英菲尼迪Q50线控转向的研究与设计.docx

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1、 英菲尼迪Q50线控转向系统的研究与设计英菲尼迪Q50线控转向系统的研究与设计摘 要英菲尼迪Q50为全球首次采用线控主动转向系统（Direct Adaptive Steering）的量产车型。这套原本用于航空航天工业的技术，被英菲尼迪的技术人员研究改良并且引用投放于Q50量产车型，深以为然，的车辆技术像一艘载有千年历史的航船，向着浩瀚无边的充满挑战的大海勇往前行。据报道，英菲尼迪的工程师整整花了十年有余的时间去对这套DAS系统进行方方面面地技术测试和数据评估，可想而知，该系统的可靠性和实用性必定有大量的数据支撑着。除此之外，DAS系统还有着它本身的各种使用特性，如更加灵敏的转向反应、更加安全的

2、系统结构、更加稳定的操纵感受本设计题目为英菲尼迪Q50线控转向系统的研究与设计。课题通过对英菲尼迪Q50的数据输入到经过线性转向系统后，依靠线控转向系统的可变传动比转向灵敏度，以及横摆角速度增益的影响的研究与验算为中心，来对线控转向系统展开研究与设计。根据上述的数据分析与研究，着重对以下内容进行了阐述：线控转向系统中回正电机的选择；转向操纵机构的设计；转向电机的选择以及齿轮齿条式转向器的选择。根据所得的数据从而计算相关的实验数据，例如角传动比和力传动比的大小。另外，在转向盘模块中主要介绍了回正电机的选型，转向操纵机构的设计；而在转向执行模块中主要介绍了转向执行电机的选型、额定力矩、额定转速、齿

3、轮的受力分析以及齿轮齿条的强度检验和计算。对本次毕业设计来说，不仅仅是完善和巩固自身的汽车专业知识，更加是体现了英菲尼迪在汽车转向系统的道路上付出的心血和赋予的希望，为汽车领域掀开了新的面纱。同时，这套线控转向系统在汽车发展的未来里，必然是不可或缺的角色。关键词： 线控转向；使用特性；转向电机；齿轮齿条Research and design of infiniti Q50 control steering system.ABSTRACT Infiniti Q50 is the first mass-produced vehicle in the world with Direct Adapti

4、ve Steering. The originally used in the aerospace industry technology, the infiniti technical personnel of research and reference in Q50 production models, deep thinking, vehicle technology is like a ship carrying one thousand - year - old ship, toward the vast boundless challenging the sea brave go

5、 forward. According to the report, infiniti engineers spent more than ten years of time to go to every aspect of the DAS system technology test and data assessment, it is conceivable that the reliability and practicability of the system must be supported by a large amount of data. In addition, the D

6、AS system also has its own various use features, such as a more sensitive steering response, a more secure system structure, more stable manipulation feelings.This design is the research and design of infiniti Q50 line control steering system. Subject of infiniti Q50 wire control steering system for

7、 a series of data analysis and research, based on the variable ratio steering sensitivity of wire control steering system, and the influence of horizontal pendulum angular velocity gain the research and calculation as the center, to wire control steering system study and design. According to the abo

8、ve data analysis and research, the following contents are discussed emphatically: the selection of the back positive motor in the line control steering system; Steering mechanism design; Selection of steering motor and gear rack type steering gear. Based on the data obtained, this paper calculates t

9、he efficiency of the steering system, steering resistance moment, angular transmission ratio and force transmission ratio. In addition, in the steering wheel module, the selection of the back motor is mainly introduced, and the steering mechanism is designed. And in turn to perform in the module mai

10、nly introduced to perform selection, rated torque, rated speed of the motor, gear and rack type steering the overall design, stress analysis and fatigue strength of gear and rack, tooth root bending fatigue strength, respectively.For the graduation design, it is not just to improve and consolidate t

11、heir car professional knowledge, more is reflected the infiniti in automobile steering system on the road to pay effort and give hope, opened a new veil for the automotive field. At the same time, this line control steering system is indispensable in the future of automobile development.Key words: s

12、teer-by-wire; operational performance; steering motor; the gear and rack目 录引言 11 线控转向系统设计方案2 1.1 英菲尼迪Q50相关数据2 1.2 线控转向系统的结构2 1.2.1 转向盘块 3 1.2.2 转向执行块 3 1.2.3 电控单元 3 1.3 线控转向系统的工作原理42 传动比的计算 5 2.1 汽车方向盘 5 2.1.1转向系的率 5 2.1.2转向系的角传动比和力传比 6 2.2 转向阻力矩 10 2.3 角传动比与力传动比 103 转向盘模块设计 11 3.1 回正电机的选择 11 3.2 减速

13、器的设计 12 3.2.1 减速机构类型选择12 3.2.2 减速机构减速比的选择13 3.3 转向操纵机构的设计 134 转向执行模块设计13 4.1 转向执行电机的选择134.1.1 转向执行电机的额定力矩144.1.2 转向执行电机额定转速14 4.2 齿轮齿条设计15 4.3 齿条的强度计算18 4.3.1 齿条的受力分析18 4.3.2 齿条杆部受拉压的强度计算19 4.3.3 齿条齿部弯曲强度的计算20 4.4 小齿轮的强度计算21 4.4.1 齿面接触疲劳强度计算21 4.4.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算245 电控单元的研究 26结论27致谢29参考文献30引 言汽车各个性能中

14、最重要的就是汽车的转向性能，它是人类和车辆之间的链接中介，汽车操作稳定性的好处主要是由汽车转向系统的优劣来决定的，所以就必须非常好的设计汽车转向系统，而这个问题也一直在各个国家的汽车生产厂家所重点关注的地方。 以前汽车刚刚出现的时候，我们的汽车转向系统还仅仅是纯机械式操作装向系统，结构比较简单但是操作比较费力。驾驶员通过转动方向盘，然后带动一系列的执行机构把所需要的动作传递到汽车的转向系统的执行机构，最终的效果就是改变了汽车的前进方向。在现如今汽车转向中，驾驶员需要付出很大的力气。在20世纪四十年代左右，美国的通用公司开始研发液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering

15、System，简称HPS)，这种新型的系统能够使驾驶员的操作力变得很小，但是汽车的转向灵敏性却得到了很大的的增强，由于液压助力转向系统在工作时可靠性高，技术成熟的特点，所以到现在仍然有很多的汽车生产厂家在使用这种系统。 随着上世纪半导体和二极管的飞速发展，电子元器件开始在汽车的转向系统中出现的原来越多，从以前的电动液压助力转向系统(Electric Hydraulic Power Steering System，简称EHPS)，到如今的电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)。和相对传统的汽车转向操作系统相比（例如液压助力转向系统），电子转向

16、系统有更好的可靠性，更高的效率，更少的耗能以及对环境更友好的特点。汽车线性转向系统的发展：现在汽车转向系统的发展主要的任务是减轻驾驶员的开场强度和汽车的主动安全性为出发点，使更多的驾驶员能够得到舒适的体验，而这对于购车者无疑有着巨大的吸引力。（1） 生产成本。半导体器件和集成电路的成本不断降低，但是芯片的计算能力和稳定性却有了大大的提升，这将使得汽车线性转向系统能够在未来的几年再汽车上实现。（2） 实现条件。现在汽车方面的专家估计42V的电源将在未来的几年应用到汽车的上面，由此各种汽车相关的传感器的灵敏度和精度将得到很大的提高。各种新型技术的应用将会变得更加的成熟。这都为它们将来的应用创造了好

17、的条件。 （3）现代汽车的发展趋势。低排放汽车（LEV）、电动汽车（EV）、燃料电池汽车（FCEV）、混合动力汽车（HEV）等4 大EV 汽车类型是全世界未来各个生产厂家的追求目标。汽车辅助驾驶技术和未来的无需驾驶员的汽车将是最近二十年汽车发展的新技术和方向，这将带来更加广阔的应用前景。1 线控转向系统设计方案1.1英菲尼迪Q50线控转向系统相关数据驱动形式：，发动机的驱动形式是前置后驱；汽车的总体重量：1425kg；汽车能够承受的最大载荷：前轴750kg，后轴675kg汽车发动机在最大工作时的输出效率：155kw/5500rpm，发动机能够输送到传动轴的最大扭矩：150Nm/1500-350

18、0rpm轴距：2898mm；轮胎：245/40 R19。 1.2 线控转向系统的结构汽车线控转向系统的三大部分分别是对应于驾驶员的方向盘模块、中央处理器电控单元和相关的转向执行机构。四轮线控转向、前轮线控转向和后轮线控转向是目前为止最可靠的三种汽车线性控制转向系统。1.2.1 转向盘模块转向盘模块包括汽车上面的司机手握的方向盘、汽车方向盘的转角传感器、转矩传感器和转向盘回正电机。而这个模块的的原理就是当驾驶员操作方向盘的时候，转角传感器将转角信息输送到中央处理器。中央处理器把接收到的信号进行分析和计算，然后控制执行机构带动汽车车辆转动相应的角度。1.2.2 转向执行模块 转向执行模块主要包括安

19、装在汽车车辆上的车轮转动角度的测量传感器，控制器和有关汽车车轮。转向执行机构的大致工作顺序是转角传感器将转角信息输送到中央处理器。中央处理器把接收到的信号进行分析和计算，然后控制执行机构带动汽车车辆转动相应的角度。1.2.3 电控单元电控单元对通过汽车的的CAN总线接受到的信号进行分析和处理，从而计算和判断汽车当前的行驶状态，最后发出相应的指令，控制相关的执行电极配合相应的工作，保障汽车在相应的工作条件下都有比较理想的响应，减少驾驶员在驾驶汽车的强度。电控单元换能够对驾驶员相关的指令和动作进行相关的判断，得到的相关指令和驾驶员的需要的指令进行一定的比对。当驾驶员发出命令操作时，汽车行驶在非稳定

20、状态时，线控转向系统会自动筛选掉驾驶员不相干的指令，强行介入转向操作，汽车的转向系统会自动进行稳定控制，以最佳的的方式方法驾驶汽车，使汽车能最快回到稳定的驾驶状态。1.3 线控转向系统的工作原理汽车线控转向系统的工作原理就是安装在汽车上的方向盘转件传感器将检测相关的数据以及汽车在行驶中的各种有关信号进行汽车上的通信协议传输到电控单元的中央处理器，然后，中央处理器会对这些信号进行综合分析和处理，使用自己内部已有的控制相关的控制策略，向转向执行机构发出相应的指令，最后进行汽车的转向行驶操作。与此同时，中央处理器会根据相关的信号例如转向盘转角、车轮转角等信号去模拟所谓的“路感”。2 传动比的计算2.

21、1 汽车方向盘2.1.1 转向系的效率转向轴输入的功率记为P1，经过汽车上的摇臂轴然后输出，经过计算得到的效率称为汽车的转向系的正效率，用符号表示；相反的反方向计算得到逆效率，用符号表示。从汽车传动轴上输出的的效率由各个系统的效率进行相乘以后得到的，汽车进行传递运动的机构的的效率和最后起到改变汽车行驶状态的转向器的效率以及向操纵机构决定。改变汽车行驶状态的转向器的效率又分为两个不同的种类，有正效率和逆效率的两种截然相反的效果。 =（P1P2）/P1 式中 P2汽车传递到最后的转向器的摩擦得到的效率。相反，汽车上改变汽车行驶方向的轴功率（P3P2）与转向摇臂轴输功率P3之比，这两个数值进行相关的

22、数值计算之后，然后进行相除，就得到一个结果，改结果就是转向器的逆效率： =（P3P2）/P3汽车驾驶员想要改变汽车的驾驶方向时，就需要转动方向盘，如果正效率比较大的话，最终消耗的汽车转向器的效率就会比较小，汽车的操作就越简单方便。汽车转向系统转向器正效率是由多个因素共同起作用的。比如汽车上的改变行驶方向的转向器的重量和一些制造的结构参数。如果汽车转向系统正向传递的功率比较大，那么它的正效率也会相应的变大，一般情况的汽车生产厂家都会保证这个数值比较大，因为这样的话汽车上的驾驶员就会感受轻松。为了保证汽车转向系统转向后转向轮和方向盘两个都能够回到最初的直线行驶位置，所以就必须存在相当的逆效率。逆效

23、率表示汽车转向系统转向器的可逆性。根据逆效率值的大小，汽车转向系统转向器主要有三种类型，分别为可逆式、极限可逆式与不可逆式。汽车可逆式转向器的逆效率相对于其他两种的高出许多，这种转向器可以传递回来尽可能多的力。最后汽车驾驶员对于道路状况的感受就会非常的好，能够掌握汽车前方的道路良好状态。但是汽车行驶在坑坑洼洼的道路上时，会有一些他们之间相互作用的力。最终传递到汽车的方向盘上，容易产生“打手”现象，同时汽车的转向轮非常容易发生摆振的现象。2.1.2 转向系的角传动比和力传动比 1）角传动比汽车用来改变汽车行驶方向的方向盘的转角相对原来的改变量与转向摇臂从上一个状态到下一个状态的改不量之比 ；当对

24、这两个数值进行计算得到的结果就是汽车转向系的传动比。显然， 式中 转向齿轮比； 转向齿轮比； 转向传递执行机构的的角传动比； 方向盘改变的量值； 转向摇臂轴最后的角度增益； 同侧转向角度的增益。2) 力传动比汽车前方能够转向的汽车车轮受到的转向力与汽车在转弯时汽车的转向摇臂受到的力之和就是汽车的转向系统的力传动比的概念。与汽车转向系统的结构布置形式有着密切的联系。在道路条件不好的时候，在路面上进行转弯的时候，汽车进行转向的车轮受到的阻力由几个部分组成；（1）改变行驶方向的车轮与轴线之间的滚动的阻力、（2）汽车车轮与地面接触面的摩擦力以及稳定力矩和阻力句形成的T3。即： 且 式中转向轴的负荷，该

25、设计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，的大小为750kg；a汽车在路面上行驶的摩擦力的力臂，或主销偏移距。在一般的情况下，用来运输货物的汽车的a值为2040mm；用来承载乘客的汽车取0.40.6倍的胎面宽度；该设计中根据汽车设计理论并参考相同类型的汽车参数，选取a为15mm；f车轮的滚动阻力系数，计算时可取f=0.015；主销内倾角，该设计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，选取为；主销后倾角，该设计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，选取为；内、外转向轮的平均转角，该设计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，选取，；附着系数，计算时取=0.850.9，该设计中

26、根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，选取=0.9；滑动摩擦力矩的力臂： r、车轮的自由半径和静半径，计算时可近似地取，该设计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，r=275mm，则=42.92mm。经过计算得： 所以原地转向阻力矩所以作用在横拉杆上的力为 在力传动比 计算转向摇臂上的力矩 式中 汽车的转向系统传递能力的机构，一般取0.850.9。则汽车在转向时方向盘上的切线方向受到的力可由下士计算得出： 式中 汽车转向系统的转向力传动比； 转向盘的半径，根据车型的不同在180275mm范围内按国家标准系列选取；该设 计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，选取为175mm；

27、转向器的正效率，该设计中根据汽车设计理论并参考同类车型的汽车参数，选取 为0.85。汽车的方向盘直径有许多可供选项的尺寸。在选择较大的直径时，会影响到驾驶员进出汽车的驾驶舱，但是如果选择较小的直径尺寸，在汽车转向时，驾驶员则需要非常大的力量去操纵方向盘。参见手册取=350mm则由作用方向盘上的力矩 得作用在方向盘上的力 2.2 转向阻力矩 式中：f滑动摩擦系数，一般取0.7； P轮胎气压； 前轴载荷则2.3 角传动比与力传动比转向系角传动比有两个部分组成，第一是方向盘的转角，第二是驾驶员同侧的转向轮转角。汽车转向系统力传递效率值与转向角度的传动比的关系 而和转向时转向节受到的相反作用力有如下的

28、表达式 汽车驾驶员把自己力量作用到方向盘上的力可由下式表示 则 若忽略摩擦损失，则 由此式中a汽车转向系的车轮距离由式可知，力传动比与、和有关，愈小，愈大，转向愈轻便。根据相关的公式，通过电脑的计算得到如下公式：1）角传动比则 2） 力传动比 式中 则 3 转向盘模块设计3.1 回正电机的选择轻型轿车，方向盘受到的回复力矩在2-3Nm，极限值是5Nm；在情况比较紧迫时，驾驶员的方向盘转速最大为1.5r/s，一般平均转速为：/s。T回max=5NM电机额定转矩T=T回maxg=1NM.Wswmax=1.5rs=90r/min，WnmaxWswmax*g=90*5=450r/minT=9550PN

29、即P=T*N/9550.取安全系数为1.4，算出T=1.4NM，W=630r/min,P=92w。此处回正电机选用电动助力转向系统中的助力电机-直流无刷电机（24v，100w， 3200r/min），并配有减速器。3.2 减速器的选择。汽车减速器的功能是帮助汽车减速增加扭矩，电机的型号对汽车减速器的功能起着决定性的作用，同时也会关系到汽车转向系统的其他功能。减速器在选择时因素：从类型、体积以及减速比大小。3.2.1 减速机构类型选择一般汽车厂家常用的减速器主要有行星齿轮传动、普通圆柱齿轮传动。但是有的汽车汽车厂家也会选择类似于这样蜗轮蜗杆传动结构。在这几种常用的汽车减速器当中，普通圆柱齿轮减速

30、的整体占据空间最大，但是其效率又不高，所以不经常在汽车的转向系中使用。蜗轮蜗杆传动常用于 EPS 助力系统，这种机械式的结构在汽车内所消耗的地方很小，不会影响到其他机器正常使用。非常容易出现相关的问题，例如自锁、易磨损。正是存在这样的问题，所以本文也不采用这样的结构形式。现在汽车工业越来越求高精度、高效率，而行星齿轮正是具备这样的有点，所以应用的越来越普遍。因为这种结构在汽车的空间内所消耗的地方不大，同时它的重量也不大，但是还能够实现我们想要的效果和功能。所以本实验选择行星齿轮机构这样的装置。3.2.2 减速机构减速比选择汽车的线性转向系统在相关的计算时需要考虑多个参数，其中一种就是汽车的减速

31、器减速比，它对汽车的影响非常大。在进行参数设定时，需要综合考虑电机的性能指标和转向系的特点等等。所以本文选择减速比16:1的行星齿轮减速器。3.3 转向操纵机构的设计。 转向盘通过细牙内花键与转向轴连接，并且通过螺母固定轴向位置。汽车的方向盘主要有三大部分组成即轮缘、轮辐和轮毂。汽车上的车轮的轮辐通常情况下为三根或四根辐条。骨架外面通常情况下包有柔软的树脂，但是也有个别的情况包皮革的，这样可以保持方向盘具备良好的手感，而且可以防止手握转向盘打滑。4 转向执行模块设计4.1 转向执行电机的选择4.1.1 转向执行电机的额定力矩 在进行电机选择时，需要考虑几个因素，其中一个就是力矩的问题，电机额定

32、转矩大于汽车转向输出力矩。一种常用的方法就是根据理论公式推到出原地转向阻力矩。还有一种不是特别常用的方法就是根据经验公式计算。理论公式： 其中，为转向执行电机额定力矩； 为作用在减速机构上的最大转向阻力矩（即原地转向阻力矩）； 为转向执行减速器传动比，此处因为不打算用到减速器，故=1； i为转向系角传动比，此处采用了齿轮齿条式机械转向器，i=19； 为转向器传动效率，=0.9； 为传动系效率，=0.9。此处；其中，f为汽车的的轮胎表面与道路之间的系数，f=0.7； 为汽车转向时的转向负荷，=7550N； P为轮胎气压，P=200kpa=0.2Mpa。通过计算可得，转向执行电机额定力矩为 =19

33、.97经验公式： 其中，为前轴荷（750kg)的一半; r为小齿轮半径，r=15mm。 转向执行电机额定力矩： =34.17根据经验公式计算得出的最大扭矩必须要大于理论上得到的结果。这都是为了汽车转向系统的安全性。我们把依靠经验得到的相关数据作为汽车在改变方向时的电机的数据即： 4.1.2 转向执行电机额定转速汽车的转向系统之间进行的机械连接，已经在很大层度上不用了。开始使用纯电动的连接方式，但是相关的转速计算还是依靠以前相关公式方式去计算。并保障转向的轻便性。依据美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）的相关数据，车辆上的操作员在进行相关的操作的时候，方向盘极限转速为1.5r/s(轿车），通

34、常方向盘平均转速为：。 4.2 齿轮齿条设计斜齿轮是汽车上齿轮设计时最常用的一种形式，因为该种结构具有很多的额优点和好处。在斜齿轮的设计时，要注意一些相关的数据，模数通常要在2-3mm之间，主动小齿轮的齿数不能太大。一般它的选取会在5到7个齿。通常的压力角为，齿轮螺旋角的取值范围多为。齿条齿数的计算应依靠转向轮的极限偏转角和极限行程去确定。汽车上的转向系统中的齿轮齿条有许多的物质可以选择来制作，但是在常见的材料中45钢是最常用的，而主动小齿会采用45Cr。有时为减轻齿轮齿条的重量，壳体会采用铝合金压铸。正确啮合条件：； ； 根据本文计算得到的相关结果数据，其他的一些参数如下表所示 齿轮齿条的主

35、要参数名称齿轮齿条齿数Z723模数Mn1.51.5压力角螺旋角变位系数Xn00 齿轮：齿顶高齿轮：齿条：齿根高齿轮：齿条：齿全高h齿轮：齿条：齿顶圆齿轮：齿根圆齿轮：基圆直径由 得齿轮： 汽车转向系统齿条的形状大小名称齿轮齿条分度圆直径26.29齿顶高 2.52.5齿根高 3.1253.125齿全高 5.6255.625齿顶圆 29.29齿根圆 22.54基圆直径 14.34齿宽 b40204.3 齿条的强度计算4.3.1 齿条的受力分析在相关的计算中，汽车转向器输入端施加的作用力是T=20 ，齿轮在运动时，需要添加润滑剂作为齿轮传动的东西。它们之间的力也不是很大，故可以不考虑。齿轮齿条和斜齿

36、轮在受力的方式方法上大致相同，齿条受力分析图如下所示如上图所示，齿条齿面上的法向力，垂直于齿面，我们在图中将分解，分解之后为三个力，分别为沿齿轮周向的分力（切向力），沿齿轮轴向的分力（轴向力），沿齿条径向的分力（径向力）。 齿轮轴分度圆螺旋角 齿轮方向平面的角度齿轮轴受到垂直于半径方向的力：T作用在输入轴上的扭矩，T取20。d齿轮轴分度圆直径，齿条齿面的法向力：齿条牙齿受到的切向力：齿条杆部受到的力：4.3.2齿条杆部受拉压的强度计算推算出拉直杆部的力： F齿条受到的轴向力 A齿条根部截面积，A=334.6在这样的高强度条件下，需要材料的强度比较大，所以会采用45钢，它的抗拉强度极限是，（在不

37、考虑热处理影响）。因此所以，汽车上齿轮的齿条设计满足相关设计要求。4.3.3 齿条齿部弯曲强度的计算齿条牙齿的单齿弯曲应力：式中：齿条齿面切向力 b危险截面处沿齿长方向齿宽 齿条计算齿高 S危险截面齿厚齿条牙齿弯曲应力需要一些参数的结果，然后利用以前计算的参数得到齿条牙齿弯曲应力： 以上的计算是存在不当的地方，因为在实际的情况下，所有外力是不可能都施加在一个齿轮上，它们之间有一个系数是2.63（理论计算值），在齿轮齿条作用的的同时，至少有两个齿会会参与工作，因此相应的弯曲应力应该分别降低。齿条的材料是45钢，因此：抗拉强度 （没有考虑热处理对强度的影响）齿部弯曲安全系数 因此，汽车的齿条设计在

38、满足了齿面接触强度的条件下又满足了曲疲劳强度的相关设计要求。满足要求。4.4 小齿轮的强度计算4.4.1 齿面接触疲劳强度计算在得到接触应力时，我们需要前面的一些数据，从而利用公式和相应的方法方式计算。也要考虑一下几点；啮合的接触线的直线必须保证有一定的斜度，接触面之间的耐受性会更好。齿轮的计算载荷为了计算的方便，通常计算沿齿面接触线单位长度上作用的作用力。沿齿面接触线单位长度上的平均作用力P（单位为N/mm）为 齿面接触线上的法向载荷L沿齿面的接触线长，单位mm法向载荷又被称为公称载荷，在汽车相关的零件生产厂家中，在做得时候总会粗在一些比较小的瑕疵，基节误差和齿形误差。而这些瑕疵会是齿轮的法

39、线方向受到的作用升高，在它们之间接触的时候，它们之间相互的载荷并不是受力一样，存在一定的差异性。因此在计算作用的最大极限时，应按接触线单位长度上的最大载荷，即计算(单位N/mm）进行计算。即 K作用力之间的系数用力之间的系数K包括：使用系数，运动中的作用力系数，齿轮齿条之间分配的参数及齿向载荷分布系数，即使用系数=1.0运动中的作用力系数齿轮在生产时存在瑕疵和装配时有问题时很难消除的，齿轮受到作用力之后还要发生可恢复性变化，因此引入了运动中的作用力系数。=1.0齿轮齿条之间分配的参数齿轮的制造精度7级精度=1.2齿向载荷分布系数齿宽系数 所以载荷系数斜齿轮传动的端面重合度在斜齿轮传动中齿轮的单

40、位长度受力和接触长度如下：因为 所以代入公式。当量直齿轮的数据会用前面的公式得到，接触疲劳强度校核公式如下所示：式中：弹性系数 主动小齿轮在汽车零件的材料选择时，一般采用45镉制造，利用材料选取，都取0.3，,都为合金钢，取189.8求得=5.7节点区域系数=2.24齿轮和齿条的传动比u，u趋近于无穷则所以小齿轮接触疲劳强度极限 应力循环次数 所以计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，可得接触疲劳寿命系数由此可得所以，满足相应的要求。4.4.2齿轮齿根弯曲疲劳强度计算斜齿轮啮合过程中，接触线的位置和危险截面的状态在不断的变化之中，想要准确的计算齿根应力是非常困难的一件事情，只能近似的来计算相关的数据。经过前面的计算，我们能够把当量得到的齿轮结果直接弄到对应的强度计算式子，因为要考虑其他的因素，所以把螺旋角系数，加入到相应的计算中，随后用来计算校核结果：齿轮之间作用力分配参数=1.2齿向载荷分配系数=1.33载荷系数齿形系数 =3.41校正系数 =1.4螺旋角系数 =0.75校核齿根弯曲强度弯曲强度最小安全系数=1.5计算弯曲疲劳许用应力弯曲疲劳寿命系数 =1.5可得， 所以 因此，此种方案设计不仅小齿轮在弯曲的极限寿命这个条件，而且满足小齿轮的齿面之间的相互作用力的寿命要求。故改方案完成符合相关的设计要求。综上所述，齿轮齿条式转向器的设计满足设计的强度要求。21