【正文】 設(shè)計中因受到自身經(jīng)驗(yàn)的欠缺。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。 （ 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。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(diǎn)。 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?；赜涂字睆綉?yīng)盡量大一些。鋸齒的方向應(yīng)逆著油流的方向。螺母的外圓有鋸齒形環(huán)槽。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。 潤滑油的防漏主要靠疏導(dǎo)，同時也要設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)。脂潤滑的結(jié)構(gòu)對防止外物進(jìn)入的要求高些。如果軸系結(jié)構(gòu)中使用普通軸承，而且軸系運(yùn)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?yàn)椴捎眠@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。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。 (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。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。脂潤滑的結(jié)構(gòu)比較簡單，不存在漏油問題。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》。一般情況下，判斷的指標(biāo)是速度因數(shù)dn。 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。 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。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。 4)自由高度 H0 H0≈nt+=+5= () 穩(wěn)定性驗(yàn)算 高徑比 b： 2 9 ＜??? DHb () 故滿足穩(wěn)定性要求。 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。 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。 = () 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。mm； d1— 齒輪分度圓直徑， d1=。； β— 齒輪螺旋角， β=10176。= () Fa=Fttanβ=176。 受力分析如圖 所示： 計算力如下： Ft=2TZ/d1=232800/= () Fr=Fttanα/cosβ=176。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件就裝在軸上。 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(yùn)動、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。 齒數(shù) Z 6 31 分度圓直徑 d d=mnz/ cosβ 齒頂高 xa 1 齒根高 ha ha=(han*+xa)mn 5 齒頂圓直徑 hf hf=(han*+c*xn)mn 齒頂圓直徑 da da=d+2 ha 齒根圓直徑 df df=d+2xamn 螺旋角 β 10176。 2)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核： 經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計手冊》得： [ζF]= SFlim= YST=2 YN=1 (接觸次數(shù)取 8106 次 ) ? ? M P 12300limlim ?????FNSTFF S YY?? () ２０ ? ?Fn ZSF dbm KTYYYY ?? ?? ?? 11F 2 () 式中： YF— 外齒輪的齒形系數(shù)， YF =(由《機(jī)械設(shè)計手冊》查得 ) YS— 外齒輪齒根應(yīng)力修正系數(shù)， YS =(由《機(jī)械設(shè)計手冊》查得 ) Yβ— 螺旋角系數(shù)， Yβ=(由《機(jī)械設(shè)計手冊》查得 ) Yη— 重合度系數(shù)， Yη=(由《機(jī)械設(shè)計手冊》查得 ) 11F2 dbmKTYYYYnZSF ??? ? M 3 3 2 8 0 05 8 7 ??? ??????? ζF =≤ [ζF]= 故齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度符 合要求。m=32800 N o 952c o s2 222 ??? ???? ???? nm LZ () 式中： L— 齒條行程， 95mm； mn2— 齒條模數(shù)， ； α2— 齒條壓力角， α2=20176。 １７ 圖 齒條設(shè)計 相互嚙合的齒輪的齒距 P1=πmn1cosα1 和齒條的齒距 P2=πmn2cosα2 必須相等。導(dǎo)向座將齒條支持在轉(zhuǎn)向器殼體上。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當(dāng)?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行。 斜齒圓柱齒輪直徑 d ?cos 11zmd n? d= [11]： 齒條是在金屬殼體內(nèi)來回滑動的，加工有齒形的金屬條。 (1)選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪傳動的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合傳動方案 (2)選擇齒輪傳動精度等級 選用 7 級精度 (3)初選參數(shù)如下表所示 表 齒輪的設(shè)計參數(shù) 設(shè)計名稱 計算公 式 計算結(jié)果 模數(shù) mn1 mn1= 齒數(shù) Z1 Z1=6 壓力角 α1 α1=20176。因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動已操縱前輪。齒輪齒條上的齒可以是直齒也可以是斜齒。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器 的主要部件 [10]： 齒輪是一只切有齒形的軸。 主動小齒輪選用 16MnCr5 或 15CrNi6 材料制造，而齒條常采用 45 鋼制造。范圍內(nèi)變化。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏 １６ 轉(zhuǎn)角時，相應(yīng)地齒條移動行程應(yīng)達(dá)到的值來確定。 ，齒輪螺旋角 β的取值范圍多在 915176。齒輪模數(shù) m 的取值范圍多在 23mm之間，主動小齒輪齒數(shù) z 多數(shù)在 57 個齒范圍變化，壓力角 α=20176。m 取 dmin=15mm 主動齒輪軸的計算 ? ? 2m a x ??? ???? ????Mnd () 式中： [η]=140MPa 取 dmin=18mm 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計要求 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器若用直齒圓柱齒輪則會使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低、沖擊大、噪聲增加。 2的計算 輪輞直徑 RLW=16in=16= 梯形臂長度 L2=RLW 取 L2=160mm 輪胎直徑 錯誤 !未找到引用源。 因齒輪齒條式轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)無轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向節(jié)臂，故 L L2 不代入數(shù)值 。 圖 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力的計算 9 3 9 5 122 ?????? ???iD LMF SW Rh () 式中 : L1— 轉(zhuǎn)向搖臂長，單位為 mm； MR— 原地轉(zhuǎn)向阻力矩， MR= =176。； ωK 錯誤 !未找到引用源。 — 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角（速度）， ωW錯誤 !未找到引用源。 o s5000 2750c o st a n ??????? ?BR L ?? β=176。 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)向系角傳動比 向器傳動比 io 轉(zhuǎn)向傳動裝置角傳動比 ip 所組成． =5 0 0 02 7 5 0==s in RLα 錯誤 !未找到引用源。 表 一汽佳寶汽車的基本參數(shù) 名稱 軸距 L 前輪距 L1 后輪距 L2 最小轉(zhuǎn)彎半徑 R 數(shù)值 2750mm 1400mm 1420mm 5000mm 名稱 整車質(zhì)量 輪胎氣壓 方向盤直徑 數(shù)值 200KPa 400mm 計算汽車的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 mm? 9 3 9 5 1= 0 9 0 23 =3= 331pGfM R () 式中 : f— 輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù)，一般取 f=； G1— 轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷， G1=,單位為 N； P— 輪胎氣壓， P=,單位為 MPa。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。 １３ 第 3 章 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計和計算 轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 圖 同時考慮到原車是發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)故采用如圖 所示的側(cè)面輸入兩端輸出的結(jié)構(gòu)形式。 通過對不同形式的轉(zhuǎn)向器對比，最終選擇采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向時，通過轉(zhuǎn)向盤傳動蝸桿、嵌于 蝸桿螺旋槽中的錐形指銷一邊自轉(zhuǎn)，一邊旋繞轉(zhuǎn)向搖臂軸做圓弧運(yùn)動，從而帶動曲柄和轉(zhuǎn)向垂臂擺動，再通過轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。 蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器： 它是以蝸桿為主動件，曲柄銷為從動件的轉(zhuǎn)向器。 優(yōu)點(diǎn)：在螺桿和螺母之間有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，傳動效率可達(dá) 75%85%；轉(zhuǎn)向器傳動比可以變化；工作平穩(wěn)可靠；齒條齒扇間間隙調(diào)整工作容易進(jìn)行；適合做整體式動力轉(zhuǎn)向器。這是一種古典的機(jī)構(gòu)，現(xiàn)代轎車已大多不再使用，但又被最新方式的助力轉(zhuǎn)向裝置所應(yīng)用。 缺點(diǎn)：逆效率高，汽車在不平路面 行使時會出現(xiàn)汽車方向控制難度增加還有可能出現(xiàn)打手現(xiàn)象。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器可分為兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。有時，靠齒條來直接帶動橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。如果按照助力形式，又可以分為機(jī)械式 (無助力 )，和動力式 (有助力 )兩種，其中動力轉(zhuǎn)向器又可以分為氣壓動力式、液壓動力式、電動助力式、電液助力式等種類 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 [79]: 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是一種最常見的轉(zhuǎn)向器，其基本結(jié)構(gòu)是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。歷史上曾出現(xiàn)過許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的 核心部件。駕駛員