摘 要

本设计课题主要设计微型电动汽车转向系统。汽车转向系统的概况，其次是前期数据准备工作的一个总结，然后选择转向装置和各参数确定的初步数据，应力的分析及其数据检查齿轮齿条转向器的分析后，最终根据梯形设计转向传动机构的尺寸数据来设计转向梯形机构和计算的参数，并进行验算。

我国电动车的制造体系逐步建立，电动汽车的产业化进程明显加快。

在转向梯形机构设计中，MATLAB是用来计算转向梯形参数和设计参数进行检查。因其强大的计算能力和程序语法简单而著名的MATLAB函数，并且在设计时参数的变化可以通过很快的通过操作来得到可靠的数据和直观的2D图形为设计提供了极大的方便。在最终的设计中，齿轮齿条式转向器的零件图和装配图都应用了AutoCAD和CATIA软件。

关键词： 转向系统，齿轮齿条，转向梯形，MATLAB，AutoCAD，CATIA

Abstract

The paper primarily designed miniature electric automobile steering systems. First， an overview of the car's steering system， followed by a review of the preliminary design data preparation， and then select the form of steering and preliminarily determined for each parameter data， after analysis of each major component of the force of the rack and pinion steering gear and check its data the final design to the size of the drive mechanism to design integral steering linkage and checking its parameters according to the trapezoid data.

With the manufacturing system of electric cars gradually established， the process of industrialization of electric vehicles has accelerated noticeably.

In the steering linkage design， the use of MATLAB to design and design parameters were checking. MATLAB its powerful computing capabilities and simple program syntax is known， you can quickly obtain reliable data and an intuitive two-dimensional profiles are designed to provide a great convenience in operation by the design parameter changes when there is time. Make use of AutoCAD and CATIA rack and pinion steering assembly drawings and part drawings in the final design.

Keywords: Steering systems， Rack and pinion steering trapezoid， MATLAB， AutoCAD， CATIA

目录

第一章 绪论 1

1.1 汽车转向系统描述 1

1.2 汽车转向系统的国内的发展背景 2

1.3 研究内容 2

2 机械转向系统设计 3

2.1 机械转向系统结构 3

2.2 转向系统的设计要求 4

2.3 转向系的效率分析 5

2.4 传动比 6

3 机械式转向器结构设计 7

3.1 转向器的类型 7

3.2 齿轮齿条式转向器设计 7

3.2.1 齿轮齿条式转向器结构 7

3.2.2 设计目标参数计算 8

3.2.3 转向器参数计算 9

4 齿轮齿条转向器数据校核 12

4.1 齿条的强度计算 12

4.1.1 齿条受力分析 12

4.1.2 齿条齿根弯曲疲劳强度的计算 12

4.2 小齿轮的强度计算 13

4.2.1 小齿轮齿面接触疲劳强度计算 13

4.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 16

5 转向梯形设计 17

5.1 转向梯形机构描述 17

5.2 整体式转向梯形结构分析 17

5.3 整体式转向梯形的数学模型分析 17

5.4 基于MATLAB的整体式转向梯形机构设计 19

5.4.1 转向梯形机构设计 19

5.5 转向传动机构的设计 19

5.5.1 转向传送机构零件的材料选择 19

5.5.2 转向横拉杆及其端部设计 19

结论 21

参考文献 22

致 谢 24

第1章 绪论

1.1 汽车转向系统描述

在驾驶过程中，车辆需要由驾驶员的意愿来改变其行驶方向。为了完成汽车的转向行驶动作，驾驶员通常需要通过控制方向盘是转向盘偏转，通过转向机构完成一系列动作。并需要驾驶员将操纵力作用于转向盘上，通过控制转向车轮上的车辆纵向横向偏转角度来实现改变行驶方向。

1.2 汽车转向系统在国内外的发展背景

汽车转向装置有以下四种发展趋势：

(1)、 适应汽车高速行驶的需要

从车辆的轻便性、稳定性和安全性角度出发，现代汽车采用的转向装置一般为高变速比和高刚性转向装置。

(2)、 充分考虑安全性、轻便性

随着车辆速度的提高，对驾驶员和乘客的安全保护尤为重要，目前大部分的车都是加装附加能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱和气囊。并从人性化的角度考虑了操作的可行性，所以一个可调的转向柱和动力转向系统研发出来，以满足要求

(3)、 低成本、低油耗、大批量专业化生产

　　随着石油危机引发的经济衰退，汽车工业越来越受到汽车经济的限制。因此，设计一种成本低、油耗低的车以及成本低、合理的生产线是非常重要的

(4)、 汽车转向器装置的电脑化

　　对于汽车转向器装置未来的发展方向，智能化是不可或缺的。

1、汽车转向系统现在在世界范围内的情况

循环球式转向器是汽车使用的主要形式。据统计，在日本汽车转向器中，通常对于不同种类的转向器，会配备不同类型的车辆的不同类型的发动机。大型和中型卡车在循环球式转向器，以及在汽车的应用程序的齿条和小齿轮转向装置也被开发出来。小型车循环球式转向器的使用率约为65%，而齿轮的使用率约为35%。