齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計設(shè)計.doc

齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計摘 要該設(shè)計在對齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)及工作原理進行分析的基礎(chǔ)上，完成齒輪齒條動力總成的設(shè)計。包括齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向助力裝置、動力缸、轉(zhuǎn)向控制閥總成及齒輪、齒條、動力缸等零件的設(shè)計，同時還進行了相關(guān)校核工作。經(jīng)校核計算及理論分析，該齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器動力總成能夠滿足相關(guān)規(guī)范及工作要求。對于只用前橋轉(zhuǎn)向的三軸汽車，由于中輪和后輪的軸線總是平行的，故不存在理想的轉(zhuǎn)向中心。計算轉(zhuǎn)彎半徑時，可以用一根與中、后輪軸線等距離的平行線作為假想的與原三軸汽車相當(dāng)?shù)碾p軸汽車的后輪軸線。對于用第一、第三兩車橋轉(zhuǎn)向的三軸汽車，可以第二橋車輪軸線為基線，分別利用上式求出第一橋和第三橋兩側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角之間的理想關(guān)系式，作為設(shè)計上述兩車橋的轉(zhuǎn)向梯形的依據(jù)。動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機和地線的作用1。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向器；齒輪齒條；設(shè)計AbstractThe steering assembly with rack and pinion was designed based on the analyse of the structure and working principle of steering gear.The design included some assemblys,suah as steering gear,power steering gear,steering control valve.The design included some element too,such as rack,pinion,power steering cylinder,verifications were done at the same time.The steering gear could work and meet the related standards.Mechanical steering system is the energy source of manpower, all-edge pieces are mechanical, to manipulation by the institutions (steering wheel), the steering gear, transmission mechanism to three major components. Redirector is the manipulation of the rotary motion into linear motion drive mechanism (strictly speaking is similar to linear motion), is the shift of the core components.Power steering in addition to these three components, its main power source is the power steering device. The power steering devices most commonly used is a hydraulic system, and there is inseparable from the pump, tubing, valves, piston and storage tanks, each equivalent circuit system of batteries, wires, switches, motors and the role of ground.Redirector (also often called to the machine), is completed by the otary motion to linear motion (or approximate linear motion), a group of gears, but lso to a slowdown in the transmission of the device. History, there have been various forms of redirector Xu, a more commonly used rack-and worm that crank pins, recycling the ball - rack-tooth fans, circulating that the ball crank the first and the third form of the deformation, and worm wheel is a rare even.Key words：Steering gearrack ； pinion；design - II -目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 引言11.2 齒輪齒條式動力轉(zhuǎn)向器的工作原理41.2.1 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器工作原理41.2.2 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理4第2章 轉(zhuǎn)向器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案82.1 動力轉(zhuǎn)向器的整體結(jié)構(gòu)及附屬機構(gòu)82.2 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)方案分析102.3 液壓動力轉(zhuǎn)向特點分析102.3.1 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)132.3.2 常流式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)132.3.3 常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置方案142.3.4 轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向油泵16第3章 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)方案的確定和具體設(shè)計203.1 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)確定203.1.1 阿克曼幾何學(xué)203.1.2 最小轉(zhuǎn)彎半徑213.1.3 轉(zhuǎn)向系的效率223.1.4 轉(zhuǎn)向系的角傳動比與力傳動比233.2 齒輪齒條傳動副設(shè)計253.2.1 變傳動比齒輪齒條的原理分析253.2.2 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計263.2.3 傳動副傳動方案的設(shè)計273.2.4 齒條的設(shè)計273.3 動力缸結(jié)構(gòu)設(shè)計283.3.1 作用力的計算283.3.2 動力缸尺寸計算29結(jié) 論31致 謝32參考文獻33附 錄34千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行- III -第1章 緒論1.1 引言汽車行駛時要經(jīng)常改變行駛方向，這就需要有一套能夠按照駕駛需要使汽車轉(zhuǎn)向的機構(gòu)，它將司機轉(zhuǎn)動方向盤的動作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕啠ㄍǔＪ乔拜啠┑钠D(zhuǎn)動作。這套機構(gòu)就是汽車的轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向系通過對左、右車輪不同轉(zhuǎn)角的合理匹配來保證汽車沿著設(shè)想的軌跡運動3。按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。機械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)（方向盤）、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C構(gòu)的直線運動（嚴格講是近似直線運動）的機構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。動力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機和地線的作用1。轉(zhuǎn)向器（也常稱為轉(zhuǎn)向機），是完成由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動（或近似直線運動）的一組齒輪機構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。歷史上曾出現(xiàn)過許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更是少見2。齒輪齒條傳動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。正是為了改善這些問題，才使動力式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器得到廣泛應(yīng)用2。動力轉(zhuǎn)向器是利用外部動力協(xié)助司機輕便操作轉(zhuǎn)向盤的裝置。隨著最近汽車發(fā)動機功率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。汽車動力轉(zhuǎn)向器均采用液壓作動力源，液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，也無須潤滑，油液的阻尼作用還可以吸收路面沖擊力，有利于改善轉(zhuǎn)向操作感覺，但液體流量的增加會加重泵的負荷，需要保持怠速旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)，并且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對加工精度和密封的要求相對較高1。目前，轎車普遍采用的都是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，其基本組成如下圖1-1所示。圖1-1為桑塔納轎車轉(zhuǎn)向器組成圖捷達轎車轉(zhuǎn)向器的安裝及布置如下圖所示，其轉(zhuǎn)向器通過兩個U形支架和橡膠管支承并固定在副車架上，兩個轉(zhuǎn)向橫拉桿分別通過球頭銷與轉(zhuǎn)向齒條的兩端相連。如下圖1-2所示。圖1-2為捷達轎車轉(zhuǎn)向器的安裝及布置如下圖有些轎車轉(zhuǎn)向齒條的動力不是兩端輸出，而是中間輸出，如下圖1-3所示。圖1-3為中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器1.2 齒輪齒條式動力轉(zhuǎn)向器的工作原理 齒輪齒條動力轉(zhuǎn)向器主要是由齒輪齒條轉(zhuǎn)向器工作原理和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理等構(gòu)成。1.2.1 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器工作原理齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中作為傳動副主動件的轉(zhuǎn)向齒輪安裝在殼體中，與水平布置的轉(zhuǎn)向齒條嚙合。彈簧通過壓塊將齒條壓靠在轉(zhuǎn)向齒輪上，以保證無間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺釘調(diào)整。工作時，轉(zhuǎn)向齒條的中部與轉(zhuǎn)向拉桿托架聯(lián)接，轉(zhuǎn)向左.右橫拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)臂相連。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動，使與之嚙合的轉(zhuǎn)向齒條沿軸向移動，從而使左右