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
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
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。
1 齿轮齿条式转向器○
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。
2 循环球式转向器○
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。
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
二、设计计算过程
1、转向轮侧偏角计算
L 2750==0.39855 α=23.4876︒ R 6900
L 2750
tan β===0.56257 β=29.3607︒
R ⨯cos α-B 6900⨯cos α-1440
通过作图计算可得转向齿条左右移动的最大距离为180mm 。
sin α=
2、转向器参数选取
齿轮齿条转向器的齿轮多采用斜齿轮，齿轮模数在2~3mm 之间，主动小齿轮齿数在5~7之间，压力角取α=20︒，螺旋角在9︒~15︒之间。故取小齿轮z 1=6，
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
4
m n =2.5，β=10︒右旋，压力角α=20︒，精度等级8级。○
3 转向节原地转向阻力矩：M R ===3429.197N ∙mm ○
L 180
πm n cos β方向盘转动圈数：n ===3.881
Z 16
ωn ⨯3603.881⨯360︒5 角传动比：i w =W ===26.4372○ωK (α+β) (23.4876︒+29.3607︒)
2LM R 2⨯200⨯3429.1976 方向盘上的手力：F h ===144.1234N ○D SW i ωη+400⨯26.4372⨯0.9
2M h F D 144.1234⨯4007 F h =⇒M h =h SW ==28824.678N ∙mm ○D SW 22
M D k 3429.197⨯400⨯10
8 力传动比：i p =R SW ==9.5174○
M h a 28824.678⨯50
m z 2.5⨯6
=15.2314mm 取齿宽系数ϕd =1.2，d 1=n 1=
cos βcos10︒
齿条宽度b 2=ϕd d 1=1.2⨯15.2314=18.278mm 圆整取b 2=20mm ，则取齿轮齿宽b 1=b 2+10=30mm
3、选择齿轮齿条材料
9 小齿轮：40Cr C-N共渗淬火、回火 43—53HRC ○
10 齿条： 45 调质处理 229—286HBS ○
4、强度校核 （1）、校核齿轮接触疲劳强度 选取参数，按ME 级质量要求取值
11 ，σ1213σH lim1=1500MPa ○H lim2=650MPa ○；S H lim1=1.5，S H lim2=1.3○，
14 Z N 1=Z N 2=1○
S H lim21.3
19；16，K =1.05○17 ，K =1.1○18，K =1.1○查得：K A =1.35 ○αV β
σH lim2
σZ 650⨯1
15 σHP =H lim2N 2==500MPa ○
K =K A K V K αK β=1.7152
20，Z =189.8○21，Z =0.92○22 ，β
=10 则Z ==0.99○23，Z H =2.46○E εβ
k =
12.5
24 σH =Z H Z E Z εZ β=483.44MPa
（2）、校核齿轮弯曲疲劳强度
25；σ26选取参数，按ME 级质量要求取值σF lim1=500MPa ○F lim2=280MPa ○ ；
27；Y 2829S F lim1=2.2；S F lim2=1.5 ○N 1=Y N 2=1○；Y ST =2.0○
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
σF lim2
280⨯2
30 ⨯1=373.33MPa ○
S F lim21.5
31； Y =0.7○32；Y =0.9○33。则 据齿数查表有：Y Fa =3.69；Y sa =1.41○εβ
σFp =
σF lim2Y ST
Y N 2=
2KT 1
34 Y Fa 1Y sa 1Y εY β=283.723MPa
bd 1m n
齿轮弯曲疲劳强度合格
5、齿轮齿条的基本参数如下表所示:
35
○
σF =
四、轴承的选择
36 轴承1 深沟球轴承6004 (GB/T276-1994) ○37 轴承2 滚针轴承 NA4901 (GB/T5801-1994) ○
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
五、转向器的润滑方式和密封类型的选择
转向器的润滑方式：人工定期润滑
38 润滑脂：石墨钙基润滑脂（ZBE36002-88）中的ZG-S 润滑脂。○
密封类型的选择
39 密封件： 旋转轴唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871—1992○
六、参考资料
1编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社 ○
2007年6月第4版，P220。
2编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P221。
3编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P233。
4编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P233。
5编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P229。
6编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P233。
7编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P229。
8编号ISBN 978-7-111-07613-1 汽车设计/王望予主编 机械工业出版社○
2007年6月第4版，P229。
9编号ISBN ○7-5025-4958-7 机械设计手册-单行本-机械传动/成大先主编 化学工业出版社 2004年1月第1版，P13-142，表13-1-132。
10编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷，P132, 表6.1。
11编号ISBN ○7-5025-4958-7 机械设计手册-单行本-机械传动/成大先主编 化学工业出版社 2004年1月第1版，P13-106，图13-1-24（a ）。
12编号ISBN ○7-5025-4958-7 机械设计手册-单行本-机械传动/成大先主编 化学工业出版社 2004年1月第1版，P13-106，图13-1-23（a ）。
13编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P140,表6.5。
14编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P139,图6.16。
15编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P137。
16编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P133,表6.2。
17编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P133。
18编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P134。
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
19编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P134。
20编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P138,图6.12。
21编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P136,表6.1。
22编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P135。
23编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P143。
24编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P143。
25编号ISBN ○7-5025-4958-7 机械设计手册-单行本-机械传动/成大先主编 化学工业出版社 2004年1月第1版，P13-127，图13-1-54（c ）。
26编号ISBN ○7-5025-4958-7 机械设计手册-单行本-机械传动/成大先主编 化学工业出版社 2004年1月第1版，P13-126，图13-1-53（a ）。
27编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P140，表6.17。
28编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P139，图6.17。
29编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P137。
30编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P137。
31编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P137，表6.4。
32编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P137。
33编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P143。
34编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P143。
35编号ISBN ○7-5025-4958-7 机械设计手册-单行本-机械传动/成大先主编 化学工业出版社 2004年1月第1版，P13-32，表13-1-19。
36编号ISBN7-04-019303-5 机械设计课程设计手册/吴忠泽、○罗圣国主编 高等教育出版社 2006年11月第3次印刷，P64，表6-1。
37编号ISBN7-04-019303-5 机械设计课程设计手册/吴忠泽、○罗圣国主编 高等教育出版社 2006年11月第3次印刷，P72，表6-5。
38编号ISBN 7-5629-1725-6/TH.46 机械设计/杨明忠、朱家诚主编 武汉理○
工大学出版社 2004年6月第2次印刷， P149，表6.9。
39编号ISBN7-04-019303-5 机械设计课程设计手册/吴忠泽、○罗圣国主编 高等教育出版社 2006年11月第3次印刷，P91，表7-14。
七、设计总结
PCB 下载站提供www.pcbdown.com
通过设计转向器，使我对齿轮齿条转向器的构造有了更为深刻的认识了解，齿轮齿条转向器有：中间输入，两端输出；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出四种形式，每种形式都有各自的优缺点。本次设计采用的形式是侧面输入，两端输出。本次设计让我们更为系统地认识、了解了机械零部件设计的全过程，增强了我们对机械行业的认识。使我们提前了解设计的全过程，能及时发现我们的不足，可以及时改进。
PCB 下载站提供www.pcbdown.com