汽车转向器毕业设计.docx

插图清单3摘要-3-Abstract-4-第一章绪论51.1汽车转向器的功能及重要性51.2汽车转向器的主要性能参数5转向器的效率5传动比的变化特性7转向盘自由行程91.4汽车转向器的工作原理101.4.1动力转向系统的工作原理91.4.2转阀式液压助力转向器工作原理9第二章总体方案设计92.1 转向器设计的分类9齿轮齿条式转向器92.1.2 蜗杆曲柄销式转向器IO2.1.3 循环球式转向器IO2.2 转向器方案分析102.3 防伤平安机构方案分析Il第三章循环球式转向器的设计与计算123.1螺杆、钢球和螺母传动副183.1.1钢球中心距D、螺杆外径D和螺母内径D2193.1.2钢球直径d及数量nl93.1.3滚道截面203.1.4接触角203.1.5螺距P和螺旋线导程角213.1.6工作钢球圈数W213. 1.7导管内径1213.2 齿条、齿扇传动副的设计213.3 循环球式转向器零件强度计算16钢球与滚道之间的接触应力。163.3.2齿的弯曲应力GJ63. 3.3转向摇臂轴直径确实定17第四章动力转向机构的设计174. 1对动力转向机构的要求174.2 液压式动力转向机构布置方案分析254.2.1 动力转向机构布置方案分析254.3 液压式动力转向机构的计算274.3.1动力缸尺寸的计算27.2分配滑阀参数的选择274.3.3分配阀的回位弹簧274.3.4动力转向器的评价指标29第五章转向梯形205.1 转向梯形结构方案分析315.1.1 整体式转向梯形315.1.2 断开式转向梯形32整体式转向梯形机构优化设计33致谢37参考文献38插图清单图IT转向器角传动比变化特性曲线9图1-2液压动力转向系统示意图9图2-1循环球式齿条-齿扇转向器10图2-2防伤转向传动轴简图12图2-3防伤转向轴简图12图3-1螺杆钢球螺母传动副19图3-2四段圆弧滚道截面20图3-3为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图15图3-4用于选择偏心n的线图15图3-5螺杆受力简图错误!未定义书签。图4-1动力转向机构布置方案图17图4-2动力缸的布置18图4-3确定动力缸长度尺寸简图28图4-4预开隙勺28图4-5静特性曲线分段图20图5-1整体式转向梯形20图5-2断开式转向梯形21图5-3断开点确实定21图5-4理想的内、外车轮转角关系简图22图5-5转向梯形机构优化设计的可行域23表格清单表3T循环球转向器的主要参数17表3-2循环球式转向器的局部参数18表3-3系数k与A/B的关系23摘要汽车转向器是汽车的重要组成局部，也是决定汽车主动平安性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。随着汽车工业的开展，汽车转向器也在不断的得到改良，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，循环球齿条-齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。本文选择GX1608A型循环球齿条-齿扇式转向器作为研究课题，其主要内容有：汽车转向器的组成分类；转向器总成方案分析及其数据确定和转向器的设计过程。这种转向器的优点是，操纵轻便，磨损小，寿命长。缺点是结构复杂，本钱高，转向灵敏度不如齿轮齿条式。因此逐渐被齿轮齿条式取代。但随着动力转向的应用，循环球式转向器近年来又得到广泛使用。关键词；转向器操纵稳定性循环球齿条-齿扇式转向器AbstractGearcarsanimportantcomponentoftheinitiativeisdecidedautomobilesafetyofthekeyassembly,Itseriouslyaffectedthequalityofthevehiclehandlingandstability.Alongwiththedevelopmentoftheautoindustry,automobilesteeringgeariscontinuouslyimproved,althoughtheelectronicsteeringgearhasbeguntouseButmechanicalsteeringgearisstillwidelybeenworldmotorvehiclesandpartsmanufacturersadopted.Andthemechanicalsteeringgear,Rackcycleball-typesteeringgeartoothfansasitsowncharacteristicshasbeenwidelyusedinvarioustypesvehicles.ThegraduationdesignoptionsGX1608Acyclegearball-typesteeringgearrackasaresearchtopic,Itsmaincontentsare:automotivesteeringgearcomponentsclassification;assemblywastoprogramanalysisanddatatoidentifyandsteeringgeardesignprocess.Theadvantageofsuchsteeringgear,andmanipulatinglight,wearandtear,longlife.Thedisadvantageisthatthestructureiscomplicatedandcostly,thansteeringrackandpinionsensitivity.Thereforegraduallybeingreplacedbyrackandpinion.However,withthepowersteeringapplications,theball-typesteeringgearcycleandarewidelyusedinrecentyears.Keywords；DiverterBallhandlingandstabilityCyclerack-typesteeringgeardivert第一章绪论汽车转向器的功能及重要性汽车在行驶过程中需要改变行驶方向时，驾驶员通过汽车转向系使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度，使汽车到达转向目的。另外，当汽车在直线行驶时，转向轮往往会受到路面侧向干扰力的作用而自动偏转的，从而改变了原来行驶方向，此时，驾驶员也可以通过汽车转向系使转向轮向相反的方向偏转，恢复了汽车原来的行驶方向。汽车转向系的功用是改变和保持汽车的行驶方向，而作为转向系重要执行机构的转向器的作用是：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，降低传动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。汽车转向器的主要性能参数转向器的效率转向器的输出功率与输入功率之比，称为转向器的传动效率。功率Pl从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号n+表示，n+=(P1-P2)/P1；反之称为逆效率，用符号n-表示，11-=(P3-P2)/P3o式中，P2为转向器中的摩擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，要求正效率高。为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回到直线行驶位置，又需要有一定的逆效率。为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手又要求此逆效率尽可能低。转向器的正效率n+影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。(1)转向器类型、结构特点与正效率在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比拟高，而蜗杆指销式特别是蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。同一类型转向器，因结构不同其正效率也不一样。另外两种结构的转向器正效率，根据试验结果分别为70%和75%o转向摇臂轴轴承的形式对效率也有影响，用滚针轴承比用滑动轴承可使正逆效率提高约10%o(2)转向器的结构参数与正效率如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗杆和螺杆类转向器，其正效率可用下式计算+=tan/tan(+P)(I-I)式中，为蜗杆(或螺杆)的螺线导程角；P为摩擦角，P=arctanf(f为摩擦因数)。(2)转向器逆效率n根据逆效率大小不同，转向器又有可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。路面作用在车轮上的力，经过转向系可大局部传递到转向盘，这种逆效率较高的转向器属于可逆式。它能保证转向后，转向轮和转向盘自动回正。这既减轻了驾驶员的疲劳，又提高了行驶平安性。但是，在不平路面上行驶时，车轮受到的冲击力，能大局部传至转向盘，造成驾驶员“打手”，使之精神状态紧张。如果长时间在不平路面上行驶，易使驾驶员疲劳,影响平安驾驶。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该冲击力由转向传动机构的筌件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。极限可逆式转向器介于上述两者之间。在车轮受到冲击力作用时，此力只有较小一局部传至转向盘。它的逆效率较低，在不平路面上行驶时，驾驶员并不十分紧张，同时转向传动机构的零件所承受的冲击力也比不可逆式转向器要小。如果忽略轴承和其它地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，那么逆效率可用下式计算H=tan(-P)tana(1-2)式(21)和式(22)说明：增加导程角a,正、逆效率均增大。受n-增大的影响，a不宜取得过大。当导程角小于或等于摩擦角时，逆效率为负值或者为零，此时说明该转向器是不可逆式转向器。为此，导程角必须大于摩擦角。通常螺线导程角选在8°10°之间。1传动比的变化特性1)转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比和转向系的力传动比从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2Fw与作用在转向盘上的手力之比，称为力传动比，即ip=2Fw/Fh转向盘转动角速度3W与同侧转向节偏转角速度3k之比，称为转向系角传动比，即iwo=3w3k=(d<bdt)(dBkdt),式中，d为转向盘转角增量；dBk为转向节转角增量；dt为时间增量。它又由转向器角传动比iw和转向传动机构角传动比iw'所组成，即iwo=iwiw,o转向盘角速度w与摇臂轴转动角速度p之比，称为转向器角传动比iw,即iw=3w3p=(d6dt)(dBpdt),式中,dBp为摇臂轴转角增量。此定义适用于除齿轮齿条式之外的转向器。摇臂轴转动角速度3p与同侧转向节偏转角速度3k之比，称为转向传动机构的角传动比iw',即iw=3pk=(dBpdt)(dBkdt)、2)力传动比与转向系角传动比的关系轮胎与地面之间的转向阻力Fw和作用在转向节上的转向阻力矩Mr之间有如下关系Fw=Mr/a(1-3)式中，a为主销偏移距，指从转向节主销轴线的延长线与支承平面的交点至车轮中心平面与支承平面交线间的距离。作用在转向盘上的手力Fh可用下式表示Fh=2MhDsw(1-4)式中，Mh为作用在转向盘上的力矩；DSW为转向盘直径。将式(23)、式(24)代入ip=2FwFh后得到ip=MrDsw/Mha(1-5)分析式(25)可知，当主销偏移距为a时-，力传动比ip应取大些才能保证转向轻便。通常轿车的a值在0.40.6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取，而