客车多行驶于好路面上，可以选用正效率高、可逆程度大些的转向器。

矿山、工地用汽车和越野汽车，经常在坏路或在无路地带行驶，推荐选用极限可逆式转向器，但当系统中装有液力式动力转向或在转向横拉杆上装有减振器时，则可采用正、逆效率均高的转向器，因为路面的冲击可由液体或减振器吸收，转向盘不会产生“打手”现象。

关于转向器角传动比对使用条件的适应性问题，也是选择转向器时应考虑的一个方面。

对于前轴负荷不大的或装有动力转向的汽车来说，转向的轻便性不成问题，而主要应考虑汽车高速直线行驶的稳定性和减小转向盘的总圈数以提高汽车的转向灵敏性。

因为高速行驶时，很小的前轮转角也会导致产生较大的横向加速度使轮胎发生侧滑。

这时应选用转向盘处于中间位置时角传动比较大而左、右两端角传动比较小的转向器。

对于前轴负荷较大且未装动力转向的汽车来说，为了避免“转向沉重”，则应选择具有两端的角传动比较大、中间较小的角传动比变化特性的转向器。

（转向盘转角增量与相应的转向摇臂转角增量之比iω1称为转向器角传动比。

）二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式汽车转向行驶时，为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力，减轻轮胎磨损，要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动，即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。

齿轮齿条转向器毕业设计齿轮齿条转向器毕业设计在机械设计领域中，齿轮齿条转向器是一种常见的装置，用于将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。

它的设计与制造对于机械工程师来说是一项重要的任务。

本文将探讨齿轮齿条转向器的毕业设计，包括设计要点、优化方案以及应用领域。

齿轮齿条转向器的设计要点之一是选择合适的齿轮和齿条。

齿轮的模数、齿数、齿形等参数需要根据转向器的工作条件和要求进行选择。

齿条的精度、材料和加工工艺也需要考虑。

在设计过程中，需要进行齿轮和齿条的匹配计算，确保其传动效率和运动平稳性。

另一个设计要点是转向器的结构设计。

转向器通常由齿轮、齿条、轴承、轴等组成。

这些部件的布局和连接方式需要合理设计，以确保转向器的稳定性和可靠性。

同时，还需要考虑转向器的密封性和防尘性能，以保护内部部件免受外界环境的侵害。

在齿轮齿条转向器的毕业设计中，优化方案是一个重要的考虑因素。

通过对转向器的结构和参数进行优化，可以提高其传动效率和运动精度。

例如，可以通过改变齿轮的齿形和齿数分布，来减小齿轮与齿条之间的啮合误差。

此外，还可以采用先进的材料和加工技术，提高转向器的耐磨性和寿命。

齿轮齿条转向器的应用领域广泛。

它常用于工业机械设备中，如数控机床、印刷机、纺织机等。

转向器可以将电机的旋转运动转化为工作台的直线运动，实现精确的加工和定位。

此外，转向器还可以应用于汽车、船舶等交通工具中，用于转向系统的传动。

总之，齿轮齿条转向器的毕业设计是一项重要而复杂的任务。

设计者需要考虑齿轮和齿条的选择、结构设计、优化方案以及应用领域。

通过合理的设计和优化，可以提高转向器的性能和可靠性，满足不同领域的需求。

机械工程师在进行齿轮齿条转向器的毕业设计时，需要充分了解相关理论知识和实践经验，以确保设计的成功实施。

齿轮齿条转向器设计专 业 ：机械设计制造及其自动化（汽车方向）中文摘要根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅，着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。

根据原有数据计算转向系的传动比，并确定齿轮齿条的几何参数。

齿轮齿条式转向器总体设计，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。

修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。

通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件如螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。

通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图6张、装配图１张。

关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算AbstractAccording to the research of the Rack-and-pinion steering and the data of the machine, the advantages and disadvantages of the typical machine are analyzed, and the layout type is chosen. the application condition with every kind of types Rack-and-pinion steering. is introduced, and the transmission ratio and the geometry parameters of the machine are calculated. That text precedes the total designs to the Rack-and-pinion steering. Suffering the dint analysis, and calibrate the tired strength of the machine with the bent and tired strength in root of tooth. This article revised the unreasonable data of the steering. With the design of the Rack-and-pinion steering, selects the related spare parts. Such as bolt, bearing...etc. and draw the diagrams of the related spare parts in manual. Drawing the 6 precise of spare parts diagrams and 1 precise of the assemble diagram of Rack-and-pinion steering.Key words: Rack-and-pinion steering, design and calculation目录中文摘要 (I)Abstract (II)第一章 引言 (1)1.1汽车转向装置的设计趋势 (1)1.2汽车转向装置的发展趋势 (1)第二章 齿轮齿条转向器设计方案选择 (3)第三章 传动比的计算 (6)3.1 汽车方向盘（转向盘） (6)3.1 转向阻力矩 (6)3.3角传动比与力传动比 (6)第四章 齿轮设计 (8)4.1 齿轮参数的选择[8] (8)4.2 齿轮几何尺寸确定[2] (8)4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11] (9)4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择 (9)4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。