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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。
中文摘要为了减轻驾驶员转动方向盘的操作力，利用动力产生辅助动力的装置称为转向动力机构。
现代汽车都采用动力转向辅助系统，使驾驶员的转向操作变得方便、省力。
本文主要介绍了齿轮齿条式动力转向器的设计计算以及结构设计。
对转向系的要求,转向系的主要参数，动力转向系的要求,动力转向的组成和工作原理，以及动力转向系布置方案的选择和确定等作了详细的介绍。
并且对所需要的辅助油泵作了计算和选择。
关键字：齿轮齿条式，动力转向，设计计算AbstractIn order to reduce the driver turned the steering wheel operating force, the use of power auxiliary power produced the device is called to the motor. It made the driver change direction conveniently and save his labouring. This text mostly introduced the design and the count of the integery type of circulating rack and pinion steering along with the design of structure. And it particularly introduced the need of steering system, the main parameters of steering system, the need of power steering system , the make-up and the principle of power steering system ,and how to select and ascertain the established scheme of power steering system,It is emphasized the design and the count, also reckon and select the pump.Keywords: Rack and pinion steering,power steering,design and count中文摘要 (I)Abstract .................................................................................................................... I I 前言 (1)第一章转向系统设计方案论证 (2)§1－1 转向系的概述 (2)§1－2 动力转向系统概述 (4)§1－3 齿轮齿条式转向器与其它型式转向器的比较 (6)§1－4 电控液压动力转向系统的工作特性 (7)第二章齿轮齿条转向器设计及校核 (10)§2—1 齿轮齿条转向器种类的选择 (10)§2—2 前轴负荷的确定 (12)§2—3 转向系的主要性能参数计算 (13)§2—4 齿轮齿条转向器的计算及校核 (16)第三章电控液压动力转向系统的设计及验证 (24)§3—1 EHPS系统设计方案选择 (24)§3—2 EHPS系统的设计计算 (27)§3—3 动力转向系统方案校核 (35)第四章毕业设计结论与小结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)本次毕业设计在高晓宏老师的指导下进行。
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。
3.3齿轮齿条式转向器的设计与计算3.3.1 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M R (N·mm)。
表3-1 原地转向阻力矩M R 的计算 设计计算和说明计算结果 mm 627826.2N 0.17910902.530.7p G 3f 331⋅===R M式中 f ——轮胎和路面间的滑动摩擦因数；1G ——转向轴负荷，单位为N ；P ——轮胎气压，单位为MPa 。
f=0.71G =10902.5Np=0.179MPaR M =627826.2mm N ⋅作用在转向盘上的手力F h 为：表3-2 转向盘手力F h 的计算设计计算和说明计算结果N F iD L M L WSWRh 7.290%90153202.6278262221=⨯⨯⨯=+=η式中 1L ——转向摇臂长, 单位为mm ；R M ——原地转向阻力矩, 单位为N·mm 2L ——转向节臂长, 单位为mm ； SW D ——为转向盘直径,单位为mm ；I w ——转向器角传动比；η+——转向器正效率。
因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故1L 、2L 不代入数值。
R M =627826.2mm N ⋅SW D =400mmi w =15+η=90%h F =290.7N对给定的汽车，用上式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。
梯形臂长度的计算2L ：表3-3 梯形臂长度L 2的计算设计计算和说明计算结果轮辋直径LW R = 16in=16×25.4=406.4mm 梯形臂长度2L =LW R ×0.8/2= 406.4×0.8/2=162.6mm,取2L =160mm2L =160mm轮胎直径的计算R T ：表3-4 轮胎直径R T 的计算设计计算和说明计算结果 20555.0⨯+=LW T R R =406.4+0.55×205=518.75mm取T R =520mmT R =520mm转向横拉杆直径的确定：表3-5 转向横拉杆直径的计算设计计算和说明计算结果mm m a M d R811.41021616.083.6274][43=⨯⨯⨯⨯=≥-πσπa =2L ;m N M MPa R ⋅==83.627;216][σ取min d =15mm初步估算主动齿轮轴的直径：表3-6 主动齿轮轴的计算设计计算和说明计算结果mm m Mn d 9.111014016.07.29016][max 16233=⨯⨯⨯⨯=≥-πτπ][τ=140MPa取min d =18mm3.3.2 齿轮齿条式转向器的设计 1. EPS 系统齿轮齿条转向器的主要元件1) 齿条 齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。
汽车齿轮齿条式转向器设计设计目标：1.高效转向：齿轮齿条式转向器应当能够有效转换转向力，确保车辆可以顺利转向，提供良好的操控性。
2.轻量化：为了减轻车辆重量，并达到节能减排的目标，齿轮齿条式转向器的设计应尽量减少材料使用。
3.高可靠性：齿轮齿条式转向器需要经受长时间的运转和负荷，因此其设计应具有良好的可靠性和耐久性。
设计过程：1.齿轮的选择：根据汽车转向角度的需求以及转向力的大小，选择合适的齿轮来实现转动方向到线性运动的转换。
齿轮的设计应考虑密齿设计，以保证转向的精准性。
2.齿条的设计：根据齿轮的尺寸和形状，设计相匹配的齿条。
齿条的设计应考虑到强度和刚度，以确保转向过程中不会出现弯曲等变形。
3.齿轮齿条的配合：齿轮和齿条的配合应具有紧密的工作间隙，以确保传动效率和转向的精确性。
在配合过程中，还需要考虑润滑剂的使用，以减少摩擦和磨损。
4.结构设计：齿轮齿条式转向器的整体结构设计应兼顾刚度和重量。
采用轻量化的材料，并合理设计零件的形状和连接方式，以减少材料使用，并提供良好的强度和刚度。
设计优化：1.模拟仿真：使用计算机辅助设计软件对齿轮齿条式转向器进行模拟仿真，分析不同参数对性能的影响。
通过优化设计参数，提高转向的效率和精确度。
2.材料选择：选择具有高强度、低摩擦系数和良好的耐磨性的材料，以确保齿轮齿条的操作寿命和可靠性。
3.系统集成：将齿轮齿条式转向器与其他转向系统零件进行合理的系统集成，以提供最佳的转向和操控性能。
4.优化结构：通过减少零件数量和优化结构的形状，减少齿轮齿条式转向器的重量，提高汽车整体的轻量化水平，减少能耗和排放。
总结：。
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。
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。
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。
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。
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+=+ （2.1）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。
2.1.2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）（-=-（2.2）式(2.1)和式(2.2)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。
2.2传动比的变化特性2.2.1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F h 之比，称为力传动比，即 i p =2F w ／F h 。
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，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pp p w w d d dt d dt d i βϕβϕωω===。
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kkk p k p w d d dt d dt d i ββββωω===’。
2.2.2．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 rW =（2.3） 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SWhh D M F 2=（2.4） 式中，M h 为作用在转向盘上的力矩；D sw 为转向盘直径。
将式(1.3)、式(1.4)代入 ip=2Fw ／Fh 后得到aM D M i h swr P =（2.5） 分析式(2.5)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 （2.6） 将式(1.6)代人式(1.5)后得到aD i i swwo P 2=（2.7） 当 α 和 D sw 不变时，力传动比 i p 越大，虽然转向越轻，但 i wo 也越大，表明转向不灵敏。
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=πm 2cosα2 。
由上述两式可知：当齿轮具有标准模数m 1和标准压力角α1与一个具有变模数m 2、变压力角α2的齿条相啮合，并始终保持 m 1cosoαl =m 2cosoα2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。
循环球齿条齿扇式转向器的角传动比 i w =2πr ／P 。
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。
3齿轮齿条式式转向器设计计算3.1 参数选择由汽车类型齿轮齿条式转向器的齿轮模数为：m=3mm，齿数为z=7，压力角β14o。
为α=20o，螺旋角为=β14o。
齿条模数:m=3mm,齿数为 z=21，压力角α=20o，螺旋角为=3.2齿轮齿条式转向器的设计与计算3.2.1 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MR(N·mm)。
表3-1 原地转向阻力矩MR的计算Table 3-1 steering resistance moment calculation of MR作用在转向盘上的手力F h为：表3-2 转向盘手力F h的计算Table 3-2 steering efforts Fh calculation对给定的汽车，用上式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。
梯形臂长度的计算2L：表3-3 梯形臂长度L2的计算Table 3-3 trapezoid arm length L2 is calculated轮胎直径的计算R T：表3-4 轮胎直径R T的计算Table 3-4 tire diameter RT calculation转向横拉杆直径的确定：表3-5 转向横拉杆直径的计算Table 3-5 steering cross rod diameter calculation初步估算主动齿轮轴的直径：表3-6 主动齿轮轴的计算Table 3-6 driving gear shaft calculation3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计1. EPS系统齿轮齿条转向器的主要元件1) 齿条齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。
转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。
