【正文】 在大學(xué)四年給我了那么多的幫助與鼓勵(lì) ， 不會(huì)忘記，大學(xué)四年里我們一起渡過的歡樂時(shí)光，那些開心的日子 ，總是那么令人難以忘懷。 其次要感謝 機(jī)械工程 學(xué)院所有老師，他們?cè)谶@四年里辛苦的付出，老師們教會(huì)我的不僅僅是專業(yè)知識(shí)，更多的是對(duì)待學(xué)習(xí)、對(duì)待生活的態(tài)度。我要 23 在這里對(duì)他們表示深深的謝意！ 首先要特別感謝我的指導(dǎo)老師 李進(jìn) ，他在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫過程中，給我提供了極大的幫助和指導(dǎo)。通過此次的輕型越野車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，初步掌握了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)的原則，同時(shí) 鍛煉了自己綜合解決問題的能力。應(yīng)用 AUTO CAD 工程制圖軟件繪制了 詳細(xì)和準(zhǔn)確的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器圖紙。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，轉(zhuǎn)向靈敏，減小轉(zhuǎn)向力。 在現(xiàn)代越野車設(shè)計(jì)中，本論文中只是完成了初步的設(shè)計(jì)，因而其 存在的問題還有待于進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì) 。轉(zhuǎn)向器殼體采用球墨鑄鐵 QT400— 18 或可鍛鑄鐵 KTH350— 10， KTH370— 12制造。 RM —— 轉(zhuǎn)向阻力矩， mmNM R ?? 0? —— 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限， MPa2021 ?? mmkMd R 282021616330???????? 轉(zhuǎn)向搖臂軸一般采 用 20CrMnTi、 22CrMnMo 或 20CrNi 3A 鋼制造，表面滲碳，滲碳層深為 ～ 。 時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 將以上參數(shù)代入上式（ 123）得 22 1332 1.2 522489 MP a 2500HH H EdKT uZ Z ZduM Pa?????? ? ? ? ?? ? ? ???? 滿足使用要求。 表 37齒間載荷分配系數(shù) KHα、 KFα 20 KAFt/b ≥ 100N/mm 100N/mm 精度等級(jí)Ⅱ組 5 6 7 8 5級(jí)或更低 硬齒面 直齒輪 KHα ≥ KFα 斜齒輪 KHα ≥ KFα 軟齒面 直齒輪 KHα ≥ KFα 斜齒輪 KHα ≥ KFα d 為分度圓直徑 Φd為齒寬系數(shù)， Φd=b/d=28/52= 查閱下圖 并用插值法算取，但是這里校核可以取最大 KHβ= 足矣。因?yàn)槠圐X輪精度等級(jí)通常為 7,所以由下表可選擇動(dòng)載系數(shù)Kv=。 齒扇齒接觸應(yīng)力校核 19 齒扇齒接觸應(yīng)力校核公式為： （ 123） 式中， KH 為接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)， KH=KAKVKHαKHβ。 螺桿和螺母用 20CrMnTi 鋼制造，熱處理鋼球滾道處滲碳層深度在 ～ 。 mml )( ??? ； Nn FF osc os 023 ???????? ?? M P aR REFKj )( )()( )r( 3 2 2253 222223 ?? ?????? ）（? 那么則有 ][ jj ?? ? 。 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比： aDii swp 20?? （ 120） 0?i 為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 ?? ?? ii SWD 為轉(zhuǎn)向盤直徑取 430mm a 為主銷偏移距通常 a 的值在 ～ 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取。 汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩（ N﹒ mm）即 pGfM R313? （ 119） 式中 ?為輪胎與地面間的摩擦因數(shù) 取 ； 1G 為前軸負(fù)荷（ N）； p 輪胎氣壓（ MPa）。 精確地計(jì)算出這些力很困難 。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。 為 保證行駛安全 ,組成轉(zhuǎn)向系的零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。因?yàn)?齒扇的齒根圓直 徑df=d2hf=522?=，而齒扇的軸徑為 30mm,二者相差不大，故可制成一體的齒輪軸，軸的材料必須與齒扇齒輪相同。 圖 27 變厚齒形齒扇的計(jì)算簡(jiǎn)圖 變厚齒扇的幾何尺寸，計(jì)算結(jié)果如下： 變厚齒扇的模數(shù) m=4mm 變厚齒扇的法向壓力角 0? =20176?！?30176。 變厚齒形齒扇的計(jì)算，如圖 （ 27） 所示，一般將中間剖面 AA 定義為基準(zhǔn)平面。這樣加工的齒扇在齒條的嚙合中由中間齒轉(zhuǎn)向兩端的齒時(shí)，齒側(cè)間隙 s? 也逐漸加大， s? 可表達(dá)為 ]c osc os[tan2tan2 2222 nrnnrrs ww ???????? ???? （ 118） 式中 r? —— 徑向間隙； ? —— 嚙合角； wr —— 齒扇的分度圓半徑； ? —— 搖臂軸的轉(zhuǎn)角。即齒扇由中間齒向兩端齒的齒厚是逐漸減小的。為了消除中間齒磨損后產(chǎn)生的間隙而又不致在轉(zhuǎn)彎時(shí)使兩端齒卡住，則應(yīng)增大兩端齒嚙合時(shí)的齒側(cè)間隙。齒扇的齒厚沿齒長(zhǎng)方向是變化的，這樣即可通過軸向移動(dòng)搖臂軸來(lái)調(diào)節(jié)齒扇與齒條的嚙合 間隙。 因此，螺桿螺紋滾道的實(shí)際有效工作長(zhǎng)度 L L1=L+2(～ )d=+2 (～ ) =～ 又螺桿螺紋 滾道的有效工作長(zhǎng)度距兩端面距離 ? ，即螺桿螺紋滾道的實(shí)際有效工作長(zhǎng)度 L1? L+2?=+2?=； 圓整后取 L=； 則螺桿螺紋總長(zhǎng)度為 。則 （ 8）螺桿螺紋滾道有效長(zhǎng)度 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過 3π (即 )時(shí)，應(yīng)螺母在螺桿上移動(dòng)的距離 S,則 1. 5 1. 5 9. 52 5 14 .2 87 5S P mm? ? ? ? 螺桿螺紋滾道的有效工作長(zhǎng)度 L等于螺母在螺桿上移動(dòng)的距離的 2倍，即 L=2S= 在此條件下，應(yīng)盡量縮短滾道長(zhǎng)度。推薦 e=～ ,取 。 容納鋼球而且鋼球在其內(nèi)部流動(dòng)的導(dǎo)管內(nèi)徑 ，式中， e 為 鋼球直徑 d 與導(dǎo)管內(nèi)徑之間的間隙。鋼球的數(shù)量 n 也影響承載能力，增多鋼球使承載能力增大，但也使鋼球的流動(dòng)性變差，從而需要降低傳動(dòng)效率。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭的。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對(duì)接成導(dǎo)管，并經(jīng)氰化處理使之耐磨。轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動(dòng)。 (7)導(dǎo)管內(nèi)徑 d1 螺桿－鋼球－螺母?jìng)鲃?dòng)副與通常的螺桿－螺母?jìng)鲃?dòng)副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動(dòng)的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動(dòng)摩擦 為滾動(dòng)摩擦。一個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見 表 （ 34）。 （ 6） 工作鋼球圈數(shù) W 多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向器用兩個(gè)環(huán)路，而每個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù) W又與接觸強(qiáng)度有關(guān)：增 13 加工作鋼球圈數(shù)，參加工作的鋼球增多，能降低接觸應(yīng)力，提高承載能力；但鋼球受力不均勻、螺桿增長(zhǎng)而使剛度降低。 與此同時(shí)，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)等于 s ，相 應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過 p? ，其間關(guān)系可表示如下： rs p?? （ 116） 式中， r 為齒扇節(jié)圓半徑。 ～ 8176。螺距 P 一般在 8～ 11mm 內(nèi)選取。以使軸向力與徑向力分配均勻。 在此我 們?nèi)L道半徑為 ?? dR 圖 24 四段圓弧滾道截面 （ 4） 接觸角 ? 鋼球與螺桿滾道接觸點(diǎn)的正壓力方向與螺桿滾道法面軸線間的夾角稱為接觸角 ? 。滾道與鋼球之間的間隙，除用來(lái)貯存潤(rùn)滑油之外，還能貯存磨損雜質(zhì)。則 1cos 0 ?? 。 每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù)可用下式計(jì)算： os0 ?????? ???? dDWd DWn （ 114） 式中， D 為鋼球中心距； W 為一個(gè)環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)； n 為不包括環(huán)流導(dǎo)管中的鋼球數(shù)； 0? 為螺線導(dǎo)程角，常取 0? =5176。 螺桿外徑 1D 通常在 20～ 38mm 范圍內(nèi)變化，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷的不同來(lái)選定，螺母內(nèi)徑 2D 應(yīng)大于 1D ，一般要求 DDD %)10%5(12 ??? 根據(jù) 表 （ 34） 得 ： D =25mm 1D =25mm %1012 ??? DDD mm （ 2） 鋼球直徑 d及數(shù)量 n 鋼球直徑應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般常在 6～ 9mm 范圍內(nèi)，根據(jù) 表 （ 34）。 30′ 齒扇寬 /mm 22 25 25 27 25 28 30 2832 34 38 35 38 根據(jù)所選擇的齒扇模數(shù)， 根據(jù)以上各表 選取對(duì)應(yīng)的參數(shù)為 ： 表 34所選參數(shù) 齒扇模數(shù) 4mm 前橋軸荷 780kg 鋼球直徑 螺距 工作圈數(shù) 螺桿外徑 25mm 11 環(huán)流行數(shù) 2 螺母長(zhǎng)度 47mm 齒扇齒數(shù) 5 齒扇壓力角 27? 30′ 齒扇寬 28mm 切削角 6? 30′ 螺桿、鋼球、螺母?jìng)鲃?dòng)副設(shè)計(jì) （ 1） 鋼球中心距 D 螺桿外徑 1D 螺母內(nèi)徑 2D 尺寸 D 、 1D 、 2D 如圖（ 23）所示 圖 23 螺桿 鋼球 螺母?jìng)鲃?dòng)副 在保證足夠的強(qiáng)度條件下，盡可能將 D