车辆工程毕业设计128汽车齿轮齿条式转向器设计

本科学生毕业设计

汽车齿轮齿条式转向器设计

院系名称：汽车与交通工程学院

专业班级：车辆工程

学生姓名：

指导教师：

职称：实验师

The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Car Rack and Pinion Steering

Gear

Candidate：Dong Lei

Specialty：Vehicle Engineering

Class ：BW07-7

Supervisor：Experimenalist Wang Yuexin

Heilongjiang Institute of Technology

摘要

汽车转向器是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，齿轮齿条式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。

本次设计主要对一汽佳宝的转向器进行设计。首先对转向器进行了结构上的设计，此转向器选用的是侧面输入，两端输出的齿轮齿条式转向器。其优点为：结构简单、紧凑；壳体由铝合金或镁合金压铸而成，故质量比较小；传动效率高达90%；齿轮齿条之间因磨损出现间隙后，可利用装在齿条背部、靠近小齿轮的压紧力可以调节的弹簧自动消除齿间间隙，在提高系统刚度的同时也可防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；没有转向摇臂和直拉杆，可以增大转向轮转角；制造成本低。

关键词：转向器；弹簧；横拉杆；设计；校核

ABSTRACT

Auto steering gear is the important part of automobile. Also the key assembly of vehicle active safety. Its’ quality seriously effecting manipulating stability,with the develop ment of automobile’industry,steering gear is improved gradually. Although electronic steering gear began application, but mechanical steering gear is widely used by automobile and parts manufacturer all over the world. In the mechanical steering gear. The rack and pinion steering gear were widely used in all kinds of Auto factories due to its own characteristics.

This design is mainly focus on FAW Jiabao. First, design the steering gear’s structure. This steering gear applied beside input. Two terminal output rack and pinion steering. Its’advantages is simple configuration and compact. Shell is pressurized carging by aluminium alloy or magnesium ally. So the weight is relatively low. Transmitting efficient can reach 90%. If gap appears between rack and pinion. It can be eliminated by the spring which is located back of rack adjustable to pinion,and spring pressure can be ajusted .Simproving the sy sten’s stiffness.It also can prevent the impact and noise when it works .Steering gear occupy. Little volume have no steering arm and tie rod. Steering wheel angle can be increased；manufacturing cost is low.

Keywords: steering;spring; horizontal bars;design;check

.

目录

摘要......................................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................................. I I 第1章绪论 ..................................................................................................................... １

1.1选题的目的 .............................................................................................................. １

1.2转向器国内外研究现状 .......................................................................................... １

1.3转向器发展趋势 ...................................................................................................... ３

1.3.1汽车转向技术的发展趋势 ............................................................................ ３

1.3.2汽车转向装置的设计趋势 ............................................................................ ３

1.4转向器概述 .............................................................................................................. ４

1.4.1汽车转向基本要求及其关键技术 ................................................................ ４

1.4.2两轮转向及其实现技术 ................................................................................ ５

1.4.3四轮转向及其实现技术 ................................................................................ ７

1.5设计的预期成果 ...................................................................................................... ９第2章设计方案的选择 .......................................................................................... １０

2.1转向器类型的选择 .............................................................................................. １０

2.2齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择 ...................................................... １１

2.3本章小结 .............................................................................................................. １２第3章齿轮齿条式转向器的设计和计算 ......................................................... １３

3.1转向系计算载荷的确定 ...................................................................................... １３

3.1.1计算汽车的原地转向阻力矩 .................................................................... １３

3.1.2转向器角传动比的计算 ............................................................................ １３

3.1.3作用在转向盘上的手力的计算 ................................................................ １４

3.1.4梯形臂长度L2的计算............................................................................... １５

3.1.5轮胎直径R T的计算 .................................................................................. １５

3.1.6转向横拉杆直径d的计算 ........................................................................ １５

3.2齿轮齿条式转向器的设计 .................................................................................. １５

3.2.1齿轮齿条式转向器的设计要求 ................................................................ １５

3.2.2齿轮齿条转向器的主要部件 .................................................................... １６

3.3齿轮齿条式转向器的材料选择及强度校核 ...................................................... １７

3.4齿轮齿条的基本参数 .......................................................................................... ２０

3.5本章小结 .............................................................................................................. ２０第4章齿轮轴的结构设计 ..................................................................................... ２２

4.1齿轮齿条式转向器的受力分析与计算 .............................................................. ２２

4.2齿轮轴的设计计算 .............................................................................................. ２３

4.3齿轮轴的强度校核 .............................................................................................. ２５

4.4本章小结 .............................................................................................................. ２６第5章转向器间隙调整弹簧的设计计算 ......................................................... ２７

5.1选择材料 .............................................................................................................. ２７

5.2计算弹簧丝直径d ............................................................................................... ２７

5.3计算弹簧圈数和弹簧的自由高度 ...................................................................... ２７

5.4稳定性验算 .......................................................................................................... ２８

5.5检查δ及δ1.......................................................................................................... ２８

5.6几何参数和结构尺寸的确定 .............................................................................. ２８

5.7弹簧工作图 .......................................................................................................... ２８

5.8本章小结 .............................................................................................................. ２９第6章轴承、润滑方式和密封类型的选择..................................................... ３０

6.1轴承的选择 .......................................................................................................... ３０

6.2润滑方式的确定 .................................................................................................. ３０

6.3密封结构的确定 .................................................................................................. ３１

6.4本章小结 .............................................................................................................. ３１结论.................................................................................................................................. ３２参考文献 ........................................................................................................................ ３３致谢.................................................................................................................................. ３４附录.................................................................................................................................. ３５

第1章绪论

改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。

1.1选题的目的

在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，也是决定汽车主动安全性的关键总成，汽车的转向特性，保持汽车具备较好的操纵性能，始终是汽车检测技术当中的一个重要课题。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，汽车转向系的设计工作显得尤为重要。

1.2转向器国内外研究现状

从世界第一辆汽车问世至今，汽车工业已经经历了百年历程。现代的汽车与发展初期相比，广泛地应用了各种高新技术，并且还在发生更深刻的变革。转向系统作为汽车底盘中的独立分系统，在汽车技术发展的过程中也经历了深刻的变革。转向技术的发展基本上经历了机械转向、液压（气压）动力转向、电子控制液压动力转向、电动转向、电子线控转向和主动转向几个阶段。

汽车转向系是保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶中，保证各转向轮之间有协调的转角关系。保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求，适时地改变行驶方向，并能在受到路面干扰偏离行驶方向时，与行驶系配合，共同保持汽车稳定地直线行驶。转向系对汽车行驶的操纵性、稳定性和安全性都具有重要的意义。

改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模的生产的专业厂，年产超够百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。从操纵轻便性、稳定性及安全性行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向

几十年来，各种汽车都使用循环球式转向器。由于这种转向器是滚动摩擦形式，因而正传动效率很高，操作方便且使用寿命长，而且承载能力大，广泛应用于载货车上。

随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变人力加液压助力。液压助力系统HPS 是机械式转向系统的基本上增加了一个液压系统而成。由于工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。

从70年代起轿车兴起了齿轮齿条转向器，这种转向机构由方向盘、转向轴、万向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮等组成。方向盘操纵转向器内的齿轮传动，齿轮与齿条紧密啮合，推动齿条左移动或右移动，带动转向轮摆动，从而改变轿车行驶的方向。这种转向机构与循环球式等其它类型的转向机构比较，省略了转向摇臂和转向主拉杆，具有构件简单，传动效率高的优点。而且它的逆传动效率也高，在车辆行驶时可以保证偏转车轮的自动回正，驾驶者的路感性强。

近年来，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向系统中也越来越多地采用电子器件。但目前电子转向系统由于自身成本等因素的制约，很难在价格低廉的家用轿车上得到普及，而且电子转向系统的安全可靠性相对较差，目前欧洲汽车法规中要求驾驶员与转向车轮之间必须有机械连接，电子转向系还不允许在欧洲上市。

2007年中国汽车销售879.15万辆，2008年中国汽车销售938万辆，2009年预计增长8.6%，达到1019万辆。汽车产销量的逐步增长为汽车转向机市场提供了一个较大的发展空间，2008年市场对转向机行业需求有所减缓，在需求增长有所减缓的现状下，产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡，而且还引发了转向机行业内的一系列恶性价格竞争，影响了转向机行业业的盈利能力。中国转向机行业市场现状，为外资企业入驻中国创造了条件，国际许多转向机行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会，随着外资投入逐步加大，中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国转向机行业洗牌，企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。

据了解，在世界范围内，汽车循环球式转换器占45%左右，齿轮齿条式转换器占40%左右，涡杆滚轮式转换器占10%左右，其他型式的转换器占5%。循环球式转换器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿轮齿条式转换器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转换器占得比重越来越大，日本装备不同类型发动机的类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转换器，已由60年代的62.5%，发展到现今的100%了，大、小型货车大都循环球式转换器，但齿轮齿条式转换器也有所发展。微型货车用循环球式转换器占65%，齿轮齿条式占35%。

1.3转向器发展趋势

1.3.1汽车转向技术的发展趋势

(1)新型转向机构的研究与应用:

围绕减小转向机构的误差、优化转向机构的设计、减轻转向机构的磨损、提高转向机构的效率等方面开展工作，加强新型转向机构的研究与应用已成为生产企业和科研单位的追求的目标。

(2)动力转向技术的推广:

为减轻驾驶员疲劳，提高操纵轻便性和稳定性，动力转向系统的应用日益广泛，不仅在重型汽车上必须采用，在高级轿车上应用较多，而且在中型汽车上也已逐渐推广。

(3)考虑主动安全性的转向技术:

从操纵轻便性、稳定性和安全行驶的角度，广泛使用更先进的工艺方法制造、使用变速比转向器、高刚性转向器，采用防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。新时代下的汽车转向装置设计充分考虑了驾乘的舒适性和安全性，诸如4WS 转向技术的应用、EPS动力转向技术的应用等等。

(4)先进电子技术和控制技术在转向系统中的应用:

随着传感技术、控制技术的不断发展及在汽车中的应用，可以从多方面改善转向系统的各种性能，诸如汽车的低速行驶轻便性、汽车的稳态转向特性、汽车的回正能力、转向盘中间位置操纵稳定性、前轮的摆振等等。

1.3.2汽车转向装置的设计趋势

(1)适应汽车高速行驶的需要[1-4]:

从操纵轻便性，稳定性及安全行驶的角度，汽车制造厂广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“高速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。

(2)充分考虑安全性、轻便性:

随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能力吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，一逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。

(3)低成本、低耗能、大批专业化生产:

随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此。要设计低成本、低耗能的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。

(4)汽车转向器装置的电脑化:

未来汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。

1.4转向器概述

1.4.1汽车转向基本要求及其关键技术

为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满足阿克曼特性，即在汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力的前提下，整个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于地面作圆周滚动，例如对于图1.1所示两轮转向情况，前内轮转角b 与前外轮转角a 之间应满足如下阿克曼转向特性公式：

cosα-cosβ=B/L

(1.1)

图1.1 阿克曼两轮转向要求

车轮的偏转是通过转向机构带动的。对于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式(1.1)关系。因此从运动学角度来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技术主要是：(1)机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的机构结构组成；(2)机构的尺度设计，即确定能近似再现式(1.1)关系的机构运动尺寸。从系统和机构学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图1.2表示，其中转向机构是该系统的执行机构。

图1.2 转向传动系统的组成

转向操纵机构 转向器 辅助动力

转向机构

1.4.2两轮转向及其实现技术

1.转向技术的发展概况[5-6]:

两百年前在汽车刚刚诞生的初期，其转向操纵是仿照马车和自行车的转向方式，即用一个操纵杆或手柄直接使前轮偏转。1817年，德国人林肯斯潘杰(Len Ken Sperge)发明了转向梯形机构，并将在英国获得的专利权转让给了阿克曼(Ru-dolph Ackerman)。现在人们常将转向梯形的特性关系式(1.1)称为阿克曼公式。

1857年，英国的达吉恩蒸汽汽车(Dud-geon Steamer)是首次采用方向盘的机动车辆。1872年苏格兰的查理士·鲁道夫(Charles Randolph)第一个把方向盘装到煤气发动机车辆上。1886年，英国的弗雷德里克·斯特里克兰(Frederiek Strickland)及汽车制造商德雷克(A．J．Drak)将船用转向柱和方向盘技术应用到新式戴姆勒·弗顿(Daimler Phantom)敞篷车上。1890年戴姆勒·帕利生(Daimlr Paririan)制成转向柱与方向盘倾斜的第一辆汽车。

进入20世纪后，相关科技的进步带动了汽车设计技术与汽车工业的迅速发展，但对于转向传动系统的研究主要集中在转向器的型式和转向执行机构的尺寸优化设计等方面，而在两轮转向原理以及两轮偏转联动实现方式等方面并未有新的突破。

2.前两轮转向技术的主流:

(1)与非独立悬架配用的转向机构

1)转向梯形后置，转向直拉杆纵置：

如图1.3(a)所示，在前桥仅为转向桥时，由转向横拉杆5和左、右转向梯形臂4组成的转向梯形一般布置在前桥之后，以避免其在转向过程中与车轮发生干涉。解放CA141、东风EQ140等汽车都是采用这种转向机构。

(a) (b) (c)

图1.3 与非独立悬架配用的转向机构

1—转向摇臂 2—转向直拉杆 3—转向节臂 4—梯形臂 5—转向横拉杆

2)转向梯形前置，转向直拉杆纵置：

在发动机较低或转向桥兼驱动桥的情况下，为避免干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，如图1.3 (b)所示。

3)转向梯形前置，转向直拉杆横置：

如图1.3(c)所示，若转向摇臂1不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在与道路平行的平面内左右摆动（如北京BJ2020N型汽车），则可将转向直拉杆2横置，并借球头销直接带动转向横拉杆5，从而使两侧梯形臂转动。

(2)与独立悬架配用的转向机构

图1.4为循环球式（BS型）转向器配用的转向机构，转向摇臂1为主动件，绕固定铰点作往复摆动。其中图1.4(a)中两根转向横拉杆3、4布置在车轴的后方，形成两段式结构，如红旗CA7560型轿车即采用了这种转向机构；图1.4(b)中两根转向横拉杆3、4布置在车轴的前方，和转向直拉杆2一起构成三段式的前置梯形结构，丰田海艾斯轿车转向机构就采用这种布置形式。

(a) (b)

图1.4 与循环球式转向器配用的转向机构

1—转向摇臂 2—转向直拉杆 3—左转向横拉杆 4—右转向横拉杆 5—左梯形臂

6—右梯形臂 7—摇杆 8—悬架左摆臂 9—悬架右摆臂

(a)(b)

图1.5 与齿轮齿条式转向器配用的转向机构

图1.5为齿轮齿条式（RP型）转向器配用的转向机构两种布置形式，其中图1.5(a)中转向器位于前轴后方，前置梯形，应用实例为奥迪100轿车；图1.5(b)转向器位于前轴前方，前置梯形，在IVECO45-10型汽车中得到了应用。

前面所列仅为转向器和转向梯形机构结合的基本形式，实际使用中尚有许多情况，限于篇幅，在此不一一列出。

3.转向的存在问题:

(1)汽车两轮转向技术虽经历了近两百年的发展，但仍存在如下主要问题：

两轮转向汽车在转弯时，现有各类转向机构均不能保证全部车轮绕瞬时中心转动，从而在技术上难以完全消除车辆行驶中的车轮侧滑。

(2)独立悬架汽车中的转向梯形断开点难以确定，这将导致了横拉杆与悬架导向机构之间运动不协调，使汽车在行驶中易发生摆振，从而加剧轮胎磨损，转向性能随车速、转向角、路面状态的变化而变化，车速越高，操纵稳定性越差。

(3)在采用两轮转向方式时转弯半径较大，汽车的机动灵活性不高。随着电子技术的不断发展及在汽车中的应用，可以从多方面改善转向系统的各种性能，但这种改善往往是局部的和微小的。基于两轮转向方式的汽车转向技术发展至今，应该说已经到了一个顶峰，就目前的技术和经济性而言，两轮转向在性能上难以再有突破性进展。

1.4.3四轮转向及其实现技术

1.转向方式的提出及其特点:

鉴于两轮转向方式存在的诸多不足，日本于20世纪60年代首先提出通过四轮转向方式来提高汽车的操纵稳定性，到20世纪80年代末，四轮转向系统得到实际应用。1990年，本田、马自达、尼桑三家汽车公司首先在部分轿车上推出了四轮转向系统。1991年，美国克莱斯勒和日本的三菱也推出了四轮转向车型。

所谓四轮转向，是指车辆行驶过程中四个车轮能同时发生偏转的转向方式。其中后轮偏转角一般不超过5°。根据转向时前、后轮偏转方向的异同分为同向偏转及逆向偏转两类。对于行驶中的四轮汽车，当采用同向偏转时，车身的动态偏转减小，从而可显著提高汽车高速行驶稳定性；当采用逆向偏转时，则可显著减小汽车转弯半径，如图1.6所示，由此增加了低速行驶的灵活性，有利于汽车的转向调头。因此采用四轮转向方式时，在一定程度上提高了横摆角速度和侧向加速度的瞬态响应性能指标，如图1.7所示。所以四轮转向方式具有转向能力强、转向响应快、直线行驶稳定性高、低速机动性好等优点。

图1.6 2WS与4WS转弯半径的比较图1.7 2WS与4WS车辆转向特性比较

2.轮转向驱动方式:

转向的关键是如何将转向盘的转动量传递给前后转向轮，并为转向轮提供动力使其发生协调、联动偏转。本文根据转向盘转动量传递途径以及转向轮动力来源的不同，对四轮转向系统作如下的分类：

(1)集中驱动四轮转向系统:

当用机械传动链将转向盘的转动量分别传递给前后轮转向机构，从而在前后转向轮偏转量与转向盘的转动量之间形成确定的机械联系时，即属集中驱动四轮转向系统。其结构框图如图1.8所示，其中前后转向轮偏转的驱动动力来自于转向盘以及由液压系统等提供的辅助动力。

图1.8 集中驱动四轮转向系统结构框图

此类集中驱动转向系统可进一步分为机械式和机电控制式两种，其差异主要在后轮偏转方向的操纵方式上。机械式集中驱动四轮转向系统没有图1.8中的电子控制单元虚框，前后轮的偏转方向和偏转角大小均由转向盘操纵，并通过机械传动链获得确定的协调关系。这种四轮转向系统结构简单，转向特性固定，与车速无关。对于机电控制式集中驱动四轮转向系统，后轮偏转角大小由转向盘操纵，而后轮偏转方向则根据传感器获取的前轮偏转方向与角度以及车速信息由控制单元确定。集中驱动四轮转向系统的制造成本较低，但当传动链零件磨损后不能精确保证前后轮转角大小关系。 (2)分散驱动四轮转向系统:

图1.9 分散驱动四轮转向系统结构框图

在图1.9所示分散驱动四轮转向系统中，前轮转向动力由转向盘直接提供，前转向轮偏转方向及偏转量与转向盘转动量之间通过机械传动链形成确定关系；后转向轮

转向盘 后转向轮

后轮转向机构 前轮转向机构 后轮转向器 前转向轮

前轮转向器 转向盘 后轮转向器 前转向轮

前轮转向机构 前轮转向器 传感器获取的转角

信息 传感器获取的其他信息 电子控制单元 电子控制单元 后转向轮 后轮转向动力 后轮转向机构

偏转的操纵由专门的液压系统或电动机提供动力，至于后轮偏转方向及偏转量则根据传感器获取的转向盘转动方向与转角信息以及车速等其他信息由控制单元综合确定。

分散驱动四轮转向系统的基本特征在于：前后转向轮偏转的驱动动力是分开的，前后转向轮偏转方向和偏转角度之间不是靠机械传动链形成固定的联系，而是靠电子控制系统进行协调控制实现预设关系，因此后轮转向控制灵活、方便，能够获得更加精确和复杂的转向特性。

3.轮转向的研究方向:

对4WS转向技术的研究主要表现在硬件技术和软件技术两个方面。硬件技术的发展体现在如何采用新材料、新工艺、新结构等来更好地发挥出四轮转向的优势，更好地实现四轮转向系统所预定的目标；研究和开发高灵敏度、高精度、低成本的传感器和控制系统，为4WS系统的具体应用提供可靠成熟的技术条件。

目前，四轮转向技术研究的潮流主要表现在对控制理论等软件技术的研究上。将最先进的控制理论与控制方法不断应用于4WS控制器的开发中，同时将人的因素考虑到操纵控制中去，研究由驾驶员、车辆和行驶环境所构成的闭环系统。尽管目前科研人员从结构到控制原理上对四轮转向进行了大量的研究，但尚未取得突破性进展，四轮转向技术还没有真正地步入全面推广阶段。其主要原因在于尽管四轮转向车的一些开环指标有较大程度的改善，但是对其进行主观评价的效果并不理想。这就要求从主观评价出发，考虑闭环综合性能指标，即将人—车—路看成一个系统，建立合理、可行的闭环性能评价体系，实现主观评价与客观评价的统一。另外，还要把四轮转向技术与其他主动安全技术(如ABS、ASR、VDC等)相结合，获得更高的车辆主动安全性。

1.5设计的预期成果

本次设计，我将取得如下成果：1、设计说明书：(1)齿轮齿条式转向器各零件的结构；(2)齿轮齿条式转向器主要参数的选择与优化；(3)齿轮轴的设计计算；(4)调整弹簧的设计计算；(5)轴承的选择。2、图纸有：齿轮齿条式转向器、转向齿轮、转向齿条、转向蜗杆箱、齿条衬套套管、转向拉杆、万向传动节、齿条支撑、调整螺塞。

第2章设计方案的选择

2.1转向器类型的选择

汽车转向系可按转向能源的不同分为机械式转向系和动力转向系两大类。汽车转向器是用来保持或改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统，使汽车保持直线或转弯运动状态，或者上述两种运动状态相互转换。

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、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动变为传动机构的直线运动的机构，是转向系的核心部件。

转向器按结构形式可分为多种类型。历史上曾出现过许多种形式的转向器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更少见。如果按照助力形式，又可以分为机械式(无助力)，和动力式(有助力)两种，其中动力转向器又可以分为气压动力式、液压动力式、电动助力式、电液助力式等种类

齿轮齿条式转向器[7-9]:

齿轮齿条式转向器是一种最常见的转向器，其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向。所以这是一种最简单的转向器。齿轮齿条式转向器可分为两端输出式和中间（或单端）输出式两种。

优点：结构简单、紧凑；壳体由铝合金或镁合金压铸而成，故质量比较小；传动效率高达90%；齿轮齿条之间因磨损出现间隙后，可利用装在齿条背部、靠近小齿轮的压紧力可以调节的弹簧自动消除齿间间隙，在提高系统刚度的同时也可防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；没有转向摇臂和横拉杆，可以增大转向轮转角；制造成本低。

缺点：逆效率高，汽车在不平路面行使时会出现汽车方向控制难度增加还有可能出现打手现象。

循环球式转向器:

这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆作直线运动，改变车轮的方向。这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所以钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式故而得名。

优点：在螺杆和螺母之间有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，传动效率可达75%-85%；转向器传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条齿扇间间隙调整工作容易进行；适合做整体式动力转向器。

缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。

蜗杆曲柄指销式转向器：

它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支撑在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向时，通过转向盘传动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边旋绕转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。

通过对不同形式的转向器对比，最终选择采用齿轮齿条式转向器。

2.2齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择

考滤到原车采用的是循环球式转向器，故采用如图2.1所示的布置形式。

图2.1齿轮齿条式转向器

同时考虑到原车是发动机前置后驱故采用如图2.2所示的侧面输入两端输出的结构形式。

图2.2齿轮齿条式转向器的结构形式

2.3本章小结

本章主要介绍了齿轮齿条式转向器和循环球式转向器的优缺点布置方式以及结构形式，并进行比较，最终确定了采用齿轮齿条式转向器。

第3章 齿轮齿条式转向器的设计和计算

3.1转向系计算载荷的确定

为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。

表3.1一汽佳宝汽车的基本参数 名称

轴距L 前轮距L 1 后轮距L 2 最小转弯半径R 数值

2750mm 1400mm 1420mm 5000mm 名称

整车质量 轮胎气压 方向盘直径 数值 1112.5kg 200KPa 400mm

3.1.1计算汽车的原地转向阻力矩

mm ?N 4.593951=2.05.1090237.0=3=3

31p G f M R (3.1)

式中:

f —轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取f=0.7；

G 1—转向轴负荷，G 1=10902.5N ,单位为N ；

P —轮胎气压，P=0.2MPa ,单位为MPa 。

3.1.2转向器角传动比的计算

转向系的传动比由转向系的角传动比i ω和转向系的力传动比ip 组成．

从轮胎接触地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw 与作用在方向盘上的手力F h 之比称为力传动比ip 。

方向盘的转角和驾驶员同侧的转向轮转角之比称为转向系角传动比i ω.它又由转向器传动比i o 转向传动装置角传动比ip 所组成．

55.0=50002750==sin R L α

错误！未找到引用源。=33.37°

9907.0140037.33cos 50002750cos tan =-?=-?= B R L αβ

β=44.73°

1.161.7812601.783605.3==?==

K W i ωωω

式中:

L —汽车轴距，L=2750,单位为mm ；

R —汽车最小转弯半径，R=5000,单位为mm ；

B —前轮轮距，B=1400,单位为mm ；

ωW 错误！未找到引用源。—转向盘转角（速度），ωW 错误！未找到引用源。=1260°； ωK 错误！未找到引用源。—转向轮转角（速度），ωK 错误！未找到引用源。=78.1°； i ω—转向器传动比,i ω=16.1。

图3.1转向原理图

3.1.3作用在转向盘上的手力的计算

N 2059.01.164004.59395122=???==+ηωi D LM F SW R h (3.2)

式中:

L 1—转向摇臂长，单位为mm ；

M R —原地转向阻力矩，M R =593951.4N·mm ；

L 2—转向节臂长，单位为mm ；

D SW —转向盘直径，D SW =400mm ；

目录摘要2 第一章绪论3 1.1汽车转向系统概述3 1.2齿轮齿条式转向器概述9 1.3液压助力转向器概述10 1.4国内外发展情况12 1.5本课题研究的目的和意义12 1.6本文主要研究内容13 第二章汽车主要参数的选择14 2.1汽车主要尺寸的确定14 2.2汽车质量参数的确定16 2.3轮胎的选择17 第三章转向系设计概述18 3.1对转向系的要求18 3.2转向操纵机构18 3.3转向传动机构19 3.4转向器20 3.5转角及最小转弯半径20 第四章.转向系的主要性能参数22 4.1转向系的效率22 4.2传动比变化特性23 4.3转向器传动副的传动间隙△T25 4.4转向盘的总转动圈数26 第五章机械式转向器方案分析及设计26 5.1齿轮齿条式转向器26 5.2其他转向器28 5.3齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择29 5.4数据的确定29 5.5设计计算过程31 5.6齿轮轴的结构设计35 5.7轴承的选择35 5.8转向器的润滑方式和密封类型的选择35 5.动力转向机构设计36 5.1对动力转向机构的要求36 5.2动力转向机构布置方案36 5.3液压式动力转向机构的计算38 5.4动力转向的评价指标43

6. 转向传动机构设计45 6.1转向传动机构原理45 6.2转向传送机构的臂、杆与球销47 6.3转向横拉杆及其端部47 6.4杆件设计结果48 7.结论49 致谢49 摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此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齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器 Abstract The title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, one vehicle parameters on the overall framework of the impact of vehicle steering; Second, the choice of mechanical steering; third rack gear and a reasonable match to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that require study, based on the steering wheel rotary drive transmission shaft of the steering rack and pinion steering, through the universal joint drive shaft rotation gear shift, steering rack and steering gear shaft meshing, thereby encouraging steering rack linear motion to achieve steering. Simple structure to achieve the steering tight, short axial dimension, and the number of parts can increase the advantages of less power in order to achieve the vehicle steering stability and sensitivity. In this article a major design steering rack and pinion steering gear shaft and the check, the main methods and theoretical experience in the use of automotive design parameters and the University of mechanical design school curriculum design and the results meet the strength

08汽车毕业设计(论文）任务书 设计时间:2010年10月25日-2011年5月25日 指导教师： 电话： E—mail： 一、目的 毕业设计与毕业实习论文是完成教学计划达到专科生培养目标的重要环节，是教学计划中综合性最强的实践教学环节，通过这项实践环节可以培养学生的思想、工作作风,提高学生的实际各项能力，提高毕业生全面素质。 毕业设计与毕业实习论文的教学目标是使学生在以下几方面的能力得到训练和提高： 1、综合运用所学专业知识分析、解决实际问题的能力； 2、掌握文献检索、资料查询的基本方法及获取新知识的能力; 3、书面和口头表达的能力; 4、协作配合工作的能力. 二、对毕业学生的要求 1、学生在此期间应定期与指导教师联系，汇报设计进展情况； 2、及时将疑难问题请教指导教师； 3、严禁抄袭,否则毕业设计无成绩; 4、按要求在5月30日前上交论文给指导教师，过期不予答辩； 5、未按要求完成论文的学生不能毕业； 6、要求计算说明书计算准确、文字通顺、书写工整； 7、要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。 三、相关说明 1、每个学生必须独立完成毕业设计论文； 2、论文书写规范、文字通顺、图表清晰、测试数据完整、结论明确,论文后附参考文献名； 3、字数一般不少于4000字; 4、论文正文字体为小四号，用A4纸打印，装订成册。

五、成绩评定办法 参见毕业综合实践（毕业论文）成绩评定办法执行。 六、毕业论文的参考课题 可以结合本身工作性质，在提前告知指导教师并得到认可后，可自选题目。也可从以下（一）或（二）课题中任选一个课题： （一)毕业设计及论文的自选参考课题如下 汽车检测与维修专业毕业论文选题方向和标题参考 一、某种车型某个系统（或总成）的结构特点和检修分析，如： 1、帕萨特B5轿车防抱死系统及其检修 2、汽车排放污染的控制技术 3、浅谈捷达轿车电控燃油喷射系统

石家庄科技信息职业学院顶岗实习岗位技术工作论文 汽车转向器的故障分析 学号:131208038 姓名: 李鹤 专业:汽车检测与维修技术 年级:13 级 企业指导老师:王振华 校内指导老师:乔晓英

转向系是汽车行驶的指南针，它的好坏关系着汽车能否安全行驶。本文首先讲述了汽车动力转向系的整体结构；具体介绍了它的功用；分类和工作原理。然后具体对轿车动力转向系统常见的几种故障：一转向沉重，二转向时有噪声, 三方向盘自由行程过大，四左右转向时轻重不一，五转向时转向盘强烈抖动，六汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏。最后讲述了轿车动力转向系中转向盘的自由行程，转向储液罐的液面高度，液压泵的泵送压力，液压系统的密封性, 转向柱的检查方法以及通过轿车动力转向系的故障现象进行了诊断分析和检修。对使用和维护汽车有着很现实的意义。 关键词轿车，转向器，故障分析，检查维修

引言 (4) 1汽车转向系统的简介 (5) 1.1汽车动力转向系的组成 (5) 1.2汽车动力转向系的工作原理 (6) 2轿车动力转向系故障诊断分析 (9) 2.1转向沉重 (9) 2.2 转向时有噪声 (10) 2.3方向盘自由行程过大 (10) 2.4左右转向时轻重不一 (11) 2.5转向时转向盘强烈抖动 (11) 2.6汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏 (12) 3轿车动力转向系的检查与维修 (12) 3.1转向盘的自由行程的检查 (12) 3.2转向储液罐的液面高度的检查 (13) 3.3液压泵的泵送压力的检查 (13) 3.4液压系统的密封性的检查 (13) 3.5转向柱的检修 (13) 4 汽车故障事例分析 (14) 4.1故障事例一 (14) 4.2故障事例二 (15) 结论 (15) 参考文献 (16)

3.3齿轮齿条式转向器的设计与计算 3.3.1 转向系计算载荷的确定 为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度， 需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎 气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎 变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。 精确地计算出这些力是困难的。为此用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混 凝土路面上的原地转向阻力矩M(N?mm)。 R 表3-1 原地转向阻力矩M的计算 R 设计计算和说明计算结果 33Gf0.710902.51f=0.7 M,,,627826.2N,mm R3p30.179 G=10902.5N 1式中 f——轮胎和路面间的滑动摩擦因数; p=0.179 MPaG——转向轴负荷，单位为N; 1 M=627826.2 N,mmRP——轮胎气压，单位为。 MPa 作用在转向盘上的手力F为: h 表3-2 转向盘手力F的计算 h 设计计算和说明计算结果 22，627826.2LM1R F,,,290.7Nh,，320，15，90%iLD2SWW M=627826.2 N,mmL式中——转向摇臂长, 单位为mm; R1 D=400mm M——原地转向阻力矩, 单位为N?mm SWR

iw=15 L——转向节臂长, 单位为mm; 2 =90% ,，D——为转向盘直径,单位为mm; SW F=290.7N Iw——转向器角传动比; h ,——转向器正效率。 + LL因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故、不12 代入数值。 对给定的汽车，用上式计算出来的作用力是最大值。因此，可以用此值作为计算载荷。 L: 梯形臂长度的计算2 表3-3 梯形臂长度L的计算 2 设计计算和说明计算结果 R轮辋直径= 16in=16×25.4=406.4mm LW RLL梯形臂长度=×0.8/2= 406.4×0.8/2 =160mm LW22 L=162.6mm,取=160mm 2 轮胎直径的计算R: T 表3-4 轮胎直径R的计算 T 设计计算和说明计算结果 R,R，0.55，205=406.4+0.55×205=518.75mm TLWR=520mm TR 取=520mm T 转向横拉杆直径的确定: 表3-5 转向横拉杆直径的计算 设计计算和说明计算结果 44，627.83MR,3d,,，m,4.811mm 10,,,a[]0.16，，216d=15mm 取 minL[,],216MPa;M,627.83N,m=; a2R 初步估算主动齿轮轴的直径:

漯河食品职业学院 毕业设计（论文） （2017 届） 设计（论文）题目发动机冷却系统的维护 系部汽车工程系 班级14汽修2 学生姓名张三 指导教师李参 二0一七年三月十五日 摘要 一台发动机，冷却系统的维修率一直居高不下，往往会引起发动机其他构件损坏，特别是随着车辆行驶里程的增加，冷却系统的工作效率逐渐下降，对发动机的整体工作能力产生较大影响，对维护发动机常温下工作有着至关重要的作用。本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能控制。 关键词：冷却系统，冷却系统维护，温度设定点，冷却系统智能控制 目录 1 引言 (1) 2 冷却系的概述 (1) 3 风冷却系 (1) 4 水冷却系统的组成及维护 (2)

4.1 冷却介质 (3) 4.2 水泵 (4) 4.3 节温器 (4) 4.4 风扇 (4) 4.5 散热器 (5) 4.6 汽缸水套及其他密封装置 (5) 4.7 冷却系统智能控制 (5) 4.7.1 系统组成 (5) 4.7.2 单片机控制系统工作原理 (6) 4.7.3 单片机系统控制过程 (6) 5 冷却系统的检修 (7) 6 温度设定点 (7) 6.1 提高温度设定点 (8) 6.2 降低温度设定点 (8) 结论 (9) 参考文献 (10) 谢辞 (11)

1 引言 一台发动机，冷却系统的维修率一直居高不下，往往会引起发动机其他构件损坏，特别是随着车辆行驶里程的增加，冷却系统的工作效率逐渐下降，对发动机的整体工作能力产生较大影响，冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作，尤如人体的皮肤汗腺，如果有一天，人体的汗腺不能正常工作，那么身体内的热量将无法散去，轻则产生中暑,重则休克。 2 冷却系的概述 冷却系的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。 冷却系按照冷却介质不同可以分为风冷和水冷，如果把发动机中高温零件的热量直接散入大气而进行冷却的装置称为风冷系。而把这些热量先传给冷却水，然后再散入大气而进行冷却的装置称为水冷系。由于水冷系冷却均匀，效果好，而且发动机运转噪音小，目前汽车发动机上广泛采用的是水冷系。 不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 3 风冷却系 风冷却系是利用高速空气流直接吹过气缸盖和气缸体的外表面，把从气缸内部传出的热量散发到大气中去，以保证发动机在最有利的温度范围内工作。 发动机气缸和气缸盖采用传热较好的铝合金铸成，为了增大散热面积各缸一般都分开制造，在气缸和气缸盖表面分布许多均匀排列的散热片，以增大散热面积，利用车辆行驶时的高速空气流，把热量吹散到大气中去。 由于汽车发动机功率较大，需要冷却的热量较多，多采用功率、流量较大的轴流式风扇以加强发动机的冷却。为了有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀，在发动机上装有导流罩和分流板和气缸导流罩。 虽然风冷却系与水冷却系比较，具有结构简单、重量轻、故障少，无需特殊保养等优点，但是由于材料质量要求高，冷却不够均匀，工作噪音大等缺点，目前在汽车上很少使用。

1 引言汽车制动系的概述 制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车，在下坡行驶时使汽车保持适当的稳定车速，使汽车可靠地停在原地或坡道上。 制动系至少有行车制动装置和驻车制动装置。前者用来保证第一项功能和在不长的坡道上行驶时保证第二项功能，而后者则用来保证第三项功能。 除此之外，有些汽车还设有应急制动和辅助制动装置。 应急制动装置利用机械力源(如强力压缩弹簧)进行制动。在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上，一旦发生蓄压装置压力过低等故障时，可用应急制动装置实现汽车制动。同时，在人力控制下它还能兼作驻车制动用。 辅助制动装置可实现汽车下长坡时持续地减速或保持稳定的车速，并减轻或者解除行车制动装置的负荷。 行车制动装置和驻车制动装置，都由制动器和制动驱动机构两部分组成。防止制动时车轮被抱死，有利于提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离，所以近年来制动防抱死系统(ABS)在汽车上得到很快的发展和应用。此外，含有石棉的摩擦材料，因存在石棉有致癌公害问题已被逐渐淘汰，取而代之的是各种无石棉型材料并相继研制成功[1]。 1.1汽车制动系统的分类 (1) 按制动系统的作用 制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧急制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。 (2)按制动操纵能源 制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化

汽车齿轮齿条式转向器 设计分解 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

汽车设计课程设计说明书题目：汽车齿轮齿条式转向器设计(3) 系别：机电工程系 专业：车辆工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期： 2012年7月 汽车齿轮齿条式转向器设计

摘要 根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅，着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。根据原有数据首先分析转向器的特点，确定总体的结构方案，并确定转向器的计算载荷以及转向器的主要参数，然后确定齿轮齿条的形式，接着对齿轮模数的选择确定，主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定，通过确定转向器的线传动比计算其力传动比以及齿轮齿条的结构参数，在以上的基础上选择主动齿轮、齿条的材料，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件如：螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图2张、装配图1张。 关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算 目录

序言........................................................................................错误!未定义书签。 1.汽车转向装置的发展趋势 .....................................................错误!未定义书签。 2.课程设计目的........................................................................错误!未定义书签。 3.转向系统的设计要求 ............................................................错误!未定义书签。 4.齿轮齿条式转向器方案分析 .................................................错误!未定义书签。 5.确定齿轮齿条转向器的形式 .................................................错误!未定义书签。 6.齿轮齿条式转向器的设计步骤..............................................错误!未定义书签。 已知设计参数........................................................................ 错误!未定义书签。 齿轮模数的确定、主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定........................................................................................ 错误!未定义书签。 确定线传动比、转向器的转向比........................................ 错误!未定义书签。 小齿轮的设计........................................................................ 错误!未定义书签。 小齿轮的强度校核................................................................ 错误!未定义书签。 齿条的设计............................................................................ 错误!未定义书签。 齿条的强度计算.................................................................... 错误!未定义书签。 主动齿轮、齿条的材料选择................................................ 错误!未定义书签。 7.总结 ......................................................................................错误!未定义书签。参考文献..................................................................................错误!未定义书签。致谢........................................................................................错误!未定义书签。

目录 一、设计方案选择 (5) 二、设计计算过程 (5) 1、转向轮侧偏角计算 (5) 2、转向器参数选取 (6) 3、选择齿轮齿条材料 (7) 4、强度校核 (7) 5、齿轮齿条的基本参数 (8) 三、齿轮轴的结构设计 (8) 四、轴承的选择 (8) 五、转向器的润滑方式和密封类型的选择 (8) 六、参考资料 (9) 七、设计总结 (10)

汽车设计课程设计说明书 一、设计方案选择： 1、转向器类型的选择： 机械式转向器主要有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等，其中广泛应用的是齿轮齿条式和循环球式。 齿轮齿条式转向器○1 优点：结构简单、紧凑；壳体由铝合金或镁合金压铸而成，故质量比较小；传动效率高达90%；齿轮齿条之间因磨损出现间隙后，可利用装在齿条背部、靠近小齿轮的压紧力可以调节的弹簧自动消除齿间间隙，在提高系统刚度的同时也可防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；没有转向摇臂和横拉杆，可以增大转向轮转角；制造成本低。 缺点：逆效率高，汽车在不平路面行使时会出现汽车方向控制难度增加还有可能出现打手现象。 循环球式转向器○2 优点：在螺杆和螺母之间有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，传动效率可达75%-85%；转向器传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条齿扇间间隙调整工作容易进行；适合做整体式动力转向器。 缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。 通过对齿轮齿条式转向器和循环球式转向器的对比，选择采用齿轮齿条式转向器。 2、齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择： 考滤到原车采用的是循环球式转向器，故采用如图所示的布置形式。 同时考虑到原车是发动机前置后驱故采用如图所示的侧面输入两端输出的结构形式。 二、设计计算过程 1、转向轮侧偏角计算

汽车转向器毕业设计 【篇一：毕业设计汽车转向系统】 摘要 本设计课题为汽车前轮转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计及校核、整体式转向梯形机构的设计及验算 为中心。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 器的主要部件进行受力分析与数据校核，五是对整体式转向梯形机 构的设计以及验算，并根据梯形数据对转向传动机构作尺寸设计。在转向梯形机构设计方面。运用了优化计算工具matlab进行设计 及验算。matlab强大的计算功能以及简单的程序语法，使设计在参数变更时得到快捷而可靠的数据分析和直观的二维曲线图。最后设 计中运用autocad和catia作出齿轮齿条式转向器的零件图以及装配图。 关键词：转向机构，齿轮齿条，整体式转向梯形，matlab梯形abstract the title of this topic is the design of steering system. rack and pinion steering of mechanical steering system and integrated steering trapezoid mechanism gear to the design as the center. firstly make an overview of the steering system. secondly take a preparation of the data of the design. thirdly, make a choice of the steering form and determine the primary parameters and design the structure of rack and pinion steering. fourthly, stress analysis and data checking of the rack and pinion steering. fifthly, design of steering trapezoid mechanism, according to the trapezoidal data make an analysis and design of steering linkage. in the design of integrated steering trapezoid mechanism the computational tools matlab had been used to design and checking of the data. the powerful computing and intuitive charts of the matlab can give us accurate and quickly data. in the end autocad and catia were used to make a rack and pinion steering parts diagrams and assembly drawings keywords: steering system，mechanical type steering gear and gear rack， integrated steering trapezoid，matlab trapezoid

On the vehicle sideslip angle estimation through neural networks: Numerical and experimental results. S. Melzi,E. Sabbioni Mechanical Systems and Signal Processing 25 (2011)：14~28 电脑估计车辆侧滑角的数值和实验结果 S.梅尔兹,E.赛博毕宁 机械系统和信号处理2011年第25期：14~28

摘要 将稳定控制系统应用于差动制动内/外轮胎是现在对客车车辆的标准（电子稳定系统ESP、直接偏航力矩控制DYC）。这些系统假设将两个偏航率(通常是衡量板)和侧滑角作为控制变量。不幸的是后者的具体数值只有通过非常昂贵却不适合用于普通车辆的设备才可以实现直接被测量,因此只能估计其数值。几个州的观察家最终将适应参数的参考车辆模型作为开发的目的。然而侧滑角的估计还是一个悬而未决的问题。为了避免有关参考模型参数识别/适应的问题,本文提出了分层神经网络方法估算侧滑角。横向加速度、偏航角速率、速度和引导角,都可以作为普通传感器的输入值。人脑中的神经网络的设计和定义的策略构成训练集通过数值模拟与七分布式光纤传感器的车辆模型都已经获得了。在各种路面上神经网络性能和稳定已经通过处理实验数据获得和相应的车辆和提到几个处理演习(一步引导、电源、双车道变化等)得以证实。结果通常显示估计和测量的侧滑角之间有良好的一致性。 1 介绍 稳定控制系统可以防止车辆的旋转和漂移。实际上，在轮胎和道路之间的物理极限的附着力下驾驶汽车是一个极其困难的任务。通常大部分司机不能处理这种情况和失去控制的车辆。最近,为了提高车辆安全，稳定控制系统(ESP[1,2]; DYC[3,4])介绍了通过将差动制动/驱动扭矩应用到内/外轮胎来试图控制偏航力矩的方法。 横摆力矩控制系统（DYC）是基于偏航角速率反馈进行控制的。在这种情况下,控制系统使车辆处于由司机转向输入和车辆速度控制的期望的偏航率[3,4]。然而为了确保稳定，防止特别是在低摩擦路面上的车辆侧滑角变得太大是必要的[1,2]。事实上由于非线性回旋力和轮胎滑移角之间的关系，转向角的变化几乎不改变偏航力矩。因此两个偏航率和侧滑角的实现需要一个有效的稳定控制系统[1,2]。不幸的是,能直接测量的侧滑角只能用特殊设备(光学传感器或GPS惯性传感器的组合)，现在这种设备非常昂贵,不适合在普通汽车上实现。因此, 必须在实时测量的基础上进行侧滑角估计，具体是测量横向/纵向加速度、角速度、引导角度和车轮角速度来估计车辆速度。 在主要是基于状态观测器/卡尔曼滤波器(5、6)的文学资料里, 提出了几个侧滑角估计策略。因为国家观察员都基于一个参考车辆模型,他们只有准确已知模型参数的情况下，才可以提供一个令人满意的估计。根据这种观点,轮胎特性尤其关键取决于附着条件、温度、磨损等特点。 轮胎转弯刚度的提出就是为了克服这些困难,适应观察员能够提供一个同步估计的侧滑角和附着条件[7,8]。这种方法的弊端是一个更复杂的布局的估计量导致需要很高的计算工作量。 另一种方法可由代表神经网络由于其承受能力模型非线性系统，这样不需要一个参

摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此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齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器 1.绪论 1.1汽车转向系统概述 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）。 按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。 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。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件[2]。 动力转向系除具有以上三大部件外，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

汽车设计课程设计说明书 题目：重型载货汽车转向器设计 姓名：席昌钱 学号：5 同组者：严炳炎、孔祥生、余鹏、李朋超、郑大伟专业班级：09车辆工程2班 指导教师：王丰元、邹旭东

设计任务书 目录 1.转向系分析 (4) 2.机械式转向器方案分析 (8) 3.转向系主要性能参数 (9) 4.转向器设计计算 (14) 5.动力转向机构设计 (16) 6.转向梯形优化设计 (22) 7.结论 (24) 8.参考文献 (25)

1转向系设计 基本要求 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。 4.转向灵敏。 5.转向器和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的防伤装置。 基本参数 1.整车尺寸： 11976mm*2395mm*3750mm。 2.轴数/轴距 4/（1950+4550+1350）mm 3.整备质量 12000kg 4.轮胎气压 2.转向系分析 对转向系的要求[3] (1) 保证汽车有较高的机动性，在有限的场地面积内，具有迅速和小半径转弯的能力，同时操作轻便; (2) 汽车转向时，全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转，不应有侧滑; (3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小; (4) 转向后，转向盘应自动回正，并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态; (5) 发生车祸时，当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时，转向系统最好有保护机构防止伤及乘员. 转向操纵机构 转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，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，如图2-1。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。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。

第1章绪论 主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件，包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构，用于向转向轮提供叠加转向角。主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能，完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾，并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势，进一步提高了车辆的稳定性。同时，该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制，为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。 与常规转向系统的显著差别在于，主动转向系统不仅能够对转向力矩进行调节，而且还可以对转向角度进行调整，使其与当前的车速达到完美匹配。其中的总转角等于驾驶员转向盘转角和伺服电机转角之和。低速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相同，叠加后增加了实际的转向角度，可以减少转向力的需求。高速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相反，叠加后减少了实际的转向角度，转向过程会变得更为间接，提高了汽车的稳定性和安全性。 1.1转向系统综述 1、蜗杆曲柄销式转向器 它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。 2、循环球式转向器 循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线

郑州工业应用技术学院 毕业论文 题目：汽车润滑系统的常见故障及排除 指导教师：郭斌峰职称：老师 学生姓名：赵鑫学号：1302020157 专业：汽车运用技术 院（系）：机电工程学院 答辩日期：2016年6月01日 2016年6月01日

摘要 发动机的润滑是由润滑系来实现的。润滑系的基本任务就是将润滑油不断地供给各零件的摩擦表面使其润滑,减少零件的摩擦和磨损。润滑系虽然不参加发动机能量转换,却能保证发动机正常工作,使其有较长的使用寿命。 作为汽车业维修人员,我们应该知道润滑系的组成和功用,并应对润滑系的常见故障现象、故障部位、故障的检测、诊断和排除有一定的认识,明确其检测和诊断的基本思路。本设计讲述了发动机润滑系的组成与功用，润滑方式,机油的使用性能，润滑系常见故障诊断与排除，以及普桑的维修案例。随着汽车科技的发展，汽车的结构越来越复杂。我们只有掌握更多的知识和实践经验，才能更好地运用检测仪器快速准确地查找汽车的故障原因，并把故障排除。 关键词：润滑系，功用，故障排除，维护

目录 第一章概述 1.1 润滑系的概述 (1) 1.2 发动机润滑方式 (1) 1.3 发动机润滑系的油路 (2) 1.4发动机润滑系的组成 (3) 1.5 润滑系的主要部件 (3) 1.5.1 机油泵 (3) 1.5.2 安全阀 (5) 1.5.3 机油滤清器 (5) 1.5.4 机油散热器 (6) 1.5 .5曲轴箱通风 (6) 第二章润滑剂 (7) 2.1润滑剂的分类和作用 (8) 2.2润滑油的使用特性及机油添加剂的性能 (8) 2.2.1机油的使用特性 (8) 2.2.2 机油添加剂的作用 (8) 2.3机油的更换及注意事项 (9) 第三章润滑系常见故障的诊断 (9) 3.1机油压力过低 (9) 3.2机油压力过高 (10) 3.3机油消耗过多 (11) 第四章普桑润滑系故障维修实例 (13) 4.1 机油报警灯闪亮，报警器响 (13) 4.2机油警报器响个不停 (13)

摘要 国内汽车市场迅速发展，而轿车是汽车发展的方向。然而随着汽车保有量的增加，带来的安全问题也越来越引起人们的注意，而制动系统则是汽车主动安全的重要系统之一。因此，如何开发出高性能的制动系统，为安全行驶提供保障是我们要解决的主要问题。另外，随着汽车市场竞争的加剧，如何缩短产品开发周期、提高设计效率，降低成本等，提高产品的市场竞争力，已经成为企业成功的关键。 本说明书主要介绍了santana2000轿车制动系统的设计。首先介绍了汽车制动系统的发展、结构、分类，并通过对鼓式制动器和盘式制动器的结构及优缺点进行分析。最终确定方案采用液压双回路前盘后鼓式制动器。除此之外，它还介绍了前后制动器、制动主缸的设计计算，主要部件的参数选择及制动管路布置形式等的设计过程。 关键字：制动；鼓式制动器；盘式制动器；液压 附录：

Abstract The rapid development of the domestic vehicle market, saloon car is an important tendency of vehicle. However, with increasing of vehicle, security issues are arising from increasingly attracting attention, the braking system is one of important system of active safety. Therefore, how to design a high-performance braking system, to provide protection for safe driving is the main problem we must solve. In addition, with increasing competition of vehicle market, how to shorten the product development cycle, to improve design efficiency and to lower costs, to improve the market competitiveness of products, and has become a key to success of enterprises. This paper mainly introduces the design of braking system of the santana2000 type of car. Fist of all, braking system’s development, structure and category are shown, and according to the structures, virtues and weakness of drum brake and disc brake, analysis is done. At last, the plan adopting hydroid two-backway brake with front disc and rear drum. Besides, this paper also introduces the designing process of front brake and rear brake, braking cylinder, parameter’s choice of main components braking and channel settings. Key words: braking; brake drum; brake disc; hydroid pressure

" 汽车设计课程设计说明书 题目：汽车齿轮齿条式转向器设计(3) - 系别：机电工程系 专业：车辆工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 、 日期： 2012年7月

汽车齿轮齿条式转向器设计 摘要 根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅，着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。根据原有数据首先分析转向器的特点，确定总体的结构方案，并确定转向器的计算载荷以及转向器的主要参数，然后确定齿轮齿条的形式，接着对齿轮模数的选择确定，主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定，通过确定转向器的线传动比计算其力传动比以及齿轮齿条的结构参数，在以上的基础上选择主动齿轮、齿条的材料，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件如：螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图2张、装配图1张。 关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算 ^ 。

` 目录 序言............................................. 错误!未定义书签。 1.汽车转向装置的发展趋势........................... 错误!未定义书签。 2.课程设计目的..................................... 错误!未定义书签。 3.转向系统的设计要求............................... 错误!未定义书签。 4.齿轮齿条式转向器方案分析......................... 错误!未定义书签。… 5.确定齿轮齿条转向器的形式......................... 错误!未定义书签。 6.齿轮齿条式转向器的设计步骤....................... 错误!未定义书签。 已知设计参数.................................... 错误!未定义书签。 齿轮模数的确定、主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定.............................................. 错误!未定义书签。 确定线传动比、转向器的转向比.................... 错误!未定义书签。 小齿轮的设计.................................... 错误!未定义书签。 小齿轮的强度校核................................ 错误!未定义书签。 齿条的设计...................................... 错误!未定义书签。 ~ 齿条的强度计算.................................. 错误!未定义书签。 主动齿轮、齿条的材料选择........................ 错误!未定义书签。 7.总结............................................. 错误!未定义书签。参考文献........................................... 错误!未定义书签。致谢............................................. 错误!未定义书签。 $