齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)(編輯修改稿)
2025-01-11 02:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 齒條式轉(zhuǎn)向器。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動(dòng)效率高達(dá) 90%；轉(zhuǎn)向靈敏；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間歇后，利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)彈簧，能自動(dòng)消除齒間間歇這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積??；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大，制造成本低。特別適于與燭式和麥費(fèi)遜式懸架配用，便于布置等優(yōu)點(diǎn)。因此，目前它在轎車、微型、輕型貨車上得到廣泛的應(yīng) 用。例如 ,一汽的紅旗 CA7220 型轎車、奧迪 100 型轎車、捷達(dá)轎車、上海桑塔納轎車、天津夏利轎車以及天津 TJ1010 型微型貨車和南京依維柯輕型貨車等，都采用了這種齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高（ 60%70%），汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤，稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，方向盤突然轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)造成打手，同時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害。 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：中間輸入，兩端輸出（ 圖１ ２ a）、側(cè)面輸入，兩端輸出（圖１ ２ b）、側(cè)面輸入，中間輸出 (圖１ ２ 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 4 c)、側(cè)面輸入，一端輸出 (圖１ ２ d)。 圖１ ２ 采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，由圖１－３ 可見，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車總想對(duì)稱平面附近。由于拉桿長度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，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，兩拉桿與齒條同時(shí)向左或向右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽，從而降低了它的強(qiáng)度。 圖１－３ 采用兩端輸出方案 時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受限制，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)簡單，制造方便，且成本低等特點(diǎn)，常用于小型車輛上 采用側(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。 如果齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低，沖擊力大，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)，沖擊與噪聲均降低，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)該采用推力軸承，是軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大事它的缺點(diǎn)。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 5 根據(jù)對(duì)四種不同類型轉(zhuǎn)向器的對(duì)比選擇，本課題將采用側(cè)面輸入兩端輸出的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。 齒條斷面形狀有圓形（圖１－１）、 V形（圖１－４）和 Y 形（圖１－５）三種。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡單。 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)約 20%，故質(zhì)量?。晃挥邶X下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒 圖１－４ 圖１－５ 條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； Y 形的斷面齒條的齒寬可以做的寬一些， 因而強(qiáng)度得到增加。在齒條與托座之間通常裝有堿性材料（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，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒條、齒輪的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 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，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置形式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形。 圖１－６ 齒 輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于乘用車上．載質(zhì)量不大，前輪采用獨(dú)立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器． 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 6 第三章 傳動(dòng)比的計(jì)算 汽車方向盤（轉(zhuǎn)向盤） 轉(zhuǎn)向盤的直徑 swD 有一系列尺寸。選用大的直徑尺寸時(shí)，會(huì)使駕駛員進(jìn)出駕駛室感到困難。若選用小的直徑尺寸，轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員要施加較大的力量，從而使汽車難于操縱，據(jù)原始數(shù)據(jù)，參見手冊(cè)取 swD ＝ 400 mm 則 由作用方向盤上的力矩 mNMh ??25 得作用在方向盤上的力 NRMFswhh 4 ???? 轉(zhuǎn)向阻力矩 PGfMr313?[1] 式中： f 滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取０ .７ Ｐ 輪胎氣壓 1G前軸載荷 則 ?rMPGf313＝ 330 .7 7 3 5 0 3 2 8 .83 2 0 0 1 0 Nm??? 角傳動(dòng)比與力傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比由轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 woi 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比 pi 組成． 從輪胎接觸地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力２ wF 與作用在方向盤上的手力Ｆh 之比稱為力傳動(dòng)比 ip . 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(dòng)比 iwo .它又由轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)比 iw 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置角傳動(dòng)比 i39。w 所組成． 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 7 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 ip =hwFF2 而Ｆ W 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩Ｍr有以下關(guān)系 Ｆ w ＝aMr 作用在方向盤上的手力Ｆ h 可由下式表示 Ｆ h ＝swhRM 側(cè) ip =aMRMh swr2 若忽略磨擦損失側(cè) wokhr iMM ?? ??2 由此 aRii swwop ?? 式中 a－車輪節(jié)臂 由式可知，力傳動(dòng)比與 swR ． a 和 woi 有關(guān)， a 愈小， pi 愈大，轉(zhuǎn)向愈輕便． 由以上過程可計(jì)算出結(jié)果如下： １） 角傳動(dòng)比 hrwo MMi 2? 則 hrwo MMi 2? ＝ 25 19? ? ２）力傳動(dòng)比 aRii swwop ?? 式中 ?1122 17 5 87 .5a B m m? ? ? ? 則 aRii swwop ?? 20219 43 .587 .5? ? ? 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì) 8 第四章 齒輪設(shè)計(jì) 齒輪參數(shù)的選擇 [8] 齒輪模數(shù)值取值為 m= ，主動(dòng)齒輪齒數(shù)為 z=6，壓
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