【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 蝸桿曲柄指銷式 : (1)結(jié)構(gòu) 主要由搖臂軸、指銷、蝸桿等組成。 (2)工作過(guò)程 它是以蝸桿為主動(dòng)件，曲柄銷為從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向器。蝸桿具有梯形 螺紋，手指狀的錐形指銷用軸承支承在曲柄上，曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿、嵌于蝸桿螺旋槽中的錐形指銷一邊自轉(zhuǎn)，一邊繞轉(zhuǎn)向搖臂軸做圓弧運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄和轉(zhuǎn)向垂臂擺動(dòng)，再通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 : (1)結(jié)構(gòu) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一般有兩級(jí)傳動(dòng)副組成：第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副；第二級(jí)一般采用齒條齒扇傳動(dòng)副。 (2)工作過(guò)程 這 種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來(lái)自轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動(dòng)，改變車輪的方向。它的原理相當(dāng)于利用了螺母與螺栓在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個(gè)首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)，循環(huán)球式故而得名。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn) 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 是一種最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)， 齒條便做直線運(yùn)動(dòng)。所以，這是一種最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、質(zhì)量輕、剛性好、使用可靠，近年來(lái)在世界，特別是在歐洲得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在除了在轎車上使用外，在轎車上使用外，在輕型汽車、微型汽車、賽車上也得到了推廣。 優(yōu)點(diǎn) : (1) 構(gòu)造筒單 ,結(jié)構(gòu)輕巧。由于齒輪箱小 ,齒條本身具有傳動(dòng)桿系的作用 ,因此 ,它不需耍循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器上所使用的拉桿 。 (2) 因齒輪和齒條直接嚙合 ,操縱靈敏性非常高。 (3) 滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小 ,轉(zhuǎn)矩傳遞性能較好 ,因此 ,轉(zhuǎn)向力非常輕。 (4) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成完全封 閉 ,可免于維護(hù)。 (5) 剛度大，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自由行程變小 (6) 可自動(dòng)補(bǔ)償齒輪和齒條見(jiàn)產(chǎn)生的間隙，并有均勻的固有阻尼。 缺點(diǎn) : (1) 由于摩擦較小，所以沖擊敏感性較高。 (2) 當(dāng)采用兩端輸出結(jié)構(gòu)時(shí)，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)生跳動(dòng)干涉。 (3) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比隨車輪轉(zhuǎn)角的增加而下降。 (4) 采用可變速比時(shí)，普通工藝較難實(shí)現(xiàn)。 汽車轉(zhuǎn)向器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系主要構(gòu)成的關(guān)鍵零件， 隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用， 轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很 大變化。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 指 銷式 (WP型 )、蝸桿滾輪式 (WR 型 )、循環(huán)球式 (BS 型 )、齒輪齒條 式 (RP 型 )。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。 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。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 。 在國(guó)外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實(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。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(kāi)始生產(chǎn) ZF 型轉(zhuǎn)向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器 200 多萬(wàn)臺(tái)。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國(guó)德 爾福公司 SAGINAW安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 分部；英國(guó) BURM0； AN 公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。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。 轉(zhuǎn)向系的發(fā)展發(fā)展趨勢(shì) 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)，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)。 傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向由駕駛員控制方向盤，通過(guò)轉(zhuǎn)向器等一系列 機(jī)械轉(zhuǎn)向部件實(shí)現(xiàn)車輪的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 近年來(lái)，隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也愈來(lái)愈多地采用電子器件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因此進(jìn)入了電子控制時(shí)代，相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類 ：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EHPS（ ElectroHydraulic Power Steering）和電控液壓助力轉(zhuǎn)向 ECHPS（ Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與液壓助力系統(tǒng) 不同的是，電動(dòng)液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源不是 發(fā)動(dòng)機(jī) 而是電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，節(jié)省了 發(fā)動(dòng)機(jī) 能量，減少了燃油消耗。電控液壓助力轉(zhuǎn)向也是在傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它們的區(qū)別是，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了電子控制裝置。電子控制裝置可根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)向速率、車速等汽車運(yùn)行參數(shù)，改變液壓系統(tǒng)助力油壓的大小，從而實(shí)現(xiàn)在不同車速下，助力特性的改變。而且電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的液壓系統(tǒng)，在沒(méi)有轉(zhuǎn)向操作時(shí)，電機(jī)可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低能耗。 雖然電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)克服了液壓助力轉(zhuǎn)向的一些缺點(diǎn)。但是由于液壓系統(tǒng)的存在，它一樣存在液 壓油泄漏的問(wèn)題，而且電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)引入了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜，成本增加，可靠性下降。 為了規(guī)避電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EPS（ Electric Power Steering）便應(yīng)時(shí)而生。它與前述各種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的區(qū)別在于，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中已經(jīng)沒(méi)有液壓系統(tǒng)了。原來(lái)由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力由電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。電動(dòng)助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器、微處理器、電動(dòng)機(jī)等組成?；竟ぷ髟硎? ：當(dāng)駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器便將轉(zhuǎn)矩信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳送至微處理 器，微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號(hào)并結(jié)合車速等其他車輛運(yùn)行參數(shù)，按照事先在程序中設(shè)定的處理方法得出助力電動(dòng)機(jī)助力的方向和助力的大小。自 1988 年日本鈴木公司首次在其 Cervo 車上裝備該助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)至今，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)己經(jīng)得到人們的廣泛認(rèn)可。此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于東風(fēng)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，以某款輕型汽車轉(zhuǎn)向器的參數(shù)作為依據(jù)，設(shè)計(jì)一款適用于本公司某輕型車的轉(zhuǎn)向器。根據(jù)該車型對(duì)于市場(chǎng)的定位及對(duì)制造成本的考慮， 同時(shí)參考同類車型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一款機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)做簡(jiǎn)單分析，并 進(jìn)行轉(zhuǎn)向器零件設(shè)計(jì)、整體設(shè)計(jì)，同時(shí)按以下步驟對(duì)轉(zhuǎn)向器及零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)方案論證：第一步對(duì)所選的轉(zhuǎn)向器總成進(jìn)行剖析；第二安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 部利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)總成中的零部件進(jìn)行力學(xué)分析和分析；第三步對(duì)分析中發(fā)現(xiàn)的不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第二章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)向系主要參數(shù)的確定 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比的確定 轉(zhuǎn)向阻力矩 wM 與前輪（轉(zhuǎn)向軸）負(fù)荷、輪胎尺寸和機(jī)構(gòu)、前輪定位參數(shù)、車速和道路條件等多種因數(shù)有關(guān)，要準(zhǔn)確計(jì)算轉(zhuǎn)阻力矩是很困難的，通常是以汽車在靜止時(shí)做原地轉(zhuǎn)向的阻力矩作為轉(zhuǎn)向阻力矩。根據(jù)原地轉(zhuǎn)向的試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為 [1] PGMW313?? (21) 式中 wM 轉(zhuǎn)向阻力矩（ N m） ? 輪胎與地面滑動(dòng) 摩擦系數(shù)，一般令 ? = 1G 前軸（轉(zhuǎn)向軸）負(fù)荷 ，按汽車設(shè)計(jì)取滿載質(zhì)量的 55%，轎車滿載質(zhì)量為 1210kg。 1G =55%*1210*= P 輪胎氣壓，取 aMP 則PGMW313??= N m 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比直接影響車輛 的機(jī)動(dòng)性和操控輕便性。轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括力傳動(dòng)比 pi 和角傳動(dòng)比 woi 。 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比： 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比是指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 與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF 之比，即 pi =hwFF2 (22) 轉(zhuǎn)向阻力 2 wF 等于轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力矩 wM 與轉(zhuǎn)向力臂 ? 之比 2 wF = ?wM (23) 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 式中 ? 為 主 銷偏移距，即轉(zhuǎn)向力臂，指從轉(zhuǎn)向節(jié)的主銷軸線的延長(zhǎng) 線與支撐平面的焦點(diǎn)至車輪中心 平面與支撐平面交線間的距離。 通常轎車的 a 值在 0． 4～ 0． 6 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取。 轉(zhuǎn)向盤的直徑 D有一系列尺寸。選用 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，在轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員要施加較大的力量，從而使汽車難于操作，根據(jù)原始數(shù)據(jù)及相關(guān)手冊(cè)取 D=380mm,則 由作用在方向盤上的力矩 hM =25 mN? 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 hF 等于轉(zhuǎn)向盤的力矩hM與轉(zhuǎn)向盤的半徑 R 之比 hF = RMh (24) 則 hF = RMh = 由公式 (21)、 (22)、 (23) 則 pi =?hwMRM2 (25) 若忽略摩擦損失 hwMM2 =kdd?? =woi (26) ?d 為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； kd? 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量 。 從式 (26)可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角（車輪轉(zhuǎn)角） k? 一定后， woi 的大小直接影響輕便性與機(jī)動(dòng)性， woi 大轉(zhuǎn)向輕便，但轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)增加，機(jī)動(dòng)性降低。對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)向的汽車，woi 可選大值，已達(dá)到轉(zhuǎn)向輕便的目的 。對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，輕便性不成問(wèn)題，所以 woi取小值。對(duì)一定車型 woi 都有一個(gè)大致的范圍，一般情況下，機(jī)械轉(zhuǎn)向的汽車，輕型車 woi在 15~23 之間，中型車 25~30 之間。 [2] 則 pi = ?Riwo (27) 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 woi ： 轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比指轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和駕駛員同側(cè)的 轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比，它由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 wi 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置角傳動(dòng)比 39。wi 所組成，即 woi =wi 39。wi (28) 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比等于轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角 ? 和轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向臂軸的轉(zhuǎn) 角 p? 之比 wi =p?? (29) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的角傳動(dòng)比等于轉(zhuǎn)向臂軸的轉(zhuǎn)角 p? 之比 39。wi =kp?? (210) 將（ 29） 、 （ 210） 帶入式 （ 28） 得 woi =k?? (211) 由以上過(guò)程可計(jì)算出結(jié)果如下： 1） 角傳動(dòng)比 woi =hwMM2 =2*2） 力傳動(dòng)比 pi = ?Riwo 取 ? =21 B=21 *B=90 式中 B為輪胎面寬度，輕型車一般為 165~195。 則 pi =*190/90= 動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)轉(zhuǎn)向橫拉桿與車輪之間的垂直距離 L= 計(jì)算得： F = LMw =式中： F 為轉(zhuǎn)向橫拉桿上的理論推力。 動(dòng)力缸對(duì)于整體動(dòng)力缸活塞與轉(zhuǎn)向器均布置在同一個(gè)由 QT40018 或 KTH35010 制造的轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)，活塞與齒條制成一體。 在動(dòng)力缸的計(jì)