汽车设计第七章转向系设计讲解
汽车设计第七章转向系设计
齿 条 助 力
主 动 齿 轮 助 力
第七章
转向系设计
第一节 概述
三、分类
2. 转向梯形
断开式 非断开式
第七章
转向系设计
1、齿轮齿条式
第七章
转向系设计
2、循环球式
第七章
转向系设计
蜗杆滚轮
第七章
转向系设计
蜗杆指销式
第七章
转向系设计
第二节 机械式转向器方案分析
一、机械式转向器方案分析
形式 特点
一、机械式转向器方案 分析
1. 齿轮齿条式转向器
3） 齿轮齿条式转向器 的布臵形式
(1) 转向器在前轴后方, 后臵梯形 (2) 转向器在前轴后方, 前臵梯形 (3) 转向器在前轴前方, 前臵梯形 (4) 转向器在前轴前方, 后臵梯形
第七章
转向系设计
第二节 机械式转向器方案分析
二、防伤安全机构方案分析
+
齿轮齿条式 循环球式 蜗杆指销式 蜗杆滚轮式 固定销 55% 针 55% 螺杆螺母 指销式 旋转销 75% 珠 75% 齿条齿扇式 75—85%
斜齿齿条 90%
锥 70%
η
+
第七章
转向系设计
第三节 转向系主要性能参数
一、转向器的效率
2.正效率η+
转向器结构参数与η+
tg 0 tg ( 0 )
齿 轮 齿 循环球式 蜗杆滚轮 蜗杆指销式 条式 式 死销 旋转销
高(90%) 高(60%～ 70%) 可变 高(75%～ 85%) 高 低 低 较高
正效率 η η
+
逆效率
-
低
较高
较高
《汽车构造转向系》PPT课件
的齿条相啮合；即：
第二节 转向器 及转向操纵机构
一、转向器传动效率及转向盘自由行程
1、转向器传动效率
正传动效率 h+ = 转向摇臂的输出功率 / 转向轴的输入功率
（传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率 h－）
h值
特点
可逆式转向 器
气袋组成与工作原理
一种体积比较大，即使乘客不 系安全带也能起到良好的保护作 用，主要在美国市场，因为美国 法规对安全带的佩戴没有强制性。
一种体积较小，与安
全带配合使用，是将安全 气袋与安全带共同组成一 个乘员保护系统使之达到 最佳的乘员保护效果。这 种气袋主要在欧洲市场应 用，因为欧洲对安全带的 佩戴有强制性要求。
《汽车构造转向系》PPT 课件
机械式转向系的工作过程
动力转向器：
以司机体力（小部分）作为转向能源。 以发动机动力（大部分）作为转向能源。
液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很
小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自
不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获
转向系的传动比 iω主要由转向器的传动比 iω1决定。
∵ i = M从/ M主= n主/ n从
∴ iω1越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。 反之， iω1过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。
解决矛盾的措施：（1）采用动力转向器
（2）采用变速比转向器
例如：齿轮齿条式变速比转向器：
ctg ＝ X+B
L
R
ctg = ctgβ+ B X
L
转向系设计
6.电动助力转向
结构组成和工作原理
电动助力转向系统（EPS）是在 机械转向系统基础上增加一套电机 减速器总成、转向盘转矩传感器及 电控单元而构成的。 转向轴2上装 有转矩传感器3和减速器5，电动 机4通过花键驱动减速器。电控单 元1根据来自电子车速表的车速信 号及转矩传感器的输出信号，判 断驾驶员的操纵意图，从而控制 电机电流的大小和方向，使其输 出适当的转矩。电机产生的转矩 通过减速器直接施加在转向轴 （或转向齿轮、齿条轴）上。驾 驶员的转向操纵力矩和电机的助 力矩共同克服转向阻力矩，使车 轮偏转。
3.3 齿条齿扇设计 (1)齿扇
外形呈锥形，因 齿厚沿轴向线形逐渐 所至。 目的，为了调整间隙 基本上沿用圆柱齿轮设计 关键是变位系数 这可由选定的切削角γ来 找出
3.3 齿条齿扇设计
(2) 齿条设计
从图中可看到齿条已歪了一角
度。为什么？ 两者能否正确啮合 条件：齿形、模数、压力角
3. 循环球转向器设计
5.3 液压动力转向组成、结构原理
(1) 分配阀结构—滑阀式
和转阀式 回油 供油
零开口 负开口 正开口
结构工作原理
轴向移动
至负载 转阀式结构 滑阀式结构
5.3 液压动力转向组成、结构原理
(2) 反馈
(3) 其它辅助 措施
①路感 ②油路失灵补救 ③转向限位卸压
5.3 液压动力转向组成、结构原理
(4) 工作油路
β α
4.2 转向梯形设计
(2) 梯形参数 梯形臂长m 梯形角γ
4.2 转向梯形设计
(3)作图法---理论直线和误差曲线
α β
β
α
Ctgβ=AG/FG=(AE-EG)/FG Ctgα=BG/FG=(BE+EG)/FG Ctgα-ctgβ=2EG/FG=2AE/AC=K/L
汽车转向系详解
汽车转向系详解2005-8-15 14:04:48来源: 编辑:用来改变或恢复汽车行驶方向的机构，称为汽车转向系。
转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。
1．机械转向系机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。
机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
（如图1）l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器图1 机械式转向系统图1是一种机械式转向系统。
驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输入转向器8。
从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（图中所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。
（1）转向操纵机构转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
1.轮圈2.轮辐3.轮毂图2 方向盘图3 转向操纵机构（2）转向器转向器(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。
目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。
我们主要介绍前几种。
1）齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。
1.转向横拉杆2.防尘套3.球头座4.转向齿条5.转向器壳体6.调整螺塞7.压紧弹簧8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承图4两端输出式的齿轮齿条式转向器两端输出的齿轮齿条式转向器如图4所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。
转向系统设计说明书
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。
汽车设计过学迅转向系统设计解读
采用先进的转向器技术和机构设计，如电动助力转向系 统、可变传动比转向系统等
采用摩擦系数更低的材料和表面处理技术，减少摩擦阻 力
优化设计的效果评估和改进建议
通过实验测试和道路试驾评估优 化后的效果
根据评估结果进行必要的改进和 优化，例如调整转向器的参数、
改进材料等
加强生产过程的质量控制和标准 化管理，确保优化设计的实现和
转向性能的评估指标
操控稳定性
学迅转向系统应能够提供 稳定的操控感，使驾驶员 能够准确、安全地控制车 辆。
转向灵敏度
系统应能够根据驾驶员的 输入做出快速、准确的响 应，以适应不同的驾驶环 境。
回中性
学迅转向系统应具有回中 性，即当驾驶员松开方向 盘时，车辆应能自动回到 直线行驶状态。
学迅转向系统的性能分析方法
对测试数据进行详细记录和分析，以评估系统的性能。
改进建议
根据测试结果，提出针对学迅转向系统的改进建议，以提高其性 能表现。
05
学迅转向系统的优化设计
优化设计的主要方向和目标
提高转向系统的灵敏性和准确性 降低转向系统的摩擦和阻力 提高车辆的操控性和稳定性
优化设计的具体措施和方法
优化转向柱和转向盘的设计，提高手感和操作便利性 加强转向系统的刚度和稳定性，提高车辆的操控性能
02
汽车转向系统概述
转向系统的分类及特点
01
02
03
机械转向系统
采用机械机构传动，结构 简单，操作稳定性好，但 传动效率低，适用于中低 速车辆。
液压助力转向系统
采用液压助力机构，操作 轻便，但需要消耗发动机 动力，适用于中高速车辆 。
电液助力转向系统
采用电液助力机构，具有 高效率和节能环保特点， 但结构复杂，适用于高速 车辆。
汽车设计-转向系设计说明书
课程汽车设计题目电动助力转向系设计说明书姓名学号班级指导教师日期 2016年6月15日目录一。
轿车转向系设计方案的选择................................. - 1 -1。
轿车参数的确定 (1)2。
对转向系的要求 (2)3.转向系结构设计 (2)1）转向操纵机构 ......................................................................................- 2 -2)转向传动机构 ......................................................................................- 3 -3)机械转向器 ..........................................................................................- 3 - 二。
转向系统的主要性能参数................................... - 4 -1.转向系的效率 (4)1）转向系的正效率...................................................................................- 4 - 2）转向系的逆效率...................................................................................- 5 - 2.转向系传动比的确定. (5)1)转向系统传动比的组成........................................................................- 5 -2)转向系统的力传动比和角传动比的关系..............................................- 5 -3)传动系传动比的计算 ...........................................................................- 6 - 3。
汽车设计_第7卷_转向系设计
2）传动副在中间及其附近位置因使用频 繁，磨损速度要比两端快。在中间附近位置因磨 损造成的间隙过大时，必须经调整消除该处间 隙。
转向器传动副 传动间隙特性
图中曲线1表明转向器 在磨损前的间隙变化特性； 曲线2表明使用并磨损后的 间隙变化特性，并且在中间 位置处已出现较大间隙；曲 线3表明调整后并消除中间 位置处间隙的转向器传动间 隙变化特性。
•优点：传动比可以做成不变的或者变化的；工作 面间隙调整容易。固定销式转向器的结构简单、 制造容易。
•缺点：销子的工作部位磨损快、工作效率低。旋 转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。
蜗杆滚轮式和蜗杆指销式转向器应用较少。
二、防伤安全机构方案分析
1、驾驶员受伤的主要元件：转向盘、转向管柱。
2、防伤措施：利用转向盘、转向管柱等有关 零件在撞击时产生塑性变形、弹性变形或是 利用摩擦等来吸收冲击能量，能防止或者减 轻驾驶员受伤。
•齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高， •蜗杆指销式、蜗杆滚轮式转向器的正效率明显低些。 •轴承的形式对效率有影响。 轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚于轴承和 球轴承等三种结构之一。
(2)转向器的结构参数与效率
对于蜗杆和螺杆类转向器
η+
=
tan a0 tan(a0 +
ρ)
式中，a0为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；
循环球式转向器
循环球式转向器的间隙调整机构
3.蜗杆滚轮式、蜗杆指销式
1）、蜗杆滚轮式转向器 •由蜗杆和滚轮啮合而构成。 •优点：结构简单；制造容易；强度比较高、工作可靠、寿命长；逆 效率低。 •缺点：正效率低；调整啮合间隙比较困难；传动比不能变化。
汽车悬架和转向系统设计
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。
转向系统
发展趋势
发展趋势
改革开放以来，中国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形 成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂， 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。
现代汽车转向装置的使用动态
转弯不足
转向不足转弯时转向不足表现为：在汽车转弯时的转动量不够。其原因是：转向摇臂装在摇臂轴上的位置不 当；转向角限位螺栓调整过长；前轴前后窜动；循环球或转向器扇形齿与蜗杆盒装配位置不妥。
前轮调整
前轮最大偏转角（转向角）的大小，影响到汽车转弯时的转向半径（亦称通过半径），偏转角越大，转向半 径越小，汽车的机动性越强。
低成本、低油耗、大批量专业化生产
随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低 油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表 现突出。
汽车转向器装置的电脑化
汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。
构造原理
机械
动力
机械
机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转 向器和转向传动机构三大部分组成。
图1所示为机械转向系的组成和布置示意图。当汽车转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。该力矩通 过转向轴2、转向万向节3和转向传动轴4输入转向器5。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂6， 再经过转向直拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向 节13及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂10、 12和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆11组成。
转向系的参数和转向理论
图7-3 汽车转向示意图
转向系的参数和转向理论
汽车转向时内侧转向轮偏转角β大于外侧转向轮偏转角 α。α与β的关系如下：
cotα=cot β+B/L 式中，B为两侧主销中心距（可近似认为是转向轮轮 距）；L为汽车轴距。 从转向中心O到外侧转向轮与地面接触点的距离称为汽 车的转弯半径，如图7-3所示。转弯半径越小，则汽车转向 所需要的场地就越小，汽车的机动性也越好。当外侧转向轮 偏转角达到最大值αmax时，转弯半径最小。
汽车底盘构造与维修
转向系的参数和转向理论
四、 转向特性
驾驶者将转向盘转 过一定角度后固定，保 持汽车以某一稳定车速 开始转向，可能出现以 下4种转向特性，如图 7-4所示。
图7-4 汽车转向特性
转向系的参数，且转弯 半径越来越大。
（2）过多转向：偏离圆周轨迹向内运动，且转弯 半径越来越小。
（3）中性转向：沿着圆周轨迹运动。 （4）交变转向：最初偏离圆周轨迹向外运动，过 一段时间后突然开始向内运动。
转向系的参数和转向理论
对于不足转向，汽车转弯半径越来越大，这种运动状 态和人的运动感觉一致。对于过多转向，转弯半径越来越 小，这和人的运动感觉不一致，转弯时驾驶者重心向内倾 斜，使驾驶者难以往回打转向盘，除了特殊的赛车，一般 都将汽车设计成具有轻微的不足转向特性。交变转向特性 只极少地应用于发动机后置的汽车。
汽车底盘构造与维修
转向系的参数和转向理论
一、 转向系角传动比
转向系角传动比是指转向盘的转角与转向盘同侧 的转向轮偏转角的比值，一般用iW表示。转向系角 传动比是转向器角传动比i1和转向传动机构角传动比 i的乘积。转向器角传动比是转向盘转角和转向摇臂 摆角之比。转向传动机构角传动比是转向摇臂摆角与 同侧转向轮偏转角之比。