轻型货车转向器设计.docx

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轻型货车转向器设计

本科学生毕业设计

轻型货车液压转向器设计

院系名称：

汽车与交通工程学院

专业班级：

车辆工程BW07-3

学生姓名：

王伟

指导教师：

田芳

职称：

实验师

黑龙江工程学院

二○一一年六月

TheGraduationDesignforBachelor'sDegree

TheDesignforVansHydraulicSteeringGear

Candidate：

wangwei

Specialty：

ConstructionMachinery

Class:

BW07-3

Supervisor：

Tianfang

HeilongjiangInstituteofTechnology

2011-06·Harbin

摘要

本设计是一款轻型货车的转向器。

通过有关资料对转向器的分类,结构性能，工作原理，发展方向做一系列的调查了解，决定本设计的转向器，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。

设计的主要内容包括总体设计方案的确定、主要性能参数的确定、齿轮齿条转向器的尺寸计算和齿轮齿条的几何传动关系计算，对齿轮齿条进行了设计计算并进行了校核，其中着重对主动小齿轮的齿根弯曲强度进行了校核。

最后查阅有关资料对其进行动力辅助液压装置的相关设计，主要对液压动力缸直径的计算，分配阀和反作用阀有关参数的确定，油罐容积和油泵排量的设计等，根据计算利用AutoCAD画出装配图和零件图。

关键词：

轻型货车；转向器；齿轮齿条；转向助力；转向系统。

Abstract

Thisdesignisalightwagonsteeringgear.Throughtherelevantmaterialtotheclassificationofsteeringgear,structureperformance,principleofwork,doingaseriesofdevelopmentdirection,decidedtoinvestigatethedesignofsteeringgear,mainlybasedonthetype,frontaxleload,useconditionstodecide,andshouldconsideritsefficiencycharacteristics,Anglechangestousecharacteristicsoftransmissionratiooftheconditionsoftheadaptabilityandotherproperties,lifetheproducts,manufacturingprocess,etc.

Designofthemaincontentincludingoveralldesignscheme,themainpropertyparameterdeterminationofthedeterminationofthesizeofthesteeringgear,gearrackcalculationandsuper-modulusgeargeometrycalculationofgeartransmissionrelations,thedesigningcalculationrackandchecks,whichfocusesontheinitiativeofthesmallgeartoothrootbendingstrengthcheck.Finallyconsultrelevantmaterialtotheauxiliarypowerofhydraulicequipmentrelateddesign,mainlytothehydraulicpowercylinderthediameterofthecalculation,andadverseeffectondistributingvalvevalveofparameters,volumeandoilpumpoiltankdisplacementofdesign,accordingtothecalculatedusingAutoCADdrawassemblydrawingsanddrawing.

Keywords:

Vans,Redirector;Rack-andpinion;Steeringsystem.

摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract…………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章绪论……………………………………………………………………………1

1.1研究的目的意义……………………………………………………………1

1.2转向器的发展现状……………………………………………………………1

1.3确定设计方案……………………………………………………………………5

1.4本章小结…………………………………………………………………………7

第2章主要性能参数的确定………………………………………………………9

2.1确定转向盘直径…………………………………………………………………9

2.2计算转向系效率…………………………………………………………………9

2.3计算转向系传动比………………………………………………………………11

2.4本章小结…………………………………………………………………………12

第3章转向器机械部分的设计计算………………………………………………13

3.1齿轮齿条尺寸结构的设计………………………………………………………13

3.2齿轮齿条几何传动的关系………………………………………………………14

3.3齿轮强度的校核………………………………………………………………16

3.4本章小结…………………………………………………………………………26

第4章转向器液压动力辅助系统设计…………………………………………27

4.1液压动力缸直径设计……………………………………………………………27

4.2分配阀有关参数确定……………………………………………………………28

4.3反作用阀和回位弹簧参数确定…………………………………………………29

4.4油罐容积和油泵排量设计………………………………………………………30

4.5结论………………………………………………………………………………30

结论………………………………………………………………………………………31

参考文献………………………………………………………………………………32

致谢………………………………………………………………………………………33

附录A………………………………………………………………………………………34

附录B………………………………………………………………………………………36

第1章绪论

1.1研究的目的和意义

汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。

汽车的转向系统是用来改变汽车行驶方向和保持汽车直线行驶的机构。

转向操纵机构主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。

转向器将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。

转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。

早期的汽车转向是用舵柄或横杆（即一种两端带有手柄的水平杆）进行操纵，转向比是1：

1，因而汽车转向时的操作是很吃力的。

后来，带有齿轮减速比的转向机构很快被推广使用，但是，这种机构的方向盘不象舵柄或横杆要置放在汽车中线的位置，而是要置放在汽车的左边或右边，这样触发了方向盘位置的争论。

这场争论旷日持久，导致了今天的汽车分成了两大类方向盘装置法：

一类以美国，中国，俄罗斯等世界上大多数国家和地区采用的左置方向盘，实行右上左下的汽车行驶规则；另一类以英国及英联邦，日本等少数国家和地区采用的右置方向盘，实行右下左上的汽车行驶规则。

几十年来，汽车都使用蜗杆扇形齿轮转向器，现在的循环球式转向器也是这种转向器的一种变型，轿车也经常使用。

在这种转向器中，蜗杆与扇形齿轮之间嵌入了钢珠，大大降低了摩擦力，使汽车的转向操纵变得比较轻松。

1.2转向器的发展现状

由于汽车转向器属于汽车系统中的关键部件，它在汽车系统中占有重要位置，因而它的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。

近年来随着我过汽车工业的迅猛发展，作为汽车的重要安全部件—汽车转向器的生产水平也有了很大的提高。

在汽车转向器生产行业里，70年代推广循环球转向器，80年代开发和推广了循环球变传动比转向器，到了90年代，驾驶员对汽车转向器性能的要求有了进一步的提高，要求转向更轻便，操纵更灵敏。

随着汽车的高速比和超低压扁轮胎的通用化，过去的采用循环球转向器和循环球变传比转向器只能相对的解决转向轻便性和操纵灵敏性问题，现在虽然转向器以向动力转向发展，但大部分汽车还应用机械型转向器，如何改进转向器的设计，使之更加适合驾驶者，是最重要的，因此还需不断改进。

充分考虑安全性、轻便性随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。

从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。

低成本、低油耗、大批量专业化生产随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。

对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。

作为汽车的一个重要组成部分，汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。

特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。

汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段。

机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，这样一来，占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车由于转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，这就大大限制了其使用范围。

但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。

齿条齿轮式转向系统已成为汽车、小型货车及SUV上普遍使用的转向系统类型。

其工作机制非常简单。

齿条齿轮式齿轮组被包在一个金属管中，齿条的各个齿端都突出在金属管外,并用横拉杆连在一起。

转动方向盘时，齿轮就会旋转，从而带动齿条运动。

齿条各齿端的横拉杆连接在转向轴的转向臂上。

齿条齿轮式齿轮组有两个作用：

1、将方向盘的旋转运动转换成车轮转动所需的线性运动。

2、提供齿轮减速功能，从而使车轮转向更加方便。

在大多数汽车中，一般要将方向盘旋转三到四周，才能让车轮从一个锁止位转