摘 要

汽车转向是指汽车需要在行驶的过程中按照司机的意识来改变行驶方向。汽车的转向系统作为一种专用机构，它可以被用来改变汽车的行驶方向。本文的设计内容针对的是重型自卸汽车的转向系设计。

本文的设计针对的是和非独立悬架互相匹配的整体式两轮转向机构。利用了连杆机构运动理论和汽车设计中的知识，首先对汽车的总体参数进行了总结，在以上的基础上，首先对转向器和转向传动机构的类型进行了比较、选择，接着再对转向器和转向传动机构尤其是转向梯形进行了参数化设计，最后，利用绘图软件完成了转向梯形和转向器的二维图纸。

在这次的转向器的设计中我选用的转向器是循环球式齿条齿扇转向器，在对转向器的设计中，包括了齿条—齿扇传动副的设计和螺杆—钢球—螺母传动副的设计，前者是根据汽车前轴的载荷来计算出齿扇模数，再在此基础上设计出所有参数的，而后者基于参照同类型汽车，确定了钢球的中心距，再在此基础上设计出一系列的尺寸。

在本次的设计中转向梯形选用的是整体式转向梯形，本文在设计中参考了类似汽车转向梯形设计的经验尺寸从而来对转向梯形的尺寸进行了初步选定。再通过检验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以及作为一种四杆机构的最小传动角是否符合标准，来判断转向梯形的设计是否合理。

关键词：转向系；转向器；转向梯形

Abstract

In a moving vehicle, the drivers need to frequently change its traveling direction, so-called steering. Vehicle steering system is used to change or restore a car in the direction of a dedicated agency, this paper is about the study of light vehicle steering system design.

The design of this paper is aimed at the integral two-wheel steering mechanism that matches the non-independent suspension. Based on the motion theory of the connecting rod mechanism and the knowledge of the automobile design, the general parameters of the automobile are designed. On the basis of the above, the type of the steering gear and the steering mechanism are compared, And the steering mechanism, especially the steering trapezoid, the parametric design is carried out. Finally, the two-dimensional drawings of the steering trapezoidal and diverter are finished by drawing software.

In this design of the diverter, the steering gear I chose was a recirculating ball rack and pinion diverter, which included the design of the rack-toothed gear drive and the screw-steel ball in the design of the diverter, Nut drive sub-design, the former is based on the load on the front axle to calculate the gear fan modulus, and then based on the design of all the parameters, while the latter based on the same type of car, determine the center of the ball, and then On this basis to design a series of sizes.

In this design, the trapezoidal trapezoid is used as the integral steering trapezoid. In this paper, the size of the trapezoidal trapezoid is selected by reference to the empirical size similar to that of the automobile steering trapezoidal design. It is judged whether the design of the steering trapezoid is reasonable by checking the difference between the maximum deflection angle actually reached when the steering wheel is actually reached and the minimum transmission angle of the steering wheel and the minimum transmission angle as a four-bar mechanism.

Key word: steering system;steering gear;steering trapezoid

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章绪论 2

1.1研究目的和意义 2

1.2国内外现状 3

1.3设计内容 3

1.3.1设计的基本内容 3

1.3.2研究的基本目标 4

1.3.3技术路线 4

第2章整体方案确定 6

2.1转向系整体方案的分析 6

2.1.1转向器方案的分析 6

2.1.2循环球式转向器结构及工作原理 6

2.2转向助力系统分类 7

2.3转向系整体方案总结 8

第3章转向系统的设计计算 9

3.1转向系主要性能参数 9

3.1.1.转向器的效率 9

3.1.2.传动比的变化特性 10

3.1.3.给定的主要计算参数 10

3.1.4.转向盘回转总圈数 11

3.2转向系计算载荷的确定 11

3.3循环球式转向器的计算 11

3.3.1循环球式转向器主要参数 12

3.3.2螺杆、钢球和螺母传动副 12

3.3.3齿条、齿扇传动副设计 13

3.4循环球式转向器中零部件强度的校核 15

3.5.1钢球与滚道间的接触应力 15

3.5.2齿的弯曲应力 16

3.5液压动力转向机构的计算 16

3.5.1动力转向系统的工作原理 16

3.5.2转向动力缸的工作分析 17

3.6转向梯形机构的选定、计算和优化 20

3.6.1转向梯形结构方案分析 20

3.6.2整体式转向梯形机构的优化方案分析及设计 21

第4章结论 27

参考文献 28

致谢 30

1. 绪论

1.1研究目的和意义

随着汽车工业的飞速发展以及人们对于舒适、安全性能要求的不断提高，对转向系的安全性及操作稳定性的要求也进一步提高。本次设计通过分析转向系的功能要求，结合转向系的布置设计，比较各类型的转向系的优缺点进行设计。根据一些指定的参数结合《汽车设计》和其他相关书籍中关于转向器的理论知识，给出了优化设计的目标函数和设计变量的选择范围，使设计出的转向系符合使用要求。 

作为汽车转向系统的一个重要组成部分，转向器对汽车的操纵稳定性和驾驶员的安全驾驶有这直接的影响。特别是在车辆高速化，车流密集化的今天，汽车转向器的设计极为重要。通过对转向器的优化设计，使其达到汽车总体设计的要求，以达到对汽车的机构整体优化，更好地提高相应性能，达到更高水平。