汽車方向機的工作原理是將扭矩傳遞給齒輪齒條機構，從而推動車輪向左或者向右，最終實現轉向或掉頭操作。

常見的汽車方向機有以下幾種類型及工作原理：

1. 齒輪齒條轉向器：這是最常見的一種，由一對相互嚙合的小齒輪和齒條構成。轉向軸帶動小齒輪旋轉，齒條做直線運動，有時靠齒條直接帶動橫拉桿，使轉向輪轉向。其優點是結構簡單、成本低、轉向靈敏、體積小，廣泛應用于汽車。

2. 蝸桿曲柄銷式轉向器：以蝸桿為主動件，曲柄銷為從動件。轉向時，通過方向盤轉動蝸桿，嵌于蝸桿螺旋槽中的錐形指銷一邊自轉，一邊繞轉向搖臂軸做圓弧運動，帶動曲柄和轉向垂臂擺動，再通過傳動機構使轉向輪偏轉。通常用于轉向力較大的載貨汽車。

3. 循環球式轉向器：由機械部分與液壓部分組成。機械部分包括殼體、側蓋、上蓋、下蓋、循環球螺桿、齒條螺母、轉閥閥芯、扇齒軸等。其中有兩對傳動副，即螺桿、螺母和齒條、齒扇或扇齒軸。在螺桿和齒條螺母之間裝有可循環滾動的鋼球，使滑動摩擦變為滾動摩擦，提高傳動效率。優點是操縱輕便、磨損小、壽命長，缺點是結構復雜、成本高、轉向靈敏度不如齒輪齒條式。

方向盤的工作原理是通過轉向機構將圓周運動轉變為直線運動，再通過轉向拉桿推動車輪旋轉實現汽車轉向。單說方向盤，可以理解為杠桿，方向盤半徑是力臂長度，越大越省力。

如今汽車多采用方向盤助力，通過檢測駕駛員轉動方向盤的方向及車速，由助力轉向馬達控制施加轉向力矩大小來完成轉向。當汽車直線行駛時，轉向控制閥將轉向油泵泵出的工作液與油罐相通，轉向油泵處于卸荷狀態，動力轉向器不起助力作用。當汽車需要向右轉向時，駕駛員向右轉動方向盤，轉向控制閥將工作液與 R 腔接通，將 L 腔與油罐接通，在油壓作用下，活塞向下移動，通過傳動結構使左、右輪向右偏轉，從而實現右轉向。