買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 科畢業(yè)設計（論文） 轉向系統(tǒng)設計 學生姓名： 學生學號： 院（系）： 機電工程學院 年級專業(yè)： 指導教師： 二 *六月買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 本次設計的題目是微型客車的前懸掛、轉向系。前懸系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)是汽車中重要的一個部分，他們對于汽車的重要性是不言而語的，前懸系統(tǒng)設計的好不好，對汽車行駛的平順性能、減振性能都有很大的影響。懸掛系統(tǒng)在設 計是應使汽車有良好的行駛的平順性，具有良好的衰減振動的功能以保證汽車的良好的操縱性，在汽車制動和轉向時能保證車身穩(wěn)定和減少車身縱傾。轉向系統(tǒng)在設計時應使汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，具有迅速和小轉彎行駛的能力使汽車穩(wěn)定行駛。因此，在設計中，盡量的把前懸掛系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)設計的優(yōu)化，以保證整車的性能。 設計中，主要通過查看實際車輛，總結課本知識，翻閱有關汽車方面的文章來研究前懸掛和轉向系，并驗算了有關零部件的結構強度和剛度。最后進行了設計總結。 關鍵字： 微型客車、前懸掛系統(tǒng)、轉向系統(tǒng)、轉向梯形、 非獨立懸架、獨立懸架 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is is in an to be to to is in to by to to be to is to in as as By In to on 文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 前 言 .一章轉向系的設計 向 系 總 體 方 案 確 定 4 向器的選擇 . 5 7 環(huán)球式轉向器的設計 . 環(huán)球式轉向器零件強度計算 . 向傳動機構強度計算 18 向梯形的設計 二章 懸架系統(tǒng)的設計 . . 述 . 架結構形式分析 . . 架主要性能參數(shù)的確定 27 . 立懸架導向機構設計 29 振器的選擇 結 . 考 文 獻 謝 . 錄 .文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 前 言 改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關鍵部件之一的轉向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過百萬臺，壟斷了轉向器的生產(chǎn)，并且銷售點遍布了全世界。 而舒適性也是轎車最重要的使用性能之一。舒適性與車身的固有振動特性有關，而車身的固有振動特性又與懸架的特性相關。所以，汽車懸架是保證乘坐舒適性的重要部件。同時，汽車懸架作為車架 (或車身 )與車軸 (或車輪 )之間作連接的傳力機構，又是保證汽車行駛安全的重要部件。因此，汽車懸架往往列為重要部件編入轎車的技術規(guī)格表，作為衡量轎車質量的指標之一。 一 現(xiàn)代汽車轉向系 (一 ) 現(xiàn)代汽車轉向裝置的設計趨勢 1適應汽車高速行駛的需要 從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉向器、高 剛性轉向器。“變速比和高剛性”是目前世界上生產(chǎn)的轉向器結構的方向。 2充分考慮安全性、輕便性 隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內外在許多汽車上已普遍增設能量吸收裝置，如防碰撞安全轉向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調整的轉向柱管和動力轉向系統(tǒng)。 3低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn) 隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此，要設計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生 產(chǎn)。對零部件生產(chǎn)，特別是轉向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。 4汽車轉向器裝置的電腦化 汽車的轉向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (二 )現(xiàn)代汽車轉向裝置的發(fā)展趨勢 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉向裝置的結構也有很大變化。汽車轉向器的結構很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉向器類型有 4 種：有蝸桿指銷式 ( )、蝸桿滾輪式 ( )、循環(huán)球式 (、齒條齒輪式 ( )。這四種轉向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。 據(jù)了解，在世界范圍內，汽車循環(huán)球式轉向器占 45左右， 齒條齒輪式轉向器占 40左右，蝸桿滾輪式轉向器占 10左右，其它型式的轉向器占 5。循環(huán)球式轉向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉向器。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉向器，但齒條齒輪式轉向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉向器占 65，齒條齒輪式占 35。 我國的轉向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉向器，東風汽車用蝸桿指銷式轉向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結構，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗。目前解放、東風 也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉向器。由此看出，我國的轉向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉向器發(fā)展。 循環(huán)球式轉向器在國外實現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時以專業(yè)廠為主、大力進行試驗和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量。在日本“精工”(司的循環(huán)球式轉向器就以成本低、質量好、產(chǎn)量大，逐步占領日本市場，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國 司也作為一個大型轉向器專業(yè)廠著稱于世。它從 1948 年開始生產(chǎn) 轉向器，年產(chǎn)各種轉向器 200 多萬臺。還有一些比較大的轉向器生 產(chǎn)廠，如美國德爾福公司 部；英國 ;司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場上有競爭力。 動力轉向系統(tǒng)的應用日益廣泛，不僅在重型汽車上必須裝備，在買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 高級轎車上應用的也較多，在中型汽車上的應用也逐漸推廣。主要是從減輕駕駛員疲勞，提高操縱輕便性和穩(wěn)定性出發(fā)。雖然帶來成本較高和結構復雜等問題，但由于優(yōu)點明顯，還是得到很快的發(fā)展。從發(fā)展趨勢上看，國外整體式轉向器發(fā)展較快，而 整體式轉向器中轉閥結構是目前發(fā)展的方向 二現(xiàn)代汽車懸架 懸架結構形式和性能參數(shù)的選擇合理與否，直接對汽車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。由此可見懸架系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車上是重要的總成之一。汽車車架（或車身）若直接安裝于車橋（或車輪）上，由于道路不平，由于地面沖擊使貨物和人會感到十分不舒服，這是因為沒有懸架裝置的原因。汽車懸架是車架（或車身）與車軸（或車輪）之間的彈性聯(lián)結裝置的統(tǒng)稱。它的作用是彈性地連接車橋和車架（或車身），緩和行駛中車輛受到的沖擊力。保證貨物完好和人員舒適；衰減由于彈性系統(tǒng)引進的振動 ，使汽車行駛中保持穩(wěn)定的姿勢，改善操縱穩(wěn)定性；同時懸架系統(tǒng)承擔著傳遞垂直反力，縱向反力（牽引力和制動力）和側向反力以及這些力所造成的力矩作用到車架（或車身）上，以保證汽車行駛平順；并且當車輪相對車架跳動時，特別在轉向時，車輪運動軌跡要符合一定的要求，因此懸架還起使車輪按一定軌跡相對車身跳動的導向作用。 一般懸架由彈性元件、導向機構、減振器和橫向穩(wěn)定桿組成。彈性元件用來承受并傳遞垂直載荷，緩和由于路面不平引起的對車身的沖擊。彈性元件種類包括鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、油氣彈簧、空氣彈簧和橡膠彈簧。減振器用 來衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振，減振器的類型有筒式減振器，阻力可調式新式減振器，充氣式減振器。導向機構用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導向機構由控制擺臂式桿件組成。種類有單桿式或多連桿式的。鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設導向機構，它本身兼起導向作用。有些轎車和客車上，為防止車身在轉向等情況下發(fā)生過大的橫向傾斜，在懸架系統(tǒng)中加設橫向穩(wěn)定桿，目的是提高橫向剛度，使汽車具有不足轉向特性，改善汽車的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第一章 轉向系統(tǒng)的設計 向系總體方案 確定 汽車的運動是由直線和曲線運動兩方面組成的，汽車在行駛過程中，經(jīng)常需要改變行駛方向。者就要求有一定的裝置來完成這種功能，就輪式汽車而言，改變行駛方向的方法是：設計一套用來改變或發(fā)揮汽車行駛方向的專設機構及汽車的轉向系。 轉向系應具備的性能是轉向操作必須輕便可靠，也應在保持汽車的動態(tài)轉向性能的同時，必須安全地進行轉向，因此設計中對轉向系的性能主要要求有 ： 1 汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞著瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側滑。不滿足這項要求的會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。 2 汽車轉向行駛后 ，在駕駛員松開轉向盤的條件下，轉向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 3 汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉向輪不得產(chǎn)生自振，并且轉向盤沒有擺動。 4 轉向傳動機構和懸架導向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調使車輪產(chǎn)生的擺動應最小。 5 保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉彎行駛能力。 6 操縱輕便。 7 轉向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。 8 轉向器和轉向傳動機構的球頭銷處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調整機構。 9 在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉向系應有能使駕駛員 免遭或減輕傷害的防傷裝置。 10 進行運動校核，保證轉向盤與轉向輪轉動方向一致。 轉向系可按轉向能源的不同分為：機械轉向系和動力轉向系。 這次設計的轉向系是機械轉向系，它由轉向操作機構，轉向器和轉向傳動機構三大部分組成。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 下圖是一種機械式轉向系統(tǒng)： 駕駛員對轉向盤 1 施加的轉向力矩通過轉向軸 2 輸入轉向器 8。從轉向盤到轉向傳動軸這一系列零件即 屬于轉向操縱機構。作為減速傳動裝置的轉向器中有 1、 2 級減速傳動副（右圖所示轉向系統(tǒng)中的轉向器為單級減速傳動副）。經(jīng)轉向器放大后的力矩和減速后的運動傳到轉向橫拉桿 6，再傳給固定于轉向節(jié) 3 上的 轉向節(jié)臂 5，使轉向節(jié)和它所支承的轉向輪偏轉，從而改變了汽車的行駛方向。這里，轉向橫拉桿和轉向節(jié)臂屬于轉向傳動機構。 向器的選擇 轉向器是轉向系中的減速裝置，可根據(jù)轉向器的傳動效率分為可逆式和不可逆式轉向器，以及極限可逆式轉向器，可逆式轉向器逆效率高易將經(jīng)軸向傳動機構傳來的路面反力傳到轉向盤上，它有利于轉向回 正，但同時也能產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象；不可逆式轉向器沒有回正作用，道路的阻力也不能反饋到轉向盤，駕駛員喪失路感；極限可逆式轉向器其反向傳力性介于兩者之間，而接近與不可逆式有一定的路感和回正能力，路面沖擊力很小部分傳到方向盤上，由于整個轉向起個傳動元件之間都存在必然的裝配關系，而隨著零件磨損而增大，也因為這些間隙的存在，使轉向盤和轉向節(jié)不能同步，所以轉向盤在實現(xiàn)轉向過程中存在空轉階段，空轉階段的角行程成為轉向盤的自由行買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 程，當間隙過大時，轉向盤的自由行程增大，影響轉向靈敏性，所以轉向器有間隙調整機構。 轉向器可分為： 齒輪齒條式轉向器、循環(huán)球式轉向器、蝸桿曲柄指銷式轉向器等幾種型式，下面分別介紹這幾種轉向器： 兩端輸出的齒輪齒條式轉向器如圖所示，作為傳動副主動件的轉向齒輪軸 11 通過軸承 12 和 13 安裝在轉向器殼體 5 中，其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉 10 和轉向軸連接。與轉向齒輪嚙合的轉向齒條 4 水平布置，兩端通過球頭座 3 與轉向橫拉桿 1 相連。彈簧 7 通過壓塊 9 將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。 彈簧的預緊力可用調整螺塞 6 調整。當轉動轉向盤時，轉向器齒輪 11 轉動，使與之嚙合的齒條 4 沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉向節(jié)左右轉動，使轉向車輪偏轉，從而實現(xiàn)汽車轉向。 循環(huán)球式轉向器是目前國內外應用最廣泛的結構型式之一 ,一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。如圖所示 : 為了減少轉向螺桿轉向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。轉向螺買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 桿和螺母上 都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母側面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內。轉向螺母外有兩根鋼球導管，每根導管的兩端分別插入螺母側面的一對通孔中。導管內也裝滿了鋼球。這樣，兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球 流道 。 轉向螺桿轉動時，通過鋼球將力傳給轉向螺母，螺母即沿軸向移動。同時，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內滾動，形成 球流 。在轉向器工作時，兩列鋼球只是在 各自的封閉流道內循環(huán)，不會脫出。 蝸桿曲柄指銷式轉向器的傳動副以轉向蝸桿為主動件，其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷。轉向蝸桿轉動時，與之嚙合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運動，并帶動搖臂軸轉動。 經(jīng)比較分析，循環(huán)球式轉向器以其傳動效率高，工作平穩(wěn)，可靠，螺桿和螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工后既耐磨壽命又長。在轉向起的設計中對于一定的轉向盤轉角與轉向器的傳動比成反比，角傳動比增加后轉向輪轉角對同一轉向盤轉角的響應變的遲鈍，操縱時間越長，靈敏度越低。所以輕和靈構成了一對矛盾。為解決這一 矛盾，采用循環(huán)球曲柄指銷式變速比轉向器，這樣可以消除滑動摩檫，提高轉向器的效率。 循環(huán)球式轉向器的逆效率雖然也很高，容易將路面沖擊力傳到方向盤上。但是對于較輕型的前軸載荷不大而又經(jīng)常在好路面上行駛的汽車而言，這一缺點影響不大，因此，循環(huán)球式轉向器廣泛應用與各類各級轉向系統(tǒng)上。 向器主要性能參數(shù)的確定 (一 ) 轉彎半徑的確定 為了避免在汽車轉向時產(chǎn)生的路面對汽車行駛的附加阻力和輪胎過快的磨損，要求轉向系能保證在汽車轉向時所有車輪均作純滾動運買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 動這只有所有車輪的軸線都相交在一點時才能實現(xiàn)，內轉 向輪偏轉角應大于外轉向輪偏轉角。在汽車轉向輪轉角最大位置條件下以低速轉彎時的半徑為 與 i 的理想關系是 : i 0K: 兩側主銷軸線與地面相交點的額距離 1180 L: 汽車軸距 2300 轉彎半徑越小，汽車的機動性能越好。其關系是 ： )s in(m 因為 L=2300 ; R= ; a=40 所以 0= i= (二 )轉向輪的定位 角 主銷后 傾角 如圖所示 : 當汽車水平停放時，在汽車的縱 向 垂 面 內 ，主 銷 上 部 向 后傾斜一個角度 r,稱為主銷后傾角。 當 主 銷 具 有 后 傾角時，主銷軸線與路面交點 A 將位于車輪與路面接觸點的前面。當汽車直線行駛時，若轉向輪偶然受買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 到外力作用而稍有偏轉（例如向右偏轉，如圖中箭頭所示），將使汽車行駛方向向右偏離。這時由于汽車本身離心力的作用，在車輪與路面接觸點 B 處，路面對車輪作用著一個側向反作用力 Y 。反力 Y 對車輪形成饒主銷軸線作用的力矩 其方向正好與車輪偏轉方向相反。在此力矩作用下 ，將使車輪回復到原來中間位置，從而保證汽車能穩(wěn)定地直線行駛，故此力矩稱為穩(wěn)定力矩（回正力矩）。因穩(wěn)定力矩的大小取決于力臂 l 的數(shù)值，而力臂又取決于后傾角 r 的大小，因此，為了不使轉向盤沉重，主銷后傾角 r 不宜過大?，F(xiàn)在一般采用不超過 2 到 3 度的后傾角?，F(xiàn)代高速汽車由于輪胎氣壓降低、彈性增加，而引起穩(wěn)定力矩增加，因此 r 可以減小至或接近于零，甚至為負。 主銷內傾角如下圖所示： 當汽車水平停放時，在汽車的橫向垂面內，主銷軸線與地面垂線的夾角為主銷內傾角。主銷內傾角的作用是使車輪自動 回正。汽車直線行駛時，車輪軸線與主銷的交角恰為這個最大值。車輪軸線與主銷夾角在轉向過程中是不變的，當車輪轉過一個角度，車輪軸線就離開水平面往下傾斜，致使車身上抬，勢能增加。這樣汽車本身的重力就有使轉向輪回復到原來中間位置的效果。主銷內傾角的另一個作用是使主銷軸線與路面的交點到車輪接地面的中心的距離（內偏置距） a 減小，可以減小轉向阻力矩，及底面沖擊力對方向盤的作用。再來看看回正力矩的情況。汽車除了有主銷后傾，還有內偏置 . 前輪只轉向不驅動時，外輪的回正力矩大于內輪所受回正力矩，總的效果是使內外輪順。因此回正力 矩總的效果是使汽車回正。 如圖所示，當汽車水平停放時，在汽車的橫向垂面內，車輪平面與地面垂線的夾角為前輪外傾角。如果空車時車輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時車橋因承載變形而可能出現(xiàn)車輪內傾，這樣將加速車買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 輪胎的磨損。另外，路面對車輪的垂直反力沿輪轂的軸向分力將使輪轂壓向外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負荷，降低它們的壽命。因此，為前輪有一個外傾角。但是外傾角也不宜過大，否則也會使輪胎產(chǎn)生偏磨損。在現(xiàn)代一些獨立懸架的轎車上，前輪采用了負的外傾角，這往往是為了減小在高速轉向時車身 的側傾。 如圖所示為前輪前束示意圖 : 車輪有了外傾角后，在滾動時就類似于滾錐，從而導致兩側車輪向外滾開。由于轉向橫拉桿和車橋的約束車輪不致向外滾開，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊向內滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了避免這種由于圓錐滾動效應帶來的不良后果，將兩前輪適當向內偏轉，即形成前輪前束。我們稱兩前輪后邊緣的距離與前邊緣的距離的差為前輪前束。在前輪驅動的汽車上，因為驅動力是向前作用于車輪，所以在設計中要考慮到這一因素對前輪前束值的影響，有時會出現(xiàn)零前 束和負前束的情況。 (1) 主銷后 傾角 =1 30 (2) 主銷內傾角 =12 30 (3) 前輪外傾角 =1 (4) 前輪前束 三 )轉向器的效率 功率 轉向軸輸入，經(jīng)轉向搖臂軸輸出所求得的效率稱為正效率，用符號 +表示， +=( 之稱為逆效率，用符號 - =( 中， 轉向器中的摩擦功率； 了保證轉向時駕駛員轉動轉向盤輕買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 便，要求 正效率高。為了保證汽車轉向后轉向輪和轉向盤能自動返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至轉向盤上要盡可能小，防止打手又要求此逆效率盡可能低。 + 影響轉向器正效率的因素有：轉向器的類型、結構特點、結構參數(shù)和制造質量等。轉向器的結構參數(shù)與效率 ,如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿和螺桿類轉向器，其效率可用下式計算 ) 式中， o 為蝸桿 (或螺桿 )螺線導程角； 為摩擦角， = f 為摩擦因數(shù)。 - 根據(jù)逆效率大小不同，轉向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉向系可大部分傳遞到轉向盤，這種逆效率較高的轉向器屬于可逆式。它能保證轉向后，轉向輪和轉向盤自動回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時，車輪受到的沖擊力，能大部分傳至轉向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神狀態(tài)緊張，如果長時間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。屬于可逆式的轉向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉 向器。 不可逆式轉向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉向盤的轉向器。該沖擊力由轉向傳動機構的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時，它既不能保證車輪自動回正，駕駛員又缺乏路面感覺；因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉向器。 極限可逆式轉向器介于上述兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時，此力只有較小一部分傳至轉向盤。它的逆效率較低，在不平路面上行駛時，駕駛員并不十分緊張，同時轉向傳動機構的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉向器要小。 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計算 00 ）（ 式中表明：增加導程角 o, 正、逆效率均增大。受 o 不宜取得過大。當導程角小于或等于摩擦角時，逆效率為負值或者為零，此時表明該轉向器是不可逆式轉向器。為此，導程角必須大于摩擦角。通常螺線導程角選在 8 10之間。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 取 o =8， f=以 ) = 00 ）（ = (四 )轉向系的傳動比 轉向系傳動比的組成 : 轉向系傳動比的組成由轉向系的角傳動比 和轉向系的力傳動比 成 . 選轉向器的角傳動比 7,傳動機構角傳動比 =1,故轉向系的角傳動比為 17. =384: 方向盤直徑 20 :角傳動比 轉向器的角傳動比 一個重要的參數(shù) ,它影響汽車的操縱輕便性 ,轉向靈敏性和穩(wěn)定性 ,由上可以看出增大角傳動比可增大力傳動比 ,在轉向阻力一定時 ,增大力傳動比會減少駕駛員作用在方向盤上的力 ,使操縱輕便 =角傳動比增加后 , 轉 向 輪 的 轉 角 對 同 一 方 向 盤 轉 角 的 響 應 變 得 遲 鈍 ,操縱時間增長 ,汽車轉向靈敏性降低 為解決這一矛盾 ,通常采用變角傳動比的轉向器 . 環(huán) 球 式 轉 向 器 的 設 計 (一 )轉向系計算載荷的確定 為了保證行駛安全，組成轉向系的各零件應有足夠的強度。欲驗算轉向系零件的強度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的主要因素有轉向軸的負荷、路面阻力和輪胎氣壓等。為轉動轉向輪買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要克服的阻力，包括轉向輪繞主銷轉動 的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉向系中的內摩擦阻力等。 精確地計算出這些力是困難的。為此推薦用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉向阻力矩 中， f 為輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù)，一般取 轉向軸負荷 (N),950N;p 為輪胎氣壓 (p=所以 作用在轉向盤上的手力為 轉向搖臂長； 轉向節(jié)臂長 , 2； 轉向盤直徑 ,84mm;轉向器角傳動比 , 20; +為轉向器正效率 , +=所以 (二 )主要尺寸參數(shù)的選擇 螺桿 ,鋼球 ,螺母傳動副如圖所示 (1)鋼球中心距 鋼球中心距是一個基本參數(shù) ,能夠影響轉向器的結構尺寸和強度 的參數(shù)進行初選 ,然后按照作用載荷進行強度驗算 ,再進 行修正尺寸 ,在保證足夠的強度條件下 ,鋼球中心距應可能取得小些 ,螺桿的外徑 ,螺母的內徑以及鋼球的直徑等對中心距都有影響鋼球中心距是基本尺寸，螺桿外徑 母內徑 鋼球直徑 d 對確定鋼球中心距 D 的大小有影響，而 D 又對轉向器結構尺寸和強度有影響。在保證足夠的強度條件下，盡可能將 D 值取小些。選取 D 值的買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 規(guī)律是隨著扇齒模數(shù)的增大，鋼球中心距 D 也相應增加。設計時先參考同類型汽車的參數(shù)進行初選，經(jīng)強度驗算后，再進行修正。螺桿外徑 常在 20 38圍內變化，設計時應根據(jù)轉向軸負荷的不同來選定。螺母內徑 大于 般要求 (510 )D. 根據(jù) 汽車設計 表 7取 : D=28 (2)螺 桿 的 外 徑 螺母的內徑 桿的外 徑和螺母的內徑之間不能有相互摩檫 ,設計時應取1,一般 1=(5% 10%)D 以在鋼球中心距選定的條件下 ,便能獲得螺桿的外徑和螺母的內徑的尺 寸 ., 因為 1, 1=(5% 10%)D, 取 8, 2 (3)鋼球的直徑和鋼球的數(shù)量 鋼求直徑 d 的尺寸直接影響到螺桿和螺母螺旋機 構的尺寸和承載能力 鋼球的數(shù)量也會影響承載能力 ,數(shù)量的多能增加承載能力 ,但會影響鋼球的流動性 ,從而使傳動效率降低 . 查表得 : d= 取 d=7 增加鋼球數(shù)量 n，能提高承載能力，但使鋼球流動性變壞，從而使傳動效率降低。因為鋼球本身有誤差，所以共同參加工作的鋼球數(shù)量并不是全部鋼球數(shù)。經(jīng)驗證明，每個環(huán)路中的鋼球數(shù)以不超過 60粒為好。為保證盡可能多的鋼球都承載，應分組裝配。每個環(huán)路中的鋼球數(shù)可用下式計算 0co s=中， D 為鋼球中心距； W 為一個 環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)； n 為不包括環(huán)流導管中的鋼球數(shù)； 0 為螺線導程角，常取 0=5 8，則 1。 取 n =20 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 (4)滾道截面 當螺桿和螺母各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時 ,鋼球與滾道有四點接觸，傳動時軸向間隙最小，可滿足轉向盤自由行程小的要求。圖中滾道與鋼球之間的間隙，除用來貯存潤滑油之外，還能貯存磨損雜質。為了減少摩擦，螺桿和螺母溝槽的半徑 大于鋼球半徑 d/2，一般取 =(d。 (5)接觸角 鋼球與螺桿滾道接 觸點的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角稱為接觸角 ，如圖所示。 角多取為 45，以使軸向力和徑向力分配均勻。 (6)螺距 P 和螺旋線導程角 o 轉向盤轉動 角，對應螺母移動的距離 S 為 21) 式中， P 為螺紋螺距。與此同時 與此同時，齒扇節(jié)圓轉過的弧長等于 s，相應搖臂軸轉過 p 角，其間關系可表示如下 rs p (2) 式中， r 為齒 扇節(jié)圓半徑。 式 (1)、式 (2)得 2，將 對 p，求導得循環(huán)球式轉向器角傳動比 2由式可知，螺距 P 影響轉向器角傳動比的值。在螺距不變的條件下，鋼球直徑 d 越大，圖中的尺寸 b 越小，要求 b=距 P 一般在 12 18選取。根據(jù) 表 7知 P= 取 P=文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 即 b=6)工作鋼球圈數(shù) W 多數(shù)情況下，轉向器用兩個環(huán)路，而每個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) 加工作鋼球圈數(shù)，參加工作的鋼球增多，能降低接觸應力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻、螺桿增長而使剛度降低。工作鋼球圈數(shù)有 兩種。一個環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見汽車設計表 7 取 W= 齒條、齒扇傳動副設計 對齒輪來說，因為在不同位置的剖面中，其模數(shù) m 不變，所以它的分度圓半徑 r 和基圓半徑 同。因此，變厚齒扇的分度圓和基圓均為一圓柱，它在不同剖面位置上的漸開線齒形，都是在同一個基圓柱上所展出的漸開線，只是其輪齒的漸開線齒形相對基圓的位置不同而已，所以應將其歸人圓柱齒輪的范疇。 根據(jù)以上所說，參考 表 7環(huán)球式轉向器主要參數(shù)確定如下： 齒扇模數(shù) 螺母長度 58 齒扇齒數(shù) 5 齒扇整圓齒數(shù) 13 齒扇壓力角 22 30 切削角 6 30 齒扇寬 30 法向壓力角 o o=25 齒頂高系數(shù) 1 徑向間隙系數(shù) 環(huán)球式轉向器零件強度計算 (一 ) 鋼球與滾道之間的接觸應力 用下式計算鋼球與滾道之間的接觸應力 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 222223)()( 式中， k 為系數(shù)，根據(jù) A B 值查表取 A= (1 r) (1 ， B=(1 r) + (1 2； 滾道截面半徑； r 為鋼 球半徑； E 為材料彈性模量，等于 鋼球與螺桿之間的正壓力，可用下式計算 o o o sc o s 03 式中， o 為螺桿螺線導程角； 為接觸角； n 為參與工作的鋼球數(shù)；作用在螺桿上的軸向力。 接觸表面硬度為 58 64，許用接觸應力 =2500N A= (1/r)-(1/(1/(1/=(1/r)+(1/(1/( 1/=)()( =下冊 )參照 選斷開點取在中間位置。 (二 )整體式轉向梯形機構優(yōu)化設計 汽車轉向行駛時，受彈性輪胎側偏角的影響，所有車輪不是繞著后軸沿長線上的點滾動，而是繞著前軸和后軸之間的汽車內側某一點滾動。下面是在忽略側偏角影響的條件下，分析有關兩軸汽車的轉向問題。此時，兩轉向前輪軸線的延長線應交在后軸延長線上，如圖所示。設 o、 i。分別為內、外轉向車 輪轉角， L 為汽車軸距， K 為兩主銷中心線延長線到地面交點之間的距離。若要保證全部車輪繞一個瞬時轉向中心行駛，則梯形機構應保證內、外轉向車輪的轉角有如下關系 i 0買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 若自變角為 o，則因變角 i 的期望值為 )()( 00 rc c 利用余弦定理可推得轉向梯形所給出的實際因變角)c o s (21)(2c o s)c o s (c o s2a r c c o s)c o s (21)()s i n (a r c s i m 為梯形臂長； 為梯形底角。 由圖所得 : 2a r c s i nm a x式中， 汽車最小 轉彎直徑； a 為主銷偏移距。 考慮到多數(shù)使用工況下轉角 o 小于 20，且 10以內的小轉角使用得更加頻繁建立約束條件時應考慮到：設計變量 m 及過小時，會使橫拉桿上的轉向力過大；當 m 過大時，將使梯形布置困難，故對m 的上、下限及對 的下限應設置約束條件。綜上所述，各設汁變量的取值范圍構成的約束條件為 000m a xm m 設計時取在 形底角買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 0。 此外，由機械原理得知，四連桿機構的傳動 角方不宜過小，通常取 40。如圖所示，轉向梯形機構在汽車向右轉彎至極限位置時達到最小值，故只考慮右轉彎時 可。利用該圖所作的輔助用虛線及余弦定理，可推出最小傳動角約束條件為 02co s)co s( co s )co s (co sm i nm a i n （ 1） 式中， 最小傳動角。 梯形臂長 1180=130 1180=177 取 m=150 梯形底角 0 取 =80 000 010708002715 017 702013 015 0000 將數(shù)據(jù)代入 （ 1） 得 ： o s)80c o c o s)o s (80c o o 該數(shù)據(jù)滿足設計要求。 第二章 懸架系統(tǒng)的設計 概述 懸架是現(xiàn)代汽車上的重要總成之一，它把懸架 (或車身 )與車軸(或車輪 )彈性地連接起來。其主要任務是傳遞作用在車輪和車架 (或車身 )之間的一切力和力矩，并且緩和路面?zhèn)鹘o車架 (或車身 )的沖 擊載荷，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，保證汽車的行駛平順性；保證車輪在路面不平和載荷變化時有理想的運動特性，保證汽車的操縱穩(wěn)定性，使汽車獲得高速行駛能力。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 懸架由彈性元件、導向裝置、減振器、緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等組成。導向裝置由導向桿系組成，用來決定車輪相對于車架 (或車身 )的運動特性，并傳遞除彈性元件傳遞的垂直力以外的各種力和力矩。當用縱置鋼板彈簧作彈性元件時，它兼起導向裝置作用。緩沖塊用來減輕車軸對車架 (或車身 )的直接沖撞，防止彈性元件產(chǎn)生過大的變形。裝有橫向穩(wěn)定器的汽車，能減少轉彎行駛時車身的側傾角和橫向角振動。 對懸架提出的設計要求有： 1)保證汽車有良好的行駛平順性。 2)具有合適的衰減振動能力。 3)保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 4)汽車制動或加速時要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾；轉彎時車身側傾角要合適。 5)有良好的隔聲能力。 6)結構緊湊、占用空間尺寸要小。 7)可靠地傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。 要正確地選擇懸架方案和參數(shù)，在車輪上、下跳動時，使主銷定位角變化不大、車輪運動與導向機構運動要協(xié)調，避免前輪擺振；汽車轉向時，應使之稍有不足 轉向特性。獨立懸架導向桿系鉸接處多采用橡膠襯套，能隔絕車輪所受來自路面的沖擊向車身的傳遞。 架結構形式分析 (一 )非獨立懸架和獨立懸架 懸架可分為非獨立懸架和獨立懸架兩類。非獨立懸架的結構特點是左、右車輪用一根整體軸連接，再經(jīng)過懸 圖 懸架的結構形式簡圖 a)非獨立懸架 b)獨立懸架買文 檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 架與車架 (或車身 )連接。獨立懸架的結構特點是左、右車輪通過各自的懸架與車架 (或車身 )連接。 獨立懸架的優(yōu)點是： 簧下質量??；懸架占用的空間??；彈性元件只承受垂直力，所以可以用剛度小的彈簧，使車身振動頻率降低，改善了汽車行駛平順性；由于有可能降低發(fā)動機的位置高度，使整車的質心高度下降，又改善了汽車的行駛穩(wěn)定性；左、右車輪各自獨立運動互不影響，可減少車身的傾斜和振動，同時在起伏的路面上能獲得良好的地面附著能力。獨立懸架的缺點是結構復雜，成本較高，維修困難。這種懸架主要用于轎車和部分輕型貨車、客車及越野車上。 (二 )獨立懸架結構 形式分析 對于不同結構形式的獨立懸架，不僅結構特點不同，而且許多基