黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 輕型貨車液壓轉(zhuǎn)向器設(shè)計 院系名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 王偉 指導(dǎo)教師 ： 田芳 職 稱 ： 實驗師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 s 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 011龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 本設(shè)計是一款輕型貨車的轉(zhuǎn)向器。通過有關(guān)資料對轉(zhuǎn)向器的分 類 ,結(jié)構(gòu)性能，工作原理，發(fā)展方向做一系列的調(diào)查了解，決定本設(shè)計的轉(zhuǎn)向器，主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負(fù)荷、使用條件等來決定，并要考慮其效率特性、角傳動比變化特性等對使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。 設(shè)計的主要內(nèi)容包括總體設(shè)計方案的確定、主要性能參數(shù)的確定、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的尺寸計算和齒輪齒條的幾何傳動關(guān)系計算，對齒輪齒條進(jìn)行了設(shè)計計算并進(jìn)行了校核，其中著重對主動小齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行了校核。最后查閱有關(guān)資料對其進(jìn)行動力輔助液壓裝置的相關(guān)設(shè)計，主要對液壓動力缸直徑的計算，分配閥和反作用閥有關(guān)參數(shù)的確定，油罐容積和油泵排量的設(shè)計等，根據(jù)計算利用 出裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵詞 ：輕型貨車；轉(zhuǎn)向器；齒輪齒條；轉(zhuǎn)向助力 ；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 is a to of of a of to of on to to of of of of of of of of on of to of to of on of of to 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 究的目的意義 1 向器的發(fā)展現(xiàn)狀 1 定設(shè)計方案 5 章小結(jié) 7 第 2 章 主要性能參數(shù)的確定 9 定轉(zhuǎn)向盤直徑 9 算轉(zhuǎn)向系效率 9 算轉(zhuǎn)向系傳動比 11 章小結(jié) 12 第 3 章 轉(zhuǎn)向器機(jī)械部分的設(shè)計計算 13 輪齒條尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13 輪齒條幾何傳動的關(guān)系 14 輪強(qiáng)度的校 核 16 章小結(jié) 26 第 4 章 轉(zhuǎn)向器液壓動力輔助系統(tǒng)設(shè)計 27 壓動力缸直徑設(shè)計 27 配閥有關(guān)參數(shù)確定 28 作用閥和回位彈簧參數(shù)確定 29 罐容積和油泵排量設(shè)計 30 論 30 結(jié)論 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 附錄 A 34 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 錄 B 36 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 第 1 章 緒 論 究的目的和意義 汽車上用來改變或恢復(fù)其行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向和保持汽車直線行駛的機(jī)構(gòu)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成。轉(zhuǎn)向器將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動或齒條軸的直線往復(fù)運動，并對轉(zhuǎn)向操縱力進(jìn)行放大的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器一般固定在汽車車架或車身上，轉(zhuǎn)向操縱力通過轉(zhuǎn)向器后一般還會改變傳動方向。 早期的汽車轉(zhuǎn)向是用舵柄或橫桿 (即一種兩端帶有手柄的水平桿 )進(jìn)行操縱，轉(zhuǎn)向比是 1： 1，因而汽車轉(zhuǎn)向時的操作是很吃力 的。后來，帶有齒輪減速比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)很快被推廣使用，但是，這種機(jī)構(gòu)的方向盤不象舵柄或橫桿要置放在汽車中線的位置，而是要置放在汽車的左邊或右邊，這樣觸發(fā)了方向盤位置的爭論。這場爭論曠日持久，導(dǎo)致了今天的汽車分成了兩大類方向盤裝置法：一類以美國，中國，俄羅斯等世界上大多數(shù)國家和地區(qū)采用的左置方向盤，實行右上左下的汽車行駛規(guī)則；另一類以英國及英聯(lián)邦，日本等少數(shù)國家和地區(qū)采用的右置方向盤，實行右下左上的汽車行駛規(guī)則。 幾十年來，汽車都使用蝸桿扇形齒輪轉(zhuǎn)向器，現(xiàn)在的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是這種轉(zhuǎn)向器的一種變型，轎車也經(jīng)常使 用。在這種轉(zhuǎn)向器中，蝸桿與扇形齒輪之間嵌入了鋼珠，大大降低了摩擦力，使汽車的轉(zhuǎn)向操縱變得比較輕松。 向器的發(fā)展現(xiàn)狀 由于汽車轉(zhuǎn)向器屬于汽車系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它在汽車系統(tǒng)中占有重要位置，因而它的發(fā)展同時也反映了汽車工業(yè)的發(fā)展，它的規(guī)模和質(zhì)量也成為了衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 近年來隨著我過汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，作為汽車的重要安全部件 汽車轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)水平也有了很大的提高。在汽車轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)行業(yè)里， 70年代推廣循環(huán)球轉(zhuǎn)向器，80年代開發(fā)和推廣了循環(huán)球變傳動比轉(zhuǎn)向器，到了 90年代，駕駛員對汽車轉(zhuǎn)向器 性能的要求有了進(jìn)一步的提高，要求轉(zhuǎn)向更輕便，操縱更靈敏。隨著汽車的高速比和超低壓扁輪胎的通用化，過去的采用循環(huán)球轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球變傳比轉(zhuǎn)向器只能相對的解決轉(zhuǎn)向輕便性和操縱靈敏性問題，現(xiàn)在雖然轉(zhuǎn)向器以向動力轉(zhuǎn)向發(fā)展，但大部分汽車還應(yīng)用機(jī)械型轉(zhuǎn)向器，如何改進(jìn)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計，使之更加適合駕駛者，是最重要的，因此還需不斷改進(jìn)。 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(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學(xué)的角度考慮操縱 的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)隨著國際經(jīng)濟(jì)形勢的惡化，石油危機(jī)造成經(jīng)濟(jì)衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟(jì)性，因此，要設(shè)計低成本、低油耗的汽車和低成本、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 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(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。 作為汽車的一個重要組成部分，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱設(shè)計顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 3個基本發(fā)展階段。 機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于采用純粹的機(jī)械解決方案，為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤，這樣一來，占用駕駛室的空間很大，整個機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙，駕駛員負(fù)擔(dān)較重，特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大，單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使 用。 齒條齒輪式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為汽車、小型貨車及 普遍使用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型。 其工作機(jī)制非常簡單。齒條齒輪式齒輪組被包在一個金屬管中，齒條的各個齒端都突出在金屬管外 ,并用橫拉桿連在一起 。 轉(zhuǎn)動方向盤時，齒輪就會旋轉(zhuǎn)，從而帶動齒條運動。齒條各齒端的橫拉桿連接在轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向臂上。 齒條齒輪式齒輪組有兩個作用： 1、將方向盤的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成車輪轉(zhuǎn)動所需的線性運動。 2、提供齒輪減速功能，從而使車輪轉(zhuǎn)向更加方便。 在大多數(shù)汽車中，一般要將方向盤旋轉(zhuǎn)三到四周，才能讓車輪從一個鎖止位轉(zhuǎn)到另一個鎖止位（從最左側(cè) 轉(zhuǎn)到最右側(cè)）。 齒輪齒條方式的最大特點是剛性大，結(jié)構(gòu)緊湊重量輕，且成本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉(zhuǎn)向盤，所以具有對路面狀態(tài)反應(yīng)靈敏的優(yōu)點，但同時也容易產(chǎn)生打手和擺振等現(xiàn)象。齒輪與齒條直接嚙合，將齒輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為齒條的直線運動，使轉(zhuǎn)向拉桿橫向拉動車輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。齒輪并非單純的平齒輪，而是特殊的螺旋形狀，這是為了盡量減小齒輪與齒條之間的嚙合間隙，使轉(zhuǎn)向盤的微小轉(zhuǎn)動能夠傳遞到車輪，提高操作的靈敏性，也就是我們通常所說的減小方向盤的曠量。不過齒輪嚙合過緊也并非好事，它使得轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時的操作力過大，人 會感到吃力。 循環(huán)球式這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運動，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運動再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，使連桿臂搖動，連桿臂再使連動拉桿和橫拉桿做直線運動，改變車輪的方向。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器又有兩種結(jié)構(gòu)型式，即常見的循環(huán)球 們各有兩個傳動副，前者為：螺桿、鋼球和螺母傳動副以及落幕上的齒條和搖臂軸上的齒扇傳動副；后者為螺桿、鋼球和螺母傳動副以及螺母 上的銷座與搖臂軸的錐銷或球銷傳動副。兩種結(jié)構(gòu)的調(diào)整間隙方法均是利用調(diào)整螺栓移動搖臂軸來進(jìn)行調(diào)整。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內(nèi)裝有鋼球構(gòu)成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的傳動效率高、工作平穩(wěn)、可靠，螺桿及螺母上的螺旋槽經(jīng)滲碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、壽命長。齒扇與齒條嚙合間隙的調(diào)整方便易行，這種結(jié)構(gòu)與液力式動力轉(zhuǎn)向液壓裝置的匹配布置也極為方便。所以循環(huán)球轉(zhuǎn)向器憑借這些特點在汽車中得到了廣泛應(yīng)用。 齒輪齒條的優(yōu)點： 1、構(gòu)造筒單 ,結(jié)構(gòu)輕巧。由于齒輪箱 小 ,齒條本身具有傳動桿系的作用 ,因此 ,它不需耍循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器上所使用的拉桿。 2、因齒輪和齒條直接嚙合 ,操縱靈敏性非常高。 3、滑動和轉(zhuǎn)動阻力小 ,轉(zhuǎn)矩傳遞性能較好 ,因此 ,轉(zhuǎn)向力非常輕。 4、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成完全封閉 ,可免于維護(hù)。 據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 45左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占 10左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占 5。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā) 動機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由 60 年代的62 5，發(fā)展到現(xiàn)今的 100了 (蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰 )。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 65，齒條齒輪式占 35。綜合上述對有關(guān)轉(zhuǎn)向器品種的使用分析，得出以下結(jié)論： 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。 在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點各異， 美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過 90；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過 50，法國已高達(dá)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 95。 由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應(yīng)用 (包括小客車、小型貨車或客貨兩用車 )得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。 動力轉(zhuǎn)向是發(fā)展方向 。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛，不僅在重型汽車上必須裝備，在高級轎車上應(yīng)用的也較多，在中型汽車上的應(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，但由于優(yōu)點明顯，還是得 到很快的發(fā)展動力轉(zhuǎn)向有 3 種形式：整體式、半分置式及聯(lián)閥式動力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。目前 3 種形式各有特點，發(fā)展較快，整體式多用于前橋負(fù)荷 3 8閥式多用于前橋負(fù)荷 5分置式多用于前橋負(fù)荷 6發(fā)展趨勢上看，國外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。 動力轉(zhuǎn)向機(jī)是利用外部動力協(xié)助司機(jī)輕便操作轉(zhuǎn)向盤的裝置。隨著最近汽車發(fā)動機(jī)馬力的增大和扁平輪胎的普遍使用，使車重和轉(zhuǎn)向阻力都加大了，因此動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)越來越普及。值得注意的是，轉(zhuǎn)向助力不應(yīng)是不變的，因為在高速行駛時 ，輪胎的橫向阻力小，轉(zhuǎn)向盤變得輕飄，很難捕捉路面的感覺，也容易造成轉(zhuǎn)向過于靈敏而使汽車不易控制。所以在高速時要適當(dāng)減低動力，但這種變化必須平順過度。 液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，利于改善轉(zhuǎn)向操作感覺，但液體流量的增加會加重泵的負(fù)荷，需要保持怠速旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。 它使汽車在低速行駛或車輛就位時，駕駛員只需用較小的操作力就能靈活進(jìn)行轉(zhuǎn)向 ;而在高速行駛時，則自動控制，使操作力逐漸增大，實現(xiàn)了穩(wěn)定操縱。雖然這種轉(zhuǎn)向器具有很多優(yōu)點，在目前的技術(shù)水準(zhǔn)下它仍然存在某些不足之處，例如助力較小等 ;因此，目前液壓式動力轉(zhuǎn)向器仍然占據(jù)著很大的市場份額，其性能也在不斷地提高。對于液壓助力型動力轉(zhuǎn)向器的研究有著非常深遠(yuǎn)的意義 . 電動式動力轉(zhuǎn)向裝置是最新形式的轉(zhuǎn)向裝置，由于它節(jié)能，故受到人們的重視。它是利用蓄電池轉(zhuǎn)動電機(jī)產(chǎn)生推力。由于不直接使用發(fā)動機(jī)的動力，所以大大降低了發(fā)動機(jī)的功率損失 (液壓式最大損失 5，且不需要液壓管路，便于安裝。尤其有利于中置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動的汽車。但目前電動式動力轉(zhuǎn)向裝置所得動力還比不上液壓式，所以只限用于前輪軸輕的中置發(fā)動機(jī)后驅(qū)動的汽車上。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 即由電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)向助力泵并由計算機(jī)控制的方式，它集液壓式和電動式的優(yōu)點于一體。因為是計算機(jī)控制，所以轉(zhuǎn)向助力泵不必經(jīng)常工作，節(jié)省了發(fā)動機(jī)的功率。這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝布置，但液壓產(chǎn)生的動力不能太大，所以適用排量小的汽車。 我國轉(zhuǎn)向器制造技術(shù)應(yīng)在吸收國內(nèi)外先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本國國情，加快發(fā)展，主要發(fā)展目標(biāo)有以下幾個方面： （ 1）加大軟件開發(fā)和在轉(zhuǎn)向器中的應(yīng)用。引進(jìn)國外高新技術(shù)，改善設(shè)計過程，簡化設(shè)計結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。 （ 2） 在自力更生研究開發(fā)的同時，積極引進(jìn)、吸收 國外的先進(jìn)技術(shù)與系統(tǒng)，并加以創(chuàng)新，提高加工精度，減小誤差，保證制造產(chǎn)品的合格率。 （ 3）積極開拓國際市場，加大高新技術(shù)產(chǎn)品在國際市場上的占有率。 （ 4）既注重技術(shù)創(chuàng)新，又注重其與機(jī)制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的結(jié)合，處理好機(jī)制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系。要以機(jī)制創(chuàng)新帶動管理創(chuàng)新，以管理創(chuàng)新帶動技術(shù)創(chuàng)新。采取有效的協(xié)同研發(fā)方式以及符合市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律的運行機(jī)制，組織好本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)、裝備與軟件系統(tǒng)的研發(fā)，以及研究成果的推廣應(yīng)用。 隨著經(jīng)濟(jì)全球化和我國加入 國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將有重大調(diào)整，而制造業(yè)在工業(yè)化過程中起著主導(dǎo) 作用，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的主要增長點之一，沒有制造業(yè)的提高和發(fā)展，其它產(chǎn)業(yè)也不可能良性發(fā)展，因此制造業(yè)將是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的主要著力點之一。在此內(nèi)外環(huán)境的影響下，我國轉(zhuǎn)向器制造業(yè)必須充分考慮產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、營銷和服務(wù)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展，吸收先進(jìn)制造技術(shù)，逐步走上以自主開發(fā)為主的道路，使我國汽車轉(zhuǎn)向器工業(yè)從“轉(zhuǎn)向器制造大國”走向“轉(zhuǎn)向器制造強(qiáng)國”，這是我們面臨的最重要的任務(wù)。 定設(shè)計方案 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入兩端輸出；側(cè)面輸入兩端輸出；側(cè)面輸入中間輸出；側(cè)面輸入一段輸出。 1、采用側(cè)面輸入兩端 輸出時，轉(zhuǎn)向拉桿長度受到限制，容易與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生干涉。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 圖 2輪齒條式轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向系中的位置 圖 2輪齒條式轉(zhuǎn)向器傳動副的布置方案 2、如果齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪，直齒齒條嚙合，則運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低，沖擊大，噪聲增加。齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，所以選擇斜齒。 圖 2輪齒條式轉(zhuǎn)向器側(cè)面輸入兩端輸出 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 圖 2輪齒條式轉(zhuǎn)向器側(cè)面輸入兩端輸出 3、采用側(cè)面輸入中間輸出方案時拉桿擺動角減小，有利于減少車輪上，下跳動時轉(zhuǎn)向系與懸架系的干涉。但因結(jié)構(gòu)的關(guān)系會降低拉 桿的強(qiáng)度。經(jīng)綜合考慮選擇側(cè)面輸入兩端輸出的方式并采用斜齒齒輪，齒條。 中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)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 。 為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向螺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(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч?，每根?dǎo)管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)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(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)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(nèi)滾動，形成 球流 。在轉(zhuǎn)向器工作時， 兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。 章小結(jié) 本章詳盡的講述了齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的幾種形式，要想把它做的好，還應(yīng)該做到對待實施的新方案，應(yīng)進(jìn)行必要的了解，經(jīng)驗證可靠后方可著手正式設(shè)計。處理好使用黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 與制造之間的關(guān)系，首先應(yīng)滿足使用需求，這是由工藝設(shè)備的特性決定的。轉(zhuǎn)向器對制造業(yè)提出了越來越高的要求，優(yōu)良的制造、裝配質(zhì)量是提高機(jī)器的工藝性能、工作可靠性和使用壽命所不可缺少的。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 第 2 章 主要性能參數(shù)的確定 表 型貨車基本參數(shù) 參數(shù)名稱 具體參數(shù)值 傳動比 20 軸距 2950 整車裝備質(zhì)量 1760 承載質(zhì)量 815 前后配重 55%， 45% 最高時速 105km/h 轉(zhuǎn)向盤回轉(zhuǎn)總?cè)?shù) 最小轉(zhuǎn)彎直徑 向盤直徑 380 定轉(zhuǎn)向盤直 徑 轉(zhuǎn)向盤 直徑的選取 可在 380 550的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)選取。 所以 取80。 算轉(zhuǎn)向器效率 轉(zhuǎn)向器正效率 + 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。 1轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點與效率，在前述四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。第一種結(jié)構(gòu)除滾輪與滾針之間 有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動摩擦損失，故這種轉(zhuǎn)向器的效率 有 54。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗結(jié)果分別為 70和 75。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對效率也有影響，用滾針軸承比用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10。 2轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失 ,轉(zhuǎn)向系的效率 計算由轉(zhuǎn)向器的效率與傳動機(jī)構(gòu)的效率相乘得到，即 0（ 正效率 計算公式 121（ 轉(zhuǎn)向器逆效率 - 根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)向器。 極限可逆式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。 逆效率 計算公式 323 P (式中： 1P 為 作用在轉(zhuǎn)向盤上的功率； 2P 為 轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率； 3用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。 蝸桿類和螺桿類轉(zhuǎn)向器，效率可以用下面的公式計算： （ 0 0 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 00 （ 式中：0為 蝸 桿或螺桿的導(dǎo)程角， 012； 為 摩擦角， ； f 為 摩擦系數(shù)，取 f = 相關(guān) 文獻(xiàn)淬火鋼對淬火鋼的摩擦副摩擦系數(shù) f =選取 f = 則： = r c t a a n 12t a nt a n t a n 0 0 =84 算轉(zhuǎn)向系的傳動比 轉(zhuǎn)向系 的 操縱 應(yīng)十分 輕便，轉(zhuǎn)向時加在轉(zhuǎn)向盤上的切向力不應(yīng)大于 150200N。 取 50N 汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 1G 25755 =13879N 686601 N中 ： f 為 輪胎和路面間的滑動摩擦系數(shù)，一般取 轉(zhuǎn)向阻力矩， 單位： N 1G 為 轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷， 單位： N； 1G =m 為輕型貨車滿載質(zhì)量， 輕型載貨汽車 的滿載質(zhì)量為 m=（ 1760+815) =2575 ； c 為 汽車的轉(zhuǎn)向軸載荷分配系數(shù)， 輕型載貨汽車 的轉(zhuǎn)向軸為前軸，前軸載荷分配系數(shù)為 55 。 P 為 輪胎氣壓， 即 在 靜止?fàn)顟B(tài)下， 由于 主動轉(zhuǎn)向控制器 處于非工作狀態(tài) ，此時 轉(zhuǎn)向器的 工作狀況相當(dāng)于傳統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 。 則齒輪轉(zhuǎn)矩 1T =21 m （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0（ 式中： 為 轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)角增量 單位 s 為 齒條位移增量 單位 對于定傳動比的轉(zhuǎn)向器，其角轉(zhuǎn)動比 公式為 ： 220 （ 式中： r 為 齒輪分度圓的半徑，21 1d 為 齒輪分度圓的直徑； 102122 （ 輕型貨車 轉(zhuǎn)向器的角傳動比 應(yīng) 在 16 32 的范圍內(nèi)選取，一般傳統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器角傳動比為 20，取i=20。 章小結(jié) 本章 對齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的基本參數(shù)進(jìn)行了計算，查閱相關(guān)資料并對一些參數(shù)進(jìn)行了選取。對轉(zhuǎn)向系的效率做了詳細(xì)說明。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 第 3 章 轉(zhuǎn)向器機(jī)械部分的設(shè)計 輪齒條幾何尺寸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 主動小齒輪應(yīng)該采用斜齒圓柱小齒輪，并采用變位齒輪 法向模數(shù) 3 3B/1987) 齒輪的 齒數(shù) 1Z 取 1Z =8 為避免根切，應(yīng)采用變位齒輪，則變位系數(shù) 141714 1m i n (取法向變位系數(shù) 輪螺旋角多在 9 15之間，所以取值 =15 壓力角（法向齒形角）取 n20 齒寬系數(shù)d在 間 ，取 條的齒寬 2b 12 =255 (齒輪的齒寬 1b 取 1b 32向模數(shù) 15c o s 3c o s nt (端面齒形角和法向齒形角的換算關(guān)系為： =15法向齒形角tt法向齒頂高系數(shù) * *面齒頂高系數(shù) * = (法向頂隙系數(shù) * *面頂隙系數(shù) *tcnt = (黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)直接關(guān)系著生命財產(chǎn)的安全，屬于保安系統(tǒng)，安全系數(shù)要求較高。轉(zhuǎn)向器扭距低，受到中等沖擊，工作環(huán)境較惡劣，材料選擇十分重要。主動小齒輪的材料選用 16料，淬火處理，硬度為 700度等級為 7 級。 齒條采用 45 鋼，淬火處理殼體采用鋁合金壓鑄 輪齒條幾何傳動的關(guān)系 分度圓直徑 d 為： 1n = 153 (取整 1d =25頂高 ( 1*1 =(1+= ( 2 =13=3根高 ( 1*1 =(1+= ( *2 =(1+=高 h 為： 111 fa = (222 fa =3+ （ 齒頂圓直徑 111 2 aa =25+24 （ 齒根圓直徑 111 2 af =25 2 (齒距 p 為： nn =3 mm tt =15 齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線的距離 H 為： nn 21 = (基圓直徑 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 tb = (齒頂圓壓力角a為： 111 = (端面重合度為： 2s in c a nt a 1*11 5c o a a 向重合度為： = 315 = (總重合度為： = (當(dāng)量齒數(shù) 311 =15 (2齒輪的嚙合角1為： b 1 11 r 1 7 . 3 4a r c c o s a r c c o s a r c c o s 4 6 . 0 8r 2 5 (式中： d 1 7 . 3 4r 8 . 6 722 ( r 為齒輪的節(jié)圓半徑，對于標(biāo)準(zhǔn)安裝的齒輪，分度圓與節(jié)圓重合，則： 1d 25r = 1 2 條的壓力角2為 : 21=46 齒條的模數(shù)2 2 n nm m c o s 3 c o s 2 0 = (黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 式中：mm n為齒輪的法向壓力角 齒條的齒數(shù) 2Z 為 ; 2 2 32522 = (取 2Z =34 齒條的行程 S 為 : 12 2225=315 (齒條的長度 2L 為 : 2 3415 332 (取 2L 340輪強(qiáng)度校核 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 欲驗算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)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(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。為轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)中的主動齒輪應(yīng)采用較高可靠度要求，所以要求強(qiáng)度要高。 最小安全系數(shù) 、齒面接觸強(qiáng)度 外嚙合齒輪傳動的尺寸 : 3 211 1(式中： 756 K 為載荷系數(shù)，常用值 K 2，取 T 為小齒輪的額定轉(zhuǎn)矩 38015021211 m d為齒寬系數(shù) 為許用接觸 應(yīng)力 u 為齒輪與齒條的齒數(shù)比， =1485 N/龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 試驗齒輪的接觸疲勞極限 =1650N/碳 淬火 鋼，齒輪材料和熱處理質(zhì)量達(dá)到很高要求時的疲勞極限取值 ) 83412 323 211 834 75611d 252、齒根彎曲強(qiáng)度 齒輪 的法向模數(shù)要求： 3 211 (式中： P 為許用齒根應(yīng)力， l i 為實驗齒輪的彎曲疲勞極限，查表得 =133N/，查表， = 223