汽车转向系设计
转向系设计课程设计
转向系设计课程设计转向系设计课程设计是机械工程专业的重要课程之一，旨在培养学生的设计能力和实践能力。
本文将从课程设计的目的、内容和实施方法等方面进行探讨。
一、课程设计的目的转向系是汽车重要的组成部分，其设计涉及到多个学科知识的综合运用。
因此，课程设计的目的是让学生在实践中掌握转向系设计的基本理论和方法，培养其综合运用各种学科知识解决实际问题的能力。
二、课程设计的内容课程设计内容主要分为以下几个方面：1. 转向系统的结构设计：包括转向机构、转向节和转向器等部分的设计。
2. 转向系统的性能设计：包括转向阻力、转向灵敏度、转向稳定性和转向轻重等性能的设计。
3. 转向系统的材料选择：根据不同的工作条件和要求，选择合适的材料进行转向系统的设计。
4. 转向系统的动态分析：运用计算机仿真软件，对转向系统进行动态分析，预测其工作状态和性能。
5. 转向系统的试验验证：对转向系统进行试验验证，检验其设计是否合理和可行。
三、课程设计的实施方法1. 教师讲解和指导：教师应该对转向系统的设计原理和方法进行详细讲解和指导，引导学生理解和掌握相关知识。
2. 实践操作：学生应该通过实践操作，熟悉转向系统的各个部分和组成，掌握转向系统的设计方法和工作原理。
3. 计算机仿真：运用计算机仿真软件，对转向系统进行动态分析和模拟试验，检验设计方案的可行性。
4. 课程设计报告：学生应该编写课程设计报告，详细记录设计过程和结果，包括设计方案、分析结果、试验数据和结论等。
四、总结转向系设计课程设计是机械工程专业的重要课程，通过课程设计，学生可以深入了解转向系统的设计原理和方法，培养其实践操作和综合运用知识解决实际问题的能力。
因此，在课程设计中，教师应该注重理论和实践的结合，引导学生探索和研究，激发学生的学习兴趣和创造力。
汽车转向系统设计毕业设计论文
目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................I I 第1章绪论 (1)1.1 汽车转向系统简介 (1)1.1.1 转向系的设计要求 (1)1.2 EPS的特点及发展现状 (2)1.2.1 EPS与其他系统比较 (2)1.2.2 EPS的特点 (2)1.2.3 EPS在国内外的应用状况 (3)1.3 本课题的研究意义 (4)第2章电动助力转向系统的总体组成 (5)2.1 电动助力转向系统的机理及类型 (5)2.1.1 电动助力转向系统的机理 (5)2.1.2 电动助力转向系统的类型 (7)2.2 电动助力转向系统的关键部件 (9)2.2.1 扭矩传感器 (9)2.2.2 车速传感器 (9)2.2.3 电动机 (9)2.2.4 减速机构 (10)2.2.5 电子控制单元 (10)2.3 电动助力转向的助力特性 (11)第3章电动助力转向系统的设计 (12)3.1 对动力转向机构的要求 (12)3.2 齿轮齿条转向器的设计与计算 (12)3.2.1 转向系计算载荷的确定 (13)3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 (14)3.2.3 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 (22)3.2.4 齿轮齿条传动受力分析 (24)3.2.5 齿轮轴的强度校核 (24)第4章转向传动机构的优化设计 (29)4.1 结构与布置 (29)4.2 用解析法求内、外轮转角关系 (30)4.3 转向传动机构的优化设计 (32)4.3.1 目标函数的建立 (32)4.3.2 设计变量与约束条件 (33)4.4 研究结论 (36)结论 (37)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (41)附录2 (46)摘要汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。
汽车电动助力转向系统是一种新型的汽车动力转向系统，与传统液压转向系统相比，采用电动机直接提供助力，具有多方面优越性。
汽车转向系设计答辩ppt课件
五、动力转向机构设计
1.1对动力转向机构的选取
整体式动力转向器多用在轿车和前桥载重在15t以下的货车上，本设计 的货车的前桥的载重为2.4t,所以采用整体式动力转向器 2.液压式动力转向机构的计算
2.1动力缸尺寸计算
动力缸内径D
活塞杆直径
动力缸体壁厚t
六、转向梯形优化设计
建立约束条件时应考虑到：设计变量m及 过小时，会使横拉杆上的转 向力过大；当m过大时，将使梯形布置困难，故对m的上、下限及对 的下限应设置约束条件。因 越大，梯形越接近矩形．f(x)值就越大 ，而优化过程是求f(x)的极小值，故可不必对 的上限加以限制。
最小传动角约束条件为:
优化结果：
七、设计总结
通过本次汽车设计实践课程使我 们对汽车设计有更加深刻理解，不 仅锻炼了自己动手设计的能力，而 且培养了创新理念。在这里要非常 感谢老师和学校提供的这次机会.
谢谢！
目录
一、转向系的功能和要求 二、转向系分析 三、转向系主要性能参数 四、转向器设计计算 五、动力转向机构设计 六、转向梯形优化设计 七、设计总结
一、转向系的功能和要求
1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心 旋转。
2.操纵轻便，作用于转向盘上的转向力小于 200N。
3.转向系的角传动比在23~32之间，正效率在 60%以上，逆效率在50%以上。
为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相 对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的 安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入 端之间安装转向万向节。（见后图）
采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但 柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。
重型货车转向阻力大，采用动力转向时，还应有 转向动力系统。
第七章 汽车转向系统设计
马 天
力矩反算载荷，动力缸以前零件的计算载荷应取驾驶员作用在转向
飞
盘轮缘上的最大瞬时力（700N）。
29
二、齿轮齿条转向器的设计
汽
车
模数 压力角 齿数 螺旋角 材料
设
齿轮 2~3mm 20º
5~7
9º~15º 16MnCr5
计
15CrNi6
教
齿条 保证啮 12º~35º 保证齿 保证布 45，淬火
逆效率为
马
tg(0 ) tg 0
天
飞
➢导程角必须大于摩擦角，通常0 5°~10°。
18
二、传动比的变化特性
汽
车 转向系统的传动比
设
➢力传动比ip
计
•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
教
转向盘上的手力Fh之比
案
➢转向系角传动比 iω0
•转向盘角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωk之比
21
二、传动比的变化特性
汽 转向器角传动比的变化规律
车
➢由于转向传动机构角传动比近似为1，因此转向器的角传动比变化
设
规律就代表了转向系统传动比特性。
计
➢由于转向阻力矩与车轮偏转角度大致成正比变化，则
教
➢汽车低速急转弯行驶时，转向阻力矩大，应选用大些的转向器
案
角传动比；
➢汽车以较高车速转向行驶时，转向轮转角较小，转向阻力矩也
案
2．分类
➢机械转向系统
➢依靠驾驶员的手力转动转向盘
➢包括转向操纵机构、转向器、转向传动机构
马
天 ➢动力转向系统
飞
➢利用动力系统减轻驾驶员的手力
2
第一节 概述
汽车转向系设计
汽车转向系设计1. 引言汽车的转向系是汽车的重要组成部分之一，它直接影响着汽车的转向性能和操控性。
本文将介绍汽车转向系设计方面的一些基本知识和要点，包括转向系统的原理、设计要素、常见问题以及解决方案等。
2. 转向系统原理汽车的转向系统主要由转向传动机构、转向机构和转向器件组成，其基本原理是通过转向位置和力的传递，改变车辆车轮的转向方向。
具体来说，转向系统的工作原理包括以下几个步骤：1.驾驶员通过方向盘施加力矩；2.转向传动机构将驾驶员提供的力矩传递给转向机构；3.转向机构将力矩转换为线性运动，同时将转向位置传递给转向器件；4.转向器件根据转向位置，通过液压力或电力等方式，作用于车轮，改变车轮的转向方向。
3. 设计要素在设计汽车转向系时，需要考虑以下几个主要要素：3.1. 转向传动机构转向传动机构是将驾驶员的力矩传递给转向机构的关键部件。
其设计要素包括传动比、材料选择和结构设计等。
传动比的合理选择可以提高转向的敏感度和操控性能，材料选择要考虑强度和耐久性，结构设计要保证传动机构的刚性和稳定性。
3.2. 转向机构转向机构将驾驶员施加在方向盘上的力矩转换为线性运动，并将转向位置传递给转向器件。
合理设计转向机构可以提高转向的精准度和平稳性。
其设计要素包括机械结构、滑动副和传感器等。
3.3. 转向器件转向器件是实现车轮转向的装置，主要包括液压助力转向器和电动助力转向器。
液压助力转向器通过液压力的作用，改变车轮的转向方向；电动助力转向器通过电力驱动，实现车轮转向。
合理选择转向器件可以提高操控性能和能效。
4. 常见问题与解决方案在汽车转向系设计中，常见问题包括转向系统响应时间过长、转向力过大或过小、转向器件故障等。
下面是针对一些常见问题的解决方案：4.1. 响应时间过长响应时间过长可能会导致转向不及时，影响驾驶的安全性。
解决方案包括优化转向传动机构的刚性和传动比，提高转向机构的精准度和平稳性。
4.2. 转向力过大或过小转向力过大或过小会影响驾驶员的操控体验。
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。
FSAE汽车转向系统设计
FSAE汽车转向系统设计FSAE (Formula Society of Automotive Engineers)汽车转向系统是赛车设计中十分重要的部分。
转向系统的设计需要考虑到车辆的操控性、安全性和性能。
本文将详细介绍FSAE汽车转向系统的设计原理和关键要素。
首先，FSAE汽车转向系统主要包括方向盘、转向齿轮传动、转向杆、转向齿条和转向臂等部件。
方向盘是驾驶员与转向系统之间的接触面，通过方向盘的转动来控制车辆的方向。
转向齿轮传动通过齿轮的配对来将方向盘的转动传递给转向臂。
转向杆与转向臂连接，并通过转向齿条来实现车轮的转向。
其次，FSAE汽车转向系统设计中的一项关键要素是转向比。
转向比是方向盘转动时车轮转动的比例关系。
通常，转向比越小，驾驶员转动方向盘时车轮转动的角度就越大，操控性越敏感。
转向比的选择要根据赛车的具体需求以及赛道的类型来确定。
在一个狭窄、弯道多的赛道上，需要一个较小的转向比来提高操控性能。
而在一个直线较长的赛道上，可以选择一个较大的转向比来提高车辆的稳定性。
另一个重要的设计原理是转向系统的减震装置。
赛车在高速行驶时可能会受到颠簸、冲击等外力的影响，这可能会对车辆的转向系统造成负面影响。
为了降低这些外力对转向系统的影响，可以在转向齿条或转向杆上安装减震装置。
这些减震装置可以减少转向系统的振动和冲击，提高操控性和稳定性。
此外，转向系统的材料选择也是设计中的一个重要方面。
转向系统的部件通常会承受较大的力和扭矩，因此需要选择强度高、耐疲劳性好的材料。
常用的材料包括铝合金、钢和碳纤维等。
选择适当的材料可以提高转向系统的可靠性和寿命。
最后，FSAE汽车转向系统设计还需要考虑到安全性。
转向系统应该设计成可靠的并具备适当的安全装置，以确保驾驶员在高速行驶中的安全。
例如，应该安装刹车支撑杆和碰撞安全装置等，以减少事故时对转向系统的损坏。
总结起来，FSAE汽车转向系统设计需要考虑操控性、安全性和性能。
轿车转向系统课程设计
轿车转向系统课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握轿车转向系统的基本原理、结构和功能，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握轿车转向系统的组成及其作用；（2）了解轿车转向系统的各种类型及其工作原理；（3）熟悉轿车转向系统的性能指标及其检测方法。
2.技能目标：（1）能够正确描述轿车转向系统的结构和工作过程；（2）具备分析轿车转向系统故障的能力；（3）掌握轿车转向系统的维修和保养方法。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对汽车行业的兴趣，提高学生对轿车转向系统重要性的认识；（2）培养学生认真负责、严谨细致的工作态度；（3）培养学生团队协作、共同探讨问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.轿车转向系统的概述：介绍轿车转向系统的定义、作用及其在汽车中的地位；2.轿车转向系统的组成：详细讲解转向系统各部件的结构、功能和作用；3.轿车转向系统的工作原理：分析各种类型转向系统的工作过程，让学生理解其运作机制；4.轿车转向系统的性能指标：介绍转向系统的性能指标及其检测方法；5.轿车转向系统的故障诊断与维修：讲解转向系统故障的常见原因、诊断方法及维修保养技巧。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行：1.讲授法：教师通过讲解，让学生掌握轿车转向系统的相关理论知识；2.案例分析法：教师提供实际案例，引导学生分析并解决实际问题；3.实验法：学生进行实验操作，让学生亲身体验轿车转向系统的工作过程；4.讨论法：鼓励学生分组讨论，培养学生的团队协作能力和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的轿车转向系统教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备轿车转向系统的实验设备，让学生能够亲自动手操作，增强实践能力。
汽车转向系统毕业设计论文
因而，EPS可以很容易的实现在全速范围内的最佳助力控制，在低速行驶时保证汽车的转向灵活轻便，在高速行驶时保证汽车转向稳定可靠。在系统的某一部件发生故障时，可以断开电磁离合器使助力系统脱离机械转向系统，并同时驱动故障信号指示灯，保障驾驶的安全性。所以，EPS可以在各种路况和车速下，给驾驶员提供一个安全、稳定、轻便、舒适的驾驶环境。
7.转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。
8.转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
9.在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10.进行运动校核，保证转向轮和转向盘转动方向一致。
2.3转向操纵机构
机械转向器分为齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器。由于齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑；质量轻，刚性大；正 、逆效率都高以及便于布置，传动效率高达90％；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙以后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除齿间间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小适于在微车上采用；没有转向摇臂和直拉杆，所以转向转角可以增大，转向灵敏，制造容易，成本低。
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日一、轿车转向系设计方案得选择.................................. -1 -1、轿车参数得确定............................................ -1 -2、对转向系得要求 (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、转向系统得主要性能参数.................................... -4 -1、转向系得效率 (4)11转向系得正效率........................................... -4 -2)............................................................................................. _转向系得逆效率-5 -2、转向系传动比得确定........................................ -5 -11转向系统传动比得组成..................................... -5 -2)_转向系统得力传动比与角传动比得关系....................... -5 -31传动系传动比得计算....................................... -6 -3、转向系传动副得啮合间隙 (7)11转向器得啮合特征......................................... -7 -2)_转向盘得自由行程 ........................................ - 8-4、齿轮齿条式转向器得设计与计算 (8)11转向轮侧偏角得计算....................................... -8 -2)_转向器参数得选取 ........................................ -9 -31选择齿轮齿条材料........................................ -10 -41轴承得选择.............................................. -10 -5、转向盘得转动得总圏数 (10)三、电动助力转向系统设计..................................... -10 -勺、转矩传感器................................................ -10 -2、减速机构.................................................... -10 -3、电饌离合器.................................................. -11 -4、电动机...................................................... -11 -iT车速传感器................................................. -11 -6、电子控制单元................................................ -11 -四、转向梯形机构得设计....................................... - 12 -1、转向梯形理论特性............................................ -12 -2、转向梯形得布置.............................................. -13 -3、转向梯形机构尺寸得初步确定.................................. -13 -4、梯形校核 (14)一. 轿车转向系设计方案得选择1.轿车参数得确定本次轿车转向系设计得整车相关参数如下:表1整车相关参数2.对转向系得要求1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转；2）操纵轻便，作用于转向盘上得转向力小于200N;3）转向系得角传动比在15^20之间，正效率在60%以上，逆效率在50%以上；4）转向灵敏；5）转向器与转向传动机构中应有间隙调整机构；6）转向系应有能使鸳驶员免遭或减轻伤害得防伤装置3.转向系结构设计1）转向操纵机构转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。
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。
汽车设计_转向系统
第一节概述转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。
机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。
有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。
采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。
对转向系提出的要求有：1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。
2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
3）汽车在任何行驶状态下,转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动.4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
5)保证汽车有较高的机动性,具有迅速和小转弯行驶能力。
6）操纵轻便。
7）转向轮碰撞到障碍物以后,传给转向盘的反冲力要尽可能小.8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构.9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时,转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。
正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。
转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振,同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低.为了使汽车具有良好的机动性能,必须使转向轮有尽可能大的转角,并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍.通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。
没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向,此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N.当货车从直线行驶状态,以10km／h速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器,上述切向力不得超过250N;有动力转向器时，不得超过120N。
转向系设计课程设计
转向系设计课程设计一、前言转向系设计是汽车工程中非常重要的一个部分，它对于汽车的操控性和安全性有着至关重要的影响。
因此，在汽车工程专业中，转向系设计课程是必修课程之一。
本文将从以下几个方面来介绍转向系设计课程的设计。
二、课程目标1.了解转向系统的基本原理和结构；2.掌握转向系统的设计方法和步骤；3.能够使用相关软件进行转向系统的仿真分析；4.具备独立完成小型转向系统设计任务的能力。
三、课程大纲1. 转向系统概述1.1 转向系统定义1.2 转向系统分类1.3 转向系统发展历史2. 转向系统基础知识2.1 前轮悬挂形式及其特点2.2 前轮定位角及其调整方法2.3 前轮自动回正机构原理和作用3. 转向器件设计与计算3.1 齿轮齿条传动机构设计与计算3.2 摆臂式转向机构设计与计算4. 车辆稳定性分析4.1 车辆稳定性概述4.2 转向系统对车辆稳定性的影响4.3 转向系统仿真分析软件使用方法四、教学方法1. 理论课程1.1 讲授转向系统的基本原理和结构；1.2 分析转向系统设计的方法和步骤；1.3 演示转向系统仿真分析软件的使用方法。
2. 实践课程2.1 学生独立完成小型转向系统设计任务；2.2 学生进行转向系统仿真分析实验。
五、教学手段1. 讲授课件：使用PPT讲解理论知识；2. 实验平台：使用汽车仿真软件进行实践操作；3. 设计软件：使用CAD等相关软件进行设计。
六、考核方式1. 平时成绩：包括出勤率、作业完成情况等；2. 实践成绩：包括小型转向系统设计任务及其报告、仿真分析实验报告等；3. 考试成绩：期末考试，主要考察学生对于转向系统设计的理解和应用能力。
七、总结通过本文对于转向系设计课程的介绍，我们可以了解到该课程的目标、大纲、教学方法、教学手段以及考核方式等方面的内容。
在学习该课程时，需要注重理论与实践相结合，同时也需要注重软件的应用能力。
通过该课程的学习，可以使学生掌握转向系统设计的基本原理和方法，并具备独立完成小型转向系统设计任务的能力。
前驱轿车转向系设计
技术要求：基本参数
车体结构：承载式
风阻系数：0.34
整备质量(kg)：1255
驱动方式：前置前驱
满载质量(kg)：1545
动力助力转向：标配
最大功率(kw/rpm)：68/5600
后备箱容积(L)：660
轴距(mm)：2750
最高时速(km/h)：175
助力转向方式：齿轮齿条式
最小转向半径(m)：6.9
学院毕业设计（论文）任务书
姓名：院（系）：
专业：班号：
任务起止日期：2010年10月11日至2010年12月29日
毕业设计（论文）题目：
前驱轿车转向系设计
立题的目的和意义：
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）。
最小离地间隙(mm)：137
助力转向：标配
百公里加速时间(s)：18.2
发动机排气量(cc)：1595
扭矩(Nm/rpm)：140/3500
悬挂系统：前悬挂：麦弗逊独立悬架后悬挂：单纵臂扭转梁式非独立悬架
长∕宽∕高(mm)：4428*1660*1415
主要题，完成图纸和说明书错误修改，打印提交正式稿。
同组设计者及分工：
指导教师签字
年月日
系（教研室）主任意见：
系（教研室）主任签字
年月日
汽车转向系统设计规范
3 转向系的设计指标要求3.1 转向盘最大自由转动量，(°)：10～15（GB 7258－2004规定不得大于20°）3.2 转向盘下缘至座椅表面高度，mm ：≥1803.3 转向盘后缘至靠背距离，mm ：≥4503.4 转向盘与仪表板的间隙，mm ：≥803.5 转向盘外缘至侧面障碍物距离，mm ：≥803.6 转向盘中心对座椅中心面的偏移量，mm ：≤40 3.7 转向盘平面与汽车对称平面间夹角，(°)： 90±5 3.8 转向器与转向管柱夹角，(°)：≤60（纵向）3.9 驾驶室翻转后转向花键啮合量，mm ：≥203.10 转向器角传动比：≥173.11 转向器自由行程，mm ：0.3（中间位置）3.12 转向油泵工作温度，(°)：-40～1203.13 转向油罐容积，cm3：≥油泵排量的10%3.14 转向油罐与油泵的高度差，mm ：≥203.15驾驶室翻转转向系运动校核：无干涉，转向花键轴与套重合≥40 mm4 动力转向系主要参数及其选择4.1系统油压4.1.1原地转向阻力距Mr (N·mm)： Mr=f3G13p式中 f-轮胎和路面间的滑动摩擦系数，一般取0.7；G-实载前轴负荷，单位为N，该值由实载质量确定；p-轮胎气压，单位为MPa4.1.2 转向器适用前轴负荷G1(Kg):由整车匹配决定。
可在现有转向器资源上选用。
该参数可初步决定转向器品种，因而可知道转向器动力缸缸径D。
4.1.3 验算最小转向摇臂长l1应满足：0.85≤β·l2α·l1≥1.1式中β-转向轮的转角，单位为：度α-转向器的摇臂轴摆角，单位为：度l2-转向节臂长，单位为：mm4.1.4 转向直拉杆受力F （N）： F = Mr l24.1.5转向摇臂轴受到的力矩M (N·mm): M = F×l14.1.6 转向器油缸实际工作面积S (mm2) : S = πD2 4式中 D-转向器缸径，单位为mm4.1.7 系统所需油压p (MPa): p =M S·r式中 r-转向器的齿扇分度圆半径，单位为：mm 4.2 系统工作流量4.2.1 根据汽车工程手册所述方法计算油泵理论工作流量Q0 (L/min) : Q= 60ntS式中 t-转向螺杆螺距，单位为：mmn-向盘转速, 单位为：r/s ,取 1.254.2.2 实际需要流量Q1 (L/min) : Q1=（1.5～2）Q＋QΔ式中Δ-内泄漏系数，单位为：mm，取1.54.2.3 实际控制流量为Q’(L/min) : Q’=Q 0ηv式中ηv-转向油泵容积效率，范围为0.75～0.85，可取0.84.3 转向操纵力的校核：动力转向操纵力与转向器扭杆和分配阀都有关，目前尚无计算公式，一般由生产厂控制，对于操纵轻便的要求，转向操纵力不应超过（100～150）N。
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其中转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比，称为转向系角传动比，即
(2-1)
4 转向系有关的计算及校核
4.1 转向系主要性能参数
4.1.1转向器的效率
功率由转向轴输入，经过转向器输出，此时所得效率称为正效率，用符号表示，；
反之则称为逆效率，用符号表示，。
其中，为转向器中的摩擦功率；
为作用在齿条轴上的功率。
正效率高可以使驾驶者转动方向盘容易；一定的逆效率可以使汽车转向后方向盘能自动回正。
转向器的传动比可以改变，工作起伏不大，值得信赖，可轻易调整齿条与齿扇之间的间隙，适合当做整体式转向器。
逆效率高、结构复杂，成本高等是循环球式转向器亟需解决的一大问题。
2.1.3转向转动比
转向系的传动 = ①转向系角传动比 + ②转向系力传动比
转向器角传动比的设计，可以或大或小或者不变。主要影响选取角传动比大小条件有转向轴负荷以及对汽车的机动能力需求。
1 绪 论
对于小排量经济型汽车，还有柴油汽车造成的许多问题，例如噪声大，尾气污染等，许多地方制定并出台了许多与之相配套的限制性规定。目前这些规定与我国国情和建设节约型社会的要求不相适应。近年来，随着油价在国际市场上不断的上调，使得汽车驾驶的成本大幅度被提升，汽车不再是买不起而是开不起被消费者普遍认同。因此，该因素客观上对原来小排量汽车的限制造成巨大的冲击最终似的国家发改委取消了对小排量汽车的限制。
转向系统关系重大，它是关系到主动安全的重要系统。为了提高操纵的稳定性，ESP(电子稳定程序)、主动转向、4WS(4轮转向)相应而生。但是这些汽车转向系统也还有许多不足之处。
由于汽车转向器是汽车系统中十分关键的一个部件，它的位置在汽车系统中举足轻重，因而它的发展也能够反映出汽车工业的发展。汽车在低速行驶或车辆就位时，液压助力型转向器使得驾驶员的操作省力灵活;而在高速行驶中，则完全可以自动控制，使操作力逐步增大，实现了稳定操纵的要求。不得不说这种转向器的确有很多优点，但同样也有其不足，例如助力较小等。因此，本课题在考虑到上述要求和因素的基础上，通过研究利用转向盘的旋转从而带动传动机构的齿轮齿条实现转向轴转向，通过万向节使转向齿轮实现轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条能够直线运动，实现需要的转向。简化了、紧凑了转向器的结构，减小轴向尺寸，精简零件数目从而增加助力，使得汽车转向的灵敏性和稳定性得以实现。
2.1.2.机械式转向系的组成
转向操纵机构、转向器、转向传动机构结合互相作用组成机械式转向系。
（1）齿轮齿条式转向器
结构小巧、简单、传动效率高、重量轻、制造成本低、转向简单等是齿轮齿条式转向器的主要优点。
逆效率高是齿轮齿条式转向器存在的尚需解决的一大问题。主要表现是，汽车行驶在不平整的路面，转向器和路面产生冲击力，此冲击力会传递到方向盘上，影响驾驶。
3.2转向操纵机构
（1）转向操纵机构的组成
转向操纵机构有转向盘、转向柱管、万向节和转向传动轴。
（2） 转向盘
方向盘里面的骨架是由金属制成的，此种金属是钢、铝镁合金等。盘毂、辐条、盘圈组成方向盘。选取焊接或者是铸造的工艺制造方向盘，用细齿花键和螺母连接方向盘。方向盘外表具有耐热、不会出现打滑等特点。转向盘的功能：由于转向盘在司机正前方，所以发生碰撞时它是最可能伤害到司机的部件，因此转向盘需要特别注意其安全性能，当司机因发生碰撞与转向盘接触时，骨架能够产生变形，吸收一部分冲击能，减轻对司机的伤害。
采取电缆线连接转向盘的端子与组合开关的端子，电缆盘是电线卷成盘放置其内，在方向盘旋转范围内，电线卷筒伸缩自由。此种装置提高了电器装置的可依赖性。
方向盘、转向轴、转向管柱等组成转向操纵机构，它的用处是将驾驶者转动方向盘的力传给转向器。
（3）据研究数据以及实例证明，汽车对面碰到时，转向盘、转向管柱可以使驾驶者受伤。转向盘、转向管柱等有关零件在受到撞击时会出现使用摩擦等来吸收冲击力、塑性变形，能防止或者避免驾驶者受伤。
(4-1)
上式中，a为主销偏移距此处，是作用在方向盘上的力，为
(4-2)
式中：——作用在方向盘上的力矩；
——方向盘的直径。
将式(4-1)、 (4-2)代入后得到齿轮齿条式转向器。
（2）循环球式转向器
循环球式转向器是由两个传动副构成，一个传动副是螺杆和螺母组合而成的螺旋槽放置钢球构成的，另一个传动副是上齿条与上齿扇构成的。如下图所示：
图 2-2 循环球式转向器
循环球式转向器具有的优势：有一个循环球存在于螺杆和螺母之间，将滑动摩擦变为滚动摩擦，所以效率提高到75%~85%，在结构和制造过程上选取的方法包括改善工作表面粗糙度和螺旋槽的螺丝,通过淬火和磨削,使它有足够的硬度和耐磨性,能保证有足够的使用寿命。
1—套管 2—塑料销钉 3—轴
3.3转向传动机构和布置
设置转向柱来使支承转向盘牢固。传递转向盘操作的转向轴由轴承和衬套支持承担，从中穿过。转向机构需要安置吸收汽车因为碰撞而产生的冲击能的装置。
使用两个万向节连接转向轴与转向器齿轮箱，选用连轴节的原因，不仅能将转向轴的方向改变，而且可以使得转向轴能够做上下运动，来搭配转向柱的缓冲运动。
1.1 现代汽车转向装置的设计趋势 ⑴适应汽车高速行驶的需要 从多种的角度考虑，如操纵稳定性、轻便性及安全行驶，工艺方法在汽车制造中朝着更先进的方向发展，使用变速比转向器、高刚性转向器。
⑵充分考虑安全性、轻便性 随着汽车车速的提高，如何保证驾驶员和乘客的安全成了一个重要课题，所以能量吸收装置在汽车上普遍安装。 ⑶低油耗、低成本、大批量专业化生产 随着油价上涨，汽车的油耗成为人们关注的一个重要问题，因此，生产线的设计要做到低成本、低油耗以及合理化，尽可能向大批量专业化生产发展。在这方面转向器的生产表现更加突出。
当转向轴负荷小，而且没有沉重问题的影响，转向器角传动比应取比较小的，这样可以提高汽车的机动能力。
当转向轴负荷大，操作轻便影响汽车的急转弯情况，很容易出现事故，所以转向器角传动比应该选择大些。
转向器角传动比比较小时适合汽车高车速转向行驶。
图2-3 转向器角传动比变化特性曲线
2 汽车转向系设计
2.1 概述
汽车行驶过程中，需要随时按照驾驶员的一直变向，即所谓的汽车转向。汽车转向系就是一套专门用于改变汽车行驶方向的系统。
2.1.1 汽车转向系的类型
按能源形式的不同来分，汽车转向系分为动力转向系和机械式转向系两类。我设计的是小排量微型客货四座汽车，满载时作用在方向盘上的力都很小转向比较轻便，所以我选用的是机械式转向系。
图2-4齿轮齿条式变传动转向器
2.2 转向系的设计要求
转向系作用是保证方向盘的方向以及协调转向轮之间的转角关系。
对转向系统的具体要求有：
（1）汽车改变大方向时，为了汽车的安全性着想，不应该有侧滑，应该绕瞬时中心旋转，否则会使轮胎磨损严重。
（2）汽车改变方向行驶时，在驾驶者没有握住转向器时，转向盘可以返回到直线行驶的位置。
（3）在任何情况下，汽车的转向盘不能自由振动和摆动。
（4）车轮产生的摆动最小时是转向传动机构和悬架导向装置共同工作的情况，因为此时的运动不怎么协调。
（5）汽车必须具有一定的灵敏性，保证转弯的方便性。
（6）对运动进行检验，要使转向轮与转向盘转向一致。
3 转向器、转向传动操纵机构、转向传动机构
3.1 转向器
齿轮齿条式转向器作为此次设计中我选用的机构。此种机构的优点是拥有对路面状态反应灵敏，而它的缺点是经常受地面反作用力的影响，会产生摆振等现象，机构紧凑、制造方便等是齿轮齿条方式的最显著的特点。齿轮与齿条相互啮合的情况下，利用齿轮的圆周运动转变成齿条的横线运动，造成转向拉杆横向拉动车轮出现偏转现象。为了尽量避免齿轮与齿条之间的啮合间隙，保证转向盘小小的转动可以传递到车轮，增强使用的灵活性能，所以齿轮选择特殊的螺旋形状。但是齿轮啮合无需过度紧密，这样会造成需要很大的力操作方向盘。
（1）转向器的正效率
转向器的类型、结果特点、结构参数和等可能会影响转向器的正效率。
（2）转向器逆效率
由逆效率大小的不同，转向器有三种形式，分别是可逆式、极限可逆式、和不可逆式。
4.1.2传动比的变化特性
（1）转向系传动比
（2）力传动比与转向系角传动比直接存在的联系
轮胎与地面之间的转向阻力和作用在转向节上的转向阻力矩之间的关系
在汽车出现对面撞击时，为了避免转向盘向驾驶室内平移，伤害到驾驶员，采用万向节连接转向传动轴，而且布置情况适当。如图3-1所示
图3-2所示在轿车上应用的防伤安全机构。转向轴上转向轴的下部分与下转向轴上部分两个部分通过两个圆头圆柱销连接。当受到的轴向力达到一定数值时，上、下转向轴可以自由分开，这样驾驶者的安全可以达到保证。
现在的方向盘比以前相比，有了很大的改变，虽然表面上看来变化不大。因为转向助力装置的使用，方向盘外圈变减小了，但是手握处采用柔软比较粗直径的材料，使操作更容易。
如今的汽车方向盘里一般都有气囊，这样汽车驾驶就会安全多了。方向盘上安装了喇叭开关，此开关应该一直连接着车身电器线路，但是做圆周运动的转向盘和组合开关之间是不可以直接用导线连接，所以集电环装置就必须采用。集电环类似于环形的地铁轨道，喇叭开关的按钮就如同在轨道上奔跑的电车，一直保持通电的状态。因为是机械接触，触点会因长时间的使用而磨损，导致影响导电性，使得关键的时间里喇叭不灵更或是气囊不弹出。所以，近几年来装备气囊的汽车已经装用电缆盘来代替集电环。
图3-1防伤转向传动轴简图
图3-2 防伤转向轴简图