韩晓娟

转向器齿轮齿条设计与受力分析

齿轮齿条转向器结构简单，传动效率高；当齿轮齿条出现磨损间隙后能自动

调整间隙，不仅提高系统刚度，还能防止工作产生的冲击和噪声且转向器体积小、

制造成本低，循环式转向器和齿轮齿条转向器将是以后转向器的发展趋势和潮

流，文章特别对齿轮齿条设计及受力部分作详细阐述。

标签：齿轮齿条；转向器；受力

1主要参数

齿轮齿条转向器的齿轮多数采用斜齿轮。齿轮模数多在2-3mm之间，主动

小齿轮齿数多数在5-7个齿范围变化，压力角取20°，齿轮螺旋角的取值范围多

为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。变速比的齿轮压力角，对现有结构在12°-35°范围内变化。此外，

设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。

齿条选用45钢制造，而主动小齿轮选用20CrMo材料制造，为减轻质量壳

体用铝合金压铸。

在本设计中，选取转向器输入端施加的扭矩T=20Nm，齿轮传动一般均加以

润滑，啮合齿轮间的摩擦力通常很小，计算輪齿受力时，可不予考虑。

齿轮齿条的受力状况类似于斜齿轮，齿条的受力分析如图（见图1）

2齿条的受力分析

如图，作用于齿条齿面上的法向力Fn，垂直于齿面，将Fn分解成沿齿条径

向的分力（径向力）Fr，沿齿轮周向的分力（切向力）Ft，沿齿轮轴向的分力（轴

向力）Fx。各力的大小为：

参考文献

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[2]余志生.汽车理论.第3版[M]..北京：机械工业出版社，2000.

[3]陈家瑞.汽车构造下册.第3版[M].北京：机械工业出版社，2009（2）.

[4]许立忠周玉林.机械设计.第七版[M].北京：中国标准出版社，2009.

[5]韩晓娟.机械设计课程设计指导手册[M].北京：中国标准出版社，2008.

[6]安子军.机械原理[M].北京：国防工业出版社，2009（3）.