毕业设计（论文）材料之二（2）
本科毕业设计(论文)开题报告
题目： 齿轮齿条转向器设计
Gear rack steering gear design
课 题 类 型： 设计■ 实验研究□ 论文□ 学 生 姓 名： 刁兆兵 学 号： 3090104301 专 业 班 级： 车辆093 学 院： 机械与汽车工程学院 指 导 教 师： 肖平（讲师） 开 题 时 间： 2013/3/1
2013 年 3 月 10 日
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一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值） 本课题研究的主要内容：
本课题旨在要求学生在对某款汽车的齿轮齿条转向器进行设计，确定各零部件的相关尺寸数据，绘制零件图，在此基础上对其进行建模。然后利用ADAMS软件对所齿轮齿条转向器三维模型进行运动学仿真，在取得成果的基础上撰写毕业论文。
课题研究的意义：
随着汽车技术的进步，人们对转向系统的轻便型、路感、精准性提出了更高的要求，转向器作为转向系统的关键部件，其性能显得更加重要。齿轮齿条式转向器它主要由小齿轮、齿条、调整螺钉,外壳及齿条导块等组成,转向器小齿轮在转向主轴的下端,与转向齿条啮合。当旋转方向盘时,转向器中的小齿轮便转动,带动转向器中的齿条朝方向 盘转动的方向移动。转向器齿条的动作,通过转向器齿条端头和转向拉杆端头,传递到转向节臂上,从而使车轮转动。齿轮齿条式,转向器具有下列优点。
(1)构造筒单,结构轻巧。由于齿轮箱小,齿条本身具有传动杆系的作用,因此,它不需耍循环球式转向器上所使用的拉杆。
(2)因齿轮和齿条直接啮合,操纵灵敏性非常高。
(3)滑动和转动阻力小,转矩传递性能较好,因此,转向力非常轻。 (4)转向机构总成完全封闭,可免于维护。
鉴于齿轮齿条转向器具有结构简单、紧凑、质量小、传动效率高等优点，因此，被广泛由于汽车上。
二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述） 研究现状：
齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。与其它形式转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要的优点是：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90％；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，可自动消除齿间间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用的体积小；没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大；制造成本低。齿轮齿条式转向器的主要缺点是：因逆效率高(60％～70％)，汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能传至转向盘，称之为反冲。反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车行驶方向，转向盘突然转动又会造成打手，对驾驶员造成伤害。根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：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。采用侧面输入、中间输出方案时，与齿条固连的左、右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近。由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系的运动干涉。拉杆与齿条用螺栓固定联接，因此，两拉杆与齿条同时向左或右移动，为此在转向器壳体上开有轴向方向的长槽，从而降低了它的强度。采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在乎头微型货车上。如果齿轮齿条式转向器采用
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直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合，则运转平稳性降低，冲击大，工作噪声增加。此外，齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角只能是直角，为此因与总体布置不适应而遭淘汰。采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声均下降，而且齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要求。
发展趋势：
从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(RP型)。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。 据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45％左右，齿条齿轮式转向器占40％左右，其它型式的转向器占15％。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。我国的转向器在向大量生产循环球式转向器发展。在国外，循环球式转向器实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试验和研究，大大提高了产品的产量和质量。齿轮齿条式转向器和循环球式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。齿轮齿条式转向器的主要优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；制造成本低。基于以上调查和转向器的优点，循环球式转向器和齿轮齿条式转向器将是以后转向器的发展的趋势和潮流。
三、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）
毕业设计（论文）研究方案：
本课题首先以某款汽车为对象，研究其齿轮齿条转向器的特殊要求以及其主要特点。根据该车型要求与国家标准，利用所学过的理论力学、材料力学、机械原理、以及机械设计等基础知识对该车齿轮齿条转向器进行结构设计并确定其尺寸与材料。然后利用AUTOCAD软件画出车架的零件图与装配图。在此基础上，利用三维建模软件PRO/E建立该车转向器的几何模型。最后，利用ADAMS软件进行运动仿真分析，由此找到该齿轮齿条转向器的问题并进行修改，直到符合各项标准为止。最终在此基础之上，撰写毕业设计论文。
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毕业设计（论文）工作计划：
工作计划表：
内容进程 查阅参考相关资料进而开题 研究齿轮齿条转向器的特殊要求与特点 学习PRO/E软件与ADAMS软件 进行齿轮齿条转向器的结构设计并计算 绘制齿轮齿条转向器零件图与装配图 建立转向器模型、进行运动学仿真分析并修改 撰写毕业论文 提交审核及修改论文 毕业答辩 起止日期 2.19-3.03 3.04-3.10 3.11-3.24 3.25-3.31 4.01-4.21 4.22-5.19 5.20-5.26 5.27-6.09 6.10-6.16 周 1-2 3 4-5 6 7-9 10-13 14 15-16 17 备 注 研究重点：转向器的结构设计、各零部件尺寸与材料的确定； 研究难点：对该转向器进行建模以及运动学分析与修改。 四、主要参考文献
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指导教师意见 签名： 月 日 教研室意见 ： 教研室主任（签章） 月 日 评审小组意见 ： 参加评审人员（签字） 月 日 - 6 -