【文章內容簡介】 對現有結構在范圍內變化。此外，設計時應驗算齒輪的抗彎強度和接觸強度 。正確嚙合條件：；；根據設計的要求。表32 齒輪齒條的主要參數名稱齒輪齒條齒數Z1031模數Mn壓力角螺旋角β1= β2=變位系數Xn0轉向時需要克服的阻力，包括轉向輪繞主銷轉動的阻力、轉向輪穩(wěn)定阻力（即轉向輪的回正力矩）、輪胎變形阻力以及轉向系中的內摩擦阻力矩。通常用以下的經驗公式來計算汽車在瀝青或混泥土路面上的原地轉向阻力矩MR（Nmm）。 輪胎上的原地轉動的阻力矩由經驗公式得： (33)式中 ——輪胎和路面間的滑動摩擦因素，[3]； ——為轉向軸負荷（N）；取前軸滿載950Kg； ——為輪胎氣壓（MPa）。；所以 MR = 。方向盤轉動圈數： (34)其中為初選傳動比。取齒寬系數 （35）根據轉向器本身結構特點以及中心距的要求，應合理選取齒輪軸的變位系數。對于齒輪齒條轉向器中齒輪齒條結構特點，齒輪一般都采用斜齒輪，對于變位齒輪，為了避免齒頂過薄，而又能滿足齒輪嚙合的要求，一般齒輪的齒頂高系數取偏小值。據此，初步選定齒輪和齒條齒頂高系數；頂隙系數；齒輪的變位系數。其基本參數如表33所示。 齒輪齒條基本參數名稱符號公式齒輪齒條齒數1031分度圓直徑—變位系數——齒頂高齒根高齒頂圓直徑—齒根圓直徑—齒輪中圓直徑—螺旋角—12176。（右旋）12176。齒寬3222 齒輪軸的結構設計本設計根據齒輪的尺寸，設計成齒輪軸形式。因為本設計采用斜齒輪結構，在傳動的時候有軸向力存在。所以軸承方面選取角接觸球軸承，齒輪軸與轉向軸之間用萬向節(jié)連接，所以齒輪軸軸端設計花鍵。圖34 齒輪軸結構 轉向器材料及其他零件選擇 齒輪齒條材料選擇小齒輪：齒輪通常選用國內常用、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HRC58～63。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HRC50～56。 軸承的選擇軸承1：角接觸球軸承6203(GB/T2761994) 軸承2：角接觸球軸承 6201 (GB/T2761994) 轉向器的潤滑方式和密封類型的選擇轉向器的潤滑方式：人工定期潤滑潤滑脂：石墨鈣基潤滑脂（ZBE3600288）中的ZGS潤滑脂。密封件： 旋轉軸唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871—1992 步進電機的選取進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。圖35 步進電機 步距角的選擇電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。（五相電機）、（二、四相電機）、（三相電機）等。3. 靜力矩的選擇步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。3. 電流的選擇靜力矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）。3. 力矩與功率換算步進電機一般在較大范圍內調速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： (36)式中 P為功率單位為瓦，為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉速，M為力矩單位為牛頓?米 P=2πfM/400(半步工作） (37) 式中 f——每秒脈沖數（簡稱PPS) 。 步進電機分三種：永磁式（PM），反應式（VR）和混合式（HB）永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，；反應式步進一般為三相，可實現大轉矩輸出，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：。這種步進電機的應用最為廣泛。 保持轉矩是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。它是步進電機最重要的參數之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數之一。比如。步進電機的細分技術實質上是一種電子阻尼技術（請參考有關文獻），其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉精度只是細分技術的一個附帶功能。176。的兩相混合式步進電機，如果細分驅動器的細分數設置為4，176。，176。，還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅動器精度可能差別很大；細分數越大精度越難控制。步進電機選型有以下幾個步驟：（1）步進電機轉矩的選擇 步進電機的保持轉矩，近似于傳統電機所稱的“功率”。當然，有著本質的區(qū)別。步進電動機的物理結構，完全不同于交流、直流電機，電機的輸出功率是可變的。通常根據需要的轉矩大小(即所要帶動物體的扭力大小)，來選擇哪種型號的電機。大致說來，選擇23342(電機的機身直徑或方度，單位：mm)。，選擇57電機較為合適。，就要選擇81130等規(guī)格的步進電機。（2）步過電機轉速的選擇對于電機的轉速也要特別考慮。因為，電機的輸出轉矩，與轉速成反比。就是說，步進電機在低速(每分鐘幾百轉或更低轉速，其輸出轉矩較大)，在高速旋轉狀態(tài)的轉矩(1000轉/分9000轉)就很小了。當然，有些工況環(huán)境需要高速電機，就要對步進電動機的線圈電阻、電感等指標進行衡量。（3）步進電機空載起動頻率的選擇步進電機空載起動頻率，通常稱為“空起頻率”。這是選購電機比較重要的一項指標。如果要求在瞬間頻繁啟動、停止，并且，轉速在1000轉/分鐘左右(或更高)，通常需要“加速啟動”。如果需要直接啟動達到高速運轉，最好選擇反應式或永磁電機。這些電機的“空起頻率”都比較高。（4）步進電機的相數選擇 步進電機的相數選擇，這項內容，很多客戶幾乎沒有什么重視，大多是隨便購買。其實，不同相數的電機，工作效果是不同的。相數越多，步距角就能夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。大多數場合，使用兩相電機比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進電機是比較實用的。綜上所述，本次設計中選取的步進電機是三相的。 轉向系統的響應時間應盡量符合實際轎車的轉向響應時間，駕駛員按照正常速度轉動轉向盤，使轉向輪達到最大轉角90176。的時間約2s，轉向車輪的轉向阻力矩由轉向車輪相對于主銷軸線的滾動阻力矩、輪胎與地面接觸部分的摩擦阻力矩及轉向車輪的穩(wěn)定力矩或自動回正力矩所形成的阻力矩組成，本車轉向軸中心延長線在車輪的中心面上，故， (38) (39) (310) (311)式中 —— 轉向軸的載荷； —— 附著系數， ～，對于本電動車，為 ； —— 滑動摩擦力矩的力臂， ； —— 車輪的自由半徑，對于本電動車=324mm —— 滾動阻力的力臂或主銷偏移距，即由轉向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點至車輪中心平面支承平面的交線的距離，通常貨車取40～60mm，對于本電動車，由于轉向軸中心延長線在車輪的中心面上，故=0，所以T３=0； —— 主銷內傾角，β =8；—— 主銷后傾角，=1176。（即懸架傾角)； —— 內轉向輪的平均轉角—— 外轉向輪的平均轉角。本電動車總車重，故 =2450N 步進電機的工作轉速 在此轉速下，要求電機的扭矩經減速器增大后能驅動轉向輪轉動。步進電機一般在較大范圍內調速使用，其功率是變化的，一般只用力矩來衡量。力矩與功率的換算。所以，m，綜上所述，以及查閱步進電機各種型號取靜力矩8Nm。感應子式步進電機與傳統的反應式步進電機相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。感應子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅動器來驅動步進電機，細分驅動器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉的。電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。（五相電機）、（二、四相電機）、（三相電機）等。步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。本次設計中采用的是混合式步進電機，選取的具體型號是110BYG3500，一些參數可以從下表查得：表31 步進電機參數型號相數步距角（DEG）電壓（V）電流（A）靜轉矩（Nm）空載運行頻率（KHZ）轉動慣量（Kgcm178。）110BYG35003176。/176。1203103≥256第4章 齒輪齒條轉向器數據校核第4章 齒輪齒條轉向器數據校核 齒條的強度計算 齒條受力分析 在本設計中，根據式得轉向器輸入端施加的扭矩 T= ，齒輪傳動一般均加以潤滑，嚙合齒輪間的摩擦力通常很小，計算輪齒受力時，可不予考慮。齒輪齒條的受力狀況類似于斜齒輪，圖41齒條的受力分析，作用于齒條齒面上的法向力Fn，垂直于齒面，將Fn分解成沿齒條徑向的分力（徑向力）Fr，沿齒輪周向的分力（切向力）Ft，沿齒輪軸向的分力（軸向力）Fx 。各力的大小為： Ft= (41) Fr= (42) Fx= (43) Fn = (44)式中 ——齒輪軸分度圓螺旋角； ——法面壓力角。齒輪軸受到的切向力：Ft = = 式中T——作用在輸入軸上的扭矩，； d——齒輪軸分度圓的直徑。 齒條齒面的法向力： Fn= =齒條齒部受到的切向力： = (45) 齒條齒部彎曲強度的計算齒條的單齒彎曲應力： （46）式中： ——齒條齒面切向力； b—— 危險截面處沿齒長方向齒寬； ——齒條計算齒高 ； S ——危險截面齒厚；從上面條件可以計算出齒條齒根彎曲應力： （47）上式計算中只按嚙合的情況計算的，即所有外力都作用在一個齒上了，（理論計算值），在嚙合過程中至少有2對齒同時嚙合，因此每個齒的彎曲應力應分別降低一倍[5]，則 = 413N/mm （48）齒條的材料是45制造，因此：抗拉強度 735N/mm (沒有考慮熱處理對強度的影響)。齒部彎曲安全系數 S =