汽车转向器毕业设计.docx

《汽车转向器毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车转向器毕业设计.docx（26页珍藏版）》请在课桌文档上搜索。

1、插图清单3摘要-3-Abstract-4-第一章绪论51.1汽车转向器的功能及重要性51.2汽车转向器的主要性能参数5转向器的效率5传动比的变化特性7转向盘自由行程91.4汽车转向器的工作原理101.4.1动力转向系统的工作原理91.4.2转阀式液压助力转向器工作原理9第二章总体方案设计92.1 转向器设计的分类9齿轮齿条式转向器92.1.2 蜗杆曲柄销式转向器IO2.1.3 循环球式转向器IO2.2 转向器方案分析102.3 防伤平安机构方案分析Il第三章循环球式转向器的设计与计算123.1螺杆、钢球和螺母传动副183.1.1钢球中心距D、螺杆外径D和螺母内径D2193.1.2钢球直径d及数

2、量nl93.1.3滚道截面203.1.4接触角203.1.5螺距P和螺旋线导程角213.1.6工作钢球圈数W213. 1.7导管内径1213.2 齿条、齿扇传动副的设计213.3 循环球式转向器零件强度计算16钢球与滚道之间的接触应力。163.3.2齿的弯曲应力GJ63. 3.3转向摇臂轴直径确实定17第四章动力转向机构的设计174. 1对动力转向机构的要求174.2 液压式动力转向机构布置方案分析254.2.1 动力转向机构布置方案分析254.3 液压式动力转向机构的计算274.3.1动力缸尺寸的计算27.2分配滑阀参数的选择274.3.3分配阀的回位弹簧274.3.4动力转向器的评价指标2

3、9第五章转向梯形205.1 转向梯形结构方案分析315.1.1 整体式转向梯形315.1.2 断开式转向梯形32整体式转向梯形机构优化设计33致谢37参考文献38插图清单图IT转向器角传动比变化特性曲线9图1-2液压动力转向系统示意图9图2-1循环球式齿条-齿扇转向器10图2-2防伤转向传动轴简图12图2-3防伤转向轴简图12图3-1螺杆钢球螺母传动副19图3-2四段圆弧滚道截面20图3-3为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图15图3-4用于选择偏心n的线图15图3-5螺杆受力简图错误!未定义书签。图4-1动力转向机构布置方案图17图4-2动力缸的布置18图4-3确定动力缸长度尺寸简图

4、28图4-4预开隙勺28图4-5静特性曲线分段图20图5-1整体式转向梯形20图5-2断开式转向梯形21图5-3断开点确实定21图5-4理想的内、外车轮转角关系简图22图5-5转向梯形机构优化设计的可行域23表格清单表3T循环球转向器的主要参数17表3-2循环球式转向器的局部参数18表3-3系数k与A/B的关系23摘要汽车转向器是汽车的重要组成局部，也是决定汽车主动平安性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。随着汽车工业的开展，汽车转向器也在不断的得到改良，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，循环球齿条-齿扇式

5、转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。本文选择GX1608A型循环球齿条-齿扇式转向器作为研究课题，其主要内容有：汽车转向器的组成分类；转向器总成方案分析及其数据确定和转向器的设计过程。这种转向器的优点是，操纵轻便，磨损小，寿命长。缺点是结构复杂，本钱高，转向灵敏度不如齿轮齿条式。因此逐渐被齿轮齿条式取代。但随着动力转向的应用，循环球式转向器近年来又得到广泛使用。关键词；转向器操纵稳定性循环球齿条-齿扇式转向器AbstractGearcarsanimportantcomponentoftheinitiativeisdecidedautomobilesafetyofthekeyass

6、embly,Itseriouslyaffectedthequalityofthevehiclehandlingandstability.Alongwiththedevelopmentoftheautoindustry,automobilesteeringgeariscontinuouslyimproved,althoughtheelectronicsteeringgearhasbeguntouseButmechanicalsteeringgearisstillwidelybeenworldmotorvehiclesandpartsmanufacturersadopted.Andthemecha

7、nicalsteeringgear,Rackcycleball-typesteeringgeartoothfansasitsowncharacteristicshasbeenwidelyusedinvarioustypesvehicles.ThegraduationdesignoptionsGX1608Acyclegearball-typesteeringgearrackasaresearchtopic,Itsmaincontentsare:automotivesteeringgearcomponentsclassification;assemblywastoprogramanalysisan

8、ddatatoidentifyandsteeringgeardesignprocess.Theadvantageofsuchsteeringgear,andmanipulatinglight,wearandtear,longlife.Thedisadvantageisthatthestructureiscomplicatedandcostly,thansteeringrackandpinionsensitivity.Thereforegraduallybeingreplacedbyrackandpinion.However,withthepowersteeringapplications,th

9、eball-typesteeringgearcycleandarewidelyusedinrecentyears.Keywords；DiverterBallhandlingandstabilityCyclerack-typesteeringgeardivert第一章绪论汽车转向器的功能及重要性汽车在行驶过程中需要改变行驶方向时，驾驶员通过汽车转向系使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度，使汽车到达转向目的。另外，当汽车在直线行驶时，转向轮往往会受到路面侧向干扰力的作用而自动偏转的，从而改变了原来行驶方向，此时，驾驶员也可以通过汽车转向系使转向轮向相反的方向偏转，恢复了

10、汽车原来的行驶方向。汽车转向系的功用是改变和保持汽车的行驶方向，而作为转向系重要执行机构的转向器的作用是：将转向盘的转动变为齿条轴的直线运动或转向摇臂的摆动，降低传动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。汽车转向器的主要性能参数转向器的效率转向器的输出功率与输入功率之比，称为转向器的传动效率。功率Pl从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号n+表示，n+=(P1-P2)/P1；反之称为逆效率，用符号n-表示，11-=(P3-P2)/P3o式中，P2为转向器中的摩擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，要求正效率高。为了保证汽车转向后

11、转向轮和转向盘能自动返回到直线行驶位置，又需要有一定的逆效率。为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手又要求此逆效率尽可能低。转向器的正效率n+影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。(1)转向器类型、结构特点与正效率在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比拟高，而蜗杆指销式特别是蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。同一类型转向器，因结构不同其正效率也不一样。另外两种结构的转向器正效率，根据试验结果分别为70%和75%o转向摇臂轴轴承的形式对效率也有影响，用滚针轴承比用滑动轴承可使正逆效率提

12、高约10%o(2)转向器的结构参数与正效率如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆和螺杆类转向器，其正效率可用下式计算+=tan/tan(+P)(I-I)式中，为蜗杆(或螺杆)的螺线导程角；P为摩擦角，P=arctanf(f为摩擦因数)。(2)转向器逆效率n根据逆效率大小不同，转向器又有可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。路面作用在车轮上的力，经过转向系可大局部传递到转向盘，这种逆效率较高的转向器属于可逆式。它能保证转向后，转向轮和转向盘自动回正。这既减轻了驾驶员的疲劳，又提高了行驶平安性。但是，在不平路面上行驶时，车轮受到的冲击力，能大局部传至转向盘，造成驾驶员“打手

13、”，使之精神状态紧张。如果长时间在不平路面上行驶，易使驾驶员疲劳,影响平安驾驶。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该冲击力由转向传动机构的筌件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。极限可逆式转向器介于上述两者之间。在车轮受到冲击力作用时，此力只有较小一局部传至转向盘。它的逆效率较低，在不平路面上行驶时，驾驶员并不十分紧张，同时转向传动机构的零件所承受的冲击力也比不可逆式转向器要小。如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，那么逆效

14、率可用下式计算H=tan(-P)tana(1-2)式(21)和式(22)说明：增加导程角a,正、逆效率均增大。受n-增大的影响，a不宜取得过大。当导程角小于或等于摩擦角时，逆效率为负值或者为零，此时说明该转向器是不可逆式转向器。为此，导程角必须大于摩擦角。通常螺线导程角选在810之间。1传动比的变化特性1)转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比和转向系的力传动比从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw与作用在转向盘上的手力之比，称为力传动比，即ip=2Fw/Fh转向盘转动角速度3W与同侧转向节偏转角速度3k之比，称为转向系角传动比，即iwo=3w3k=(dD2如图3-1所示。钢球

15、中心距是根本尺寸。螺母外径Ds螺母内径Dz及钢球直径对确定钢球中心距D的大小有影响，而D又对转向器结构尺寸和强度有影响。在保证足够的强度条件下，尽可能将D值取小些。选取D值的规律是随扇齿模数的增大，钢球中心距D也相应增加。螺杆外径D2通常在2038mm范围内变化。螺母内径Dz应大于的的Di,一般要求D2-D1=（5%-10%）Do钢球直径d及数量n钢球直径尺寸d取得越大，能提高承载能力，同时螺杆和螺母传动机构和转向器的尺寸也随之增大。钢球直径应符合国家标准，一般常在79mm范围内选用。增加钢球数量n（n不超过60）,能提高承载能力；但使钢球流动性变坏，从而使传动效率降低。钢球数目可有下式确定：

16、式中D-钢球中心距；W个环路中的钢球工作圈数，为了使载荷在各钢球间分布均匀，一般W=L5-2.5,当转向器的钢球工作圈数需大于2.5时，那么应采用两个独立的环路；d-钢球直径；0螺线导程角；3.1.3滚道截面四段圆弧滚道截面。滚道截面有四点接触式、两点接触式和椭圆滚道截面等。四点接触式滚道截面由四段圆弧组成，螺杆和螺母的滚道截面各为两段圆弧。四点接触式滚道截面可获得最小的轴向间隙，以防止轴向定位的不稳定，受载后根本上可消除轴向位移，但滚道与钢球间仍应有间隙以贮存磨屑、减小磨损。虽然其制造工艺较复杂，但仍得到广泛应用。两点接触式滚道截面由两段圆弧组成，其螺杆和螺母滚道均为单圆弧，形状简单。当螺杆

17、受有轴向载荷时.，螺杆与螺母间产生轴向相对位移使轴向定位不稳定，增加了转向盘的自由行程,这对装动力转向的转向系特别不利，因为它降低了分配阀的灵敏度，从而影响转向性能。椭圆滚道的螺杆局部为椭圆截面、螺母局部为圆弧截面。钢球以三点（与滚道接触，被精确地定位于滚道中心，轴向定位精确，但加工较复杂。螺杆滚道应倒角以防止尖角划伤钢球。接触角接触角是指钢球与螺杆滚道接触点的正压力方向与螺杆滚道法面轴线间的夹角。增大将使径向力增大而轴向力减小；反之那么相反。通常多取45。，以使径向力与轴向力的分配均匀。图3-2四段圆弧滚道截面螺距P和螺旋线导程角转向盘转动人角，对应螺母移动的距离S为s=P2(3-2).式中

18、,P为螺纹螺距。与此同时，齿扇节圆转过弧长等于s,相应摇臂轴转过p角，其间关系为s=pr(3-3)式中，I为齿扇节圆半径。联合以上两式得=2rpP,将人对PP求导，得循环球式转向器角传动比iw为iw=2rP(3-4)由式上式可知，螺距P影响转向器角传动比的值。在螺距不变的条件下，钢球直径d越大，图3-1中的尺寸b越小，要求b=(P-d)螺距P一般在8Ilmm内选取。前者影响转向器的角传动比；后者影响传动效率。选择时应满足角传动比的要求和保证有较高的正效率,而反行程时不发生自锁现象。3.1.6工作钢球圈数W两种。3.1.7导管内径d容纳钢球而且钢球在其内部流动的导管内径d=d+c,式中，e为钢球直径d与导管内径之间的间隙。不易过大，否那么钢球流经导管时球心偏离导管中心线的距离增大，并使流动阻力增大。一般