A21 TRW转向机材料统计060224

载重汽车转向系统结构设计学校：湘潭大学学院：兴湘学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：张浩学号：2010963237指导老师：刘柏希老师摘要论文主要阐述了转向系统的设计。

汽车转向系统是汽车的重要组成部分，它直接影响汽车行驶的安全性，其质量严重影响汽车的操纵稳定性。

随着汽车工业的发展，汽车转向系统也在不断的得到改进，虽然电子转向系统已经开始使用，但是传统的机械转向系统依然起着主导作用。

转向系统由于其自身的特点被广泛运用于各类汽车之中。

本文重点设计了转向系统，并对转向系统零件强度、刚度进行了校核，同时还对转向系统计算载荷进行确定，同时对转向系统的其他主要零部件进行了结构设计，同样也对所设计的转向机构进行了分析和研究。

实现了转向系统结构简单紧凑，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。

最后运用三维设计软件对所设计的结构进行了三维模型的建立，通过三维模型的设计与建立，更进一步的验证了所设计结构的合理性。

关键词：转向系统；转向系统；机械转向；转向；液压助力AbstractThis paple mainly tell about the design of circulation ball steering system. Redirector,an important component of the automobile,which is the key assembly decided the safety of the automobile. It seriously affected the quality of the vehicle handing and stability. Along with the development of the auto industry,automobile steering gear is continuously improved, although the electronic steering gear has began to use ,but the traditional mechanical steering gear is still p lays a leading role. Circulation ball type steering system has been widely used in various cars as of its characteristics.This paper designs the circulating ball type steering gear and steering parts strength and stiffness for the checking, but also to determine steering system computational load, at the same time to the other main parts of steering system structure design, also in the design of steering mechanism is analyzed and studied. Implements the redirector simple and compact structure, short axial dimensions, and the advantage of less parts number and can increase power, so as to realize the vehicle steering stability and sensitivity. Finally by using the 3 d design software to design 3 d model of structure, through the design and build 3 d model, further verify the rationality of the design structure.Key words: Steering gear; Steering system; Mechanical steering; Circulating ball type; The hydraulic power目录1 绪论 (1)1.1转向系统的使用背景 (1)1.2转向系统的研究意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.4主要研究工作 (3)2 转向系统工作原理及其特点 (5)2.1转向系统概述 (5)2.2转向系统特点 (7)3 转向系统主要性能参数 (9)3.1转向系统的效率 (9)3.2传动比的变化特性 (11)3.3转向系统传动副的传动间隙△t (13)3.4转向系统计算载荷的确定 (13)4 转向系统的尺寸参数计算 (15)4.1主要尺寸参数的选择 (15)4.2变厚齿扇 (20)4.3转向系统零件强度计算 (25)4.4转向系统的润滑方转向和密封类型的选择 (27)5 转向传动机构设计 (28)5.1转向传动机构原理 (28)5.2转向梯形的布置 (29)5.3转向梯形机构尺寸的初步确定 (29)5.4梯形校核 (29)5.5转向传送机构的臂、杆与球销 (30)5.6转向横拉杆及其端部 (31)5.7杆件设计结果 (32)6 转向系统的其它部分 (33)6.1万向传动装置 (33)6.2传动轴与中间支承 (35)6.3动力转向机构设计 (35)6.4汽车转向系统的日常维护 (37)7 转向系统三维造型 (39)7.1 solidworks简介 (39)7.2转向系统的三维装配设计 (39)8 结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)毕业设计（论文）知识产权声明............................................ 错误！未定义书签。

转向器最大齿条力的计算与验证
王文建;张雷
【期刊名称】《客车技术与研究》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】乘用车转向系统的匹配设计中，齿条力的确定至关重要，最大齿条力的计算为转向系统匹配设计提供依据。

本文结合实际工作经验，对转向系统最大齿条力的计算进行研究和验证。

该方法在CAE整车模型建立之前即可计算出最大齿条力值，从而节省开发时间。

【总页数】3页(P34-36)
【作者】王文建;张雷
【作者单位】江淮汽车技术中心乘用车研究院，合肥 236001;江淮汽车技术中心乘用车研究院，合肥 236001
【正文语种】中文
【中图分类】U463.43+1
【相关文献】
1.齿轮齿条式液压助力转向器的力特性曲线优化 [J], 万里;郑勇
2.汽车转向器齿条齿扇传动副的几何和啮合计算（续1） [J], 张锡顺;唐俊;张伟;
3.汽车转向器齿条齿扇传动副的几何和啮合计算(续1) [J], 张锡顺;唐俊;张伟
4.齿轮齿条式转向器齿条力测试方法研究 [J], Su Qiao;Chen Hao;Xia Enping;Zhang Wenlong
5.虚拟主销悬架转向齿条力的计算及验证 [J], 季梅霞
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汽车转向器的设计毕业论文目录摘要 ...................................... 错误!未定义书签。

Abstract .................................... 错误!未定义书签。

1绪论 (1)2汽车转向系的组成及分类 (3)2.1汽车转向系的类型和组成 (3)2.1.1 机械式转向系 (6)2.1.2 动力转向器 (7)2.2 转向系主要性能参数 (8)2.2.1转向器的效率 (8)2.2.2传动比的变化特性 (10)2.2.3转向盘自由行程 (13)2.3 转向操纵机构及转向传动机构 (13)2.3.1转向操纵机构 (13)2.3.2转向传动机构 (14)3转向器总成方案分析 (15)3.1转向器设计要求 (15)3.2转向器总成方案设计 (16)4循环球式转向器主要尺寸参数的选择 (19)5 转向器输出力矩的确定 (23)6 轴的设计计算及校核 (24)6.1 转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 (24)6.1.1材料的选择 (24)6.1.2结构设计 (24)6.1.3轴的设计计算 (24)6.2 螺杆轴设计计算及主要零件的校核 (28)6.2.1材料选择 (28)6.2.2结构设计 (28)6.2.3轴的设计计算 (29)6.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 (31)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (36)1绪论循环球式转向器的英文名称是Recirculating Ball Steering Gear。

循环球式转向器由两对传动副组成，一对是螺杆、螺母，另一对是齿条、齿扇或曲柄销。

在螺杆和螺母之间装有可循环滚动的钢球，使滑动摩擦变为滚动摩擦，从而提高了传动效率。

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。

齿轮材料根据载重量、转速、结构形式等情况具体采用 表面硬度根据工作状态以及承载量等进行选取摇臂轴扇形齿中经R 根据中心距L 与螺母节线到滚道中心轴距离H 计算，模数M 与螺母相同摇臂轴啮合半径R R=L-H*cos6.5° 摇臂轴整圆齿数z=2R/M(取整数Z) 中间变位系数x=(2R-MZ)/2M1、摇臂轴轴长度计算壳体轴方向厚度 h 壳体螺杆摇臂轴中心连线至摇臂轴短端方向壳体外面厚度 h 1 花键有效长度、未使用部分（锥面部位轴向长度） h2摇臂轴与螺母配合图 6.5°倾斜角摇臂与壳体配合间隙 h3螺纹长度及圆角半径 h4 摇臂轴与侧盖配合长度高出短端方向壳体的长度 h5 齿扇厚度 h6摇臂轴总长度 H= h1+ h2+ h3+ h4+ h52、摇臂轴齿扇绘制啮合半径R已知，厚度H已知，中间变位系数x已知，模数M已知，端面压力角，整圆齿数（2R/M），绘制齿扇时只需根据中间变位系数x=(2R-MZ)/2M大端变位系数x′=x+Htg6.5°/M小端变位系数x″=x-Htg6.5°/M求得3、螺杆滚道所在外圆长度计算螺母滚道方向长度 l 最小圈数所产生的位移 np 一个滚道的宽度 l1 两侧最小余量 l2L= l + np + l1+ l摇臂轴直径d3=kM r/（0.2τ0）k——安全系数2.5~3.5M r——转向阻力矩τ0——扭转强度极限阻力矩Mr2=μG13/（3p）μ——摩擦系数G1——前轴负荷P ——轮胎气压摇臂轴齿扇三维绘制方法，以CJ203摇臂轴为例1.打开CAXA，新建文件，点开，计算小端齿轮参数，并输入完成至如图所示时，点击另存为，保存。

按此方法完成大端齿轮的格式转化2、打开Solidworks新建一个零件图，点击草图绘制，选择一个基面选择文件类型，****.dwg，弹出工程图图示映射对话框，点击下一步，左上角“输入数据的单位”选择毫米点击完成，结果如下，单击完成草图3、选择小端所在平面参照出一个与之相平行的基准面红色区域为摇臂轴齿扇厚度，根据实际情况选择，完成后以同样方法输入大端数据完成后如图，完成草图4、点击类似图中关系的任意两点到此完成摇臂轴齿扇的输入，想得到理想的图画，可根据具体数据进行更改螺杆旋动一周螺母位移一个螺距P则摇臂轴齿扇中间部位分度圆转动的弧长即为P于是齿扇的旋转角度φ可由公式L=φπR/180 得出，齿扇分度圆直径未给出其分度圆直径可由D=MZ得出其中M为齿扇模数，Z为齿扇整圆齿数传动比为输入角度n1与输出角度n2的比值其线性位移长度相同因此n1：n2=R2：R1综合上述公式得出输入输出传动比II=n1：n2=πMZ/P（即摇臂轴齿扇分度圆周长与螺杆螺距的比值）先由中心距L与螺母节线到螺母滚道中心线尺寸H推导出摇臂轴啮合半径R R=L-H*cos6.5°(H*cos6.5°为当量长度，6.5°为齿扇倾斜角，螺母与摇臂轴配合时产生6.5°的倾斜角)传动完整则两齿模数相同，摇臂轴整圆齿数z=2R/M(取整数Z)分度圆直径d=ZM齿扇中间变位系数X=（R-MZ/2）/M。

重庆大学硕士学位论文汽车铝合金转向节锻造成形模拟与试验研究姓名：王泽文申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：周杰2010-05摘要随着汽车制造业的高速发展，汽车轻量化和性能要要求越来越严格，汽车零部件生产中，尺寸精度高、外形复杂的锻件所占比重越来越大。

因此，开发材料利用率高并能节约能源的锻造新工艺，对于汽车零件制造业的发展极为重要。

近年来，铝合金结构零件在汽车轻量化要求日益提高的情况下运用越来越广泛。

将铝合金锻件运用到汽车转向系统中，不但可以满足汽车行驶过程中的强度要求，还因为重量的减轻提高其操纵性能。

但是由于铝合金材料本身的特性，如锻造时变形抗力大、流动性差和外摩擦系数较大等导致铝合金锻件的成形困难，阻碍了其在汽车工业中的运用。

转向节是汽车转向系统中的重要零件，既承载一定的车体重量，又在汽车行驶过程中承受交变载荷和刹车时的力矩，是汽车上的重要安全零件之一。

转向节的主要工艺为锻造成形，因此组织性能和外形尺寸的要求非常严格，对于该类锻件锻造方法探索研究将对我国汽车工业的发展产生重要意义。

本文研究的奥迪汽车铝合金转向节，外形极其复杂，主要依靠从国外进口，国内尚无成功的制造经验。

在研究过程中，对该转向节原有的工艺方案进行了分析，运用所建立汽车铝合金转向节弯曲成形制坯过程和终锻成形过程的三维有限元模型，利用三维有限元数值模拟软件DEFORM-3D对汽车转向节锻造成形工艺进行系统分析，模拟其弯曲制坯和终锻成形过程，研究其缺陷产生的原因和演化机理。

找出了影响工厂试制质量的关键因素，提出了既能满足产品精度要求，又能提高材料率、改善弯曲成形质量和终锻模具寿命的优化措施，改进了模锻工艺，使其趋向合理化。

通过模拟验证，给出了二次弯曲成形模具的最优结构参数。

本文的研究工作，结合了模锻工艺、有限元理论、数值模拟仿真技术及模具CAD技术，达到了缩短产品开发周期、提高模具寿命、降低成本等目的。

得到的工作成果解决了奥迪轿车铝合金转向节的锻造成形难题，为同类锻件的生产提供了工艺参考，具有一定的指导意义。

汽车转向器毕业设计【篇一：毕业设计汽车转向系统】摘要本设计课题为汽车前轮转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计及校核、整体式转向梯形机构的设计及验算为中心。

首先对汽车转向系进行概述，二是作设计前期数据准备，三是转向器形式的选择以及初定各个参数，四是对齿轮齿条式转向器的主要部件进行受力分析与数据校核，五是对整体式转向梯形机构的设计以及验算，并根据梯形数据对转向传动机构作尺寸设计。

在转向梯形机构设计方面。

运用了优化计算工具matlab进行设计及验算。

matlab强大的计算功能以及简单的程序语法，使设计在参数变更时得到快捷而可靠的数据分析和直观的二维曲线图。

最后设计中运用autocad和catia作出齿轮齿条式转向器的零件图以及装配图。

关键词：转向机构，齿轮齿条，整体式转向梯形，matlab梯形abstractthe title of this topic is the design of steering system. rack and pinion steering of mechanical steering system and integrated steering trapezoid mechanism gear to the design as the center. firstly make an overview of the steering system. secondly take a preparation of the data of the design. thirdly, make a choice of the steering form and determine the primary parameters and design the structure of rack and pinion steering. fourthly, stress analysis and data checking of the rack and pinion steering. fifthly, design of steering trapezoid mechanism, according to the trapezoidal data make an analysis and design of steering linkage.in the design of integrated steering trapezoid mechanism the computational tools matlab had been used to design and checking of the data. the powerful computing and intuitive charts of the matlab can give us accurate and quickly data. in the end autocad and catia were used to make a rack and pinion steering parts diagrams and assembly drawingskeywords: steering system，mechanical type steering gear and gear rack，integrated steering trapezoid，matlab trapezoid目录1 绪论 ....................................................................................................... (1)1.1 汽车转向系统概述 (1)1.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势 (2)1.3 研究内容及论文构成 (3)2 机械转向系统的性能要求及参数 (5)2.1 机械转向系统的结构组成 (5)2.2 转向系统的性能要求 (6)2.3 转向系的效率 ....................................................................................................... . (7)2.4 传动比特性 ....................................................................................................... .. (9)2.5 转向器传动副的传动间隙 (11)3 机械式转向器总体方案初步设计 (12)3.1 转向器的分类及设计选择 (12)3.2 齿轮齿条式转向器的基本设计 (12)3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (12)3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (14)3.2.3 设计目标参数表以及对应的转向轮偏角计算 (15)3.2.4 转向器参数选取与计算 (16)3.2.5 齿轮轴的结构设计 (19)3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (20)4 齿轮齿条转向器校核 ....................................................................................................... (21)4.1 齿条的强度计算 (21)4.1.1 齿条受力分析 (21)4.1.2 齿条齿根弯曲强度的计算 (22)4.2 小齿轮的强度计算 (23)4.2.1 齿面接触疲劳强度计算 (23)4.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 (26)4. 3 齿轮轴强度校核 (27)5 转向梯形机构的设计 ....................................................................................................... (31)5.1 转向梯形机构概述 (31)5.2 整体式转向梯形机构方案分析 (32)5.3 整体式转向梯形机构数学模型分析 (32)5.4 基于matlab的整体式转向梯形机构优化设计 (35)5.4.1 转向梯形机构的优化概况 (35)5.4.2 转向梯形机构设计思路 (36)5.4.3 基于matlab的转向梯形机构设计 (36)5.5 转向传动机构的设计 (43)5.5.1 转向传送机构的臂、杆与球销 (43)5.5.2 转向横拉杆及其端部 (43)6 基于catia的齿轮齿条式转向系统的三维建模 (45)6.1 catia软件简介 (45)6.2 齿轮齿条式转向系统的主要部件三维建模 (45)结论 ....................................................................................................... .. (49)参考文献 ....................................................................................................... ........................... 50 致谢 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。