齿轮齿条式转向器设计.docx

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摘要
Abstract
1绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1齿轮齿条式转向器概述……………………………………………………………1
1.2齿轮齿条式动力转向器的原理…………………………………………………………2
齿轮齿条转向器的工作原理……………………………………………………………2
动力转向系统的工作原理………………………………………………………………2
2转向器整体结构设计方案分析…………………………………………………………4
2.1动力转向器的整体结构及附属机构………………………………………………………4
2.2转向器结构设计方案分析…………………………………………………………………4
2.3液压动力转向特点分析……………………………………………………………………5
3转向器结构方案的确定和具体设计………………………………………………………6
3.1转向器结构的确定和设计…………………………………………………………………6
阿克曼几何学……………………………………………………………………………6
最小转弯半径………………………………………………………………………7
转向系的效率……………………………………………………………………………7
转向系的角传动比与力传动比…………………………………………………………7
3.2齿轮齿条传动副的确定和设计…………………………………………………………10
变传动比齿轮齿条的原理分析………………………………………………………10
斜齿圆柱齿轮的设计…………………………………………………………………11
传动副传动方案的设计………………………………………………………………12
齿条的设计……………………………………………………………………………12
3.3动力缸结构设计……………………………………………………………………13
作用力的计算…………………………………………………………………………13
4结论…………………………………………………………………………………………16参考文献
致谢
齿轮齿条式转向器设计

1绪论

1.1齿轮齿条式转向器概述
汽车行驶时要经常改变行驶方向，这就需要有一套能够按照驾驶需要使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮（通常是前轮）的偏转动作。这套机构就是汽车的转向系。转向系通过对左、右车轮不同转角的合理匹配来保证汽车沿着设想的轨迹运动[3]。
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。
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[1]。
转向器（也常称为转向机），是完成由旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。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，而蜗杆滚轮式则更是少见[2]。
齿轮齿条传动方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反应灵敏的优点，但同时也容易产生打手和摆振等现象。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。不过齿轮啮合过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。正是为了改善这些问题，才使动力式齿轮齿条转向器得到广泛应用[2]。
动力转向器是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置。随着最近汽车发动机功率的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构越来越普及。值得注意的是，转向助力不应是不变的，因为在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得轻飘，很难捕捉路面的感觉，也容易造成转向过于灵敏而使汽车不易控制。所以在高速时要适当减低动力，但这种变化必须平顺过度。
汽车动力转向器均采用液压作动力源，液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，也无须润滑，油液的阻尼作用还可以吸收路面冲击力，有利于