CATIA某型电动汽车-转向系统设计(4)
本设计选用斜齿圆柱齿轮式和斜齿齿条的方案。
齿条断面形状有圆形、V形、Y形三种。圆形齿条生产时成本低，质量大概比其他两种要小五分之一。V形和Y形配合托座能限制齿条的运动，让齿条只能在水平直线上移动，而不发生旋转，以保证齿轮齿条的正确配合。在齿条与托座之间通常装有用减磨料做的垫片，以减少滑动摩擦。
本设计采用圆形断面齿条。
根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，齿轮齿条式转向器在汽车上有四种布置形式如图2-2：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形[19]。
图2-2齿轮齿条式转向器在汽车上的四种布置形式
2.3设计目标参数表以及转向轮偏角计算
表2-1设计目标参数
轮距（前/后） 1270mm
轴距 L=2400mm
整备质量 m0=1000kg
满载轴荷分配（前/后） 676kg/624kg
轮胎 165/60R14 75H
主销偏移距a 90mm
轮胎压力 2mpa
方向盘直径 370mm
1）转向轮侧偏角计算
转向系统的性能从整车机动性能着手，在最大转角时的最小转弯半径为轴距的2-2.5倍。此电动车的轴距为2400mm,因此其半径在4.8-6.0m，此电动汽车是观光车，不需要太好的机动性能，最小转弯半径 可取6m。
由图2-2可得转向轮外轮最大转角
( 2-1 )
式中，a为主销偏移距，通常的a取值为0.4-0.6倍轮胎的胎面宽度尺寸，L为汽车轴距。
图2-3转角图
计算得
2）转向轮内转角 （2-2）
2.4转向器参数选取与计算
齿轮齿条式转向器的齿轮多采用斜齿，模数在2-3mm之间，主动小齿轮齿数大多在5-7之间，压力角α=20°，齿轮螺旋角的取值范围9°-15°。齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变数比的齿轮压力角，对现有结构在12°-35°范围变化。
正确啮合条件：
根据设计要求，齿轮齿条的主要参数如下表
表2-2 齿轮齿条的主要参数
名称 齿轮 齿条
齿数Z 6 31
模数Mn 2.5 2.5
压力角α 20° 20°
螺旋角β 10° 10°
变位系数Xn 0.65 0.65
转向时需要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、转向轮稳定阻力、轮胎变形阻力以及转向系中的 内摩擦阻力矩。通常用以下的经验公式来计算汽车在沥青或混泥土路面上的原地转向阻力矩 (N•mm)。
轮胎原地转动的阻力矩由经验公式得
(2-3)
式中，f-轮胎和路面间的滑动摩擦因素，一般取0.7；
G1-转向轴负荷（N）；