7第七章 转向系设计-修改
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
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
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
jiaoche转向系课程设计
jiaoche转向系课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解轿车转向系统的基本组成、工作原理及其功能。
2. 学生能掌握转向系统主要部件的结构、作用及相互之间的关系。
3. 学生能了解转向系统在汽车安全行驶中的重要性。
技能目标：1. 学生能通过观察、分析，正确判断转向系统常见故障及其原因。
2. 学生能运用所学的理论知识，进行简单的转向系统维护和保养。
3. 学生能运用工具和设备，参与转向系统的拆装和检查工作。
情感态度价值观目标：1. 学生能认识到转向系统知识在实际生活中的应用，增强学习汽车专业知识的兴趣。
2. 学生能在团队协作中发挥个人优势，培养合作精神和责任感。
3. 学生能关注汽车行业的发展，提高对汽车安全、环保等方面的认识。
本课程针对高年级汽车专业学生，结合学科特点，注重理论知识与实际操作的紧密结合。
课程目标旨在帮助学生掌握转向系统相关知识，培养实际操作能力，同时提高学生的安全意识、团队协作能力和职业素养。
通过本课程的学习，使学生能够更好地适应未来汽车行业的发展需求。
二、教学内容1. 转向系统的基本概念与组成- 转向系统的定义与功能- 转向系统的基本组成（转向器、转向柱、转向机、转向助力装置等）2. 转向系统工作原理及类型- 转向系统的基本工作原理- 常见转向系统类型（齿轮齿条式、蜗轮蜗杆式、电动助力式等）3. 转向系统主要部件结构与作用- 转向器的结构与作用- 转向柱的结构与作用- 转向机的结构与作用- 转向助力装置的结构与作用4. 转向系统故障诊断与维修- 转向系统常见故障现象及原因- 故障诊断方法与步骤- 转向系统维修工艺及注意事项5. 转向系统维护与保养- 转向系统日常检查与维护- 转向系统定期保养内容和方法- 保养周期及注意事项6. 转向系统拆装与检查- 转向系统拆装工具和设备- 拆装步骤及注意事项- 检查转向系统各部件的方法和技巧本章节教学内容依据课程目标，结合教材章节进行组织，注重科学性和系统性。
第七章-转向
1.万向节叉 2.转向齿轮轴 3.调整螺母 4.向心球轴 承 5.滚针轴承 6.固定螺栓 7.转向横拉杆 8.转向 器壳体 9.防尘套 10.转向齿条 11.调整螺塞 12.
锁紧螺母 13.压紧弹簧 14.压块
循环球式转向器
第一级螺杆螺 母传动副
ctgctgB
蜗杆曲柄指销式转向器
蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(以转向蜗 杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部 的指销。
转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂 轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。
转向系的设计要求：
1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2）转向轮具有自动回正能力。 3）在行驶状态下，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产生的运动不协调，应使车
路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较 高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶 员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘 上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。
属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。
一、转向器的效率
功率P1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器 的正效率，用符号η+表示，；反之称为逆效率，用符号η－表示。
正效率η+ 计算公式： η+=（P1-P2）/P1
逆效率η－ 计算公式： η－=（P3-P2）/P3
式中， P1为作用在转向轴上的功率；P2为转向器中的摩擦功率；P3为作 用在转向摇臂轴上的功率。
齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级乘用车上。 装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。
《汽车设计》课后题答案
《汽车设计》课后题答案第⼀章汽车总体设计1-2：发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘⽤车上得到⼴泛采⽤，其原因究竟是什么？⽽发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到⼴泛采⽤，其原因⼜是什么？答：前置前驱优点：前桥轴荷⼤，有明显不⾜转向性能，越过障碍能⼒⾼，乘坐舒适性⾼，提⾼机动性，散热好，⾜够⼤⾏李箱空间，供暖效率⾼，操纵机构简单，整车m⼩，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机⽓味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机⽅便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，⼤⾏李箱或低地板⾼度，传动轴长度短。
1-3：汽车的主要参数分⼏类？各类⼜含有哪些参数？各参数是如何定义的？答：汽车的主要参数分三类：尺⼨参数，质量参数和汽车性能参数1）尺⼨参数：外廓尺⼨、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺⼨。
2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。
3）性能参数：①动⼒性参数：最⾼车速、加速时间、上坡能⼒、⽐功率和⽐转距；②燃油经济性参数；③汽车最⼩转弯直径；④通过性⼏何参数；⑤操纵稳定性参数；⑥制动性参数；⑦舒适性1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意⼀些什么问题或如何布置才是合理的？答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中⼼（前、后）⾄车架上表⾯——零线的最⼩布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩进、排⽓系统的布置?操纵系统的布置?车箱的布置1-5：总布置设计的⼀项重要⼯作是运动校核，运动校核的内容与意义是什么？答：内容：从整车⾓度出发进⾏运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进⾏运动⼲涉检查意义：由于汽车是由许多总成组装在⼀起，所以总体设计师应从整车⾓度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产⽣运动⼲涉⽽造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地⽅都要进⾏运动⼲涉检查。
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)1)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)1)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 -3)传动系传动比得计算................................ - 6 -3、转向系传动副得啮合间隙. (7)1)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)1)转向轮侧偏角得计算................................ - 8 -2)转向器参数得选取.................................. - 9 -3)选择齿轮齿条材料................................. - 10 -4)轴承得选择....................................... - 10 -5、转向盘得转动得总圈数 (10)三、电动助力转向系统设计............................... - 10 -1、转矩传感器 (10)2、减速机构 (10)3、电磁离合器 (11)4、电动机 (11)5、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)转向系应有能使驾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。
第七章 转向系设计
9 正效率高可以保证转向时，驾驶员转动转向盘轻便 9 一定的逆效率可以使转向轮和转向盘具有自动回正的能力 9 逆效率尽可能低，以防止打手和减轻驾驶员的疲劳
13
转向器的正效率
影响转向器正效率的因素：
¾ 类型
齿轮齿条式、循环球式效率高
¾ 结构特点 ¾ 结构参数
轴承的形式 （球轴承、滚针轴承、滑动轴承）
¾ 制造质量等
tan(α 0 − tanα 0
ρ)
ρ = arctan f
¾ 增加导程角 ¾ 导程角不宜过大 ¾ 导程角必须大于摩擦角
16
7.3.2 传动比变化特性 Ö 转向系传动比 Ö 力传动比与转向系角传动比的关系 Ö 转向系的角传动比 Ö 转向器角传动比及其变化规律
17
转向系传动比
转向系力传动比 i p = 2Fw / Fh
)
⎤ ⎥ ⎦
×100%
约束条件
39
7.6.2 断开式转向梯形
• 优点：能够保证两侧车轮的上下跳动互不影响 • 缺点：结构复杂、制造成本高、调整前束较困难 • 应用：前轮采用独立悬架的车型
40
图解法确定横拉杆上断开点的位置
41
7.6.3 转向传动机构的强度计算
球头销：验算接触应力
σ
j
=
F A
转向拉杆：验算压杆稳定性
22
变速比的实现
齿轮齿条式转向器
πm1 cosα1 = πm2 cosα2
• 采用具有变模数、变压力角的齿条，实现可变化的传动比 • 齿条中部具有较大的压力角，转向器角传动比较小
循环球齿条齿扇式转向器
iω = 2πr / P
• 通过改变齿扇啮合半径，达到使转向器实现变速比的目的
转向系课程设计
转向系课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握转向系的基本组成、工作原理及功能，理解其在汽车行驶中的重要性。
2. 使学生了解不同类型转向系的特点，如机械转向、液压助力转向、电动助力转向等。
3. 让学生掌握转向系的检查与维护方法，了解常见故障及其原因。
技能目标：1. 培养学生能够正确使用工具、设备对转向系进行检查、维护和更换零部件的能力。
2. 提高学生分析转向系故障原因、提出解决方案的能力。
3. 培养学生实际操作能力，学会转向系的拆装与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对汽车维修专业的热爱，树立正确的职业观念。
2. 培养学生严谨、负责的工作态度，提高团队合作意识。
3. 增强学生安全意识，养成遵守操作规程的好习惯。
课程性质：本课程为汽车维修技术专业的核心课程，具有较强的实践性。
学生特点：学生已具备一定的汽车基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力。
教学要求：结合理论教学和实践操作，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 转向系基本概念与组成- 汽车转向系的定义、功能及分类- 转向系的组成及其作用2. 转向系工作原理与类型- 机械转向系工作原理及特点- 液压助力转向系工作原理及特点- 电动助力转向系工作原理及特点3. 转向系检查与维护- 转向系的常规检查方法- 转向系的维护与保养- 常见转向系故障诊断与排除4. 转向系拆装与调试- 转向系的拆装步骤及注意事项- 转向系的调试方法与技巧- 转向系拆装与调试的安全操作规范5. 实践操作与案例分析- 转向系零部件的识别与拆装- 转向系故障案例分析及解决方案- 转向系实操考核教学内容安排与进度：第一周：转向系基本概念与组成第二周：转向系工作原理与类型第三周：转向系检查与维护第四周：转向系拆装与调试第五周：实践操作与案例分析教材章节：第一章：汽车转向系概述第二章：转向系的类型与工作原理第三章：转向系的检查与维护第四章：转向系的拆装与调试第五章：转向系实践操作与案例分析教学内容确保科学性和系统性，结合理论教学与实践操作，帮助学生全面掌握转向系相关知识。
第七章 转向系设计
7.2 机械式转向器方案分析
7.2.1 机械式转向器方案分析 7.2.2 防伤安全机构方案分析与计算
7.2 机械式转向器方案分析
7.2.1 机械式转向器方案分析 7.2.2 防伤安全机构方案分析与计算
7.2.1 机械式转向器方案分析
齿轮齿条式 循环球 机械式转向器 蜗杆滚轮式 蜗杆指销式
齿轮齿条转向器
功率从转向摇臂轴输 入，经转向轴输出。
- =（P3 -P）/P 2 3
P3为作用于转向摇臂 的功率； P2为转向器 的摩擦功率
介于上述二者之间，车轮冲击只有较小部分传给方向 可逆式 盘，逆效率低，在坏路上行驶时，驾驶员并不紧张。 多用于工作环境恶劣的中型以上越野汽车和工矿用自 按逆效率不等 不可逆式 卸车。蜗杆滚轮式转向器属于这一类。
i p 2 Fw / Fh
车轮与地面之间的转向阻力Fw：
Mr Fw a
式中a为主销偏移距
a
（3） 转向系力传动比
转向系力传动比是从轮胎接地面中心作用在两个转向 轮上的合力2Fw 与作用在转向盘上的手力 Fh之比：
i p 2 Fw / Fh
车轮与地面之间的转向阻力Fw： Fw 式中a为主销偏移距 作用于转向盘上的手力Fh：
齿扇 转向螺母
转向螺杆
蜗杆指销式
螺杆螺母传动副（第一级传动） 齿条齿扇传动 齿条 齿扇传动副（第二级传动） 副（第二级传动） 螺杆与螺母以钢球传动
循环球式转向器
优点 传动效率高，可达75% -85%；使用寿命足够； 转向器传动比可变；工作平稳可靠；齿条和齿 扇间间隙易调整；可作整体式动力转向器。 缺点 逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度高。
式中 p 为转向摇臂角速度
（2） 转向系角传动比
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第七章转向系设计
一、简答题：
1.掌握汽车转向系的组成与功用，以及转向器的特点。
2.对汽车转向系设计有哪些要求？
3.何为转向器的η+，在设计中如何提高η+，哪一种转向器的η+最高？
4.何为转向器的η—，根据η—所分的三种转向器各有什么优缺点？目前汽车上广泛使用的是哪一种转向器？为什么？
5.转向器的角传动比，传动装置的角传动比和转向系的角传动比指的是什么？他们之间有什么关系？转向器角传动比如何选择？
6.转向系的力传动比指的是什么？力传动比和角传动比有何关系？
7.转向器角传动比的变化特性是什么？在不装动力转向的车上采用什么措施来解决轻和灵的矛盾？
8.转向系刚度和方向盘转角对转向性能有何影响？
9.汽车转向轴内外轮必须满足的理论转角关系式是什么？试证明EC 线就是满足该式的转向特性曲线？
10.最小转弯半径指的是什么？如何计算？当考虑轮胎的侧偏影响后，又如何计算？
11.考虑轮胎的侧偏影响后，瞬时转向中心如何确定？
12.对汽车的转向梯形机构有哪些要求？常用的是那种结构形式？在布置设计时应注意什么？
13.如何评价转向轻便性？
14.计算转向系计算载荷的方法有几种？是说明之。
15.计算原地转向阻力矩的几个经验公式是什么？最常用的是哪个？
16.如何计算方向盘上的手里和方向盘上的总回转圈数？
17.提高转向轻便性和操纵性的途径是什么？试分析采用动力转向的优缺点？
18.对动力转向得有什么要求？掌握动力转向的结构与工作原理。
19.动力转向系统有几种布置形式？今打算在现有客车底盘上加装动力转向，采用哪种布置形式最好？为什么？
20.如何评价动力转向的灵敏度？
21.转向系传动副中的间隙随转向盘转角应如何变化？为什么？
22.转向系刚度与不足转向的关系如何？。