【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ............ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致謝 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 第 1 章 緒 論 課 題 研究的 意義 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的減速傳動(dòng)裝置，是轉(zhuǎn)向系的重要組成，一般有 1或 2 級(jí)減速傳動(dòng)副。在汽車上，廣泛采用的有齒輪齒條式和循環(huán)球式等幾種結(jié)構(gòu)形式。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在螺桿和螺母之間有可以循環(huán)流動(dòng)的鋼球，將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而傳動(dòng)效率可達(dá)到 90%95%；在結(jié)構(gòu)和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工 ，使之有足夠的強(qiáng)度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；因此，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已廣泛應(yīng)用于各類各級(jí)汽車。根據(jù)所收集的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)該轉(zhuǎn)向器的總成及各主要零部件，通過該設(shè)計(jì)工作，掌握該類型轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)，還能夠了解汽車設(shè)計(jì)中的先進(jìn)方法與手段。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 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)向器之一。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要應(yīng)用于大型車輛。改革開放以來，我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛．作為汽車關(guān)鍵部位之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面．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。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在國(guó)外實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢(shì)，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場(chǎng)上有 競(jìng)爭(zhēng)力。在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 45%左右。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車，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 %，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 )。在日本“精工” (NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占 2 領(lǐng)日本市場(chǎng)，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國(guó) ZF 公司也作為一個(gè)大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世。它從 1948 年開始生產(chǎn) ZF 型轉(zhuǎn) 向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器 200 多萬臺(tái)。 轉(zhuǎn)向器的發(fā)展 早期的汽車轉(zhuǎn)向是用舵柄或橫桿 (即一種兩端帶有手柄的水平桿 )進(jìn)行操縱，轉(zhuǎn)向比是 1： 1，因而汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的操作是很吃力的。后來，帶有齒輪減速比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)很快被推廣使用，但是，這種機(jī)構(gòu)的方向盤不象舵柄或橫桿要置放在汽車中線的位置，而是要置放在汽車的左邊或右邊，這樣觸發(fā)了方向盤位置的爭(zhēng)論。這場(chǎng)爭(zhēng)論曠日持久，導(dǎo)致了今天的汽車分成了兩大類方向盤裝置法： 一類以美國(guó)，中國(guó)，俄羅斯等世界上大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用的左置方向盤，實(shí)行右上左下的汽車行駛規(guī)則；另一類以英國(guó)及英聯(lián) 邦，日本等少數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用的右置方向盤，實(shí)行右下左上的汽車行駛規(guī)則。 幾十年來，各種汽車都使用蝸桿扇形齒輪轉(zhuǎn)向器，現(xiàn)在的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是這種轉(zhuǎn)向器的一種變型，轎車也經(jīng)常使用。在這種轉(zhuǎn)向器中，蝸桿與扇形齒輪之間嵌入了鋼珠，大大降低了摩擦力，使汽車的轉(zhuǎn)向操縱變得比較輕松。 從 70 年代起轎車興起了齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它由方向盤、方向軸、方向節(jié)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿和轉(zhuǎn)向輪 (前輪 )等組成。方向盤操縱轉(zhuǎn)向器內(nèi)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪與齒條緊密嚙合，推動(dòng)齒條左移動(dòng)或右移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)，從而改變轎車行駛的方向 。 這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與蝸桿扇形齒輪等其它類型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)比較，省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向主拉桿，具有構(gòu)件簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。而且它的逆?zhèn)鲃?dòng)效率也高，在車輛行駛時(shí)可以保證偏轉(zhuǎn)車輪的自動(dòng)回正，駕駛者的路感性強(qiáng)。 其實(shí)，齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)早在一世紀(jì)前的汽車萌芽發(fā)展階段已經(jīng)有了，只是那時(shí)還不完善，機(jī)件加工粗糙。 1905 年通用汽車卡迪拉克部的工程師將齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)理論化，并加工成精度很高，操縱靈活的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，正式應(yīng)用在轎車上。 后來，汽車轉(zhuǎn)向器的型式被蝸桿一扇形齒輪型式所壟斷，但許多人仍然繼續(xù)完善齒輪一齒條轉(zhuǎn)向機(jī) 構(gòu)。由于近代材料科學(xué)的發(fā)展，大大提高了齒輪一齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的安全可靠系數(shù)，人們?cè)俅沃匾曔@種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單實(shí)用性，由于它具有構(gòu)件少質(zhì)量輕，成本低的優(yōu)點(diǎn)，受到汽車制造商的青睞，現(xiàn)在大多數(shù)的轎車轉(zhuǎn)向器都采用齒輪一齒條型。 現(xiàn)代轎車馬力大、速度快，為了操縱的輕便和靈敏，中高檔次的轎車轉(zhuǎn)向器都加裝了轉(zhuǎn)向動(dòng)力裝置，又稱為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。它具有工作無噪 3 聲，靈觸度高體積小，能夠吸收來自不平路面的沖擊力，在現(xiàn)代轎車上得到十分廣泛的應(yīng)用。 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的主要部件包括油泵、液壓分配閥和助力器。液壓分配閥與油泵組合一體，助力器與轉(zhuǎn) 向器裝在一起，中間用油路連接。發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶帶動(dòng)油泵，把油壓輸出到助力器。助力器殼體內(nèi)是一個(gè)活塞，活塞連接著轉(zhuǎn)向器的齒輪，活塞兩端是腔室。 當(dāng)轎車直線行駛時(shí)，活塞兩端壓力相等，靜止不動(dòng)，油泵空轉(zhuǎn)；當(dāng)轎車轉(zhuǎn)彎時(shí)，液壓分配閥將油液通過變化了的通道進(jìn)入了助力器的一側(cè)，使活塞兩端產(chǎn)生壓力差，迫使活塞移動(dòng)到另一側(cè)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， “助一臂之力 ”。這樣轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的操縱力不是直接迫使車輪轉(zhuǎn)向的唯一作用力了，可由助力器輔動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向，減輕了駕駛者的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了方向盤的轉(zhuǎn)數(shù)，特別是減少了停車轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱力。 現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了電 子控制速度傳感型的轎車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，它除了滿足減少操縱力，提高靈觸度外，還可以根據(jù)車速與行駛條件的不同而產(chǎn)生與之相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向力。在停車時(shí)能提供足夠的助力，隨著車速的逐漸增加助力又可以逐漸減少，當(dāng)高速行駛時(shí)則無助力但保持良好的路感。這種電子式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)附有微處理機(jī)和電子轉(zhuǎn)速表，電子轉(zhuǎn)速表發(fā)出脈沖訊號(hào)，微處理機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。 轎車動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置是 50 年代在美國(guó)大型轎車上出現(xiàn)的事物，現(xiàn)在已經(jīng)普及開來了。它的好處正如德國(guó)奔馳汽車制造公司所描述的那樣： “發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)后，您就得到動(dòng)力轉(zhuǎn)向輔助，尤其在泊車 及左右移動(dòng)車輛時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置會(huì)令您能非常輕松地控制方向盤。 循環(huán)球式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的概要 汽車在行駛過程中，需按照駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)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)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車直線行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu) ，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（俗稱汽車轉(zhuǎn)向系）。因此，汽車轉(zhuǎn)向系的功用是，保證汽車能按照駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。 轉(zhuǎn)向器系統(tǒng)：轉(zhuǎn)向機(jī)學(xué)名為轉(zhuǎn)向器，它是轉(zhuǎn)向系中最重要的部件。它的作用是：增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力和改變力的傳遞方向。 按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱 4 機(jī)構(gòu) (方向盤 )、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng) (嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng) )的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置提供的。但在動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置而形成的 ， 用以將發(fā)動(dòng)機(jī) (或電機(jī) )輸出的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能，并在駕駛員控制下，對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置或轉(zhuǎn)向器中某一傳動(dòng)件施加不同方向的液壓或氣壓作用力，以助駕駛員施力不足的一系列零部件，總稱為動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。按傳能介質(zhì)的不同，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器有氣壓式 和液壓式兩種。裝載質(zhì)量特大的貨車不宜采用氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，因?yàn)闅鈮合到y(tǒng)的工作壓力較低 (一般不高于 )，用于重型汽車上時(shí)，其部件尺寸將過于龐大。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的工作壓力可高達(dá) 10MPa 以上，故其部件尺寸很小。液壓系統(tǒng)工作時(shí)無噪聲，工作滯后時(shí)間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊。因此，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器已在各類各級(jí)汽車上獲得廣泛應(yīng)用。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 ： 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加一套動(dòng)力輔助裝置組成的。轉(zhuǎn)向油泵安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，由曲軸通過皮帶驅(qū)動(dòng)并向外輸出