汽車循環(huán)球式液壓助力轉向器

本科生畢業(yè)論文〔設計〕題目循環(huán)球式汽車方向機總體設計及三維裝配設計學院制造科學與工程學院專業(yè)機械設計制造及其自動化學生姓名學號年級指導教師教務處制表二Ο一四年六月一日循環(huán)球式汽車方向機的總體設計及其三維裝配設計機械設計制造及其自動化學生指導老師摘要：轉向系統(tǒng)是組成汽車的各個局部中極其重要的一局部，是用來改變或者保持汽車的行駛方向的系統(tǒng)?？v觀轉向系統(tǒng)的開展，主要經(jīng)歷了以下幾個階段:機械轉向系統(tǒng)、液壓動力轉向系統(tǒng)、電控液壓動力轉向系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng)、四輪轉向系統(tǒng)、主動前輪轉向系統(tǒng)、線控轉向系統(tǒng)。國內(nèi)外現(xiàn)在最新的是線控轉向系統(tǒng)，但是循環(huán)球式轉向器在市場上仍然占有比擬大的地位。研究設計循環(huán)球式轉向器要遵循“需求分析——原理分析——概要設計——詳細設計”這樣的思路。設計循環(huán)球式轉向器，按需求，采用液壓助力，先對轉向器的原理進行分析，然后分析各種轉向器的性能，接著進行循環(huán)球式轉向器結構選型，在結構確定之后就對各零部件參數(shù)進行設計計算以及選取材料和零部件的強度校核，最后是針對零件的PRO/E三維建模，在零件三維模型建立好的根底上，對轉向器的殼體進行設計，在所以零件、殼體、箱蓋的三維模型都建立好之后進行總體三維裝配設計。在完成總裝之后，將關鍵零部件以及總成圖的三維圖導成二維的CAD圖形，并對二維圖進行處理，處理為零件圖和裝配圖。關鍵詞：循環(huán)球式、轉向器、液壓助力、轉閥、螺桿Theoveralldesignoftherecirculatingballtypesteeringmachineandits3DassemblydesignMechanicalDesignManufacturinganditsautomationUndergraduate:Supervisor:Abstract:Steeringsystemisanextremelyimportantpartofvariouspartsinautomotive,whichisusedtochangeormaintainvehicledirectional.Throughoutthedevelopmentofsteeringsystem,itmainlyexperiencedthefollowingphases:mechanicalsteeringsystem,hydraulicpowersteeringsystem,electrichydraulicpowersteeringsystem,electricpowersteeringsystem,fourwheelsteeringsystem,activefrontsteeringsystem,thesteeringbywiresystem.Domesticandforeignnewestnowisthesteeringbywiresystem,buttherecirculatingballtypesteeringgearstilloccupiesalargerroleinthemarket.Studyanddesigntherecirculatingballtypesteeringgearshouldfollowthe"Ananalysisofneeds--Ananalysisoftheprinciple--Generaldesign--Summaryofsuchdetaileddesign".Thedesignoftherecirculatingballtypesteeringgear,accordingtothedemand,thehydraulicpower,thefirstprincipleofsteeringgearisanalyzed,andthenanalysistheperformanceofvarioussteering,thenselectastructuremodeloftherecirculatingballtypesteeringgear.Afterthestructureisdetermined,weshoulddesignandcalculatetheparameterofeachpartandselecttheirmaterials,andmadeastrengthcheckingforallparts.Finally,PRO/Ethree-dimensionalmodelingofpartsin3Dpartmodel,onthebasisofthree-dimensionalmodelofthepartisestablished,designtheboxofthesteeringgear,afterthe3Dmodelsofallpartsandshellaswellastheboxbeenestablished,whatweshoulddoistheoverall3Dassemblydesign.Afterthecompletionofassembly,convertedthe3Dfigureofthekeypartsandassemblydrawingintotwo-dimensionalCADgraphics,anddealwiththeCADgraphics,madeitbepartdrawingsandassemblydrawings.Keyword:recirculatingballtype，steeringgear,hydraulicpower,rotaryvalve,screw目錄第一章緒論 61.1概述 61.2轉向器的開展歷史 61.3轉向器的分類 71.4轉向器的研究現(xiàn)狀 81.5選題意義 91.6本課題的主要研究內(nèi)容、研究思路 91.7本章小結 10第二章循環(huán)球式液壓助力轉向器 112.1循環(huán)球式液壓助力轉向器的結構 112.2循環(huán)球式液壓助力轉向器的工作原理 112.3本章小結 13第三章循環(huán)球式液壓助力轉向器的總體設計 143.1轉向器的設計條件 143.2轉向器的設計要求 143.3循環(huán)球式液壓助力轉向器的結構選型 143.4轉向器的計算載荷確實定 173.5轉向系的效率 173.6轉向器的結構設計與計算 183.6.1螺桿、螺母根本參數(shù)的設計 183.6.2齒條齒扇傳動副的設計 213.6.3轉閥的設計 243.6.4殼體結構的設計 293.7本章小結 30第四章零件的強度校核 314.1鋼球與滾道之間的接觸應力 314.2齒的彎曲應力 324.3轉向搖臂軸直徑確實定 324.4本章小結 32第五章轉向器的PRO/E三維裝配設計 335.1PRO/E軟件的介紹 335.2轉向器主要零件的三維設計 335.3三維圖轉二維圖 365.4本章小結 36第六章課程總結與展望 376.1課程的總結 376.2展望 37參考文獻 38致謝 40第一章緒論1.1概述轉向系統(tǒng)是組成汽車的各個局部中極其重要的一局部，是用來改變或者保持汽車的行駛方向的系統(tǒng)。轉向系統(tǒng)的存在使得駕駛員能夠按照自己的意愿在汽車行駛過程中隨時改變汽車的行駛方向，而當路面狀況不佳〔例如汽車經(jīng)常受地面影響而自動偏轉〕時，轉向系統(tǒng)的存在使得駕駛員能夠維持汽車行駛方向的穩(wěn)定，因此汽車的轉向系統(tǒng)能夠直接或間接地影響汽車的操作和使用的平安性和穩(wěn)定性。汽車轉向系統(tǒng)包括轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構三大局部，轉向器是其中極其重要的一個主要部件。轉向器又名轉向機、方向機，它的作用是：將駕駛員作用在方向盤上的轉向力先通過萬向節(jié)傳遞到轉向器的載荷輸入端然后通過其內(nèi)部零件的傳動把經(jīng)過傳動比轉化的力傳遞到轉向器的扇齒軸，即輸出端然后通過連接在扇齒軸上的搖臂以及和搖臂相接的平面?zhèn)鲃訖C構傳遞到車輪上，驅(qū)動車輪偏轉，以實現(xiàn)汽車的轉向。1.2轉向器的開展歷史一百多年前，汽車誕生，當時的汽車轉向機構是模仿自行車的轉向方式用一個簡單的操縱桿來控制前輪的偏轉，來實現(xiàn)汽車的轉向，而當時的操縱機構操作起來比擬費力，更嚴重的問題是不可靠，比擬容易發(fā)生事故。但是困難永遠難不倒聰明的人類，隨著時代的開展，人們對這些機械產(chǎn)品的要求的逐漸提高，這也催促了汽車開展的迅猛，于是乎，在隨后的幾十年里轉向盤和轉向柱的出現(xiàn)漸漸代替了操縱桿，也就隨之出現(xiàn)了最早的轉向器——機械轉向器，而最早被應用的是蝸輪蝸桿式轉向器。然而即使有了機械轉向器的出現(xiàn)，駕駛員靠手動轉動轉向盤來控制汽車的轉向仍然比擬費力，而且仍不夠穩(wěn)定，在汽車日益普遍的環(huán)境下，出現(xiàn)事故的幾率依然沒有減少，于是人們開始提出給機械轉向器提供助力，用助力機構來輔助轉向，減輕駕駛員的負擔。1923年，在美國的底特律市，亨利·馬爾斯為了減少蝸輪副和滾輪的摩擦力，在兩者之間的接觸局部參加了鋼珠作為介質(zhì)〔眾所周知滾動摩擦要比滑動摩擦的力要小得多〕，而這就奠定了循環(huán)球式轉向器的根底。1928年，弗朗西斯·戴維斯成功研制了采用液壓作為助力的轉向器，并首次應用。但在當時，由于經(jīng)濟條件和其他方面因素的影響，液壓助力轉向器一直得不到重視，直到二戰(zhàn)時期才重新推廣應用。1954年，凱迪拉克汽車公司首次把液壓助力轉向應用于汽車上。從此之后的很長一段時間里，液壓助力的轉向器成為了風行全球的轉向器。而在穩(wěn)居了40年之后，隨著工業(yè)的開展，電力逐漸進入轉向器的世界，并成為其中的一個很重要的角色。隨后的80年代，出現(xiàn)了電液助力轉向器和電動助力轉向器〔也有人認為電液助力轉向器是液壓助力轉向器開展到電動助力轉向器的過渡產(chǎn)品〕，現(xiàn)在電子技術日新月異，汽車轉向器又開展到了主動前輪轉向系統(tǒng)〔AFS〕和線控轉向系統(tǒng)〔SBW〕，這些技術已經(jīng)成熟。到今天，已經(jīng)不是單純機械意義上的汽車了，它是機械、電子、材料等學科的綜合產(chǎn)物。縱觀轉向系統(tǒng)的開展，主要經(jīng)歷了以下幾個階段:機械轉向系統(tǒng)、液壓動力轉向系統(tǒng)、電控液壓動力轉向系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng)、四輪轉向系統(tǒng)、主動前輪轉向系統(tǒng)、線控轉向系統(tǒng)。汽車轉向系統(tǒng)的開展，總是順應操作更加方便智能的開展方向。其中，電動助力轉向系統(tǒng)作為現(xiàn)代汽車轉向技術的開展趨勢，有著廣闊的應用和開展空間。根據(jù)我國轉向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，以及與國外研究和開展的差距，研究和開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的EPS具有重要意義，并將為進一步開發(fā)線控電動轉向系統(tǒng)打下根底。1.3轉向器的分類1、按照轉向器動力的來源可以將其分為五大類：機械式轉向器、液壓助力轉向器、電動助力轉向器、電控液壓轉向器和線控轉向器。機械式轉向器：這種轉向器依靠駕駛員轉動方向盤的力作為轉向的全部動力來源，無任何助力系統(tǒng)，這使得地面對輪胎轉向的反作用力會間接地作用于駕駛員，因而地面的路況就會全部反應給駕駛員，使其轉動方向盤時容易打手。由力矩=力×作用長度這一公式可知，人轉動方向盤的力氣是有限的，在機械式轉向器的傳動比一定時，假設要操作輕便，就必須加大作用長度，即加大方向盤的直徑，這樣就會使得方向盤占用較大的空間，不符合汽車整體結構優(yōu)化設計的理念，因此這種轉向器的應用范圍受到了很大的限制。液壓助力轉向器：這種轉向器主要由油泵、液壓分配閥、和助力機構組成。其工作原理如下：皮帶帶動油泵，把液壓油通過液壓分配閥輸入到助力器里面，助力器里有一個活塞，活塞兩端各有一個封閉的油腔，每個油腔各有一條油道和液壓閥相接。當汽車直線行駛的時候，閥處于中間位置，上、下兩個油腔間接地接通，兩端的油壓相等，助力器不起作用；當轉動轉向盤時，閥會偏轉一個小角度，相對應的與油腔相接的油道就會翻開，油進入對應一側的油腔，油壓大于另一側油腔的油壓，此時活塞就會移動，促使轉向器轉動，起到了助力的作用。電動助力轉向器：這種轉向器的助力來源是電動機，電動機是安裝在車輪轉向傳動機構附近，電動機依靠電子控制單元對車速、轉向力矩等因素的分析、執(zhí)行來控制。其工作原理如下：當轉動方向盤時，裝在方向盤軸上的轉矩傳感器測出轉向軸上的轉矩信號，該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元。電控單元根據(jù)這些輸入信號，確定助力轉矩的大小和方向，就會選定完成助力轉向所需的電動機的電流和電機的轉動方向，調(diào)整轉向輔助動力的大小。電動機的轉矩由電磁離合器通過減速機構減速增矩后，加在汽車的轉向機構上，使之得到一個與汽車工作狀況相適應的轉向作用力。電控液壓助力轉向器：顧名思義，這種轉向器是電動助力轉向器和液壓助力轉向器的結合體。這種轉向器主要由儲油罐、助力轉向控制單元、電動泵、轉向機、助力轉向傳感器等組成，其中助力轉向控制單元和電動泵是一個整體結構。這種轉向器所采用的液壓泵不在依靠發(fā)動機皮帶來驅(qū)動，而是采用一個電動泵，它所有的工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。其工作原理如下：簡單地說，在低速大轉向時，電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵以高速運轉輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵以較低的速度運轉，在不至于影響高速打轉向的需要同時，節(jié)省一局部發(fā)動機功率。線控轉向器：汽車線控轉向系統(tǒng)由方向盤總成、轉向執(zhí)行總成和主控制器(ECU)三個主要局部以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成。汽車線控轉向系統(tǒng)取消了轉向盤與轉向輪之間的機械連接，完全由電能實現(xiàn)轉向，擺脫了傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)的各種限制，其工作原理如下：用傳感器檢測駕駛員的轉向數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)總線將信號傳遞給車上的ECU，并從轉向控制系統(tǒng)獲得反應命令；轉向控制系統(tǒng)也從轉向操縱機構獲得駕駛員的轉向指令，并從轉向系統(tǒng)獲得車輪情況，從而指揮整個轉向系統(tǒng)的運動。轉向系統(tǒng)控制車輪轉到需要的角度，并將車輪的轉角和轉動轉矩反應到系統(tǒng)的其余局部，比方轉向操縱機構，以使駕駛員獲得路感，這種路感的大小可以根據(jù)不同的情況由轉向控制系統(tǒng)控制。2、按照傳動副的結構形式不同，轉向器可以分為很多類，目前用的比擬多的是齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。這里主要介紹前三種。齒輪齒條式轉向器：這是一種最常見的轉向器，由相互嚙合的小齒輪和齒條組成。轉向軸帶動小齒輪旋轉時，小齒輪帶動齒條做直線運動，而齒條可以直接帶動橫拉桿來使車輪偏轉。循環(huán)球式轉向器：循環(huán)球式轉向器中一般有兩級傳動副，第一級是螺桿和螺母傳動副，第二級是齒條和齒扇傳動副，因此，這種轉向器主要由螺桿、螺母、齒扇等組成，有些帶有助力的循環(huán)球式轉向器還包括液壓閥等這些部件。其工作原理如下：來自方向盤的轉向力驅(qū)使轉向器的輸入軸轉動，這種旋轉運動通過螺桿和螺母傳動副轉變?yōu)槁菽傅闹本€運動，然后再通過齒條和齒扇傳動副轉變?yōu)辇X扇的旋轉運動，齒扇通過搖臂驅(qū)動車輪的轉向。蝸桿滾輪式轉向器：這種轉向器主要由蝸桿和滾輪傳動副組成，類似蝸桿蝸輪傳動副，轉向軸帶動蝸桿轉動，蝸輪間接地帶動車輪轉向，這種轉向器工作可靠，磨損小壽命長。1.4轉向器的研究現(xiàn)狀國內(nèi)外現(xiàn)在最新的是線控轉向系統(tǒng)，而國內(nèi)外的研究焦點卻是電動助力轉向系統(tǒng)〔EPS〕。電動助力轉向系統(tǒng)為上世紀八十年代，出現(xiàn)的一種機電技術,日本鈴木公司于1988年首先研發(fā)出EPS,先后裝備在Cervo車和Alto車上?，F(xiàn)在,國內(nèi)技術成熟并能實現(xiàn)批量生產(chǎn)EPS的內(nèi)資企業(yè)不多,而日本JTEKT、德國ZF及韓國ManDo等先后在中國成立了EPS生產(chǎn)基地,它們具有外資背景的企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)EPS市場的相當大的份額。隨著人們對汽車經(jīng)濟性、環(huán)保性、平安性的日益重視，以及計算機技術的迅猛開展，人們在汽車操縱的輕便性和穩(wěn)定性的需求上不斷地研究創(chuàng)新，使得轉向器逐漸往“具有變速比、高剛性、智能化、人性化”的方向開展，而且在未來，電動助力轉向系統(tǒng)作為現(xiàn)代汽車轉向技術的開展趨勢，有著廣闊的應用和開展空間。改革開放以來，我國對工業(yè)的開展極其重視，尤其是汽車行業(yè)，國家出臺了一系列政策來保證汽車行業(yè)的穩(wěn)定開展。目前，根據(jù)我國轉向系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，以及與國外研究和開展的差距，研究和開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的EPS具有重要意義，并將為進一步開發(fā)線控電動轉向系統(tǒng)打下根底。1.5選題意義一、培養(yǎng)系統(tǒng)化和流程化思維．通過方向機的總體設計，從整體上系統(tǒng)的把握設計流程，由抽象到具體，先整體后局部，在完整的設計框架根底上作各零部件的設計，最后將各局部有機地聯(lián)合起來，培養(yǎng)以專業(yè)為背景的流程化思維。二、掌握機械產(chǎn)品的先進設計方法，整合所學專業(yè)知識，掌握計算機輔助設計的原理和方法。培養(yǎng)分析問題、解決問題、自學、獨立思考的能力，提高綜合運用知識和獨立設計能力，充分地把大學前三年的所學知識充分和新知識結合起來。三、從該課題的設計過程中，溫故知新，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識，讓自己的思維想法不拘泥，培養(yǎng)自己的開放性思維，為以后的學習工作做好準備。1.6本課題的主要研究內(nèi)容、研究思路研究內(nèi)容：一、研究汽車方向機轉向性能，建立符合汽車轉向要求和具有人性化的設計意識，把握從方向盤的轉動到車輪的偏轉整個轉向過程的傳動原理，設計出的轉向器要有良好的轉向性能，并且保證汽車操作穩(wěn)定性。二、了解轉向器的開展歷史，分析比擬各種轉向系統(tǒng)的性能特點，著重研究液壓助力轉向系統(tǒng)〔產(chǎn)生、現(xiàn)狀、原理、結構、設計和助力特性〕。汽車方向機的總體設計，主要是循環(huán)球液壓助力轉向器的設計，主要了解掌握該類型轉向器的設計要領和方法。三、設計計算關鍵零件的尺寸，并利用PRO/E對這些零件進行三維建模，對方向機的殼體進行三維設計、建模，然后裝配。最后轉換成二維CAD工程圖，并對關鍵零件進行二維圖的繪制。研究思路：一、設計思路：遵循需求分析、原理分析、概要設計〔抽象〕、詳細設計〔具體〕、三維建模、裝配設計。二、總體設計流程：轉向器原理分析——轉向系統(tǒng)、轉向器性能分析——循環(huán)球轉向器結構選型——轉向器結構布局——效率計算、傳動比的計算——各零部件設計計算——針對零件的PRO/E三維建?！D向器的殼體設計——三維裝配設計。三、轉向器各零件設計流程：選擇零件類型、結構——計算零件上的載荷——確定計算準那么——選擇零件的材料——確定零件的根本尺寸——結構設計——強度校核計算——畫出零件三維圖。四、技術支持與可行性：綜合所學相關知識，并結合所查相關資料，借助計算機輔助設計軟件〔PRO/E、CAD等〕，密切結合**教授的指導，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。1.7本章小結本章主要介紹了轉向器的開展歷史、分類和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，選題意義，以及本課題的研究內(nèi)容和研究思路。第二章循環(huán)球式液壓助力轉向器2.1循環(huán)球式液壓助力轉向器的結構此次設計所采用的是整體式循環(huán)球式液壓助力轉向器，液壓閥采用的是轉閥，這種動力轉向器的結構主要由機械局部和液壓局部組成，而其中的機械局部和普通的循環(huán)球式機械轉向器根本上是一樣的，由殼體、螺桿螺母、滾珠、齒條和齒扇、前蓋、后蓋、側蓋以及調(diào)整螺母等組成，而它的液壓助力局部由控制閥、油缸、還有活塞〔活塞和螺母是集成于一體的〕等組成。具體如下列圖2-1。圖2-1循環(huán)球式液壓助力轉向器1－控制閥；2－螺桿；3－齒條活塞〔螺母〕；4－殼體；5－調(diào)整螺栓；6－側蓋；7－齒扇軸在這種轉向器中，由于有液壓油的存在，在轉向器工作時，缸體所承受的壓力是非常大的，最大的工作壓力可以到達15MPa，而此次設計中，轉向器所承受的最大工作壓力為13.7MPa。由上圖可以看出，在缸體的上端局部是油缸的工作油腔，左端油腔和右端油腔分別通過油道和轉向器的轉閥連接在一起，螺母和活塞集成于一體，既包含齒條，又有活塞的作用，螺桿和閥套集成在一起，轉向軸和閥芯集成于一體，而轉向軸和螺桿通過扭桿來連接。齒扇軸連接搖臂〔圖中沒有繪制出〕將轉向力矩輸出到車輪。這樣的轉向器做成一體的結構可以節(jié)省材料，減少零部件的加工量，但是對材料的要求很高，要求利用鋁合金材料來做轉向器的殼體。2.2循環(huán)球式液壓助力轉向器的工作原理本次設計選用的是六槽式轉閥，閥芯的油槽上開有3個相互成120°的油道與閥芯的內(nèi)孔相接而直接和螺桿的中心孔相接，而螺桿的中心孔與其中一個油腔是連通的；而閥套上開有9個槽，3個接油箱為出油口，3個為進油口，還有三個接另一個油腔。方向盤轉動時，輸入軸轉動，閥芯客服扭桿的彈性作用產(chǎn)生一個相對于閥套的小的角位移，即轉閥中只有一側油腔的油道口是全開的，另一側全閉，這樣油沿著翻開的油道進入其中一側的油腔，使得這一側油腔的油壓不斷增大，另一側的油腔油道封閉，油壓不變，由于油是幾乎不能被壓縮的，這樣兩側的油腔就會產(chǎn)生壓力差，充滿油的一側油會推動活塞往另一側移動，起到助力作用，這樣駕駛員就不需要費太大的力氣就可以輕松操縱方向盤，而且汽車的行駛也變得較為穩(wěn)定。圖2-2液壓轉向器兩油缸工作圖液壓閥的具體工作原理如下：當方向盤不轉動時，轉向軸停止轉動，扭桿的彈性恢復力和油腔的壓力差的綜合作用下促使閥芯和閥套〔螺桿〕回到原始的無相對角位移的初始位置〔閥常開，兩側油腔油壓相等的位置〕，所有油道相通，所以油從進油口進入閥套后又經(jīng)過回油口回到油箱，不向任何一側油腔通油。圖2-3轉閥工作原理圖1-閥套；2-閥芯；3-扭桿左轉向時，如圖2-3左圖所示，此時閥芯相對閥套左轉，關閉了每個閥芯的臺肩左側與閥套槽的間隙。油泵來油經(jīng)過閥套進油口、相應閥芯臺肩右側與閥套槽之間擴大的間隙、閥芯上的孔道和閥芯內(nèi)的扭桿孔全部流人殼體下腔，推動活塞起助力作用。殼體上腔的油那么按相反的油路流回轉向油罐。右轉向時那么如圖2-3右圖所示，閫芯相對閥蠻右轉．關閉了每個閥芯臺肩右側與閥套槽的間隙。油泵來油經(jīng)過閥套進油口、相應閥芯臺肩左側與閥套槽之間擴大的間隙、閥套上的孔道流入殼體上腔．推動活塞起助力作用。殼體下腔的油那么按相反的油路流回轉向油罐。2.3本章小結本章主要介紹了循環(huán)球式液壓助力轉向器的結構特點和工作原理。第三章循環(huán)球式液壓助力轉向器的總體設計3.1轉向器的設計條件本課題總體設計條件如下表：表3-1設計條件名稱參數(shù)角傳動比18.85最大工作壓力13.7Mpa轉向器用油柴油機油15W/40CD工作流量(813.2)L/min前橋負荷()23.5T理論最大輸出力矩1785Nm旋向左旋輸出擺角齒扇模數(shù)6使用溫度范圍3.2轉向器的設計要求此次循環(huán)球式液壓助力轉向器的設計主要滿足以下要求：1、為駕駛者提供不同的轉向手力特性2、密封性能好，內(nèi)外泄漏小3、強度好，壽命長4、安裝方便可靠5、本錢低3.3循環(huán)球式液壓助力轉向器的結構選型1、參數(shù)確實定循環(huán)球式液壓助力轉向器設計的主要參數(shù)包括缸徑、工作壓力、輸出扭矩。而輸出扭矩是設計條件中的，理論最大輸出扭矩為1785Nm，設計條件中要求最大工作壓力為13.7MPa。動力轉向器的輸出扭矩與其他參數(shù)的關系如下：M=P(S0-S1)RF式中：M——動力轉向器輸出扭矩〔N·M〕；P——油泵最大工作壓力〔MPa〕；S0——油缸的工作面積〔m2〕；S1——螺桿外徑所占的面積〔m2〕；RF——扇齒分度圓半徑〔m〕。在這里，油缸的工作面積取決于油缸的缸徑，而缸徑的取值范圍通常有110mm、100mm、90mm、80mm、70mm等，此次設計中我們選取100mm。2、轉向器結構確實定在確定轉向器結構之前，本人查閱了大量國內(nèi)外的轉向器的結構模型，包括美國的TRW公司的TAS系列轉向器、德國ZF公司的、以及日本KOYO公司的PBS系列等等。以下是所參考的其中三種轉向器的圖片：圖3-1美國TRW公司的TAS系列轉閥式動力轉向器圖3-2德國ZF公司轉閥式動力轉向器圖3-3國內(nèi)開發(fā)的B系列轉閥式動力轉向器在參考了國內(nèi)外這么多的轉向器后，發(fā)現(xiàn)這些轉向器的內(nèi)部結構其實是大同小異的，我們在按要求設計一個轉向器時，可以參考這些結構，但是又不能完完全全抄襲這些結構，因此要設計出跟別人不一樣的轉向器就要先明確設計要求，設計意圖，因此我們提出以下思路：〔1〕殼體質(zhì)量不能太大，各零部件要滿足工作條件的前提下提高剛度和強度；〔2〕采用整體式：轉向軸〔轉向器轉矩輸入軸〕和閥芯集成于一體，閥套和螺桿集成于一體，螺母和活塞集成于一體；〔3〕采用六槽式轉閥，采用貫穿式螺桿和齒條活塞，采用三體式殼體；〔4〕在設計的同時要考慮裝配的輕便性和可行性，要保證不會出現(xiàn)干預現(xiàn)象，也要考慮加工的可行性；〔5〕在設計過程中要嚴格按照國家標準。初步定下此次設計的轉向器的結構圖如下：圖3-4設計的轉向器的結構圖3.4轉向器的計算載荷確實定在設計轉向器時，不能單純的設計計算，必須要考慮到能夠保證汽車行駛的平安性，因此必須保證轉向器有足夠的強度，而在計算零件強度時，需要用到汽車所受的載荷，所以必須要提前計算出汽車的載荷。由于我們采用的是循環(huán)球式轉向器，轉向器內(nèi)的螺桿和螺母之間有滾珠，他們之間的滾動摩擦代替了原先傳統(tǒng)轉向器的滑動摩擦，而滾動摩擦是很小的，因此可以近似的認為轉向器所受的載荷主要是由車輪轉向時轉向輪繞主銷轉動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力。由半經(jīng)驗公式得汽車在路面上的原地轉向阻力矩Mf：〔1〕其中：f——輪胎與地面的摩擦系數(shù)，一般取0.7，故f=0.7；M——轉向阻力矩，單位〔N·mm〕；G1——轉向軸負荷，單位〔N〕；P——輪胎氣壓，這里取P=3.5kg/cm=0.343N/mm。計算得：而最大承受載荷〔設計載荷〕P約為前橋載荷的一半，那么P=0.5×G1=0.5×3500×9.8=17150〔N〕汽車在行駛過程中，作用在轉向器的各個零件上的載荷是經(jīng)常在變化的，只能用假定的方法對載荷進行計算。假定載荷計算的方法分為以下三種情況：〔1〕以駕駛員作用在方向盤的最大轉向力來確定；〔2〕按照汽車在停止行駛時在原地轉向所需要的轉向力矩〔和轉向阻力矩相等〕來計算；〔3〕以前橋負荷的一半來作為計算載荷。很顯然以其他2種方法計算的載荷都很大，而且我們這次設計的轉向器是為輕型汽車設計的，因此選用第一種假定方式計算，其他兩種都是適合重型汽車的載荷設計。故采用駕駛員作用在方向盤上的最大轉向力FHmax=600～700N，取前者即FHmax=600N來計算載荷。3.5轉向系的效率1.轉向器的正效率如果忽略軸承和其他零部件的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，那么循環(huán)球式轉向器的正效率可由下式計算：〔2〕2.轉向器的逆效率同樣，如果忽略軸承和其他零部件的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，那么循環(huán)球式轉向器的逆效率可由下式計算：〔3〕其中：――螺桿的螺線導程角；――摩擦角，=arctanf，f為摩擦因數(shù)，f=0.006。3.6轉向器的結構設計與計算3.6.1螺桿、螺母根本參數(shù)的設計1、螺距和齒扇分度圓半徑確實定由結構關系可得：s=(φ/360)t〔4〕其中：s――活塞移動的距離；φ――轉向盤轉角；t――螺桿螺距。又由傳動關系得到：β360?2π?r其中：β――齒扇轉角；rw――齒扇分度圓由式〔4〕、〔5〕得角傳動比iw=φ式子中iw是的，而分度圓半徑rw=mz2〔其中：m――齒扇模數(shù)，m=6；Z――齒扇齒數(shù)，一般在12-18范圍內(nèi)取〔具體參見齒扇軸的設計這一節(jié)〕，故取z=12。所以rw=所以代入式〔6〕中得到t=12mm，而查了相關資料，螺距t在范圍t=8～13mm內(nèi)選取，故滿足要求。2、螺桿外徑和螺母內(nèi)徑的設計計算圖3-5螺桿、鋼珠和螺母傳動副的結構由《汽車設計》這本書可以查出，螺旋線導程角在6°～11°之間選取，取=6°，那么由，即可初步確定中心距D=36.34mm。而查資料可知螺桿外徑D1=20～38mm，而且螺桿外徑D1和螺母內(nèi)徑D2以及鋼球中心距D之間滿足關系：D2－D1=〔5%～10%〕D，所以綜合計算之后，最終定下D=35mm，D1=34mm，D2=36mm。3、鋼球數(shù)量n確實定〔7〕其中：D――鋼球中心距，D=35mm；W――轉向器的一個環(huán)路中的鋼球的工作圈數(shù)，為了使得鋼球之間的載荷能夠分布均勻，一般W在1.5～2.5之間取值，當工作圈數(shù)大于2.5圈時，需要采用2個獨立的鋼球運動環(huán)路，在這里取W=2.5；D――鋼球直徑，查資料得知D在6～9mm之間取值，而且查相關標準，最終取國標值D=7.144mm；――螺桿螺旋線導程角，=6°。代入數(shù)據(jù)求得n=38.47個，取整數(shù)得n=39個，即單個工作環(huán)路中鋼球個數(shù)為39個。4、螺桿螺母鋼球滾道截面的設計循環(huán)球式轉向器的滾道截面有四點接觸式、兩點接觸式和橢圓滾道截面等。在這里，為了軸向定位的穩(wěn)定，在比擬了幾種截面后，我們選取四點接觸式的滾道截面。這種滾道截面由四段圓弧組成，螺桿和螺母的滾道截面各有兩段圓弧，加工較為復雜。具體如下列圖所示：圖3-6四點接觸式滾道截面圖中θ角是鋼球與螺桿〔螺母〕滾道接觸點處的正壓力的方向與螺桿〔螺母〕滾道截面的軸線的夾角，假設增大θ角，那么徑向力增大軸向力減小，假設減少θ角，那么徑向力減小軸向力增大，所以一般取θ=45°來使得徑向力和軸向力分配均勻。R2是螺桿螺母的滾道截面中每段圓弧的半徑，為了減少鋼球和螺桿、螺母之間的摩擦，R2一般要滿足R2＞d2，一般取R2=〔0.51～0.55〕D，所以在這里我們?nèi)2=0.55×D=3.935、導管內(nèi)徑確實定在循環(huán)球式轉向器中，螺母和螺桿之間運動的滾珠必須要形成一個運動循環(huán)的回路才能保證轉向器能一直工作下去，這就要求螺母上有兩個對應的孔，然后通過導管來連接，使得滾珠能夠通過導管重新進入初始的軌道來完成循環(huán)運動。如下列圖：圖3-7螺母上的導管導管內(nèi)徑D1滿足：D1=D＋e其中：ｅ為鋼球與導管內(nèi)壁的間隙，e一般在0.4～0.8mm之間選取，初定e=0.8mm，那么D1=D＋e=7.144＋0.8=7.944〔mm〕，而導管壁厚我們?nèi)?mm。6、螺桿和螺母材料的選取螺桿和螺母我們選擇采用20CrMnTi鋼來制造，其外表都需要經(jīng)過滲碳淬火的熱處理工藝，來提高螺桿、螺母的滾道局部和軸承局部的外表硬度，滲碳深度為0.8～1.2mm，而鋼球的國標規(guī)定其外表硬度要大于HRC60，所以螺桿和螺母的滾道和軸承局部滲碳后硬度可達HRC56～64，其他部位就選擇鍍銅，心部的硬度應該要到達HRC32～38。螺桿和螺母的螺距精度要到達±0.005mm，四個螺距誤差要小于0.015mm，而且滾道外表的粗糙度為Ra0.4，滾道中徑的圓柱度要小于0.02mm。3.6.2齒條齒扇傳動副的設計1、齒扇的主要參數(shù)計算這種循環(huán)球式轉向器的齒扇軸強度要求比普通的機械轉向器的齒扇軸強度要大一些以便能夠承受動力轉向器較大的輸出轉矩。齒扇軸齒數(shù)一般多為三齒和五齒，而由于轉角的變大，本次設計決定采用三齒齒扇。除此之外，齒扇的齒厚也是線性變化的，沿著齒寬方向變化，它的外觀與普通的直齒圓錐齒輪相似。圖3-8變厚齒扇由上小節(jié)可知，整圓齒數(shù)為z=12，要滿足設計條件中的“輸出擺角為±45°”那么需保存的齒數(shù)為三個齒。模數(shù)為m=6，法向壓力角α0根據(jù)圖3-10選擇α0=27°相應的齒頂高系數(shù)X1=1.0，X2=1.25，切削角根據(jù)圖3-10圖3-9齒扇計算用圖圖3-10循環(huán)球式轉向器的局部參數(shù)齒扇計算依據(jù)如下列圖：圖3-11齒扇計算依據(jù)由上述參數(shù)結合圖3-11得：分度圓直徑：D=mz=6×12=72mm齒頂高：h=m=1.0×6=6mm齒根高：h=m=1.25×6=7.5mm齒全高：h=h＋h=13.5mm徑向間隙：c=h-h=1.5mm雖然齒厚在變，但是齒扇齒的分度圓、基圓半徑是不變的，基圓半徑為R0=D/2-h1=30mm最大變位系數(shù)：同理最小變位系數(shù)：=-0.219基準齒頂圓直徑：D=〔z＋2〕m=〔12＋2×1.0〕×6=84mm最大齒頂圓〔B—B處〕直徑：D=〔z＋2＋2〕m=〔12＋2×1.0＋2×0.439〕×6=89.3mm最小齒頂圓〔C—C處〕直徑D=〔z＋2＋2〕m=〔12＋2-2×0.219〕×6=81.4mm基準分度圓弧齒厚s=最大分度圓弧齒厚〔B-B處〕s=〔〕m=〔3.14/2＋2×0.439×tan27°〕×6=12.1mm同理可得最小分度圓弧齒厚〔C—C處〕s=8.1mm2、齒扇軸的材料選取采用20CrMnTi鋼，齒扇軸外表和齒扇外表的硬度要到達HRC58—64，可以采用滲碳淬火；心部硬度要到達HRC25—30，多采用調(diào)質(zhì)處理。3、齒條參數(shù)的計算如下列圖：圖3-12齒條參數(shù)計算參考圖計算各參數(shù)如下表：表3-2齒條參數(shù)齒條壓力角α齒距t=πm=18.85mm齒條節(jié)線齒厚S=t齒條齒頂高h齒條齒根高h工作齒高h0=2m=12頂隙cc=0.25m=1.5齒條全高H=13.5mmFFfFFe3.6.3轉閥的設計1、閥槽的選型液壓助力轉向器的轉閥由閥套和閥芯組成，閥套和螺桿做成一體，位于螺桿的一端，閥芯和轉向軸做成一體，位于轉向軸的一端，閥套和閥芯上各有軸向的溝槽，閥套和閥芯上分別開有油道。轉閥有六槽式和八槽式，兩種閥根本上原理相同，都有進油口、回油口、連接上下油腔的油口。我們這里選擇的是六槽式，而且到下油腔的油道，選擇的是通過螺桿中心孔〔螺桿中心是貫孔〕的孔道來將油通到下油腔。如下列圖：圖3-13轉閥的槽型a〕六槽式；b〕八槽式2、閥套的設計根據(jù)加工方法的不同，閥套可分為以下幾種：刨槽機加工成型、拉刀加工鑲塊型、粉末冶金成型燒結型、套筒型、電化學腐蝕成型、壓配合型。閥套結構的選型取決于加工閥槽的可行性，在比擬了以上幾種閥套后我們選擇了刨槽機加工成型的閥套，如下列圖a〕。圖3-14閥套的不同結構a〕刨槽機加工成型;b)拉刀加工鑲塊型;c)粉末冶金成型燒結型;D)套筒型;e)電化學腐蝕成型;f)壓配合型閥套的材料有兩種，40Cr或45號鋼，另一種是粉末冶金的，這里由于閥套和螺桿是一體的，故我們選擇20CrMnTi作為材料。因此，我們設計的閥套要進行調(diào)質(zhì)處理，熱處理硬度要到達HRC30～35。而閥套內(nèi)孔的外表粗糙度為Ra0.4，精度要到達IT6，閥套槽分度精度為15′，每個槽的對稱度不能大于3、轉閥刃口〔閥口〕的設計選擇短切口的閥口，如下列圖：圖3-15短切口閥的結構圖根據(jù)《動力轉向器設計》這一書中資料得關系式如下：p=32μQ其中：P――工作油壓，P=13.7MPa；μ――液壓油的絕對粘度，單位Pa·s；Q――工作流量；N――閥槽數(shù)；W2――A2――閥套和閥芯槽之間的間隙；R――閥芯局部的直徑，R=24mm；φ――閥芯與閥體的瞬間相對轉角〔φ=0-α1令W2=23.5mm，那么求得A2=0.66mm。QE其中：Cd――A0――小孔面積；ρ――液體密度。由《動力轉向器設計》中的資料得：p=ρQ其中：P――工作油壓，P=13.7MPa；ρ――液體密度；Q――工作流量；N――閥槽數(shù)；Cd――流量系數(shù)，取0.7W――閥槽切口軸向長度，單位mm；A1――切口寬；R――閥芯局部的直徑，R=24mm；φ――閥芯與閥體的瞬間相對轉角〔φ=∝1查下列圖，選W=6mm，得A1=1.0mm。圖3-16加工短切口轉閥的靈敏度曲線4、閥芯的設計在這次設計中，閥芯與轉向軸集成一體，轉向軸上半段是漸開線三角花鍵，起到與轉向傳動裝置連接的作用，中間是密封段，下半段是閥芯。閥芯的油槽開在閥芯的外圓外表，可以縱向銑削或滾削加工，油槽的長度要根據(jù)閥套槽長度和油口的設計位置來確定。轉向軸的三角花鍵根據(jù)國標GB3478.1-83的規(guī)定選用，一般采用36齒標準齒型。閥芯局部的外表粗糙度為Ra0.4，精度要到達IT6。轉向軸的材料一般為20CrMnTi，可以采用外表氰化處理或者滲碳淬火這樣的熱處理，熱處理后閥芯外表硬度應到達HRC58～63，閥芯心部硬度應到達HRC25～30。5、扭桿的設計扭桿是轉閥式動力轉向器中轉閥回正必不可少的關鍵彈性部件，轉閥的閥芯隨著轉向軸轉動，相對于閥套轉動一個角度將閥翻開，實現(xiàn)轉向動作。轉向完成后，閥芯在扭桿的作用下迅速恢復到原始對中位置。圖3-17扭桿D0為扭桿本體直徑；D為扭桿大端直徑；l2為過渡局部長度；l1為過渡局部當量長度扭桿的計算長度l可由下式計算：l=其中：l0――扭桿本體長度，mml1――過渡局部當量長度mm結合圖3-18以及螺桿和閥芯的設計參數(shù)最終定下扭桿的參數(shù)如下：D0=8mm;l0=200mm;l1=5mm;l2=6.94mm;R=12mm;D=10mm;總長L=262.5mm。圖3-18扭桿過渡局部當量長度計算曲線扭桿的材料我們選用50CrVA，扭桿熱處理后的硬度一般要到達HRC36～6、轉閥轉動限位結構在轉向動作開始后，轉向軸〔閥芯〕克服扭桿彈性相對閥套產(chǎn)生圓周方向相對位移使閥翻開。在閥全部翻開后必須使轉向軸與閥套一起轉動，而轉向螺桿是與閥套一體的，所以轉向軸與轉向螺桿在閥全部翻開后亦應立即實現(xiàn)剛性接觸一體轉動，直至轉向動作停止，在彈性元件――扭桿作用下轉向軸〔閥芯〕恢復相對閥套的中間位置。而實現(xiàn)這一剛性連接一般需要通過轉閥的轉動限位結構來實現(xiàn)，這種結構其實是在轉向軸和轉向螺桿結合局部設計一個有一定轉動角度的轉向限位結構，一般有四種結構。這個轉角一般兩側均是7°。具體見下列圖：圖3-19四種轉向限位結構a〕雙塊式；b〕圓柱銷式；c〕雙凸臺式；D〕三凸臺式在這里我們選擇雙凸臺式限位結構，即在閥套上和閥芯接觸處設計兩個凸臺。3.6.4殼體結構的設計1、動力缸的設計〔1〕缸徑：我們缸徑選的是100mm；〔2〕活塞最大行程：活塞移動到極限位置時，我們選擇的是利用缸體本身來限位，活塞處于中間位置時距離其中一端的距離為：L=παD360〔其中：α――扇齒最大轉角，45°；D齒扇分度圓直徑，72mm。得L=28.3mm，而螺母長度L0動力缸的最小長度為S=L0＋2L=174.6mm，取S=190mm?！?〕動力缸殼體壁厚根據(jù)計算軸向平面拉應力來確定：σz=P[D2其中：P――油液壓力；D――動力缸內(nèi)徑；n――平安系數(shù)，取n=4.5;σs――殼體材料屈服點，初選殼體材料為鋁合金ZL105。其抗拉強度為160由式〔13〕求得t=8.85mm，取t=10mm。2、結構的選擇選擇三體式，即殼體、上蓋和下蓋，殼體是通孔，工藝性較好。下蓋和側蓋均采用法蘭盤式，用螺栓固定。3、材料的選擇選擇鋁合金ZL105，這種材料質(zhì)量輕便，但是不耐磨，因此采用鑲套結構――在油缸部位都鑲一個灰鑄鐵薄缸套。4、公差精度(1)主要軸承孔的尺寸公差不低于IT7；(2)孔與平面,孔與孔的相互位置公差:A推力球軸承的兩軸承孔中心線與共公中心線的同軸度公差為0.03mm；B推力球軸承的軸承孔端面的圓跳動公差為0.03mm；C轉向螺桿孔端面的圓跳動公差為0.08mm；D轉向搖臂軸油封孔中心線與公共中心線的同軸度公差為0.12mm；E側蓋孔中心線與公共中心線的同軸度公差為0.03mm；(3)主要孔中心距偏差為±0.05mm；(4)主要孔外表粗糙度為Ra1.6um；(5)側面上螺紋孔位置度公差為?0.15mm。3.7本章小結本節(jié)主要介紹了螺桿螺母傳動副、齒條齒扇傳動副、轉閥、轉向器殼體的設計過程。第四章零件的強度校核4.1鋼球與滾道之間的接觸應力接觸外表硬度為HRC56～64，那么許用接觸應力的MPa.鋼球與滾道之間的接觸應力可用下式計算≤〔14〕式中：K——系數(shù)，根據(jù)A/B值從下列圖中查找，A/B=D1(2R2-D)/2R2(D1＋D)，得出A/B=0.08故得K=0.970；D1――螺桿外徑，34mm；R2——滾道截面半徑，3.93mm；D——鋼球直徑，7.144mm；圖4-1系數(shù)K與A/B的關系E——材料彈性模量，E=2.1MPa；N——每個鋼球與螺桿滾道的正壓力：其中：〔15〕——轉向盤圓周力；Fh=；FHmax=600N；D為鋼球中心距，35mm；——轉向盤輪緣半徑；取R=210mm；——螺桿螺線導程角；；——鋼球與滾道間的接觸角；；——參與工作的鋼球數(shù)；；――鋼球接觸點至螺桿中心線之距離，代入數(shù)據(jù)求得=21500N＜4.2齒的彎曲應力齒扇通常用20CrMnTi鋼制造，需用彎曲應力=540MPa。齒扇的彎曲應力可由下式算得：〔16〕式中：P——設計載荷，17150Nh——齒扇的齒高，6mmB——齒扇的齒寬，30mmS——齒扇的齒厚，9.42mm帶入數(shù)據(jù)得=231.9MPa<4.3轉向搖臂軸直徑確實定轉向搖臂軸的直徑可由下式計算：〔17〕式中：k——平安系數(shù)，一般取2.5～3.5，這里取3；M——轉向阻力距，2.531N·mm；——扭轉強度極限，20CrMnTi鋼為300MPa=300N/mm2。帶入數(shù)據(jù)得：D=36mm，而我們選取的轉向搖臂軸的直徑為38mm大于這個最小值，故而復合要求。4.4本章小結本章對鋼珠與滾道的接觸應力，齒的彎曲應力和搖臂軸直徑的校核。第五章轉向器的PRO/E三維裝配設計5.1PRO/E軟件的介紹PRO/E軟件全稱為Pro/Engineer，該軟件是美國參數(shù)技術公司〔PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，在世界上是參數(shù)化技術的應用最早的一個軟件，PRO/E在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。Pro/E作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置，另外其他相似的軟件還有SoliDworks、UG、Catia等等。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。其主要特性有：參數(shù)化設計、基于特征建模、單一數(shù)據(jù)庫〔全相關〕等。5.2轉向器主要零件的三維設計1、轉向螺桿的三維設計如下列圖5-1、圖5-2所示，螺桿分為三段，左端這一段是閥套，閥套長51.5mm，外徑為48mm，內(nèi)徑為24mm，閥槽長23.5mm，寬5mm，閥槽上間隔著開了3個直徑為4mm的油孔閥套內(nèi)孔的右端做臺肩以便閥芯能夠更好的定位防止軸向竄動。中間這一段是螺桿局部，螺距為12mm，鋼球中心距35mm，螺桿外徑34mm，導程角為6°，旋向為左旋。右端為螺母和螺桿的直接接觸局部，外徑35mm螺桿中心孔直徑為12mm，最右端的內(nèi)孔直徑為10mm，徑向開有直徑4mm的銷孔。形位公差及精度如下：閥套內(nèi)孔與主軸同軸度為0.02，螺桿直徑34mm的外圓局部并不與螺母直徑接觸，加工精度到達Ra6.3即可，滾道的外表要精加工，粗糙度達Ra0.4。右端直徑35mm的外圓局部與中心軸同軸度0.03，外表粗糙度要到達Ra0.8，內(nèi)孔與中心軸同軸度到達0.01，內(nèi)外表粗糙度Ra3.2，最右端直徑為4mm的銷孔精度Ra1.6，其余的各個面精度均為Ra0.8。圖5-1螺桿三維圖圖5-2螺桿二維圖2、螺母的三維設計圖5-3螺母三維圖圖5-4螺母二維圖如上圖所示，螺母總長118mm，外徑100mm，螺母上開有2個裝導管的直徑為10mm的孔，以及兩個公稱直徑為M5的螺紋孔，齒條局部齒全高13.5mm。螺母與油缸接觸的外圓局部粗糙度為Ra0.8，內(nèi)孔和外圓與軸心線同軸度為0.02，內(nèi)孔滾道粗糙度為Ra0.4，螺母與螺桿直接接觸的局部外表粗糙度Ra0.8。3、齒扇軸的三維設計圖5-5齒扇軸三維圖圖5-6齒扇軸二維圖如圖，根據(jù)前面計算的數(shù)據(jù)設計齒扇軸，總長為210mm，齒扇寬30mm，齒扇基圓半徑為30mm。4、閥芯的三維設計圖5-7閥芯的三維圖圖5-8閥芯的二維圖閥芯總長217mm，閥芯槽寬14.2mm，長23.5mm，閥芯上間隔開有3個油孔，外外表和閥套相配合局部外表粗糙度Ra0.4，內(nèi)孔和外外表與軸心線的同軸度為0.02。5、各零件的總裝配三維圖圖5-9殼體的三維圖5.3三維圖轉二維圖總的二維裝配圖如下：圖5-10二維裝配圖5.4本章小結本章主要介紹了螺桿螺母、齒扇軸、閥芯的三維設計，以及三維裝配圖導出成二維圖。第六章課程總結與展望6.1課程的總結本次畢業(yè)設計總結起來大概有四個階段：1、所選課題的認識、理解與資料搜集在這一階段，主要是在趙老師的指導下系統(tǒng)性、概念性的理解設計題目，并且自己通過四川大學圖書館、SCI數(shù)據(jù)庫、百度文庫等來搜集、整理資料。回憶之前所作設計的設計步驟：設計的目的、內(nèi)容、方法、要求等，并引以為參考；了解設計課題的概念、重要性、設計方法、開展狀態(tài)及開展趨勢。2、相關技術的學習及研究通過前一階段的對大量文獻的閱讀，結合設計題目的要求，更深入地學習轉向器相關的原理和結構，并深入學習其設計方法、設計步驟、關鍵技術等。還學習了相關軟件技術〔PRO/E軟件以及CAD軟件〕。3、總體設計先分析轉向器的設計需求，然后對其原理進行分析，接著對轉向器進行概要設計〔抽象〕，最后是詳細的設計〔具體〕。不管從結構選