陈扬帆

(博世华域转向系统有限公司， 上海 201821)

1 背景

汽车转向机是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系，所以转向机是汽车最重要的安全机构之一。按照传动方式的不同，可以将转向机分为齿轮齿条式转向机、循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器等[1]。齿轮齿条式转向器具有：结构简单、布置紧凑；壳体采用铝合金或者镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90%[2]，所以被广泛应用于现代汽车上。本文主要研究齿轮齿条式转向器。

齿轮齿条式转向器主要由小齿轮、齿条、横拉杆、壳体等零部件组成，每一个零件的设计都要以整个系统的安全为出发点，进行整体的考量。在转向过程中，驾驶员会给转向机施加不同的转向扭矩，地面也会给轮胎传递很大的阻力，阻力通过转向横拉杆传递到齿条上，最后通过齿条弯曲变形，最终力将传递到转向机壳体上。所以壳体不仅需要承受齿轮齿条啮合产生的作用力，还要承受来自地面的冲击反力，所以对于转向机壳体的疲劳以及静强度有比较高的要求。所以在转向器的设计之初，需要对转向机壳体进行有限元分析，壳体能满足在各种工况下的强度和疲劳要求。

在能源、环境和安全三大问题的迫切要求下，现代汽车节能降耗要求不断高涨，安全和环保法规日趋严格，汽车轻量化是必然趋势[3]。转向机壳体是转向机结构中重要的组成部件，起到支撑、保护齿轮齿条传动机构的作用。……