汽车转向系统设计

摘要随着经济与科技的高速发展，现在人们更加注重汽车转向系统的安全性能、操作性能、舒适性能、稳定性能等等。汽车的转向系统对于保证安全性、操控性以及其他性能都至关重要，而助力转向则可以让驾驶者轻松、快捷地控制方向盘，从而达到最佳的驾驶效果。首先本课程设计时详细介绍了中国汽车行业的发展历史,建设水平和模式,并和欧美等发达国家做了简要的比较,但总结来说我国发展汽车行业的潜力还是很大的,我国车辆制造业就应该在车辆的生产规模、车辆科技水平等领域不断开发,以力争尽早赶超世界上发达国家的汽车技术水平,接着又介绍了本课程的研究目的、重要性和研发情况,确定了液压传动系统的助力设计方法,同时又对设计方法做了比较详尽的研究,既介绍了确定转向器输送动力的过程,以及怎样进行和校对轴承的设计,以及怎样进行的校正工作,也介绍了的汽车辅助转向装置的开发过程和情况,接着介绍了的汽车液压辅助转向装置的设计方法,然后论述了通过控制流量的汽车液压控制系统辅助转向系统,并根据液压系图和驱动方法等进行了转向辅助机构的设计。论文中从液压控制系统方面和机械系统方面都对助力转向控制机构进行了探讨,对齿轮齿条的液压助力转向机构重点进行了研究和发展。关键字：汽车；助力转向；液压系统；机械结构

ABSTRACTTheautomobilesteeringsystem'sperformance,suchassafety,operation,comfort,andstability,isnowofgreaterimportanceduetotheswiftadvancementofeconomyandtechnology.Thesteeringsystem'sefficacydirectlyinfluencessafetyandoperation,andpowersteeringcanassistinthebetteradjustmentofcarpersonnel.urautomobile,fasterandmorerapid,biggerandbigger,andtheEuropeanandAmericancountrieshaveasimplecomparison,summarizeChineseautomobiledevelopmentpotentialishuge,China'sautomobileindustryinautomobilemanufacturingscale,automobiletechnology,strivetocatchupwithdevelopedcountries,thenintroducedtheresearchpurpose,significanceandresearchstatus,determinethehydraulicpowerlayout,alsotothedetailedanalysis,andintroducedthesteeringoutputtorqueprocess,howtocalculateandproofreadingshaftdesign,howVerifyingstrength,thetraditionalautomobilepowersteeringsystem'sdevelopmentprocessandsituationareintroduced,followedbytheworkingprincipleofthetraditionalhydraulicpowersteeringsystem.Thehydraulicgearrackpowersteeringmechanismwasdesignedtorealizethedesignofthesteeringpowersystemaccordingtothehydraulicsystemdiagramandcontrolmode,andthispaperexaminesthepowersteeringcontrolinhydrauliccontrolandmechanicalsystems.Additionally,thecontrolflowtypehydraulicpowersteeringsystemisintroduced.Keywords:ca;powersteering;hydraulicsystem;mechanicalstructuree目录第1章绪论 [21]。

第2章总体方案设计2.1转向系的功用与要求所述转向系统被简单地用于改变车辆的行进方向。根据转向系统的发展特点，有以下要求：1.可靠。安全与转向系统的汽车性能有很大的关系，所以汽车零部件要求较高，零件要经的起大的摩擦力矩的作用，同时也要求零件有较大的强度，避免受到大的外力冲击造成其弯曲折断。2.简单轻便的操纵包括三点：(l)在转动方向盘时力气要小，通常最大值为：客车的极限值为18公斤中型载重车的极限值为33公斤重型载重车的极限值为42公斤它可以用来提高转向传动装置或转向助力器的传动比，是减小方向盘手部力的有效手段。(2)汽车在做转弯运行时，要减少转向盘转动的转数。当汽车转过最大的弯角时，方向盘转动不能超过2次。因此，转向角传动比不应该过大。(3)汽车在道路保持直线行驶时，转向盘一定要平稳，不能有任何摇摆不定的情况发生。这也要求需要进行的转向系统必须在整车企业布局上与其他系统发展方向相适应;车辆在回转后,如果方向盘设计能通过自己调整回正,就证明了回转器具备足够的逆转性,同样也要精确的选定下一个前轮定位角。3.打开车的时候，车轮，以确保它不是单纯的滚动滑动现象。4.为了确保安全行驶，应该尽量减少车轮转向力的传递，并且给驾驶者提供一个真实的行驶体验。通过可逆性适当的方法控制分流。汽车液压辅助转向装置的基本原理是由液压泵的液压驱动气缸,从而形成辅助推力驱动的拉杆,帮助汽车转向。震动震动噪声热量噪声热量已损耗的液压油液压油已损耗的液压油液压油黑箱图汽车转向装置汽车转向装置能量（转向）能量（能量（转向）能量（驱动）信号流信号流信号流信号流温度湿度温度湿度汽车转向装置包括转向操纵机构、转向器和转向传动机构三个组成部分。转向操纵机构是将驾驶员转方向盘的操纵力传给转向器，通常由方向盘、转向轴、转向柱等组成。转向器是把方向盘的操纵变成转向摇臂的摆动，将转向力放大。通过转向传动机构，车轮（转向节）能够将来自转向器的动力和行驶速度传递出去。总功能图总功能总功能转向传动功能转向器转向操纵功能转向传动功能转向器转向操纵功能输出力和运动输出力和运动传动方向盘传动方向盘原理解组合如下：方案序号分功能方案序号分功能技术物理解技术物理解123转向操纵方向盘转向器齿轮齿条蜗杆曲柄销循环球转向传动转向摇臂2.2转向器方案分析对于经常运行在较好道路上的车辆或者城市中的公交车来说,可考虑使用真正效率具有较高的、对可逆影响程度高的转向器。汽车的转向控制系统大致可以划分为机械式的转向控制系统和混合动力式的转向控制系统。机械式汽车的转向器控制系统是一种用来使驾驶员保持或同时改变车辆的速度和方向,在对汽车进行转向时,还要注意保证两个车轮之间能够保有和谐的转角运动关系。这种由驾驶员自己操纵的转向控制系统可以使得车辆能够保持一个直线或横向转弯的运动,或在两种转向器运动的状态之间进行切换。为了满足转向器的多种需求，工程师们需要仔细研究它的特点，并结合它的实际使用情况，制定出满足（1）操作力矩适当、方位盘和齿轮齿条协调的工程方案；（2）轴承的润滑、无异响、减振、NVH等特点的工程方案；（3）为了提高汽车的安全性和舒适度，工程师们需要精心调试和优化汽车的操作系统，并定期进行维护和检查，以便满足不同的需求。为了确保汽车的安全，我们必须认真对待（6）的转向系统的设计，以确保它们的长期稳定运行。（7）我们还必须确保它们的耐久性和低温特性。最后选择齿轮齿条式转向器。齿轮齿条式转向器结构分析该转向器分二端输出式和单端输出式二类。图2.1二端输出式根据图像，转向齿轮的轴11被固定在转向器的外壳5内，并由轴承12和13支撑。它的顶部由万向节10和转向轴联系。另一侧，由于它们的啮合，转向齿条4被放置成水平状态，并由球头座3与转向横拉杆1进行联系。7和9的弹簧能够有效地把齿轮固定住，确保它们没有任何空隙。此外，还能够利用调节螺母6来改变弹簧的松弛程度。当驾驶员操纵方向盘，11就会旋转，这样就会让4和其他的齿轮朝着相同的方向运动，这样就能够让左右的横拉杆带动方向盘的左右运动，最终让方向盘偏离原来的位置，完成汽车的转弯。从中央到尾端的齿轮齿条式转向器，具有类似的结构和运行机制，但是由于采用了螺栓6和拉杆7的组合，使得每个轴的操纵都更加精准。而从头到尾的，则是由轴的另一侧，由内外托架和拉杆组成，使得每个轴的操纵都更加灵活。图2.2单端输出式从结果来看，采用两端输出的车辆比采用单端出的车辆更加轻巧，而且更加便于进行液压辅助。因此，我们决定采用两端输出驱动。通过使用齿轮齿条式液压动力转向装置，可以大大提高车辆的操控性和安全性。这种装置由液压泵、分配阀、管道和助力缸组成，可以提供足够的动力来帮助车辆进行正确的操作。2.3动力转向机构布置方案布置方式有三种方案，第一种方法式转向动力缸和机械转向器成团，然后转向控制阀一起，这种组合被称为整体式动力转向系统。第二种方法把机械转向器和转向控制阀组成一个半整体式动力转向系统，转向动力缸单独成为一个部件。最后一种方法把转向动力缸和控制阀组合一起，机械转向器单独为一个部件称为转向助力器。通过对比分析，我们可以发现，不同类型的转向结构都具有一定的优势，例如：构造紧凑、主要零部件能够承受所有由动力缸构建的负荷、拆检简便、车轮在横向力矩作用下不易出现摆振、以及可以选择典型的转向器。尽管整体式动力转向器的结构相对紧凑，但是由于将其分配阀、转向器、驱动油缸三者装在一起，使得管路变得非常短。此外，由于摇臂轴、摇臂等大部分零部件必须承受动力缸已构建的负荷，这也增加了它们的体积和重量，从而给安装带来了不小的困难；另外，由于尚未采用典型的转向器，拆检转向器时也会比分置式的更加繁琐。此外,由于对转向器的密封性要求相当严格,也对转向器的工作造成很多的麻烦。分置式动力转向器由于分散布局，因此其机械转向器上可使用任何一个典型的结构构件;转向器零部件也不受发动机缸助力负载的限制;当车辆的转向桥负载过大时,虽然可以增大缸径或增大动力缸的总汽缸数,而不限制转向器的基本尺寸。但分置式的主要零部件数量较多,管路布局也比较复杂。在分置式的构造中,以联阀式和半分置式的使用最多,而连杆式的使用则最小。本课题最后选择半分置式。2.4动力转向器结构形式的选择转向器的结构型式,主要分为常压式和常流式。当中央回转的中立位置分派阀封闭时,高压流体运动将处于继续状况下,这被称之为动力回转加压流;当中央回转分派阀开启时,油在持续稳流状况下,其被称之为动力回转稳流。和常流型学习动力转向器相较,常压型的最大好处就是有蓄能器,将油泵排出的高压燃油,贮存在储能器中,当到达企业所规定的气压范围后,由油泵自行计算卸载并空转以此能够减少因通过液压系统管理而出现的风险及过大载荷。所以，就选择了常压型。2.5分配阀的结构方案两种不同的分配阀可以用来控制油路：一种是通过轴向移动的滑阀式，另一种是通过回转运动的转阀式。由于其具有简单的构造、良好的工艺特点、易于安装、优异的使用效果，滑阀型的分配阀目前被普遍采用。相对来说，转阀式的精确程度更高，密封部件的需求少，同时其机械设计也更优。然而，由于它的主体部件采用扭杆簧片，所以其结构相对来说更加复杂。最后选用转阀。

第3章液压系统方案分析与转向器输出力矩3.1常用转向液压系统工作原理当汽车处于不动的情况下，5则是正常状态，而液压泵2则会被释放，使得压缩的液压油能够回到油箱8。当驾驶员转动方向盘转向时，螺杆前后移动，油液从液压泵出来，通过4稳压后，通过5进入6，从而推动转向轮完成转向。(如图3-1所示)。图3.1常用转向液压系统工作原理3.2系统设计工作原理这个新的控制系统采用了先进的技术，包括了液控背压阀、带单向阀的节流阀、开式减压阀和“H”形三位四通换向阀，它们能够有效地控制支路体系，从而实现对液压缸的操控。通过安装一个具有单向阀门的节流阀，可以调整液压阀的开启和关闭，从而调整阀门的开度，以及阀门的开启速度，以确保压力在系统中的稳定性，并且在压力大于低压转向器的额定压力的情况下，能够维护压力的稳定性，从而确保压力在正常范围内。三位四通换向阀可以有效地协调车辆的行驶路径，并且能够确保车辆的正确操纵。(1)当转向器分配阀在中位时，汽车是直线行驶。液体从5进入8后回到1，有两个因素：一是8的中位油路接通结构为“H”型，液压系统无压力；二是开式减压阀在系统无压力状态下无减压作用，整个支路无节流。7、8、10都没有正常工作。(2)向左转方向盘，8在平行位置进行工作，压力油接通到9“平行”位置的方向控制口，支路成封闭回路，迅速建压到9的阀芯开启压力，推动阀芯，使9在平行位置进行工作。支路继续升压至7开启压力，压力油推开7、经过9进入10(执行元件)。同时，压力油经过6进入7的有杆腔，在保证9的阀芯彻底移动到换向位置的前提下，缓慢推动锥阀芯(相对液控阀的阀芯移动速度)至到最大开度，消除压力油经过7时产生的压力损失，并防止系统在高压状态下发热升温。执行系统压力随转向桥的负载升压，当压力升过减压阀的设定出口压力时，减压阀开始减压工作，始终保证转向器分配阀压力恒定，不超载，大大提高了转向器可靠性。图3.2系统设计工作原理(3)向右转方向盘，8在交叉位置进行工作，压力油进入9“交叉”位置的方向控制口，支路成封闭回路，迅速建压到9的阀芯开启压力，推动阀芯，使9在交叉位置进行工作。左转向与其他元件液体工作特性完全相同。左右转向转换工作过程关键特性：汽车在左右转向转换过程中9阀芯回到中位位置(执行系统处于无压状态)后，又移到任一左右转向位置的瞬时，3阀芯在回位弹簧和6的作用下，将油液释放并关闭，支路获得压力，液控换向阀开始工作。

3.3转向器输出力矩的确定为提高行车安全性,对构成回转控制系统的各零部分均应为适当的抗拉强度。欲在验算回转控制系统零部分的抗拉强度时,须事先确认相互作用于各零部分上的最大受力。因素上述阻碍的原因,有转轴的载荷、道路磨擦力和轮胎气压等。因为移动转向轮要接受磨擦力,还有转向轮绕主销旋转时的外磨擦力、轮毂平衡磨擦力、轮毂变形磨擦力,以及在转向系中的内摩擦力等。G1=mg=141410=14140NM=G1L／4=14140×135／4=477225N.mm式中，G1为汽车前轴负荷；M为汽车转向器的输出力矩；m为汽车的前轴负荷，单位是Kg；g为重力加速度，计算时取g=10N/Kg；L为汽车转向摇臂中心距，单位是mm。

第4章轴的设计计算及校核4.1转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算4.1.1材料的选择采用20CrMnTi钢制作的摇臂轴，因为它的前端承受的载重较小，所以螺纹、三角形花键以及卡簧槽的表面没有进行渗碳处理，而其他的表面则有0.8~1.2mm的渗碳。4.1.2结构设计为了确保转向摇臂能够牢牢地紧贴在轴上，使其连接牢固，无缝隙，运行良好，我们在壳体的位置采用了锥形渐开的样条，并通过螺纹固定，花键的设计也采用了相同的方式。由于齿扇在与齿条的接触过程中会产生摩擦力，随着时间的推移，会形成空隙，为了使调节动作更容易实现，将齿扇设计成变厚齿扇。4.1.3轴的设计计算（1）渐开线花键的设计计算这个轴的花键设计成了45°，其模数为0.8，齿数为36，并且压力角也是45°。渐开线花键几何尺寸的计算分度圆直径D=mZ=0.836=28.8mm;基圆直径Db=mZcos45°=0.836×1.414=20.36mm;周节P=m=3.140.8=2.5mm;内花键大径Dei=m(Z+1.2)=0.8(36+1.2)=29.76mm;外花键大径Dee=m(Z+0.8)=0.8(36+0.8)=29.44mm;外花键小径Die=m(Z-1.2)=0.8(36-1.2)=27.84mm；渐开线花键的校核计算通过实验发现，连接强度的计算方法是以挤压、弯曲和剪切三种方式进行，挤压为主要。计算：渐开线花键的平均直径mm;渐开线花键齿的工作高度=m=0.8mm；渐开线花键齿的工作长度=25mm；其弯曲应力

；许用弯曲应力为此设计满足要求。（2）变厚齿形齿扇的计算在开始计算之前，需要确保以下几个参数被精确地调整：模数m；法向压力角通常介于20°~30°；齿顶高系数X1，通常可以选择0.8或1.0；径向间隙系数，通常可以选择0.2；正圆齿数，通常介于12~15；齿扇的长度，通常介于22mm~28mm。表4.1齿扇齿模数 齿扇齿模数m/mm3.03.54.04.55.06.06.5轿车排量/mL5001000～18001600～200020002000前轴负荷/N3500～38004700～73507000～90008300～1100010000～11000续表4.1齿扇齿模数货车和大客车前轴负荷/N3000～50004500～75005500～185007000～195009000～2400017000～3700023000～44000最大转载质量/Kg350100025002700350060008000针对车轮的前轴负荷G1=14140N，经过详细的数据分析，最终确定了齿扇的模数m=5mm。然后，由变厚齿扇的模数m=5mm,查表选择确定转向器的相关尺寸。几何尺寸计算：变厚齿扇的模数m=5mm;变厚齿扇的法向压力角=30°；整圆齿数为13；齿扇齿数为z=5；变位系数X1=0.082；分度圆直径d=mz=513=65mm;分度圆齿厚S=/2=3.145/2=7.85mm;齿顶高ha=X1m=0.85=4mm;齿根高hf=(X1+c)=(0.8+0.25)5=5.25mm;齿顶圆直径da=d+2ha=65+24=73mm;齿扇的结构设计由于齿扇的齿顶圆径da小于500mm，因此，我们还能够使用其他的规格。此外，齿根圆直径df=d-2hf=65-25.25=54.75mm，但是它的轴径却有很小的变化，只有32mm，这样就能够将它们组合在一起，使得它们的材料和齿扇的齿轮完全保持一致。5）齿扇齿的应力校核图4.1齿扇齿受力简图作用在齿扇上的圆周力Fa===14683.85N;（4－1）齿扇的齿高h=ha+hf=4+5.25=9.25mm;则齿扇齿的弯曲应力w==（4－2）=508.65N/mm[w]=540N/mm;上式中，[w]为许用弯曲应力，[w]=540N/mm。齿形齿扇的性能完全符合预期的要求。4.2螺杆轴设计计算及主要零件的校核4.2.1材料选择采用优质的20CrMnTi钢材料制作的螺杆轴，经过精心的热处理，其滚道处的渗碳层厚度可达0.8~1.2mm，而且其表面的淬火温度可达HRC58~63。此外，其20号轴的硬度大于等于HRC40，而且渐开线的花键处无渗碳。4.2.2结构设计鉴于轴承的轴向稳定性，我们选择了轴肩作为轴承的内部结构，并且符合角接触球轴承的规范，因此，我们把轴的两个边的直径都设置成d=20mm。此外，我们还把轴的左边的轴的长度设置成14mm，这样就会让轴承更容易地被紧紧地紧贴住。为了确保汽车的轴承的位置与轴承的位置的精确性，我们选择了渐开线的花键来进行连接，这种方法的制造过程也类似于齿轮的制造。此外，我们还会通过改变花键的形状来降低轴承的磨损，从而提升整个系统的性能。将一定数量的钢铁安排到螺杆与螺母的接合部位，并安装一个可以让它们顺利滑行的机械装置，以阻止它们脱离接合部位，并将它们安全地送到指定的位置，以实现一个完整的循环。。4.2.3轴的设计计算（1）变厚齿扇齿模数m=5.0mm，转向螺旋杆通过查表参数如下：钢球中心距D=32mm;螺杆外径D1=29mm;钢球直径d=7.144mm;螺距P=10mm;工作圈数2.5；环流行数2；螺母长度L=56mm;齿扇齿数Z=5;齿扇整圆齿数Z’=13；齿扇压力角=27º30´；齿扇宽26mm；其他参数的设计计算：螺母内径D2=D+(5%到10%)D1=32+(5%到10%)×29=33.5到34.9mm;圆整后取D2=34.2mm;每个环路中的钢球数;（4－3）圆整后取n=32;滚道截面半径mm;（4－4）圆整后取R2=4mm;接触角选择=45º；当转向盘转过5角(即2.5圈)时，对应螺母在螺杆上运动的距离S与齿扇节圆应转过的弧长相等,摇臂轴转过0.25角，而转向轮达到最大角度，则==51mm;（4－5）则螺杆螺纹滚道的有效工作长度L’等于螺母在螺杆上移动的距离的2倍，L’=2S=2×51mm=102mm;在这种情况下，我们应该尽可能地减少滚道的长度。但为安全计算，在有效工作长度L’之外的两端各增加0.5-0.75圈滚道长度。因此，螺杆螺纹滚道的实际有效工作长度LL=L’+2(0.5到0.75)d=102+2×(0.5～0.75)×7.144=109.44～112.716mm;又螺杆螺纹滚道的有效工作长度距两端面距离5.5mm，即螺杆螺纹滚道的实际有效工作长度LL’+25.5=102+25.5=113mm；圆整后取L=112mm；螺杆螺线导程角则,则===5.68º;（4－6）4.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核螺杆受力作用在螺杆上的轴向力F2（4－7）d为变厚齿扇的分度圆直径；钢球与螺杆之间的正压力F3F3=（4－8）n为参与工作的钢球数；接触角=45º；螺杆受力简图则可见接近于0.1，根据查取K=0.970;（4－9）表4.2系数K与的关系1.00.90.80.70.60.50.40.3K0.3880.4000.4100.4400.4680.4900.5360.6000.20.150.10.050.020.010.007K0.7160.8000.9701.2801.82.2713.202钢球与滚道之间的接触应力=K=2273.15[]；（4－10）上面式子中，R1为螺杆外半径；R2为滚道截面半径；r为钢球半径；E为材料弹性模量，等于2.1;[]为许用接触应力。

第5章齿轮齿条式液压动力转向机构设计液压动力技术的齿轮齿条式转向机构，不仅具有传统的机械式转向机构的功能，而且还配备了液动加力装置，可以有效地采用提升转向性能。5.1参考数据的确定表5.1上海通用别克赛欧汽车转向参数轮距1440mm轴距2750mm满载轴荷分配：前/后877/1643(kg)轮胎175/60R14主销偏移距a50mm轮胎压力p/MPa0.45方向盘直径307mm最小转弯半径6.9m转向梯形臂200mm5.2转向轮侧偏角计算图5.1车轮位置简图（7-1）（5-1）5.3转向器参数选取为了提高性能，齿轮齿条回转器通常采用斜齿轮。这种类型的小齿轮具有较低的模数之间，主动小齿轮齿数在之间，压力角取，螺旋角之间。故取小齿轮，，右旋，8级精度等级。转向节原地转向阻力矩：（5-2）方向盘转动圈数：（5-3）角传动比：（5-4）方向盘上的手力：（5-5）操纵载荷对汽车和货车的影响都是有限的，因此，为了确保安全，这些载荷的大小必须在150~200N之间，而且不能超过500N，以确保设计的要求。（5-6）力传动比：（5-7）取齿宽系数（5-8）齿条宽度圆整取，则取齿轮齿宽5.4选择齿轮齿条材料在制造小型齿轮时，我们会使用20CrMnTi这种材料，它在中国广泛使用，并且在各种应用场景中都非常受欢迎。我们会使用经过表面渗碳淬火的材料来提升它的齿面硬度，使其达到HRc58~63。此外，我们还会使用40Cr这种材料来制造齿条，并使其经过高频淬火，以提升它的表面硬度。5.5强度校核校核齿轮接触疲劳强度选取参数，按ME级质量要求取值，；，，故以计算（5-9）查得：，，，；，，，则，（5-10）齿轮接触疲劳强度合格。2、校核齿轮弯曲疲劳强度选取参数，按ME级质量要求取值；；；；；故以计算：（5-11）据齿数查表有：；；；。则：（5-12）齿轮弯曲疲劳强度合格。5.6齿轮齿条的基本参数如下表所示表5.2齿轮齿条基本参数名称符号公式齿轮齿条齿数631分度圆直径15.2314—变位系数—1—齿顶高52.5齿根高0.6253.125齿顶圆直径25.2314—齿根圆直径13.9814—续表5.2齿轮齿条基本参数齿轮中圆直径20.2314—螺旋角—10°齿宽30205.7齿轮轴的结构设计图5.2齿轮轴的结构第6章转向传动机构和操纵机构设计6.1转向传动机构的臂、杆与球销通过使用不同的材质，例如35Cr、40、40crni等，我们可以将转向摇臂、转向节臂和梯形臂进行精密的铸造，并使它们具有更好的结构稳定性。为了更好的实现这些目标，我们通常会使用一种可调整的椭圆形截面。采用三角形花键连接的转向摇臂，其花键轴和花键孔之间的间距要求较高，并要求精准的精准匹配，使其能够准确地安放于指定的位置。此外，由于转向摇臂的长短受多种因素的影响，如传动系统的结构、驱动力的强弱，通常建议将其放宽至300~400mm，而我们的设计则将其放宽至340mm。为了满足总体安装的要求，转向传动机构的杆件必须采用具有良好的刚性和轻巧的20、30和35号钢的无缝钢管，并且在不同的尺寸范围内进行精细的设计。通过使用球形铰接技术，可以有效地减少因为零部件之间的摩擦和擦伤，同时还可以实现更加精确的相互作用，从而提高整个系统的性能.。这种技术的核心原理就是通过使用弹性材料来固定零部件。由于其简单的设计，使得弹簧可以被轻松地安装到中、重型载货汽车的拉杆轴线，然而，由此带来的问题是，其承受的力量要远远超过了汽车在恶劣路况下施加的轴向力，从而降低了球头及衬垫的使用寿命。采用弹簧沿球销轴线的设计，可有效地抵抗因车辆行驶时受到的不均匀载荷，从而避免因载荷变化引起的空气阻力。此外，将整个转向横拉杆的两端与分段式横拉杆的左右侧的外侧的球形铰接连接起来，并将它们固定在一起，可有效地减少空气阻力，从而提高设计的可靠性。为了确保杆的精确度，我们将对它的长度进行调节。此外，我们还将对它的所有部分进行球形铰接，将它们组装在一起。为了确保它们的正常运行，我们还将对它们的部分和衬垫进行润滑，同时也要确保它们的完好。所有的球销和衬垫都是由高碳合金钢制成，包括12CrNi3A、18MnTi和20CrN。它们的工作表面上都进行了渗碳淬火，其渗碳层厚度在1.5~3.0mm之间，而且它们的表面硬度在HRC56~63之间。此外，它们还可以使用中碳钢制作，并进行高频淬火。在球销的过渡圆角部分，还使用了滚压技术来加固。采用高强度的碳纤维材料，如35和40碳纤维，打造出了球形的外壳。6.2转向盘的尺寸及布置转向盘是驾驶员手部操作控制汽车转向的部件，其尺寸和布置对驾驶员的控制感受及驾驶安全性都有很大的影响。首先，转向盘的尺寸应该适中，不宜过小或过大。如果转向盘过小，驾驶员将难以精确地控制转向，容易出现偏差；如果转向盘过大，驾驶员的转向动作将变得笨拙、缓慢，不利于紧急情况下的驾驶员操作。所以在选择转向盘直径时，最佳的转向盘参考直径尺寸是400毫米，450毫米、500毫米以及550毫米，方向盘设计的高低和尺寸大小都是根据驾驶员驾驶不同的车型和大小来设定的，以满足驾驶员的舒适性和操纵性的要求。其次，转向盘的布置要考虑到驾驶员，让驾驶员在操作过程中更加自然和舒适。转向盘的中心应该和驾驶员的身体中心位于同一垂直线上，膝盖与转向盘之间留出一定的空间，以便驾驶员在踩刹车和加速踏板时不会撞到转向盘。同时，转向盘的高度也要考虑到驾驶员的身体结构，一般来说，需距离驾驶员的胸部位置大约25-30cm左右。此外，随着汽车的智能化发展和驾驶员的多样性需求，现代汽车的转向盘的布置方式也越来越多样化。比如，一些汽车采用方向盘上下调节或前后调节的设计，以便不同身高或体形的驾驶员都能够找到适合自己的驾驶位置。还有一些汽车采用多功能转向盘的设计，可以在转向盘上加装多个控制按钮，以方便驾驶员对汽车各系统的操作控制，提高了驾驶员的驾驶便利性和驾驶安全性。总之，转向盘的尺寸和布置是驾驶员与汽车之间的直接交互，使得驾驶员更加舒适、自然和便捷地操纵汽车，从而提高驾驶员对汽车的控制能力，增加驾驶安全性。6.3转向操纵机构的防伤安全措施转向操纵机构是一种常见的机械装置，用于控制车辆或其他设备的行驶方向，其安全性能直接关系到驾驶员和其他交通参与者的安全。为此，设计人员在设计转向操纵机构时，应当采取以下防伤安全措施：防误操作设计：转向操纵机构应采用需要较大操纵力度或需要特殊动作才能进行操纵的设计，以防止误操作导致的意外伤害。操纵杆、手柄等防误装置应设置在不易误触及高度、位置，并标明明确的使用流程。防卡防夹设计：与转向操纵机构相邻的部分如车门、座椅等都应该尽量避免部件凸出，预留充分的空间；在机构内部，指向操纵机构的管线、电线应该正确罩套，以免发生卡夹；机构内的散热片、其他站立的零部件必须设置保护措施，以保证行驶过程中不会与驾驶员或其他行人发生意外。安全制动设计：在转向机构设计中应预留足够的空间安装安全制动装置。当车辆行驶时，转向机构发生故障或操作错误时，安全制动装置可以在几乎不增加转向操纵机构的阻力的情况下，快速地将车辆安全停下来。综上所述，采用合理的设计原则和必需的安全措施可以有效地保证转向操纵机构的安全性能，从而保护驾驶员和其他交通参与者的人身安全。第7章基于SolidWorks转向系统的三维建模在这次的建模过程中，自己优先进行三维建模，三维装配，再依据三维模型进行二维工程图的导出，在建模的过程中自己也深深地体会其艰辛的过程以及收获时的喜悦，在这次的三维建模过程中，从齿轮，轴到轴承箱体等，一共绘制了很多个零件，最终完成了整个三维的建模过程，当然，在其中有一些简化的结构，简化的目的也是为了减少占用的内存，让设计更加的流畅。下图是所有的三维建模的模型：图7.1齿轮轴截图图7.2转向节零件的建模在构建转向节零件的模型时，“拉伸切除”指令是必不可少的，但更重要的是，如何找到一个合适的参考点，以便产生相应的特征。“平行”、“垂直”、“重合”、“角度”、“距离”指令可以帮助我们找到合适的参考点，并将其作为基准，以便进行建模。图7.3装配图结论此文以现实中的车辆为参考，对液压助力转向系统进行了设计与强度校核，进行了一些零件图的绘制，并通过solidworks对此系统进行了三维建模。本设计着重研究了液压助力转向器，经过众多的分析，最后选择了齿轮齿条式转向器。对齿轮齿条转向器进行了相关参数的设计与分析，其次在转向操纵系统和传动系统也进行了分析，划定了主要零件的尺寸。并且对液压系统也进行了原理的阐述。总之，液压助力转向系统的设计需要综合考虑多个因素，需要考虑设计因素，使用条件，还有设计的经济性与实用性。参考文献李波,白艳飞,李双双,周佳,董洪昭.四轮全方位线控转向系统设计与控制方法研究[J].机械工程师,2022,(12):143-148+152.刘隽宁.薄煤层无轨胶轮材料车全轮转向系统设计[J].煤矿机械,2022,43(11):8-11.贺克伟.某型矿用支架搬运车全液压优先转向系统的设计及应用[J].液压气动与密封,2022,42(10):105-108.赵