【導(dǎo)讀】質(zhì)量嚴(yán)重影響汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到。車零部件生產(chǎn)廠商所采用。而在機(jī)械式轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由于其自身的特。點被廣泛應(yīng)用于各級各類汽車上。本次設(shè)計主要對一汽佳寶的轉(zhuǎn)向器進(jìn)行設(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。器占用體積??；沒有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，可以增大轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；制造成本低。

　　

【正文】 胎直徑、 ２１ 轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑，最后確定主動齒輪軸的大小，設(shè)計齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要部件齒輪和齒條并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，其校核符合標(biāo)準(zhǔn)。 ２２ 第 4 章 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪軸指支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以 傳遞運動、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運動的零件就裝在軸上。 圖 齒輪軸 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的受力分析與計算 若略去齒面間的摩擦力，則作用與節(jié)點上的法向力 Fa 可以分解為徑向力 Fr 和分力 F，分力 F 又可以分為圓周力 Ft 和軸向力 Fa。 受力分析如圖 所示： 計算力如下： Ft=2TZ/d1=232800/= () Fr=Fttanα/cosβ=176。/cos10176。= () Fa=Fttanβ=176。= () 式中： α— 齒輪壓力角， α=20176。； β— 齒輪螺旋角， β=10176。； TZ— 轉(zhuǎn)向盤扭力矩， TZ =32800Nmm； d1— 齒輪分度圓直徑， d1=。 ２３ 齒輪軸的設(shè)計計算 經(jīng)過分析得到： 圖 齒輪軸的受力分析圖 在 XY 平面上， ????? rRR FFF () 0)207(2 )207( 21 ?????????? RR FFaF 在 XZ 平面上， ??? 21 RR FF () 圖 受力分析圖 ２４ ????? ?FFF RR 解得： N6 4 1 5 321 ???? RR FF ??RF ， ??RF 圖 圖 齒輪軸的力矩圖 ２５ 齒輪軸的強(qiáng)度校核 查得 40Cr的機(jī)械性能： ζB=750MPa ζη=550MPa ζ1=350MPa η1=200MPa [η]=40～ 50MPa 由《機(jī)械設(shè)計（第四版）》查得： ζ0==560MPa ζsb==770MPa ηs==525MPa 對稱循環(huán)疲勞極限： ζ1b= η1==225MPa 脈動循環(huán)疲勞極限： ζ0b== η0==280MPa 等效系數(shù)： 0b 0b1b ?????? ? ??? ? () 8 0 2 8 02 2 522 0 01 ?????? ?? ??? x () 彎曲應(yīng)力幅： M 5 5 3 5 1 7 3 ????? WMa ?? () 平均應(yīng)力幅： ζm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： M P 3 2 8 0 0 3 ???? TZWT? () 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和平均應(yīng)力幅： ２６ ηa=ηm=錯誤 !未找到引用源。 = () 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(biāo)準(zhǔn) 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(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，最終校核結(jié)果符合要求。 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。 選擇材料 由彈簧 工作條件可知，對材料無特殊要求，選用 C組碳素彈簧鋼絲。因彈簧的工作次數(shù)小于 104，載荷性質(zhì)屬 II 類， [η]=。 計算彈簧絲直徑 d 1)選擇旋繞比 C 取 C=4(查《機(jī)械設(shè)計手冊》得 ) 2)估算 D2’ 按 D≤ 30mm、 D1＞ 16mm， 取 D2’=24mm 3)計算彈簧絲直徑 d’ mm62 ???? CDd () 4)計算曲度系數(shù) K 14 ????? CCCK () 5)計算彈簧 絲的許用應(yīng)力 [η] [η]==1700=765MPa () 6)計算彈簧絲直徑 d ? ? m a x ?????? ?KCFd () 取 d=6mm 計算彈簧圈數(shù)和彈簧的自由高度 1)工作圈數(shù) n ２８ 85800008 33m a xm a x ??? ???? CFGdn ? () 2)總?cè)?shù) n1 各端絲圈取 1 故 n1=n+2= 3)節(jié)距 t T=πD2tanα () 則 t=π20tan6176。=， 取 α=6176。 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。 檢查 δ及 δ1 鄰圈間隙 δ： δ=td== () 彈簧單圈的最大變形量： 8m a x ??n? () 故在最大載荷作用下仍留有間隙 δ1： δ1==＞ () 幾何參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸的確定 彈簧外徑 D： D=D2+d=24+5=29mm () 彈簧內(nèi)徑 D1： D1= D2d=245=19mm () 彈簧工作圖 ηs=[η]=765= () ２９ 彈簧的極限載荷 Flim： 2 ??? ???? CKdF siml ?? () 彈簧的安裝載荷 Fmin： Fmin==1411= () 彈簧剛度 Cs： 5800008 3 ???? ??? nCGdC s () 安裝變形量 λmin： inm in ??? sCF? () 安裝高度 H1： H1= H0λmin== () 工作高度 H2： H2= H0λmax== () 極限高度 H3： H3= H0λlim== () 本章小結(jié) 本章對間隙調(diào)整彈簧進(jìn)行了具體的設(shè)計，首先對彈簧材料進(jìn)行選擇，然后算出彈簧絲直徑，彈簧圈數(shù)和彈簧的自由高度，并進(jìn)行穩(wěn)定性的驗算。結(jié)果顯示，設(shè)計后的彈簧達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。 ３０ 第 6 章 軸承、潤滑方式和密封類型的選擇 軸承的選擇 查《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》 ： 軸承選擇滾針軸承 NA4901 和深溝球軸承 6203 兩個型號： 軸承 NA4901，滾針軸承，內(nèi)徑 d=12mm，外徑 D=26mm，寬 B=13mm，基本額定動載荷 Cr=，基本額定靜負(fù)荷 Cor=，極限轉(zhuǎn)速 19000r/min。 軸承 6202，深溝球軸承，內(nèi)徑 d=17mm，外徑 D=35mm，寬 B=11mm，基本額定動載荷 Cr=，基本額定靜負(fù)荷 Cor=， 極限轉(zhuǎn)速 20210r/min。 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。 密封類型的選擇 密封件：旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871— 1992. 滾動軸承的潤滑： 滾動軸承可以用潤滑脂或潤滑油來潤滑。試驗說明，在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低；速度較高時，用潤滑油較好。一般情況下，判斷的指標(biāo)是速度因數(shù)dn。 d 為軸承內(nèi)徑 (mm)， n為轉(zhuǎn)速 (r/min)。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(jī)床設(shè)計手冊》。 (1)脂潤滑 [12] 脂潤滑可用于 dn 值較低，又不需要冷卻的場合。脂潤滑的結(jié)構(gòu)比較簡單，不存在漏油問題。使用潤滑脂進(jìn)行潤滑，潤滑脂的充填量不宜過多，不能把軸承填滿。否則將引起軸承發(fā)熱并把脂熔化流出，潤滑效果將適得其反。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。 (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。潤滑油的粘度 ，是隨油溫的升高而降低的。為了保證滾動體與滾動道接觸面內(nèi)有足夠強(qiáng)度的油膜，應(yīng)使?jié)櫥驮谳S承工作溫度下的粘度為 1223cst。轉(zhuǎn)速越高，粘度應(yīng)越低；負(fù)荷越重，粘度應(yīng)越高。如果軸系結(jié)構(gòu)中使用普通軸承，而且軸系運行速度不是很高，潤滑一般采用油浴方式；對于精度較高的設(shè)備，要求使用精密軸承，建議使用滴油或循環(huán)方式供 ３１ 油潤滑，因為采用這兩種潤滑方式，可以對潤滑油進(jìn)行更好的過濾，減少贓物進(jìn)入軸承，同時這兩種潤滑方式可以使?jié)櫥统浞稚?，可以更好使軸承降溫。 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(jìn)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。脂潤滑的結(jié)構(gòu)對防止外物進(jìn)入的要求高些。因此對于密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是考慮防漏和外物的侵入。 潤滑油的防漏主要靠疏導(dǎo)，同時也要設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)。由于角接觸軸承有泵油作用，而軸承一般是背靠背安裝，所以主軸箱和端蓋之間要有回油通道，以便潤滑和防漏。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。潤滑油經(jīng)軸承后，向右經(jīng)螺母外流。螺母的外圓有鋸齒形環(huán)槽。主軸旋轉(zhuǎn)時將油泵向壓蓋內(nèi) 的空腔，然后經(jīng)回油孔流回主軸箱。鋸齒的方向應(yīng)逆著油流的方向。環(huán)形槽應(yīng)有 23 條?；赜涂字睆綉?yīng)盡量大一些。 本章小結(jié) 本章對軸承、潤滑方式和密封類型的進(jìn)行了選擇，通過 查《機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》，選擇適應(yīng)的滾針軸承和深溝球軸承，對轉(zhuǎn)向器的潤滑方式、密封類型以及密封結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了確定。 ３２ 結(jié) 論 本次設(shè)計主要是對汽車齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器進(jìn)行設(shè)計與計算。通過汽車轉(zhuǎn)向器技術(shù)的發(fā)展趨勢、汽車轉(zhuǎn)向的基本要求及其關(guān)鍵技術(shù)使我們更加的了解齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。并且在設(shè)計過程中通過與循環(huán)球式 轉(zhuǎn)向器的比較，讓我們知道了更多齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點。設(shè)計中對齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器各部分進(jìn)行計算并校核，最終確定符合標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計過程中主要完成以下工作： （ 1）了解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概念、功用及其結(jié)構(gòu)。并了解目前汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展趨勢，比較不同形式的轉(zhuǎn)向器，通過各自的優(yōu)缺點，完成對其方案的選擇和做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，從而完成對轉(zhuǎn)向器設(shè)計方案的最終確定。 （ 2）確定選用一汽佳寶汽車的轉(zhuǎn)向器為基本型進(jìn)行改裝。選定其基本參數(shù)，計算出相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的校核。結(jié)果顯示，設(shè)計后的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。 至此，對汽車齒 輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計基本完成。設(shè)計中因受到自身經(jīng)驗的欠缺