汽车齿轮齿条式转向器设计

汽车设计课程设计说明书

车辆工程课程设计任务书

1． 课程设计题目：汽车齿轮齿条式转向器设计及零件加工工艺制定 2． 课程设计目的：此课程设计是《汽车设计》、《汽车制造工艺学》课

程教学重要实践环节，其目的是：

1） 培养学生理论联系实际的设计思想，巩固和加强所学的相关专业课

程的知识；

2） 熟悉和掌握车辆设计和制造工艺制定的一般过程和方法，提高综合

运用所学的知识进行车辆设计与制造的能力；

3） 熟练掌握和运用设计资料（指导书、图册、标准和规范等）以及经

验数据进行设计的能力，培养学生机械制图、设计计算和编写技术文件等的基本技能。

3． 课程设计时间：2010年8月30日~2010年9月23日（4周） 4． 整车性能参数：

车型：一汽佳宝（面包车） 基本参数（网络搜索得到）：

名称 数值 名称 数值 轴距L 2500mm 车长 3930mm 前轮距L1 1350mm 车宽 1585mm 后轮距L2 1360mm 车高 1857mm 最小转弯半径R 4600mm 车质量 1123kg 5． 汽车齿轮齿条式转向器设计的基本要求：

1） 技术参数：

线角传动比：41.8mm/rad 齿轮法向模数：2.2 方向盘总圈数：3.5 齿条行程：61.5mm

李牟嘉 齿轮齿条转向器设计

第一章 引言 ................................. 错误！未定义书签。

1.1汽车转向装置的设计趋势 ............................................................. 错误！未定义书签。 1.2汽车转向装置的发展趋势 ............................................................. 错误！未定义书签。

第二章 齿轮齿条转向器设计方案选择 ............................................................1 第三章 传动比的计算 ......................................... 4

3.1 汽车方向盘（转向盘） .................................................................................................. 4 3.1 转向阻力矩 ............................

5.2转向器的结构型式选择及其设计计算

根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。

对转向其结构形式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。中、小型轿车以及前轴负荷小于1.2t的客车、货车，多采用齿轮齿条式转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛用在轻型和中型汽车上，例如：当前轴轴荷不大于2.5t且无动力转向和不大于4t带动力转向的汽车均可选用这种结构型式。循环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻型及以上的客车、货车均多采用。轿车、客车多行驶于好路面上，可以选用正效率高、可逆程度大些的转向器。矿山、工地用汽车和越野汽车，经常在坏路或在无路地带行驶，推荐选用极限可逆式转向器，但当系统中装有液力式动力转向或在转向横拉杆上装有减振器时，则可采用正、逆效率均高的转向器，因为路面的冲击可由液体或减振器吸收，转向盘不会产生“打手”现象。

关于转向器角传动比对使用条件的适应性问题，也是选择转向器时应考虑的一个方面。对于前轴负荷不大的或装有动力转向的汽车来说，转向的轻

1 届毕业论文说明书 中北大学信息商务学院2014

某汽车操作机构的设计

摘要：本课题的题目是汽车操作系统的设计。主要以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是轿车转向系统总述；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：轿车 转向系 齿轮齿条设计 转向梯形

2 届毕业论文说明书 中北大学信息商务学院2014

Cars Operating System Design

Abstract：The title of this topic is the

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

1 届毕业论文说明书 中北大学信息商务学院2014

某汽车操作机构的设计

摘要：本课题的题目是汽车操作系统的设计。主要以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是轿车转向系统总述；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：轿车 转向系 齿轮齿条设计 转向梯形

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Cars Operating System Design

Abstract：The title of this topic is the

1 届毕业论文说明书 中北大学信息商务学院2014

某汽车操作机构的设计

摘要：本课题的题目是汽车操作系统的设计。主要以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是轿车转向系统总述；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：轿车 转向系 齿轮齿条设计 转向梯形

2 届毕业论文说明书 中北大学信息商务学院2014

Cars Operating System Design

Abstract：The title of this topic is the

齿轮齿条式转向器设计说明书

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。根据原有数据计算转向系的传动比，并确定齿轮齿条的几何参数。齿轮齿条式转向器总体设计，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3张、装配图１张。 关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算

目录

2

摘要 ........................................................ 2 第一章 引言 ................................................. 4

1.1汽车转向装置的设计趋势 ......................................................

齿轮齿条式转向器设计说明书

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。根据原有数据计算转向系的传动比，并确定齿轮齿条的几何参数。齿轮齿条式转向器总体设计，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3张、装配图１张。 关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算

目录

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摘要 ........................................................ 2 第一章 引言 ................................................. 4

1.1汽车转向装置的设计趋势 ......................................................

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号

CN103253579A

（43）申请公布日 2013.08.21（21）申请号CN201310199645.8

（22）申请日2013.05.27

（71）申请人南通大学

地址226019 江苏省南通市啬园路9号

（72）发明人张兴国;姜学耘;翁堪兴;李善芒;葛聪;张俊洋;杨佳;周颖;丁海强

（74）专利代理机构南通市永通专利事务所

代理人葛雷

（51）Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

齿轮齿条式电梯

（57）摘要

本发明公开了一种齿轮齿条式电梯，包括

固装于轿厢下方的动力箱体，动力箱体中装电机

驱动的主动齿轮，主动齿轮与三个沿圆周均匀分

布的行星齿轮啮合，每个行星齿轮与一个传动齿

轮啮合，传动齿轮与一组涡轮蜗杆的蜗杆同轴，

涡轮轴上装一个同步齿轮，同步齿轮与固装在电

梯井壁上的齿条啮合，通过同步齿轮在齿条上的

转动，带动动力箱的上下运动，进而实现轿厢的

上下运动。本发明结构合理，在传动设计上，采