转向设计

课程设计设计(论文)题目：轿车转向器设计

轿车转向系设计任务书

整车性能参数

驱动形式2

4 前轮轴距2471mm

轮距（前/后）1429mm/1422mm装备质量1060kg

60% 最高车速180km/h

空载时前轴分配

负荷

最大爬坡度35% 制动距离（初速

5.6m

30km/h）

最小转向直径11m最大功率/转速74kW/5800rpm 最大转矩/转速150N·m/4000rpm 变速器五档手动

基本要求：

1) 汽车转向行驶时，全部车轮绕瞬时转向中心转动。

2) 操纵轻便，方向盘手作用力小于200N。

3) 转向系角传动比15～20；正效率高于60%，逆效率高于50%。

4) 转向灵敏。

5) 转向器与转向传动装置有间隙调整机构。

6) 转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

设计任务：

1) 查阅资料选定转向器，对转向系统进行方案设计。

2) 采用液压动力转向结构，并进行设计计算。

3) 设计转向梯形，确定梯形结构参数。

4) 利用图解法对梯形的特性进行校核。

5) 编写设计说明书。

目录

一、绪论 (1)

二、转向器设计 (2)

（一）、转向系方案的选择 (2)

（二）、转向系主要参数的确定 (5)

（三）、液压动力转向设计 (9)

（四）、转向梯形机构的设计 (12)

（五）、总结 (15)

三、结束语 (16)

一、绪论

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）。

液压转向系统是由液压和机械等两部分组成，它是以液压油做动力传递介质，通过液压泵产生动力来推动机械转向器，从而实现转向。液压助力转向系统一般由机械转向器、液压泵、油管、分配阀、动力缸、溢流阀和限压阀、油缸等部件组成。为确保系统安全，在液压泵上装有限压阀和溢流阀。其分配阀、转向器和动力缸置于一个整体，分配阀和主动齿轮轴装在一起（阀芯与齿轮轴垂直布置），阀芯上有控制槽，阀芯通过转向轴上的拨叉拨动。转向轴用销钉与阀中的弹性扭杆相接，该扭杆起到阀的中心定位作用。在齿条的一端装有活塞，并位于动力缸之中，齿条左端与转向横拉杆相接。转向盘转动时，转向轴（连主动齿轮轴）带动阀芯相对滑套运动，使油液通道发生变化，液压油从油泵排出，经控制阀流向动力缸的一侧，推动活塞带动齿条运动，通过横拉杆使车轮偏转而转向。

液压助力转向系统是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机带动液压泵产生的压力来实现车轮转向。由于液压转向可以减少驾驶员手动转向力矩，从而改善了汽车的转向轻便性和操纵稳定性。为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性，液压泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定。汽车起动之后，无论车子是否转向，系统都要处于工作状态，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力，所以在一定程度上浪费了发动机动力资源。并且转向系统还存在低温工作性能差等缺点。

二、转向器设计

（一）、转向系方案的选择

1、转向盘

转向盘由盘毂、轮缘和轮辐组成。

转向盘的尺寸和形状直接影响转向操纵的轻便性。选用大直径的转向盘会使驾驶员进、出驾驶时感到困难；选用小直径的转向盘转向时要求驾驶员施加较大的力，从而使汽车操纵困难。

根据国家JB4505-1986转向盘尺寸标准要求：轿车、小型客车、轻型货车汽车转向盘直径有380mm 、400mm 和425mm 三种标准。故选取转向盘直径mm 400sw =D 的这种标准尺寸转向盘。

2、转向轴

转向轴一般用一根无缝钢管制造，并装置了万向节，使转向盘和转向器在汽车上布置更为合理，拆装方便，从而提高了操纵轻便性、行驶安全性和转向机构的寿命。

根据交通事故统计资料和对汽车碰撞试验分析表明：汽车正面碰撞时，转向盘、转向管柱是使驾驶员受伤的主要元件。因此现代汽车中转向系中通常要加入防伤安全机构的设计，主要是通过转向轴的移动来实现。

3、转向器

转向器的种类很多，常见的有循环球式、球面蜗杆滚轮式、曲柄指销式和齿轮齿条式。目前由于转向系统中常采用液力式助力转向器，通过液体的阻尼作用可以吸收路面上的冲击载荷，因此可以采用可逆程度大、正效率高的转向器。循环球式和齿轮齿条式两种转向器正效率高（70%～85%），可逆程度大（60%～70%）且适合大量生产，因此得到广泛应用。

根据要求所选的转向器正效率应高于60%，逆效率高于50%，故选择齿轮齿条式转向器：正效率%80=+

η，逆效率%60-=η

（1）齿轮齿条转向器的输出形式

根据使用车型及总布置需要的不同，齿轮齿条转向器的主要输出形式有以下四种：

1）侧面输入、两端输出； 2）中间输入、两端输出； 3）侧面输入、中间输出； 3）侧面输入、单端输出。

本车选择侧面输入、两端输出方式。

（2）齿轮形式的选择

如果齿轮齿条转向器采用直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合，则运行平稳性降低，冲击大，工作噪声增加。此外，齿轮轴线与齿轮轴线之间只能是直角，为此因与总体布置不适应而遭淘汰。采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条转向器，重合度增加，运行平稳，冲击与工作噪声均下降，而且齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要求。故本车采用斜齿轮式。

（3）齿条形式选择

齿条断面形状有圆形、V型和Y型三种。圆形截面齿条制作工艺比较简单。V型和Y 型端面齿条与圆形断面比较，小号的材料少，约节省20%，故质量小。

综合考虑本方案选择圆形断面齿条。

（4）齿轮齿条转向器布置形式

1）转向器位于前轴后方，后置梯形；

2）转向器位于前轴后方，前置梯形；

3）转向器位于前轴前方，后置梯形；

4）转向器位于前轴前方，前置梯形。