为了使汽车能够通过方向盘随意改变方向并进行行驶，本文对转向机构进行结构设计。本文首先对汽车转向系统的组成结构、发展历史及趋势、研究内容进行了介绍，并介绍了转向系统的重要组成部分——转向器，通过比较不同转向器的组成和工作原理后，确定使用齿轮齿条式转向器作为本文研究的转向器；然后通过车辆的几何参数和各机械设计要求，计算出转向器的传动比、阻力矩、轴径等数据，并对齿轮进行了强度校核，以防止齿轮断裂；最后，利用Catia将齿轮齿条式转向器各个零部件进行绘制并组装，并利用CAD将齿轮齿条式转向器的二维图展示出来，最终完成此次的设计。
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和发展趋势 1
1.3转向系统设计内容 2
2. 转向系统 3
2.1 汽车转向系统的分类 3
2.2 汽车转向系统的作用 3
3. 齿轮齿条式转向器的设计 6
3.1 车辆相关数据 6
3.2 齿轮齿条式转向器计算过程 6
3.2.1转向器传动比计算 6
3.2.2原地阻力矩的计算 7
3.2.3 转向手力的计算 7
3.2.4轴径计算 7
3.2.5齿轮基本参数计算 7
3.2.6 最小转弯半径的计算 8
3.3 齿轮强度校核 9
3.3.1 齿根弯曲疲劳强度校核 9
3.3.2齿面接触强度校核 9
4. 转向器相关零件设计 11
4.1 齿轮的设计 11
4.2 齿条的设计 13
4.3 转向杆件的设计 14
4.4 其他零件的设计 17
5. 总结 20
6.参考文献 22
7. 致谢 23
1. 绪论
1.1 汽车转向系统概述
在日常生活的驾驶安全中，转向系统尤为重要[1]。驾驶人员通过转向机构来实现车辆的转向，当汽车直行时，方向盘经常由于地面的横向干涉力而导致转动的方向自动偏转，此时，驾驶人员便可以使用该机构使方向盘驾驶员还可以使 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
用该机构使方向盘沿相反方向偏转，从而使轿厢返回到原始行进方向[2]。
1.2汽车转向系统的国内外现状和发展趋势
自二十世纪起，汽车的转向系统经历了四次变化。为了解决传统转向系统在转向操作时感到沉重等问题，二十世纪初，英国工程师兰彻斯特首次创造了机械液压助力式转向系统，随即，上世纪五十年代初，美国通用公司首次将HPS（液压助力转向系统）应用于轿车[3]。然而，让人感到无奈的是，这一形式的转向系统既不能在低速驾驶时有轻便的转向能力，又不能在高速驾驶时使汽车转向稳定。因此，在1983年，日本光洋公司推出了具有感应车速功能的EHPS（电动液压助力转向系统）[4]。但是这款转向系统有着复杂的结构，并且制造价格昂贵，无法克服自身的很多缺点。从1988年起，随着日本EPS（电动助力转向系统[5]的）的研发，电动助力转向在汽车上开始了应用。1990年，德国奔驰公司开始了线控转向的研究，在英菲尼迪的引入下，SWB（线控转向系统）也逐渐被人们了解。
随着各国在汽车环保要求的逐渐提高，作为新星的新能源汽车受到了企业的热切关注。
1985年左右，日本SUZUKI公司首次将EPS系统应用于Cervo轿车和奥拓车上，随着EPS在日本的迅速发展，美国、德国、英国以及其他各国对EPS也开始进行开发及研究。人们所熟知的三菱、卢卡斯、采埃孚等汽车公司都相继研究制造出了各自的EPS。直至今日，国外中型以上的货车以及中级以上的轿车基本都采用EPS技术。
虽然中国国内汽车商业起步没有国外这么早，但发展的速度却十分快。在传统机械转向系统应用于国内市场不久后，1954年，中国通用汽车首次将HPS（液压助力转向系统）应用于汽车。2002年，北斗星汽车首次在国内引进EPS系统，引发了国内许多学者的研究及开发，一些大学和研究机构开展了研究的课题，例如北京理工大学、清华大学、南方航空动力机械公司等。目前，我国汽车仍大部分使用机械转向系统。
随着近几年环境污染越来越大，EPS在未来占据汽车转向领域的重要地位。EPS有以下发展趋势：降低成本、提高传感器信号、提高汽车安全性等方面，它将会走上更电子化与智能化的方向。与此同时，作为反应速度快、舒适性好的SWB系统在未来也将有着很好的发展。
1.3转向系统设计内容
（1）本文通过设计计算，计算出了齿轮齿条式转向器的传动比、阻力矩、最小转弯半径等，确定了转向器的一系列参数。
（2）通过计算可以将齿轮齿条转向器通过软件绘制出来，利用Catia中的零件设计模块，先将壳体、齿轮轴、引导套、齿条等零件绘制出来，最后用装配模块将其整合。
（3）最后对齿轮进行了强度校核，以防止齿轮断裂。
2. 转向系统
2.1 汽车转向系统的分类
汽车的转向系统分为MS（传统机械式）、HPS（液压助力式）、EHPS（电动液压助力式）、EPS（电动助力式）以及SBW（线控式）五大类。总体来说，汽车的转向系统分为机械和动力两大类。转向操纵机构、转向器、转向传动机构这三样是转向系统一般的组成部分[6]。机械类和动力类区别在于，不过后者在前者的基础上还添加了一个助力系统。例如发动机或电动机[7]。前面所讲到的HPS、EHPS、EPS等都属于动力转向装置。
2.2 汽车转向系统的作用
汽车转向系统的作用是改变汽车行驶方向。当驾驶人员转动方向盘使轿车转弯时，所有的车轮都应围绕车轮中心轴做顺时针旋转，松开方向盘时，所有车轮都应自动回转到直线行驶时的位置，并平衡稳定驾驶。车辆静止或行驶时，方向盘都不得自己转动或抖动。并且无负重感。
转向系统一般由操纵机构、转向器、转向传动机构组成。
本文主要研究的是转向系统中的核心：转向器。它主要应用于市场的按照时间顺序来说为蜗轮蜗杆式、齿轮齿条式以及循环球式。以下是为了选择设计转向器内容而做的对比：
1.蜗轮蜗杆式转向器
蜗轮蜗杆式转向器的主动件为球面蜗杆，当方向盘转动时，带动球面蜗杆转动，和球面蜗杆啮合的滚轮，在绕着滚轮轴自转的同时沿着蜗杆螺线滚动，带动支座和转向摇臂绕轴摆动，最后通过转向机构使汽车转向轮进行偏转[9]。虽然它零件紧凑，但在它行驶时汽车十分平稳，噪音也很小。
2.循环球式转向器
许许多多的小钢球们在封闭的管道里进行翻滚，转向螺母在钢球推力的作用下沿轴向移动，趋势摇臂轴转动的同时，驱动转向摇臂。工作时，驾驶人员不会感觉到方向盘的沉重感，并且此款转向器可以使用很长时间。

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/qcgc/84140.html