转向器毕业设计说明书.docx

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转向器毕业设计说明书

JIANGSUUNIVERSITY

本科毕业论文

3t轻型货车转向器设计

Thedesignof3tlighttrucksteering

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QQ645227879

包括说明书+开题报告+外文翻译+装备图+零件图（图纸加起来总共3张A0）

3t轻型货车转向器设计

摘要汽车是一种性能要求高，负荷变化大的运输工具。

转向系统作为汽车的关键部件之一，更需要了解和掌握。

转向器作为转向系统的重要组成部件，对它的深入的研究显得意义重大。

循环球式转向器和齿轮齿条式转向器将是目前转向器的发展的趋势和潮流。

循环球式转向器主要由螺杆、钢球、螺母和转向器壳体等组成，具有较高的传动效率，操纵轻便，磨损较小，使用寿命长，近几年来得到广泛的应用。

根据现有的国家标准并按照汽车设计的原则设计一款循环球转向器，完成装配图和零件图的平面绘制，使其能够满足现代商用车的国家标准要求。

随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，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-齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。

关键词：

循环球转向器设计分析商用车

Thedesignof3tlighttrucksteering

AbstractCarisatransportthatrequireahighperformance,loadchanges.Steeringsystemasakeycomponentofacar,needtounderstandandmaster.Steeringasakeycomponentofsteeringsystem,itsdepthstudyseemsignificant.Recirculatingballsteeringandrackandpinionsteeringiscurrentlythedevelopmenttrendandfashionofthesteering.Recirculatingballsteeringmainlyconsistsofthescrew,ball,nutandsteeringhousing,whichhasahightransmissionefficiency,manipulationoflight,lesswear,longlife,thathasbeenwidelyusedinrecentyears.Accordingtoexistingnationalstandardsandinaccordancewiththeprinciplesofautomotivedesigntodesignarecirculatingballsteering,completingtheassemblydrawingandpartsdiagramdrawingplane,sothatitcanmeettherequirementsofnationalstandardofmoderncommercialvehicles.Withthedevelopmentoftheautoindustry,steeringconstantlyimproved,althoughtheelectronicSteeringhavebeguntouse,butthemechanicalsteeringisstillwidelyusedbytheworldofmotorvehiclesandpartsmanufacturers.Howeverinthemechanicalsteeringgear,recirculatingballsteeringbecauseofitsfeatureshavebeenwidelyusedinvarioustypesvehicles.

KeywordsRecirculatingballSteeringDesignAnalysisCommercialVehicles

第一章转向器总体概述

1.1转向器的功用

转向器的作用将驾驶员加在转向盘上的力矩放大，并降低速度，然后传给转向传动机构。

它是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。

1.2转向器的分类

转向器分为机械式转向器和动力式转向器，机械式转向器主要有齿轮齿条式和循环球式。

循环球式转向器又称为综合式转向器，它分为齿条齿扇式和曲柄指销式。

1.3转向器的定义

将有人驾驶和无人驾驶且具有动力源的机械装置，使其在运行过程中随机改变运行路线和方向的装置。

驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且在性能上安全、可靠、操纵上灵活、轻便。

1.4循环球式转向器

1.4.1循环球式转向器的结构及特点

循环球式转向器在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%～85%，在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行，适合用来做整体式动力转向器。

但逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高，所以循环球式转向器主要用于商用车上。

1.4.2循环球式转向器的工作原理

转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。

这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。

它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动。

1.4.3循环球式转向器的组成

循环球式转向器是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成，如图1-1所示。

图1.1循环球齿条齿扇式转向器[1]

第二章转向器总成方案分析

2.1转向器的设计要求

（1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时针方向旋转，任何车轮不应有侧滑。

不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。

（2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的情况下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。

（3）汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生振动，转向盘没有摆动。

（4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。

（5）保证汽车有较高的机动性，具有快速和小转弯能力。

（6）操纵轻便。

（7）转向轮碰到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。

（8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。

（9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身的变形而后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。

（10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。

正确设计转向梯形机构，可以使第一项得到保证。

转向系中设有转向减震器时，能够防止转向轮产生振动，同时又能使传动转向盘上的反冲力明显下降。

为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2.5倍。

通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。

当商用车从直线行驶状态，以10Km/h的速度在柏油路或水泥的水平路段上转入沿半径12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N;有动力转向器时，不得超过120N。

轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2.0圈，商用车则要求不超过3.0圈。

2.2转向器的总成方案设计

循环球式转向器又称为综合式转向器（因为它由两级传动副组成），是目前国内、外汽车上较为流行的一种结构形式。

循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副，第二级是由螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的齿条-齿扇传动副。

转向时，转动转向盘，与转向轴连为一体的螺杆带动方形螺母作轴向移动（因螺杆在轴向方向固定在转向器壳上），螺母的下端制成齿条，因而能带动与转向摇臂轴做成一体的齿扇的转动。

图2.1所示。

转向螺杆的轴径支撑在两个角接触球轴承上，轴承紧度可用调整垫片调整。

转向螺母外侧的下平面加工成齿条，与齿扇轴（即摇臂轴）上的齿扇啮合。

可见，转向螺母即是第一级传动副的从动件，也是第二级传动副（齿条-齿扇传动副）的主动件（齿条）。

通过转向盘和转向轴转动转向螺杆时，转向螺母不能转动，只能轴向移动，并驱使齿扇轴转动。

1转向摇臂2向心推力球轴承3螺杆副总成4壳体组件5螺栓6上盖调整垫片8上盖

9柱管夹子10螺杆油封11铁丝12顶丝13柱管14转向轴组件15支承套16自攻螺钉

17螺母M12×1.2518螺母MB19螺栓20垫圈21滤气螺塞

图2.1循环球式齿条-齿扇转向器

为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦和磨损，二者的螺纹制成半圆形凹槽，并不直接接触，其间装有许多钢球，从而将滑动摩擦变为滚动摩擦。

转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成近似半圆的螺旋槽。

两者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道，这样可以使转向螺母和转向螺杆轴向定位好，滚道和钢球间有间隙，可以用来贮存碎屑和润滑油，有助于减少螺母和螺杆之间的磨损。

螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。

两根U形钢球导管的两端插入螺母侧面的两对通孔中，导管内也装满了钢球。

这样两根导管和螺母内的螺旋管状通道组成两条各自独立的封闭的钢球“流道”。

转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。

同时，在螺杆与螺母两者和钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。

钢球在管状通道内绕行1.5周后，流出螺母而进入导管的一端，再由导管另一端流回螺旋管状通道。

因此，在转向器工作时，两列钢球只是在各自封闭的“流道”内循环，而不致脱出。

与齿条相啮合的齿扇，其齿厚是在分度圆上沿齿扇轴线按线性关系变化的，故为变厚齿扇。

只要使齿扇轴相对于齿条作轴向移动，即能调整两者的啮合间隙。

调整螺钉装在侧盖上，并用螺母锁紧。

齿扇轴内侧端部有切槽，调整螺钉的圆柱形端头即嵌入此切槽中。

将调整螺钉旋入，则啮合间隙减少；反之，则啮合间隙增大。

循环球式转向器在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦变为滚动摩擦，因而其正传动效率很高（可达90%～95%），故操纵轻便；在结构和工艺上采取措施，可保证有足够的使用寿命；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行。

但其逆效率高，容易将路面冲击力传动转向盘。

不过，对于前轴轴载质量不大而又经常在平坦路面上行使的轻中型载货汽车而言，这一缺点影响不大；而对于载重量较大的汽车，使用循环球式转向器时，除可以在转向器中增加吸振装置以减少路面冲击反力外，往往装有液力转向加力器。

由于循环