汽车转向机构的设计设计

汽车转向机构的设计设计

汽车设计课程设计说明书

题目：汽车转向机构的设计

学院：机械与汽车

工程学院

专业：汽车制造与

装配

班级： 11级汽装

姓名：杨风雷

学号： 2011061672

指导教师：林吉靓

日期： 2013年12

月

小组成员：陈帅振武飞扬杨风雷

论文摘要

本设计课题为汽车转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计。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分析。设计中运用AutoCAD 作出齿轮齿条式转向器的零件图。

本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，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。在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向

关键词：转向机构，齿轮齿条,机械转向

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)

2 机械转向系统的性参数 (4)

2.1机械转向系统的结构组成 (4)

2.2转向系统的性能要求 (5)

2.3转向系的效率 (6)

2.4传动比特性 (7)

2.5转向器传动副的传动间隙 (9)

3 机械式转向器总体方案初步设计 (10)

3.1转向器的分类及设计选择 (10)

3.2齿轮齿条式转向器的基本设计 (11)

3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (11)

3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (12)

3.2.5 齿轮轴的结构设计 (14)

3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (15)

4转向传动机构设计 (16)

4.1转向传动机构原理 (16)

4.2转向梯形的布置 (17)

4.3转向梯形机构尺寸的初步确定 (17)

4.5转向传送机构的臂、杆与球销 (19)

4.6转向横拉杆及其端部 (19)

4.4杆件设计结果 (20)

5.1转向垂臂 (21)

5.2 侧盖 (22)

5.3齿条 (23)

5.4齿轮轴 (24)

5.5横拉杆接头 (24)

结论 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

1 绪论

1.1 汽车转向系统概述

汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是, 驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵横线偏转一定角度。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构如图1.1所示，即称为汽车转向系统[1]。

图 1-1汽车转向系统

汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。

1、机械转向系统

机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮来完成的。机械式转向系统工作过程为：驾驶员对转向盘施加的转向力矩通过转向轴输入转向器，减速传动装置的转向器中有1、2 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，再传给固定于转向节上的转向节臂，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而实现汽车的转向。纯机械式转向系统根据转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。

2、动力转向系统

动力转向系统除了转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分外，其

最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。动力转向系的发展经过几个阶段，各个阶段也有不同的动力辅助系统。

20世纪50年代，美国GM公司率先在轿车上采用了液压助力转向系统。该系统是建立在机械系统的基础之上，额外增加了一个液压系统。为液压助力转向系统(HPS)。

1983年，在液压助力系统基础上发展起来的，日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统（EHPS）。

1988年日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统。1990年日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，也就是现在应用车型极为广泛的EPS系统。

SBW线控转向系统是继EPS 后发展起来的新一代转向系统，具有比EPS 操纵稳定性更好的特点，它取消转向盘与转向轮之间的机械连接，完全由电能实现转向，彻底摆脱传统转向系统所固有的限制，提高了汽车的安全性和驾驶的方便性[1]。

1.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势

汽车转向系统的发展经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本阶段 , 线控转向系统为其发展趋势[1]。

随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(BP型)，这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。

1、汽车转向系统在世界发展状况

据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右，齿条齿轮式转向器占40%左右，蜗杆滚轮式转向器占10%左右，其它型式的转向器占5%。循环球式转向器一直在稳步发展[1]。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5%，发展到现今的100%了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65%，齿条齿轮式占35%[1]。

2、汽车转向系统在国内发展状况

我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。