【正文】 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。根據(jù)現(xiàn)行的汽車參數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和參照相似類型車輛的技術(shù)狀況，本論文借用 BJ2020 汽車相關(guān)參數(shù)完成了初步的設(shè)計(jì)，達(dá)到了設(shè)計(jì)初衷。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器效率高、操縱輕便；有一條平滑的操縱力特性曲線；布置方便，特別對大中型車輛易于和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號，逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好；可以實(shí)現(xiàn)變速比，滿足了操縱輕便性的要求。254 結(jié)論根據(jù)一些指定的參數(shù)結(jié)合《汽車設(shè)計(jì)》和其他相關(guān)書籍中關(guān)于轉(zhuǎn)向器的理論知識來設(shè)計(jì)此轉(zhuǎn)向器的其他相關(guān)參數(shù)，使設(shè)計(jì)出的轉(zhuǎn)向器符合其基本的功能，齒輪齒扇的尺寸基本能滿足一般輕型越野車的需求。24 總裝圖的繪制圖 311 總裝配圖主視圖圖 311 為最后將所有零件圖進(jìn)行組裝，畫出的總裝圖主視圖。23圖 39 螺母主視圖圖 39 為根據(jù)外形及參考數(shù)據(jù)繪制螺母的零件主視圖。??12223 二維工程圖 二維工程圖 零件圖的繪制圖 37 齒扇圖 37 為測量完齒扇軸的相關(guān)數(shù)據(jù)后繪制齒扇的零件圖 [12]。淬火后表面硬度為58—63HRC。取aamm，.?? ??pi輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力 和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力 ??再根據(jù) 可求出作用在方向盤上的手力hWpi2?iFpWh ??（1） 齒的彎曲應(yīng)力 w?齒扇齒的彎曲應(yīng)力為 ，許用彎曲應(yīng)力為26Bs???MPaw50?式中， 為作用在齒扇上的圓周力； 為齒扇的齒高； 為齒扇的齒寬； 為基圓齒厚。由查得的資料可知道 BJ2020 前軸1G負(fù)荷 757Kg,因此 ；??.)(3063??R確定計(jì)算載荷后，即可計(jì)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度。確定計(jì)算載荷后，即可計(jì)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度。但對前軸負(fù)荷大的重型載貨汽車，用關(guān)系式計(jì)算出來的力，往往會超過司機(jī)在體力上的所能施展的力量。 轉(zhuǎn)向器的計(jì)算和校核 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件的強(qiáng)度計(jì)算為了進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，首先要確定其計(jì)算載荷 。一般是將齒條(一般有 4 個(gè)齒)兩側(cè)的齒槽寬制成比中間齒??10槽大 ～ 即可。?19圖 28 為獲得變化的齒側(cè)間隙齒扇的加工原理和計(jì)算簡圖圖 29 用于選擇偏心 n 的線圖當(dāng) ， 確定后，根據(jù)上式可繪制如圖 212 所示的線圖，用于選擇適當(dāng)?shù)?值，以便?wr n使齒條、齒扇傳動副兩端齒嚙合時(shí)，齒側(cè)間隙 能夠適應(yīng)消除中間齒最大磨損量所形成的s?間隙的需要。為此可在齒扇的切齒過程中使毛坯繞工藝中心 轉(zhuǎn)動，如圖 28 所示， 相對于搖臂軸的中心 有距離為1O1OO的偏心。這種必要的齒側(cè)間隙的改變可通過使齒扇各齒具有不同的齒厚來達(dá)到。由于轉(zhuǎn)向器經(jīng)常處于中間位置工作，因此齒扇與齒條的中間齒磨損最厲害。 齒條、齒扇傳動副設(shè)計(jì)齒扇通常有 5 個(gè)齒，它與搖臂軸為一體。鋼球的數(shù)量 也影響承載能力，增多鋼球使承載能力n增大，但也使鋼球的流動性變差，從而需要降低傳動效率。鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過 。鋼球直徑 約為 6～9mm。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭(單螺旋線)的，且具有不變的螺距。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道，然后對接成導(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)動螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動。螺桿－鋼球－螺母傳動副與通常的螺桿－螺母傳動副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母，變滑動摩擦為滾動摩擦。一個(gè)環(huán)路的工作鋼球圈數(shù)的選取見（表 21） 。.???d（6） 工作鋼球圈數(shù) W18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、螺桿增長而使剛度降低。與此同時(shí)，齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過的弧長等于 ，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)0??70?s過 ，其間關(guān)系可表示如下：p? （2rsp??14）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。圖 27 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 。為了減小摩擦，螺桿和螺母溝槽的半徑 應(yīng)大于鋼球半徑 ，一般取 。??90?0 1cos0?（3） 滾道截面當(dāng)螺桿和螺母各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面時(shí)，見圖 27，鋼球和滾道又17四點(diǎn)接觸，傳動時(shí)軸向間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求?！?176。取 d= mm。選取 值的規(guī)律是隨著扇齒模數(shù)的增D大，鋼球中心距 也相應(yīng)增加，設(shè)計(jì)時(shí)先參考同類型汽車的參數(shù)進(jìn)行初選，經(jīng)強(qiáng)度驗(yàn)算后，D再進(jìn)行修正 。30′147176。30′切削角 6176。表 21 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的主要參數(shù)參數(shù) 數(shù)值齒扇模數(shù)/mm 搖臂軸直徑/mm 22 26 30 32 32 38 42鋼球中心距/mm 20 23 25 28 30 35 40螺桿外徑/mm 20 23 25 28 29 34 38鋼球直徑/mm 螺距/mm 工作圈數(shù) 環(huán)流行數(shù) 2齒扇齒數(shù) 5 5齒扇整圓齒數(shù)1213181415齒扇壓力角 22176。r 主要尺寸參數(shù)的選擇 BJ2020 前軸載荷根據(jù)表（22）取得為 757Kg，再根據(jù)表（23）選擇齒扇模數(shù)為 。齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。角傳動比增加后，轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角速度對轉(zhuǎn)向盤角速度的影響應(yīng)變得遲鈍，使轉(zhuǎn)向操縱時(shí)間增長，汽車轉(zhuǎn)向靈敏性降低，所以“輕”和“靈”構(gòu)成一對矛盾。從 可知，當(dāng) 一定時(shí)，hwpFi/2W增大 能減少作用在方向盤上的手力 ，使操縱輕便。由此可見，研究轉(zhuǎn)???di/0?向系的傳動比特性，只需研究轉(zhuǎn)向器的角傳動比 及其變化規(guī)律即可。aSWDpi 0?i(3) 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0?i轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比，除用 表示以外，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長kPd?/??13與搖臂長 之比來表示，即 。本次設(shè)計(jì)用原有車型的數(shù)據(jù)。pi通常輕型越野車的 值在 ～ 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取。作用在方向盤上的手力 可用下式表示hF （2swhD2?8）式中， 為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩； 為轉(zhuǎn)向盤直徑。此定義適應(yīng)于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。它又由轉(zhuǎn)向器角?dd?傳動比 和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)角傳動比 所組成，即 。 傳動比的變化特性(1) 轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比 和轉(zhuǎn)向系的力傳動比 。受 增大的影響，0 ??不宜取得過大。它的逆效率較低，在不平路面上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。屬于可逆式的有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛安全性。路面作用在車11輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。取 為 7176。轉(zhuǎn)向搖臂軸軸承的形式對效率也有影響，用滾針軸承比用滑動軸承可使正或逆效率提高約 10%。同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。(1) 轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率滾針軸承和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪于路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。式中 為轉(zhuǎn)2/)(??????323/)(P??2向器中的摩擦功率； 為轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。10 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪與地面的相對滑動盡可能小。同時(shí)，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，形成“球流”。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球“流道”。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч?，?