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1、轻型汽车转向系设计 第I页 摘 要汽车在行驶的过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓的汽车转向。汽车的转向系统是一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专用机构，本文的研究内容即是轻型汽车的转向系设计。本文针对的是与非独立悬架相匹配的整体式两轮转向机构。利用相关汽车设计和连杆机构运动学的知识，首先对汽车总体参数进行设计，在此基础上，对转向器，转向传动机构进行选择，接着再对转向器和转向传动机构（主要是转向梯形）进行设计，最后，利用软件AUTOCAD完成转向梯形和转向器的设计图纸。转向器在设计中选用的是循环球式齿条齿扇转向器，在对转向器的设计中，包括了螺杆钢球螺母传动副的设计和齿条齿扇传动
2、副的设计，前者是基于参照同类汽车，确定出钢球中心距，设计出一系列的尺寸，而后者则是根据汽车前轴的载荷来确定出齿扇模数，再由此设计出所有参数的。转向梯形的设计选用的是整体式转向梯形，本文在设计中借鉴同类汽车转向梯形设计的经验尺寸对转向梯形进行尺寸初选。再通过对转向内轮实际达到的最大偏转角时与转向外轮理想最大偏转角度的差值的检验，和作为一个四杆机构对其最小传动角的检验，来判定转向梯形的设计是否符合基本要求。本文在消化，吸收，总结，归纳前人的成果上，系统、全面地对机械转向系进行理论分析，设计及优化。为轻型汽车转向系的设计开发提供了一种步骤简单的设计方法。关键词：转向系 转向器 转向梯形Abstrac
3、tIn a moving vehicle, the driver will need to frequently change its traveling direction, the so-called steering. Vehicle steering system is used to change or restore a car in the direction of a dedicated agency, the contents of this paper is the study of light vehicle steering system design.This art
4、icle is aimed at non-independent suspension and would like to match the overall style of the two steering. The use of the relevant vehicle design and kinematic linkage of knowledge, first of all, the overall parameters of the vehicle design, in this basis, the steering gear, steering transmission ch
5、oice, and then to the steering gear and steering transmission (mainly trapezoidal steering ) design, and finally, the use of AUTOCAD software and the steering gear steering linkage to complete the design drawings.Steering the ball of choice is the cycle of fan-type steering gear rack teeth, in the d
6、esign of steering gear, including a screw - Ball - Vice-nut drive the design and rack - fan drive gear pair design, the former is based on the reference to similar vehicles, to determine the center distance of the ball, the design of a series of size, while the latter is based on the vehicle front a
7、xle load to determine the fan module out of gear, and then all of the resulting design parameters.Steering linkage design is a whole selection of steering trapezoid, the paper design is used in car steering linkage from a similar experience in the design of the size of the steering linkage to the pr
8、imary size. Through to the actual steering wheel in the maximum deflection angle with the steering wheel in the most ideal test of the difference of deflection angle, and four institutions, as a minimum transmission angle of its examination, to determine whether the design of steering trapezoid in l
9、ine with the basic requirements.In this paper, digestion, absorption, and summing up, summing up the results of their predecessors, the systematic, comprehensive mechanical steering system to carry out theoretical analysis, design and optimization. For the light vehicle steering system design and de
10、velopment provides a simple design method steps.key words： steering system Steering Gear steering trapezium 目 录 第1章 绪 论11.1 转向系概述11.2 汽车转向系统的现状及发展趋势1第2章汽车总体参数的确定52.1 汽车形式的选择52.2 汽车主要参数的选择92.2.1 汽车主要尺寸的确定92.2.2 汽车质量参数的确定122.2.3 汽车性能参数的确定162.3发动机的选择212.4轮胎的选择23第3章 汽车转向系方案的选择253.1 转向系主要性能参数253.1.1 转向器的
11、效率253.1.2 传动比的变化特性273.1.3 转向器传动副的传动间隙303.1.4 转向盘的总转动圈数303.2转向系的选择303.2.1 机械转向系303.2.2 动力转向系323.3机械式转向器的选择343.2.1 齿轮齿条式转向器343.2.2 循环球式转向器353.2.3 蜗杆滚轮式转向器363.2.4 蜗杆指销式转向器363.4 转向传动机构的选择363.4.1 与非独立悬架配用的转向传动机构373.4.2 与独立悬架配用的转向传动机构383.5 转向梯形的选择393.5.1 整体式转向梯形393.5.2 断开式转向梯形40第4章 转向系的设计计算424.1 转向器的结构型式选
12、择及其设计计算424.1.1 螺杆钢球螺母传动副的设计424.1.2 齿条、齿扇传动副的设计464.1.3 循环球式转向器零件强度计算524.2 整体式转向梯形结构优化设计554.3转向系结构元件61结 论64致 谢65参考文献66附录67第1章 绪 论1.1 转向系概述汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。对转向系提出的要求有：1）汽车转弯行驶时，理想情况下全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。否则会加速轮胎磨损，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
13、直线行驶位置，并稳定行驶；3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，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，保证转向轮与转向盘转动方向一致。1.2 汽车转向系统的现状及发展趋势作为汽车的一个重要组成部分,
14、汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统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 个基本发展阶段。1.纯机械式转向系统机械式的转向系统, 由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向
15、力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。2 液压助力转向系统1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调,
