则ip=
2MrRsw2Mr? 。 若忽略磨擦损失则：??iwo MhaMh?k由此ip?iwo?Rsw，式中a为车轮节臂 a由式可知，力传动比与Rsw．a和iwo有关，a愈小，ip愈大，转向愈轻便． 由以上过程可计算出结果如下：
n?36o0１） 转向器角传动比 iw???i??o２） 力传动比 ip?iwo?Rsw 式中a?1 2B?50mmRip?iwo?swa 则
?4?10050?80?.5o360?4
20?25a
转向的传动比选择为4，考虑到得因素如下：
(1)车手转向灵活，操作方向盘时无需换手方向盘单向转角应不超过1/2 圈；
o??25(2)最小转弯半径为Rmin =4500mm ，此时要求最大外转角至少为omax，此时对应的最大内转角为?imax=33.6785°，与此对应的方向盘转过的最大角度应小于180。综上设定转向传动比为4，即方向盘转过4 度，车轮转过1 度，则方向盘的最大转角大约为120?180 ，满足要求。
8 齿轮齿条参数设计及校核
8.1 齿轮精度等级、材料及参数的选择[11]
由于转向器齿轮转速低，是一般的机械，故选择8级精度。综合考虑选用直齿圆柱齿轮。
齿轮模数值取值为m=2.5，主动齿轮齿数为Z1=6，压力角取α=20°.
主动小齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火，硬度在56-62HRC之间，取值60HRC. 为减轻质量，壳体用铝合金压铸。
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8.2 齿轮几何尺寸确定[12]
齿顶高 ha =mn?2.5mm
???cn?2.5??1?0.25??3.125mm齿根高 hf?mnhan??
齿高 h = ha+ hf =2.5?3.125?5.625mm 分度圆直径 d =mz=2.5?6?15mm 齿顶圆直径 da =d+2ha =15?5?20mm 齿根圆直径 df =d-2hf =15?6.25?8.75mm 基圆直径 db?dco?s?1?5?cos?20 1mm齿距 p=πm=3.14×2.5?7.85mm
齿条宽度 b2??dd1?1.2?15?18mm圆整取20mm， 齿轮齿宽 b1?b2?10?30mm
8.3 齿根弯曲疲劳强度计算
8.3.1 齿轮的齿根弯曲强度校核 ?F?2KTYFaYSa?dmz321?[?F]
（1）齿轮使用系数：KA=1.35
齿轮动载系数：KV=1.12 齿轮齿向载荷分布系数：Kβ=1.0 齿轮齿间载荷分配系数：Kα=1.0
计算载荷系数：K= KA KV KβKα=1.35×1.12×1.0×1=1.512 （2）齿轮的转矩 T=25N·m （3）取齿宽系数 ?d?1.2
（4）齿轮齿数 z1?6
（5）许用弯曲应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则
[?F]?KFN?SFE?2238.MPa86
则齿轮的齿根弯曲强度为：
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?F?2KTYFaYSa?dm3z21?2?1.512?25?2?[?F]合格 321.2?2.5?68.3.2 齿面接触疲劳强度校核 校核公式为： ?H?ZEZHZ?2KTu?1bd2u ?522.50MPa
许用接触应力??H?，查表得接触疲劳强度极限?H疲劳寿命系数KH?1，安全系数 SH?1
min?HlimKH??522.5MPa ??H???SH弹性影响系数 ZE?180MPa ?H?180?2.5?112，区域系数 ZH?2.5，重合度系数Z?＝1
2?1.512?250005?1?????H?? 530?152 由以上计算可知齿轮满足齿面接触疲劳强度，即以上设计满足设计要求。
8.4 齿条参数的设计
根据齿轮齿条的啮合特点:1、齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时才与其节圆相重合；2、齿轮与齿条的啮合角永远等于压力角。
因此,齿条模数m=2.5，压力角??20?，齿条断面形状选取圆形 齿条的齿数计算z2：Z2= Z2?式中：
L：齿条行程，62.3mm Mn2:齿条模数，2.5 α2：齿条压力角，α
2=20
2L
?mcos?2Z2?2L2?62.3??16.69，取Z2=20
?mcos?2??2.5?cos2031
齿顶高 ha =mn?2.5mm
??mc?0.625mmnn齿根高 hf
齿高 h = ha+ hf =2.5?3.125?5.625mm 齿距 p=πm=3.14×2.5?7.85mm 齿轮齿条传动受力分析：
若略去齿面间的摩擦力，则作用于节点P的法向力Fn可分解为径向力Fr和圆周力Ft
Ft?2T1/d1?2?25000/15?3333N
Fr?Fttan??3333tan20?1213N
其中T1为齿轮传递的转矩，N?m
d1为齿轮的节园直径mm，啮合角?=20
结论
转向系统是汽车的一个重要组成部分，在赛车中占有重要的地位，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性。
本文第一章简述了转向系统在赛车中的作用，以及转向系统设计的思路。第二章概述了转向系统的功能要求、分类，以及赛车转向系统的布置。第三章通过比较各种转向器的优缺点，选用了齿轮齿条转向器，并做了具体的介绍。第四、五章简述了转向系的另外两部分，即转向操作机构和转向传动机构。第六章对适应齿轮齿条转向器的断开式转向梯形进行了优化设计。第七、八章对转向器性能参数及齿轮齿条参数进行了设计校核。
本文亦存在着需要改进的地方，如在转向梯形的优化中，应该考虑前轮定位参数三维模型对其的影响，以及需要用ANSYS对转向系模型进行有限元分析，但由于本人时间和精力有限，这些工作有待进一步开展。
由于此次设计水平有限，在设计中必会出现许多不完善的地方，希望老师加以纠正。
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致谢
本文是在指导老师张代胜教授的指导下完成的。在课题的完成过程中，老师以其渊博的学识和严谨的治学态度给予我深深的教诲。更为重要的是，张老师一丝不苟学者风范使我受益匪浅。在此表示衷心的感谢和崇高的敬意！从课题的选择、设计思路的确定、研究计划的制定、设计的开展，各个方面都离不开张老师耐心的帮助和教导。
还要特别感谢和我一起学习的同学王子涵、余五辉、胡建的帮助，他们扎实的专业知识功底，认真严谨的科研态度都给我留下了深刻的印象。他们在我学习过程中提供了支持和热情帮助，在此表示感谢！
最后深深的感谢呵护我成长的父母。回顾多年来走过的路，每一个脚印都浸满着他们无私的关爱和谆谆教诲。父母的爱是天下最无私的最宽厚的爱。他们在精神上和物质上的无私支持，坚定了我追求人生理想的信念。感谢他们对我无微不至的关怀，没有他们的支持我将难以完成学业。大恩无以言报，惟有以永无止境的奋斗，期待将来辉煌的事业让父母为之骄傲。我亦相信自己能达到目标。在此，我要对父母表达我最诚挚的爱意！
最后感谢所有支持和关心我的老师、亲人、同学和朋友们！
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