《汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 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： 楊風(fēng)雷 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)： 2011061672 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師： 林吉靚 日日 期期： 2013 年 12 月 小組成員：小組成員：陳帥振陳帥振 武飛揚(yáng)武飛揚(yáng) 楊風(fēng)雷楊風(fēng)雷 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 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

2、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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與

3、裝配技術(shù)畢業(yè)論文 目目 錄錄 1 1 緒論緒論.1 1.1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述.1 1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).2 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)的性參數(shù).4 2.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成.4 2.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能要求.5 2.3 轉(zhuǎn)向系的效率.6 2.4 傳動(dòng)比特性.7 2.5 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙.9 3 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).10 3.1 轉(zhuǎn)向器的分類及設(shè)計(jì)選擇.10 3.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的基本設(shè)計(jì).11 3.2.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇11 3.2.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式12 3.2.5 齒輪軸的結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì)14 3.2.6 轉(zhuǎn)向器材料及其他零件選擇15 4 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)16 4.1 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理16 4.2 轉(zhuǎn)向梯形的布置17 4.3 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定.17 4.5 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷19 4.6 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部19 4.4 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果20 5.15.1 轉(zhuǎn)向垂臂轉(zhuǎn)向垂臂21 5.2 側(cè)蓋側(cè)蓋22 5.35.3 齒條齒條23 5.45.4 齒輪軸齒輪軸24 5.55.5 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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 1 1 1 緒論緒論 1.11.

5、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

6、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 桿指銷式。 2、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 2 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

7、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

8、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)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

9、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

10、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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 3 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

11、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)向器為主要結(jié)構(gòu)。 從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外整

12、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。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 4

13、 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)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

14、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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 5 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)

15、(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)

16、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 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)

17、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、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

18、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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 6 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

19、 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) 1 21 P PP 逆效率-計(jì)算公式： 3 23 P PP (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

20、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%。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽

21、車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 7 （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( tan 0 0 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)。 0 2、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，

22、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失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用 下式計(jì)算 0 0 tan )tan( a a （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

23、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。 0 i p i 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 8 （2.5） h /2FFiW p 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 W F h F 手力。 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比: kkk w d d dtd dtd i / / 0 （2.6） 式中為轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度；為轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度；為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角增量；為

24、 w k d k d 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： 0 i i i （2.7） iii 0 轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比: （2.8） ppp w d d dtd dtd i / / 式中為搖臂軸角速度；為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。 p p d 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比: （2.9） k p k p k p d d dtd dtd i / / 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） a M F r w a 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）

25、sw h h D M F 式中為方向盤(pán)直徑 sw D 將式（2-10）、式（2-11）代入 后得到：hW p FFi/2 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 9 （2.12） aM DM i h swr p 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） 0 2 i d d M M kh r 將式（2.13）代入式（2.12）后得到： （2.14） a Di i sw p 2 0 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。 p i 0 i 3、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

26、。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)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.

27、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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 10 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

28、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

29、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。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 11 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

30、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

31、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 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 對(duì)稱平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小

32、，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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 12 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

33、，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比較，消耗的材料少，約節(jié)省 20%，故質(zhì)量??；位于齒下

34、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)向器位于前軸后方，前置梯形（圖 3-

35、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） 。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 13 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

36、頂高系數(shù)；頂隙系數(shù)；齒輪的變位系數(shù) * 1 a h * 0.25c 。其基本參數(shù)如表 3.3 所示。0.65 n x 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 14 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d cos n m z d 17.768 變位系數(shù) n x 0.65 齒頂高 a h() aannn hhx m 4.1252.5 齒根高 f h nnnanfn mxchh)( * * 1.53.125 齒頂圓直徑 a d aa hdd2 26.021 齒根圓直徑 f d ff hdd2 14.772 齒輪中圓直

37、徑 m d2 mnn ddx m 21.023 螺旋角 12（右旋） 12 齒寬b 1 db d 3222 3.2.5 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。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 15 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 HR

38、C5863。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 138711992 2 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 16 4 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)汽車轉(zhuǎn)

39、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。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)

40、畢業(yè)論文 17 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)

41、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 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 18 sin 1 m F l l FF QQS 式中，F(xiàn)Q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)使其布置困難，尤其對(duì)于前置梯形 更是如此。 通常汽車上

42、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=BQ、梯形底 角 ）

43、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。 51015202530 123456 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與

44、汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 19 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

45、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， 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

46、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 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） 。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 20 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-

47、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)()mm 1橫拉桿總長(zhǎng) a L281 2橫拉桿直徑 La 15 3螺紋長(zhǎng)度 M L60 4外接頭總長(zhǎng) W L120 5球頭銷總長(zhǎng) QX L62 6球頭銷螺紋公稱直徑 qx dM101 7外接頭螺紋公稱直徑 w dM121.5 8內(nèi)接頭總長(zhǎng) N L65.3 9內(nèi)接頭螺紋公稱直徑 n dM161.5 4.4 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 轉(zhuǎn)向梯形臂/mm 440 轉(zhuǎn)向橫拉桿/mm 281 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 21 5 零件圖 5.15.1 轉(zhuǎn)向垂臂轉(zhuǎn)向垂臂 開(kāi)

48、封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 22 5.2 側(cè)蓋 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 23 5.35.3 齒條齒條 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 24 5.45.4 齒輪軸齒輪軸 5.55.5 橫拉桿接頭橫拉桿接頭 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 25 結(jié)論結(jié)論 對(duì)于汽車轉(zhuǎn)向系，在上學(xué)期選題的時(shí)候還沒(méi)有充分的了解，但本著對(duì)汽車構(gòu)造方 面的強(qiáng)烈興趣，在林老師的精心指導(dǎo)下，首先在網(wǎng)上調(diào)查現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系的一些基本 資料，了解其組成以及工作原理。然后開(kāi)始著手論文的設(shè)計(jì)資料。汽車相關(guān)的機(jī)構(gòu)方 面知識(shí)最終還是回歸到機(jī)械設(shè)

49、計(jì)范疇。憑著自己四年來(lái)積累的機(jī)械相關(guān)知識(shí)，查閱圖 書(shū)館汽車轉(zhuǎn)向系相關(guān)資料，以及互聯(lián)網(wǎng)中的中國(guó)機(jī)械CAD論壇、中國(guó)汽車工程師之家論 壇，為本次設(shè)計(jì)作了大量的資料收集。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)實(shí)踐，我把大學(xué)期間所學(xué)的所 有專業(yè)知識(shí)都應(yīng)用，不僅大大的充實(shí)了自己的專業(yè)知識(shí)，而且還進(jìn)一步提高了自己整 體專業(yè)水平，可以說(shuō)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是一分耕耘，一分收獲。 綜合題目要求，對(duì)課題轉(zhuǎn)向器進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，遵循需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì) 設(shè)計(jì)這一程序，從結(jié)構(gòu)選型到結(jié)構(gòu)布局，再到具體零件尺寸的設(shè)計(jì)都依照前一階段 的流程模型和機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。最后根據(jù)總體設(shè)計(jì)所得的參數(shù)，利用三維設(shè)計(jì)軟件 ug對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行三維造型 。由于三維制圖，不

50、能更好的表示出尺寸、公差等等， 故而再用CAD對(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行二維設(shè)計(jì)。 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，體現(xiàn)出自己與團(tuán)隊(duì)成員設(shè)計(jì)的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力， 體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄 弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 26 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 毛彩云，吳暮春，柯松.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展J.科普?qǐng)@，2009. 2 陳家瑞.汽車構(gòu)造下冊(cè)M.北京：人民交通出版社，2002. 3 王望予.汽車設(shè)計(jì)（第4版）M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 4 王豐元，馬明星. 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)M.北京：中國(guó)電力出版社， 5 濮良

51、貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2010. 6 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992. 7 褚洪生,杜增吉,閻金華. MATLAB 7.2優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)教程 M.北京：機(jī)械工業(yè) 出版社，2007 8 余志生.汽車?yán)碚揗.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. 9 徐石安汽車構(gòu)造-底盤(pán)工程M北京：清華大學(xué)出版社，2008 10 林秉華.最新汽車設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)(三)M.哈爾濱 黑龍江人民出版社,2005. 11 (日)GP企畫(huà)室編.宋桔桔等譯.汽車車身底盤(pán)圖解M.北京：吉林科學(xué)技術(shù)出版社， 香港萬(wàn)里機(jī)構(gòu)出版有限公司，1999 12 (日)細(xì)川武志 編.魏朗 譯.汽車構(gòu)造圖冊(cè)

52、M.北京：人民交通出版社，2005. 開(kāi)封大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院汽車制造與裝配技術(shù)畢業(yè)論文 27 致致 謝謝 在此感謝我們的林老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中 的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次模具設(shè)計(jì)的 每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài) 度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。 同時(shí)感謝對(duì)我?guī)椭^(guò)的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的 友誼。 由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我 十分樂(lè)意接受你們的批評(píng)與指正，本人將萬(wàn)分感謝。 在此，我再一次向你們說(shuō)聲“謝謝” 。