【正文】 設(shè)計中對齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器各部分進行計算并校核，最終確定符合標準。 密封結(jié)構(gòu)的確定 系統(tǒng)中的密封結(jié)構(gòu)，對于油潤滑的軸承結(jié)構(gòu)來說 ，為的是防止?jié)櫥屯饴┖突覊m屑末切削液等進入；對于脂潤滑的軸承結(jié)構(gòu)來說，由于脂不會外泄，主要是防止上述外物。 潤滑方式的確定 轉(zhuǎn)向器的潤滑方式：人工定期潤滑 潤滑脂：石墨鈣基潤滑脂 (ZBE3600288)中的 ZGS 潤滑脂。= () 式中： α— 齒輪壓力角， α=20176。 即 πmn1cosα1=πmn2cosα2 計算出齒條的壓力角為： α2=20176。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。mm； L2— 轉(zhuǎn)向節(jié)臂長，單位為 mm； DSW— 轉(zhuǎn)向盤直徑， DSW =400mm； １５ iω— 轉(zhuǎn)向器角傳動比 ， iω=； η+— 轉(zhuǎn)向器正效率 ， η+=。欲驗算轉(zhuǎn)向系零件的強度，需首先確定作用在各零件上的力。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體由鋁合金或鎂合金壓鑄而成，故質(zhì)量比較小；傳動效率高達 90%；齒輪齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后，可利用裝在齒條背部、靠近小齒輪的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧自動消除齒間間隙，在提高系統(tǒng)剛度的同時也可防止工作時產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用體積??；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和橫拉桿，可以增大轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；制造成本低。另外，還要把四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)與其他主動安全技術(shù) (如 ABS、 ASR、 VDC等 )相結(jié)合，獲得更高的車輛主動安全性。本文根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動量傳遞途徑以及轉(zhuǎn)向輪動力來源的不同，對四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作如下的分類： (1)集中驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) : 當用機械傳動鏈將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動量分別傳遞給前后輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)，從而在前后轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)量與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動量之間形成確定的機械聯(lián)系時，即屬集中驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 前面所列僅為轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)結(jié)合的基本形式，實際使用中尚有許多情況，限于篇幅，在此不一一列出。 1857 年，英國的達吉恩蒸汽汽車 (Dudgeon Steamer)是首次采用方向盤的機動車輛。 (4)先進電子技術(shù)和控制技術(shù)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用 : 隨著傳感技術(shù)、控制技術(shù)的不斷發(fā)展及在汽車中的應(yīng)用，可以從多方面改善轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種性能，諸如汽車的低速行駛輕便性、汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性、汽車的回正能力、轉(zhuǎn)向盤中間位置操縱穩(wěn)定性、前輪的擺振等等。 近年來，隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也越來越多地采用電子器件。保證汽車在行駛中能按駕駛員的操縱要求，適時地改變行駛方向，并能在受到路面干擾偏離行駛方向時，與行駛系配合，共同保持汽車穩(wěn)定地直線行駛。首先對轉(zhuǎn)向器進行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，此轉(zhuǎn)向器選用的是側(cè)面輸入，兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。design。從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全性行駛的角度，汽 車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器。中國轉(zhuǎn)向機行業(yè)市場現(xiàn)狀，為外資企業(yè)入駐中國創(chuàng)造了條件，國際許多轉(zhuǎn)向機行業(yè)企業(yè)已經(jīng)看中在中國低成本拓展市場的機會，隨著外資投入逐步加大，中國國內(nèi)企業(yè)改革重組迅速加快。 (3)低成本、低耗能、大批專業(yè)化生產(chǎn) : ４ 隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此。弗頓(Daimler Phantom)敞篷車上。基于兩輪轉(zhuǎn)向方式的汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展至今，應(yīng)該說已經(jīng)到了一個頂峰，就目前的技術(shù)和經(jīng)濟性而言，兩輪轉(zhuǎn)向在性能上難以再有突破性 進展。對于機電控制式集中驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪偏轉(zhuǎn)角大小由轉(zhuǎn)向盤操縱，而后輪偏轉(zhuǎn)方向則根據(jù)傳感器獲取的前輪偏轉(zhuǎn)方向與角度以及車速信息由控制單元確定。駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車保持直線或轉(zhuǎn)彎運動狀態(tài)，或者上述兩種運動狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。 優(yōu)點：在螺桿和螺母之間有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，傳動效率可達 75%85%；轉(zhuǎn)向器傳動比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條齒扇間間隙調(diào)整工作容易進行；適合做整體式動力轉(zhuǎn)向器。 方向盤的轉(zhuǎn)角和駕駛員同側(cè)的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比稱為轉(zhuǎn)向系角傳動比 向器傳動比 io 轉(zhuǎn)向傳動裝置角傳動比 ip 所組成． =5 0 0 02 7 5 0==s in RLα 錯誤 !未找到引用源。m 取 dmin=15mm 主動齒輪軸的計算 ? ? 2m a x ??? ???? ????Mnd () 式中： [η]=140MPa 取 dmin=18mm 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計要求 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器若用直齒圓柱齒輪則會使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低、沖擊大、噪聲增加。因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動已操縱前輪。 2)齒輪彎曲疲勞強度校核： 經(jīng)查《機械設(shè)計手冊》得： [ζF]= SFlim= YST=2 YN=1 (接觸次數(shù)取 8106 次 ) ? ? M P 12300limlim ?????FNSTFF S YY?? () ２０ ? ?Fn ZSF dbm KTYYYY ?? ?? ?? 11F 2 () 式中： YF— 外齒輪的齒形系數(shù)， YF =(由《機械設(shè)計手冊》查得 ) YS— 外齒輪齒根應(yīng)力修正系數(shù)， YS =(由《機械設(shè)計手冊》查得 ) Yβ— 螺旋角系數(shù)， Yβ=(由《機械設(shè)計手冊》查得 ) Yη— 重合度系數(shù)， Yη=(由《機械設(shè)計手冊》查得 ) 11F2 dbmKTYYYYnZSF ??? ? M 3 3 2 8 0 05 8 7 ??? ??????? ζF =≤ [ζF]= 故齒輪彎曲疲勞強度符 合要求。 = () 查得： 應(yīng)力集中系數(shù)： Kζ=， Kx=； 表面狀態(tài)系數(shù)： β=； 尺寸系數(shù)： εx=， εζ=； 安全系數(shù)：設(shè)為無限壽命， KN=1 1 ????????maKbNKS ??? ????? ?? () 2 2 51 1 ???? ??????mxaKNxxxKS ??? ??? () ? ?SSS SSSxx ???? ?? 查得許用安全系數(shù) [S]=，顯然 S≥ [S] 故軸的安全系數(shù)校核符合安全標準 本章小結(jié) 本章主要是齒輪軸的設(shè)計計算，通過受力分析繪制出齒輪軸的彎矩圖、扭矩圖，并進行軸的強度校核，最終校核結(jié)果符合要求。各種滾動軸承適 用脂潤滑或油潤滑，油潤滑適用什么樣的潤滑方式的 dn 值，可以查《機床設(shè)計手冊》。甩油環(huán)密封結(jié)構(gòu)，在工作時就能起到防漏和疏導(dǎo)作用。結(jié)果顯示，設(shè)計后的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器達到國家規(guī)定的標準要求?；赜涂字睆綉?yīng)盡量大一些。 (2)油潤滑 [13] 油潤滑適用一切轉(zhuǎn)速，既可以起潤滑作用，又能起沖洗降溫作用。 4)自由高度 H0 H0≈nt+=+5= () 穩(wěn)定性驗算 高徑比 b： 2 9 ＜??? DHb () 故滿足穩(wěn)定性要求。機器中作回轉(zhuǎn)運動的零件就裝在軸上。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達到最大偏 １６ 轉(zhuǎn)角時，相應(yīng)地齒條移動行程應(yīng)達到的值來確定。； ωK 錯誤 !未找到引用源。 通過對不同形式的轉(zhuǎn)向器對比，最終選擇采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。如果按照助力形式，又可以分為機械式 (無助力 )，和動力式 (有助力 )兩種，其中動力轉(zhuǎn)向器又可以分為氣壓動力式、液壓動力式、電動助力式、電液助力式等種類 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 [79]: 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是一種最常見的轉(zhuǎn)向器，其基本結(jié)構(gòu)是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。 目前，四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)研究的潮流主要表現(xiàn)在對控制理論等軟件技術(shù)的研究上。根據(jù)轉(zhuǎn)向時前、后輪偏轉(zhuǎn)方向的異同分為同向偏轉(zhuǎn)及逆向 偏轉(zhuǎn)兩類。 (a) (b) (c) 圖 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向機構(gòu) 1— 轉(zhuǎn)向搖臂 2— 轉(zhuǎn)向直拉桿 3— 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 4— 梯形臂 5— 轉(zhuǎn)向橫拉桿 2)轉(zhuǎn)向梯形前置，轉(zhuǎn)向直拉桿縱置： 在發(fā)動機較低或轉(zhuǎn)向橋兼驅(qū)動橋的情況下，為避免干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，如圖 (b)所示。因此從運動學(xué)角度來看，兩輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設(shè)計涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要是： (1)機構(gòu)的形式設(shè)計，即確定能滿足轉(zhuǎn)向傳動功能要求的機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成； (2)機構(gòu)的尺度設(shè)計，即確定能近似再現(xiàn)式 ()關(guān)系的機構(gòu)運動尺寸。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)換器占 65%，齒輪齒條式占 35%。由于工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。 轉(zhuǎn)向器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從世界第一輛汽車問世至今，汽車工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了百年歷程。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 汽車齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計 院 系 名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 實驗師 The Graduation Design for Bachelor39。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T 非職業(yè)化、車流密集化的今天，汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計工作顯得尤為重要。液壓助力系統(tǒng) HPS是機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本上增加了一個液壓系統(tǒng)而成。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)換器占得比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的類型汽車，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)換器，已由 60年代的 %，發(fā)展到現(xiàn)今的 100%了，大、小型貨車大都循環(huán)球式轉(zhuǎn)換器，但齒輪齒條式轉(zhuǎn)換器也有所發(fā)展。對于兩輪轉(zhuǎn)向汽車，為減小車輪側(cè)滑，轉(zhuǎn)向機構(gòu)應(yīng)使兩前輪偏轉(zhuǎn)角在整個轉(zhuǎn)向過程中始終盡可能精確地滿足式 ()關(guān)系。解放CA14東風(fēng) EQ140 等 汽車都是采用這種轉(zhuǎn)向機構(gòu)。其中后輪偏轉(zhuǎn)角一般不超過 5176。硬件技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在如何采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)等來更好地發(fā)揮出四輪轉(zhuǎn)向的優(yōu)勢，更好地實現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所預(yù)定的目標；研究和開發(fā)高靈敏度、高精度、低成本的傳感器和控制系統(tǒng)，為 4WS 系統(tǒng)的具體應(yīng) 用提供可靠成熟的技術(shù)條件。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見。這種轉(zhuǎn)向器通常用于轉(zhuǎn)向力較大的載貨汽車上。 =1260176。之間。轉(zhuǎn)向器殼體是安裝在前橫梁或前圍板的固定位置上的。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。=， 取 α=6176。另外填充油脂時不要用手抹（因手上有汗，會腐蝕軸承），應(yīng)該用針筒注入，使?jié)L道和每個滾動體都粘上脂。環(huán)形槽應(yīng)有 23 條。 至此，對汽車齒 輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計基本完成。潤滑油經(jīng)軸承后，向右經(jīng)螺母外流。 (1)脂潤滑 [12] 脂潤滑可用于 dn 值較低，又不需要冷卻的場合。 ２７ 第 5 章 轉(zhuǎn)向器間隙調(diào)整彈簧的設(shè)計計算 設(shè)計要求：設(shè)計一圓柱形壓縮螺旋彈簧，載荷平穩(wěn)，要求 Fmax=205N 時， λmax＜ 10mm，彈簧總的工作次數(shù)小于 104，彈簧中要能寬松地穿過一根直徑為 的軸，彈簧兩端固定，外徑 D≤ 30mm，自由高度 H0≤ 45mm。 齒輪齒條的基本參數(shù) 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示： 表 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條的基本參數(shù) 名稱 公式 齒輪 齒條 法向模數(shù) mn 壓力角 α 20176。齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上的球軸承支承。齒輪齒條 式轉(zhuǎn)向器的齒輪多數(shù)采用斜齒圓柱齒輪。 =176。 缺點：逆效率高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造精度要求高。 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)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。集中驅(qū)動四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制造 成本較低，但當傳動鏈零件磨損后不能精確保證前后輪轉(zhuǎn)角大小關(guān)系。 四輪轉(zhuǎn)向及其實現(xiàn)技術(shù) : 鑒于兩輪轉(zhuǎn)向方式存在的諸多不足，日本于 20世紀 60年代首先提出通過四輪轉(zhuǎn)向方式來提高汽車的操縱穩(wěn)定性，到 20 世紀 80 年代末，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到實際應(yīng)用。 1890 年戴姆勒要設(shè)計低成本、低耗能的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批專業(yè)化生產(chǎn) 。同時新的行業(yè)制度等政策的頒布和實施將促使我國轉(zhuǎn)向機行業(yè)洗牌，企業(yè)兼并重組將在政策的促使下大力發(fā)展?！白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向 幾十年來，各種汽車都使用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。check . 目 錄 摘要 ........................