汽车机械式转向器设计张啸剑.docx

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汽车机械式转向器设计张啸剑

本科毕业设计

毕业论文封面

不需要的东西都删除掉

先按学校的毕业设计格式来写

题目：

汽车机械式转向器设计

学院：

机电工程学院

专业：

汽车检测与维修

班级：

2009级091班

学号：

学生姓名：

张啸剑

指导老师：

张正中

提交日期：

2012年月日

汽车机械式转向器的设计

学生姓名:

张啸剑指导教师:

张正中

浙江工业大学机电学院

摘要格式是这样的么？

？

？

机械式转向器的功能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，降低运动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。

转向器输出端的运动形式有两种，一种是线位移（如齿轮齿条式转向器），另一种是角位移（如循环球式、曲柄指销式转向器）。

转向器是转向系统中的减速传动装置，其结构型式很多，但目前已臻成熟并广泛采用的有齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销

式等几种。

关键词:

机械式转向器

缺少目录

引言

图标要按参考目录写

整个论文的架构不对

请好好的认真仔细参考发给你的参考资料，这种情况肯定通不过答辩！

一、齿轮齿条式转向器的设计

图10-3齿轮齿条式转向器第一章图就图1

1-调整螺塞2-罩盖3-压簧4-压簧垫块5-转向齿条6-齿轮轴7-球轴承8-转向器壳体9-转向齿轮10-滚柱轴承11-转向横拉杆12-拉杆支架13-转向节

齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。

齿轮模数取值范围多在2～3mm之间。

主动小齿轮齿数多数在5～7个齿范围变化，压力角取20º，齿轮螺旋角取值范围多为

9º～15º。

齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。

变速比的齿条压力角，对现有结构在12º～35º范围内变化。

此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。

主动小齿轮选用16MnCr5或15CrNi6材料制造，而齿条常采用45钢制造。

为减轻质量，壳体用铝合金压铸。

2、循环球式转向器设计

图10-6循环球式转向器

1-螺母2-弹簧垫圈3-转向螺母4-转向器壳体密封垫圈5-转向器壳体底盖6-转向器壳体7-导管夹8-加油（通气）螺塞9-钢球导管10-球轴承11、23-油封12-转向螺杆13-钢球14-调整垫片15-螺栓16-调整垫圈17-侧盖18-调整螺钉19-锁紧螺母20、22-滚针轴承21-齿扇轴（摇臂轴）

（一）主要尺寸参数的选择

1、螺杆、钢球、螺母传动副

（1）钢球中心距D、螺杆外径

、螺母内径

尺寸D、

、

如图7-19所示。

钢球中心距是基本尺寸，螺杆外径

、螺母内径

及钢球直径d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值的规律是随着扇齿模数的增大，钢球中心距D也相应增加（表7—1）。

设计时先参考同类型汽车的参数进行初选，经强度验算后，再进行修正。

螺杆外径

通常在20～38mm范围内变化，设计时应根据转向轴负荷的不同来选定。

螺母内径

应大于

，一般要求

。

图7—19螺杆、钢球、螺母传动副

（2）钢球直径d及数量n钢球直径尺寸d取得大，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7～9mm范围内选用（表7-1）。

增加钢球数量n，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。

因为钢球本身有误差，所以共同参加工作的钢球数量并不是全部钢球数。

经验证明，每个环路中的钢球数以不超过60粒为好。

为保证尽可能多的钢球都承载，应分组装配。

每个环路中的钢球数可用下式计算

式中，D为钢球中心距；W为一个环路中的钢球工作圈数；n为不包括环流导管中的钢球数；

为螺线导程角，常取

=5º～8º，则cos

≈1。

（3）滚道截面当螺杆和螺母各由两条圆弧组成，形成四段圆弧滚道截面时，见图7-20，钢球与滚道有四点接触，传动时轴向间隙最小，可满足转向盘自由行程小的要求。

图中滚道与钢球之间的间隙，除用来贮存润滑油之外，还能贮存磨损杂质。

为了减少摩擦，螺杆和螺母沟槽的半径

应大于钢球半径d／2，一般取

=（O.51～O.53）d。

（4）接触角θ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称为接触角θ，如图7-20所示。

θ角多取为45º，以使轴向力和径向力分配均匀。

（5）螺距P和螺旋线导程角

转向盘转动

角，对应螺母移动的距离s为

（7-11）

式中，P为螺纹螺距。

图7—20四段圆弧滚道截面

与此同时，齿扇节圆转过的弧长等于s，相应摇臂轴转过

角，其间关系可表示如下

（7-12）

式中，r为齿扇节圆半径。

联立式（7-11）、式（7-12）得

，将

对

求导得循环球式转向器角传动比

为

（7-13）

由式（7-13）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7-19中的尺寸b越小，要求b=P-d>2.5mm。

螺距P一般在8～llmm内选取。

前已述及导程角

对转向器传动效率有影响，此处不再赘述。

（6）工作钢球圈数W多数情况下，转向器用两个环路，而每个环路的工作钢球圈数w又与接触强度有关：

增加工作钢球圈数，参加工作的钢球增多，能降低接触应力，提高承载能力；但钢球受力不均匀、螺杆增长而使刚度降低。

工作钢球圈数有1.5和2.5圈两种。

一个环路的工作钢球圈数的选取见表7-1。

表7—1循环球式转向器主要参数

2、齿条、齿扇传动副设计

如图7-21所示，滚迨相对齿扇作斜向进给运动加工齿扇齿，得到变厚齿扇。

如图7—22所示，变厚齿扇的齿顶和齿根的轮廓面是圆锥的一部分，其分度圆上的齿厚是变化的，故称之为变厚齿扇。

图7-22中，若0-0截面的原始齿形变位系数ξ=O，且I—I剖面和Ⅱ—Ⅱ剖面分别位于0-0剖面两侧，则I—I剖面的齿轮是正变位齿轮，Ⅱ—Ⅱ剖面中的齿轮为负变位齿轮，故变厚齿扇在整个齿宽方向上，是由无数个原始齿形位移系数逐渐变化的圆柱齿轮所组成。

图7—21用滚刀加工变厚齿扇的进给运动

图7—22变厚齿扇的截面

对齿轮来说，因为在不同位置的剖面中，其模数优不变，所以它的分度圆半径厂和基半径

相同。

因此，变厚齿扇的分度圆和基圆均为一圆柱，它在不同剖面位置上的渐开齿形，都是在同一个基圆柱上所展出的渐开线，只是其轮齿的渐开线齿形相对基圆的位置不同而已，所以应将其归人圆柱齿轮的范畴。

变厚齿扇齿形的计算，如图7-23所示，一般将中间剖面1-1规定为基准剖面。

由1-1剖面向右时，变位系数ξ为正，向左则由正变为零（O-0剖面），再变为负。

若0-0剖面距1-1剖面的距离为

，则其值为

，γ是切削角，常见的有6º30¹和7º30¹两种。

在切削角γ一定的条件下，各剖面的变位系数ξ取决于距基准剖面1-1的距离a。

进行变厚齿扇齿形计算之前，必须确定的参数有：

模数m，参考表7-2选取；法向压力角

，一般在20º～30º之间；齿顶高系数

，一般取O.8或1.O；径向间隙系数，取O.2；整圆齿数z，在12～15。

之间选取；齿扇宽度B，一般在

图7—23变厚齿扇齿形计算简图

22～38mm。

表7-2循环球式转向器齿扇齿模数

齿扇齿模数m／mm

3.0

3.5

4．O

4.5

5．O

6.0

6.5

轿

排量

／mL

500

1000

～1800

1600～

2000

2000

2000

车

前轴负荷

/N

3500

～

3800

4700

～7350

7000

～

9000

8300

～

11000

10000

～

11000

货车

和

前轴负荷

／N

3000

～

5000

4500

～

7500

5500

～

18500

7000

～

19500

9000

～

24000

17000

～

37000

23000

～

44000

大客车

最大装载质

／kg

350

1000

2500

2700

3500

6000

8000

4．蜗杆指销式

蜗杆指销式转向器的销子若不能自转，称为固定销式蜗杆指销式转向器；销子除随同摇臂轴转动外，还能绕自身轴线转动的，称之为旋转销式转向器。

根据销子数量不同，又有单销和双销之分。

蜗杆指销式转向器的优点是：

转向器的传动比可以做成不变的或者变化的；指销和蜗杆之间的工作面磨损后，调整间隙工作容易进行。

固定销蜗杆指销式转向器的结构简单、制造容易。

但是因销子不能自转，销子的工作部位基本保持不变，所以磨损快、工作效率低。

旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。

要求摇臂轴有较大的转角时，应该采用双销式结构。

双销式转向器在直线行驶区域附近，两个销子同时工作，可降低销子上的负荷，减少磨损。

当一个销子脱离啮合状态时，另一个销子要承受全部作用力，而恰恰在此位置，作用力达到最大值，所以设计时要注意核算其强度。

双销与单销蜗杆指销式转向器比较，结构复杂、尺寸和质量大，并且对两主销间的位置精度、蜗杆上螺纹槽的形状及尺寸精度等要求高。

此外，传动比的变化特性和传动间隙特性的变化受限制。

蜗杆指销式转向器应用较少。