汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題題 目目：汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院院： 機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè)： 汽車制造與裝配 班班 級(jí)級(jí)： 11 級(jí)汽裝 姓姓 名名： 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)： 2011061672 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師： 日日 期期： 2013 年 12 月 小組成員：小組成員： 論論 文文 摘摘 要要 本設(shè)計(jì)課題為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，課題以機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)。首先對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系進(jìn)行概述，二是作設(shè)計(jì)前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，三是轉(zhuǎn)向器形式的選擇以及初定各個(gè)參數(shù)，四是對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要部件進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)中運(yùn)用autocad 作出齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的零件

2、圖。 本課題在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向齒條嚙合，從而促使轉(zhuǎn)向齒條直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸短，且零件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)又能增加助力，從而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏性。在本文中主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)向器齒輪齒條的設(shè)計(jì)和對(duì)轉(zhuǎn)向關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，齒輪齒條,機(jī)械轉(zhuǎn)向目目 錄錄1 1 緒論緒論.11.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述.11.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).22 2 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性參數(shù)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性參數(shù).42.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成.42.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能要求.

3、52.3 轉(zhuǎn)向系的效率.62.4 傳動(dòng)比特性.72.5 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙.93 3 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器總體方案初步設(shè)計(jì)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器總體方案初步設(shè)計(jì).103.1 轉(zhuǎn)向器的分類及設(shè)計(jì)選擇.103.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的基本設(shè)計(jì).113.2.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇.113.2.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式.123.2.5 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).143.2.6 轉(zhuǎn)向器材料及其他零件選擇.154 4 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).164.1 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理.164.2 轉(zhuǎn)向梯形的布置.174.3 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定.174.5 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷.194.6 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端

4、部.194.4 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果.205.15.1 轉(zhuǎn)向垂臂轉(zhuǎn)向垂臂.215.2 側(cè)蓋側(cè)蓋.225.35.3 齒條齒條.235.45.4 齒輪軸齒輪軸.245.55.5 橫拉桿接頭橫拉桿接頭.24結(jié)論結(jié)論.25參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).26致致 謝謝.27 1 1 緒論緒論1.11.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述汽車在行駛的過(guò)程中,需按駕駛員的意志改變其行駛方向。就輪式汽車而言,實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是, 駕駛員通過(guò)一套專設(shè)的機(jī)構(gòu),使汽車轉(zhuǎn)向橋(一般是前橋)上的車輪(轉(zhuǎn)向輪)相對(duì)于汽車縱橫線偏轉(zhuǎn)一定角度。這一套用來(lái)改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)如圖 1.1 所示，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1。圖 1-1 汽車

5、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1、機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來(lái)源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤(pán))、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是由駕駛員操縱方向盤(pán)，通過(guò)轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向輪來(lái)完成的。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過(guò)程為：駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加的轉(zhuǎn)向力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸輸入轉(zhuǎn)向器，減速傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)向器中有1、2 級(jí)減速傳動(dòng)副，經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向橫拉桿，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸

6、桿指銷式。2、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤(pán))、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分外，其最主要的動(dòng)力來(lái)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(kāi)泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的發(fā)展經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段，各個(gè)階段也有不同的動(dòng)力輔助系統(tǒng)。20 世紀(jì) 50 年代，美國(guó) gm 公司率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)是建立在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，額外增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)。為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(hps)。1983 年，在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，日本 koyo 公司推出了具備車速感應(yīng)功能的電控液壓

7、助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ehps）。1988 年日本 suzuki 公司首先在小型轎車 cervo 上配備了 koyo 公司研發(fā)的轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1990 年日本 honda 公司也在運(yùn)動(dòng)型轎車 nsx 上采用了自主研發(fā)的齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，也就是現(xiàn)在應(yīng)用車型極為廣泛的 eps 系統(tǒng)。sbw 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是繼 eps 后發(fā)展起來(lái)的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比 eps 操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，它取消轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制，提高了汽車的安全性和駕駛的方便性1。1.21.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)

8、展趨勢(shì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 3 個(gè)基本階段 , 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為其發(fā)展趨勢(shì)1。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來(lái)看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有 4 種：有蝸桿銷式(wp 型)、蝸桿滾輪式(wr 型)、循環(huán)球式(bs 型)、齒條齒輪式(bp 型)，這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。1、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在世界發(fā)展?fàn)顩r據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 45%左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40%左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占 10%左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占 5%。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展

9、1。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來(lái)越大，日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由 60 年代的625%，發(fā)展到現(xiàn)今的 100%了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 65%，齒條齒輪式占 35%1。2、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解

10、放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，我國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展3、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿銷式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異，美國(guó)和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過(guò) 90%；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過(guò) 50%，法國(guó)已高達(dá)95%1。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

11、為主要結(jié)構(gòu)。從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還是新的結(jié)構(gòu)，各國(guó)的生產(chǎn)廠家都正在組織力量，大力開(kāi)展試驗(yàn)研究工作，提高使用性能、減小總成體積、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，以便逐步推廣和普及。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化對(duì)汽車乃至汽車轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)都有很大影響。特別是西方國(guó)家實(shí)行石油禁運(yùn)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)受沖擊很大。隨著能源危機(jī)的發(fā)展，汽車工業(yè)首當(dāng)其沖，其發(fā)展方向有很大變化。從汽車設(shè)計(jì)、制造到各總成部件的生產(chǎn)都隨著能源危機(jī)的發(fā)生而變化，表現(xiàn)在能源消耗、材料消耗、操縱輕便等各個(gè)方面。2 2 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性參數(shù)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

12、的性參數(shù)2.12.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車行使方向的機(jī)構(gòu)，一般轉(zhuǎn)向系組成如下圖 1.22包括轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向上、下軸、）、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)）等。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確、快速、平穩(wěn)地響應(yīng)駕駛員的轉(zhuǎn)向指令，轉(zhuǎn)向行使后或受到外界擾動(dòng)時(shí)，在駕駛員松開(kāi)方向盤(pán)的狀態(tài)下，應(yīng)保證汽車自動(dòng)返回穩(wěn)定的直線行使?fàn)顟B(tài)。圖 1-2 轉(zhuǎn)向系的基本構(gòu)成1-方向盤(pán)；2-轉(zhuǎn)向上軸；3-托架； 4-萬(wàn)向節(jié)； 5-轉(zhuǎn)向下軸； 6-防塵罩 ；7-轉(zhuǎn)向器 ；8-轉(zhuǎn)向拉桿1、轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝配位置

13、誤差及部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)，采用柔性萬(wàn)向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng)，但柔性萬(wàn)向節(jié)如果過(guò)軟，則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng)。2、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。3、轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向器是完成由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)(或近似直線運(yùn)動(dòng))的一組齒輪機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動(dòng)裝置。 目前較常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條

14、齒扇式、蝸桿滾輪式等。2.22.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能要求轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能要求汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用于改變或保持汽車行駛方向的專門(mén)機(jī)構(gòu)。起作用是使汽車在行駛過(guò)程中能按照駕駛員的操縱要求而適時(shí)地改變其行駛方向，并在受到路面?zhèn)鱽?lái)的偶然沖擊及汽車意外地偏離行駛方向時(shí)，能與行駛系統(tǒng)配合共同保持汽車?yán)^續(xù)穩(wěn)定行駛。因此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響著汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求如下：1、合理設(shè)置傳動(dòng)比，使操縱輕便，轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比（方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比）和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。在轉(zhuǎn)向盤(pán)尺寸和轉(zhuǎn)向輪阻力一定時(shí)，角傳動(dòng)比增加，則轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向靈敏度降低；角傳動(dòng)比減小，則轉(zhuǎn)向沉重，轉(zhuǎn)向靈

15、敏度提高。轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比不宜低于 15-16；也不宜過(guò)大，通常以轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輕便性來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，轎車轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不宜大于 4 圈，對(duì)轎車來(lái)說(shuō)，有動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向力約為 20-50n；無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)為 50-100n3。2、轉(zhuǎn)向輪應(yīng)具有自動(dòng)回正能力。轉(zhuǎn)向輪的回正力來(lái)源于輪胎的側(cè)偏特性和車輪的定位參數(shù)。汽車的穩(wěn)定行使，必須保證有合適的前輪定位參數(shù)，并注意控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的內(nèi)部摩擦阻力的大小和阻尼值。3、轉(zhuǎn)向桿系和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)共同作用時(shí)，必須盡量減小其運(yùn)動(dòng)干涉。應(yīng)從設(shè)計(jì)上保證各桿系的運(yùn)動(dòng)干涉足夠小。4、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，應(yīng)有消除因磨損而產(chǎn)生的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)以及提高轉(zhuǎn)向系的可靠性。5

16、、轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)有使駕駛員在車禍中避免或減輕傷害的防傷機(jī)構(gòu)。6、汽車在作轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所以車輪應(yīng)繞同一瞬心旋轉(zhuǎn)，不得有側(cè)滑；同時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。7、當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞到方向盤(pán)上的反沖力要盡可能小8、在任何行使?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)產(chǎn)生擺振。9、保證轎車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。機(jī)動(dòng)性是通過(guò)汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)體現(xiàn)的，而最小轉(zhuǎn)彎半徑由內(nèi)轉(zhuǎn)向車輪的極限轉(zhuǎn)角、汽車的軸距、主銷偏移距決定的，一般的極限轉(zhuǎn)角越大，軸距和主銷偏移距越小，則最小轉(zhuǎn)彎半徑越小。10、合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形。轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外車輪間的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)關(guān)系是通過(guò)合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形來(lái)保證的。對(duì)于采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器

17、的轉(zhuǎn)向系來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的協(xié)調(diào)關(guān)系是通過(guò)合理選擇小齒輪與齒條的參數(shù)、合理布置小齒輪與齒條的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且前置轉(zhuǎn)向梯形和后置轉(zhuǎn)向梯形恰恰相反。轉(zhuǎn)向系的間隙主要是通過(guò)各球頭皮碗和轉(zhuǎn)向器的調(diào)隙機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整的。合理的選擇轉(zhuǎn)向梯形的斷開(kāi)點(diǎn)可以減小轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉。2.32.3 轉(zhuǎn)向系的效率轉(zhuǎn)向系的效率功率p1從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，符號(hào) +表示，反之稱為逆效率，用符號(hào) -表示。正效率+計(jì)算公式： (2.1)121ppp 逆效率-計(jì)算公式： 323ppp (2.2)式中，p1為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率；p2為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率；p3為作

18、用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等3。1、轉(zhuǎn)向器的正效率影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。（1）、轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率。在四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子

19、軸承和球軸承。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故這種軸向器的效率 +僅有 54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為 70%和 75%3。轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約 10%。（2）、轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 (2.3)tan(tan00式中，為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；為摩擦角，=arctanf；f為磨擦系數(shù)。02、轉(zhuǎn)向器的逆效率根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車輪上的力，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系

20、可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤(pán)自動(dòng)回正，既可以減輕駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。不可逆式轉(zhuǎn)向器是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺(jué)，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)。如果忽略軸承和其它地方的磨擦損

21、失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 00tan)tan(aa（2.4）式（2.3）和式（2.4）表明：增加導(dǎo)程角0，正、逆效率均增大。受-增大的影響，0不宜取得過(guò)大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。2.42.4 傳動(dòng)比特性傳動(dòng)比特性1、轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。0ipi （2.5）h/2ffiwp式中為從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力，為作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的wfhf手力。轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比: kkkwdddtddtdi/0（2.6）式中為轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度；為轉(zhuǎn)向節(jié)

22、偏轉(zhuǎn)角速度；為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角增量；為wkdkd轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向增量； 為時(shí)間增量。t d轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比組成，即：0iii （2.7）iii0轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比: （2.8）pppwdddtddtdi/式中為搖臂軸角速度；為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。ppd轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比: （2.9）kpkpkpdddtddtdi/2、力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系轉(zhuǎn)向阻力fw與轉(zhuǎn)向阻力矩mr的關(guān)系式： （2.10）amfrwa 為主銷偏距。作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力fh與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩mh的關(guān)系式： （2.11）swhhdmf 式中為方向盤(pán)直徑swd將式（2-10）、式（2-11）代

23、入 后得到：hwpffi/2 （2.12）amdmihswrp如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2mr/mh可用下式表示 （2.13）02iddmmkhr將式（2.13）代入式（2.12）后得到： （2.14）adiiswp20當(dāng) a 和 dsw不變時(shí)，力傳動(dòng)比越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。pi0i3、轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)

24、的操縱輕便性問(wèn)題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小些。汽車高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過(guò)小。否則轉(zhuǎn)向過(guò)分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖 2.13所示。其中橫軸為轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角，縱軸為轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比。圖 2.1 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線2.52.5 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性（圖 2.2）。研究該

25、特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間及其附近位置時(shí)要極小，最好無(wú)間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。傳動(dòng)副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。在中間附近位置因磨損造成的間隙過(guò)大時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。圖 2.2 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 圖中曲線 1 表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線 2 表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙；曲線 3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性。3 3 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器總

26、體方案初步設(shè)計(jì)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器總體方案初步設(shè)計(jì)3.13.1 轉(zhuǎn)向器的分類轉(zhuǎn)向器的分類及設(shè)計(jì)選擇及設(shè)計(jì)選擇轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系中的重要部分，其主要作用有三個(gè)方面：一是增大來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)矩，使之達(dá)到足以克服轉(zhuǎn)向輪與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力矩；二是減低轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，并帶動(dòng)搖臂軸移動(dòng)使其達(dá)到所需要的位置；三是使轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向協(xié)調(diào)一致。按照轉(zhuǎn)向能源不同，可以將汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。根據(jù)機(jī)械轉(zhuǎn)向器的結(jié)果特點(diǎn)，可分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器等。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條直接嚙合，可安裝助力機(jī)構(gòu)。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的正逆效率都很高，屬

27、于可逆式轉(zhuǎn)向器。其自動(dòng)回正能力強(qiáng)。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（不需要轉(zhuǎn)向搖臂和橫拉桿等）、加工方便、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、用需要調(diào)整齒輪齒條的間隙。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的第一級(jí)傳動(dòng)副是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副。第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副或滑塊曲柄銷傳動(dòng)副。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率很高（最高可達(dá) 90%95%）4，操作輕便，使用壽命長(zhǎng)。但逆向效率也較高，可將地面對(duì)轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)。指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動(dòng)件，裝在搖臂軸曲柄端的指銷為從動(dòng)件。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與之嚙合的指指銷即繞轉(zhuǎn)向搖臂軸軸線沿圓弧線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)轉(zhuǎn)向其結(jié)構(gòu)形式的選擇，主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負(fù)荷、使用條件等來(lái)決定，并要考

28、慮其效率特性、角傳動(dòng)比變化特性等對(duì)使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。中、小型轎車以及前軸負(fù)荷小于 1.2t 的客車、貨車，多采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器安裝助力機(jī)構(gòu)方便且轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于轎車。故本設(shè)計(jì)選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。3.23.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的基本設(shè)計(jì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的基本設(shè)計(jì)3.2.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇1、輸入輸出形式選擇根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式3：中間輸入，兩端輸出（圖 3-1a）；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖 3-1b）；側(cè)面輸入，中間輸出（圖 3-1c）；側(cè)面輸入，一端輸出（圖 3-1d）圖 3.1

29、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條相連的左、右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿會(huì)與齒條同時(shí)向左或右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低了它的強(qiáng)度。采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省材料的同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向精度較中間輸出形式高?，F(xiàn)代轎車一般使用兩端輸出形式。側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車上。5本設(shè)計(jì)采用的是側(cè)面輸入 兩端輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向

30、器方案。2、齒輪形式選擇采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)樾饼X工作時(shí)有軸向力作用，所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用角接觸球軸承，使軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大是它的缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用斜齒輪式方案。3、齒條形式選擇齒條斷面形狀有圓形、v 形和 y 形三種。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡(jiǎn)單。v 形和 y 形斷面齒條與圓形斷面

31、比較，消耗的材料少，約節(jié)省 20%，故質(zhì)量小；位于齒下1面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；y 形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。在齒條與托座之間通常裝有用減磨材料（如聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動(dòng)摩擦。當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用 v 形和 y 形斷面齒條，用來(lái)防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用圓形端面齒條。3.2.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，在汽車上有四種布置形式： 1、轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形（圖 3-2a） ；2、轉(zhuǎn)向

32、器位于前軸后方，前置梯形（圖 3-2b） ；3、轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形（圖 3-2c） ；4、轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形（圖 3-2d） 。圖 3.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種布置形式現(xiàn)階段大多數(shù)轎車都采用第一種布置方式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形，3本設(shè)計(jì)也采用轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形的布置方式。根據(jù)轉(zhuǎn)向器本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及中心距的要求，應(yīng)合理選取齒輪軸的變位系數(shù)。對(duì)于齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中齒輪齒條結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，齒輪一般都采用斜齒輪，對(duì)于變位齒輪，為了避免齒頂過(guò)薄，而又能滿足齒輪嚙合的要求，一般齒輪的齒頂高系數(shù)取偏小值。據(jù)此，初步選定齒輪和齒條齒頂高系數(shù)；頂隙系數(shù)；齒輪的變位系數(shù)*1ah *

33、0.25c 。其基本參數(shù)如表 3.3 所示。0.65nx 表表 3.3.3 3 齒輪齒條基本參數(shù)齒輪齒條基本參數(shù)名稱符號(hào)公式齒輪齒條齒數(shù)zz731分度圓直徑dcosnm zd17.768變位系數(shù)nx0.65齒頂高ah()aannnhhx m4.1252.5齒根高fhnnnanfnmxchh)(*1.53.125齒頂圓直徑adaahdd226.021齒根圓直徑fdffhdd214.772齒輪中圓直徑md2mnnddx m21.023螺旋角12（右旋）12齒寬b1dbd32223.2.5 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)根據(jù)齒輪的尺寸，設(shè)計(jì)成齒輪軸形式，如圖 3.4 所示。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用斜齒輪結(jié)構(gòu)，在傳動(dòng)的

34、時(shí)候有軸向力存在。所以軸承方面選取角接觸球軸承，齒輪軸與轉(zhuǎn)向軸之間用萬(wàn)向節(jié)連接，所以齒輪軸軸端設(shè)計(jì)花鍵。圖 3.4 齒輪軸結(jié)構(gòu)3.2.6 轉(zhuǎn)向器材料及其他零件選擇1、齒輪齒條材料選擇小齒輪：齒輪通常選用國(guó)內(nèi)常用、性能優(yōu)良的 20crmnti 合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為 hrc5863。而齒條選用與 20crmnti 具有較好匹配性的40cr 作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度 hrc5056。2、軸承的選擇軸承 1：角接觸球軸承 7004c (gb/t292-1994) 軸承 2：角接觸球軸承 7001c (gb/t292-1994) 3、 轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式和

35、密封類型的選擇轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式：人工定期潤(rùn)滑潤(rùn)滑脂：石墨鈣基潤(rùn)滑脂（zbe36002-88）中的 zg-s 潤(rùn)滑脂。密封件： 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈 fb 16 30 gb轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系的要求，除了機(jī)動(dòng)性、輕便型和操縱穩(wěn)定性之外，還必須保證轉(zhuǎn)向軸的內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪有一定的比例關(guān)系，使汽車轉(zhuǎn)向過(guò)程中所有的車輪都是純滾動(dòng)或有極小的滑移，這一要求一般由轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)近似的實(shí)現(xiàn)。4.1 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理 圖 4-1 轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓如上圖 4-1 所示： 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不

36、向軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來(lái)保證。 圖 4-2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向原理簡(jiǎn)圖 由于一般齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與左右橫拉桿鉸接，而左右橫拉桿一般直接與轉(zhuǎn)向節(jié)下節(jié)臂鉸接，所以在這里我假定把左右梯形臂轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)向節(jié)的一部分。4 4.2 轉(zhuǎn)向梯形的布置 為保證汽車行駛的安全性，在一般情況下應(yīng)盡量將梯形布置在前軸之后，橫拉桿的高度應(yīng)在前軸下表面以上 15mm 處，以避免障礙物的撞擊。只有在發(fā)動(dòng)機(jī)的位置很低或前軸是驅(qū)動(dòng)軸時(shí)，由于梯形臂的橫拉桿難于布置時(shí)才不得不把轉(zhuǎn)向梯形放在前軸之前，此時(shí)橫拉

37、桿位置應(yīng)盡量高些。 我的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形布置在前軸以后，橫拉桿在前軸下表面以上 15mm 處。4.34.3 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定轉(zhuǎn)向梯形的基本尺寸主要是梯行底角 和梯形臂長(zhǎng) m。梯形臂長(zhǎng) m 主要根據(jù)布置空間而定，它直接影響到橫拉桿軸向力的大小。橫拉桿軸向力 sin1mfllffqqs式中，fq是縱拉桿對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)上臂的作用力，一般可用前軸負(fù)荷 g1的一半計(jì)算，即fq=0.5g1;l 是縱拉桿作用力臂；l是橫拉桿軸向力 fs的作用力臂。從上式可以看出，梯形臂不宜過(guò)短，因?yàn)闄M拉桿軸向力與梯形臂長(zhǎng) m 成反比，m 減小導(dǎo)致 fs增大。但梯形臂長(zhǎng)度也不宜過(guò)大，否則會(huì)使其布置困

38、難，尤其對(duì)于前置梯形更是如此。通常汽車上梯形臂長(zhǎng)度 m 與兩主銷中心距 m的比值約為 mm=0.110.15。綜合分析，我選取的主要參數(shù) m 為 204mm，m為 1672mm，mm為 0.1254。梯行底角 是一個(gè)非常重要的參數(shù)，一般情況下，對(duì)整體式轉(zhuǎn)向軸后置梯形來(lái)說(shuō)，兩梯形臂延長(zhǎng)線的交點(diǎn)約在前軸后軸距的 23 處左右。在實(shí)際設(shè)計(jì)中梯行底角 是根據(jù)整車布置最后確定的，一般在 7080范圍內(nèi)。梯形底角主要受到車輪的限制，很難設(shè)計(jì)得十分合理，一般設(shè)時(shí)橫拉桿接頭與車輪間隙不小于 8mm。4.4 梯形校核以圖解法進(jìn)行校核。1) 首先根據(jù)初步確定的梯形尺寸（梯形下底長(zhǎng)度 m=ab、梯形臂長(zhǎng)度 m=ap

39、=bq、梯形底角 ）作出中間位置的轉(zhuǎn)向梯形圖 apqb。2) 分別以 a 和 b 為圓心，以梯形臂長(zhǎng) m 為半徑畫(huà)兩弧。3) 以 a 點(diǎn)為圓心，從 ap 線開(kāi)始每隔 5作出 a 點(diǎn)的圓心角 1、2、3，.,與以 a 點(diǎn)為圓心、m 為半徑所畫(huà)弧相交于 p1、p2、p3，.,各點(diǎn)，再分別以p1、p2、p3，.各點(diǎn)為圓心，以 pq 長(zhǎng)為半徑所畫(huà)弧分別與以 b 點(diǎn)為圓心、m 為半徑所畫(huà)出的弧相交于 q1、q2、q3.，將 b 點(diǎn)與 q1、q2、q3.各點(diǎn)連線，測(cè)量qbq1，qbq2，.各角，即為外輪轉(zhuǎn)角 1、2、3.。4) 內(nèi)輪轉(zhuǎn)角 與外輪轉(zhuǎn)角 的相應(yīng)關(guān)系如表所示。51015202530123456

40、根據(jù)作出的內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角畫(huà)出實(shí)際的特性曲線。與理論特性曲線進(jìn)行比較，可以選出幾組不同的梯形轉(zhuǎn)角 和梯形臂長(zhǎng) m，按上述方法求出和畫(huà)出一系列的特性曲線，最接近理論特性曲線的該條曲線的 和 m，即為選定的梯形底角和梯形臂長(zhǎng)。考慮輪胎側(cè)向彈性的影響，應(yīng)使實(shí)際內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角的差值比理論值小。實(shí)際梯形特性曲線與理論特性曲線通常相交于 1525之間，使 25以內(nèi)的實(shí)際特性曲線盡量靠近理論特性曲線。考慮整車布置，經(jīng)過(guò)校核后我取 m 為 204mm，m為 1672mm，mm為 0.1254，為 76。4.5 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的 20、30 或 35 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管制造

41、，其沿長(zhǎng)度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如 12crni3a，18mnti，或 20crn 制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深 1.53.0mm，表面硬度 hrc 5663。允許采用中碳鋼 40 或45 制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼 35 或 40 制造。4.6 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部

42、 轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過(guò)螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，這些防塵套阻止雜物進(jìn)入球銷及齒條中。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊（ 圖 6-4） 。 圖 4-3 轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭1- 橫拉桿 2-鎖緊螺母 3-外接頭殼體 4-球頭銷 5-六角開(kāi)槽螺母 6-球碗 7-端蓋 8-梯形臂 9-開(kāi)口銷表表 4-44-4 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)()mm1橫拉桿總長(zhǎng)al2812橫拉桿直徑la153螺紋長(zhǎng)度ml604外接頭總長(zhǎng)wl1205球頭銷總長(zhǎng)qxl626球頭銷螺