【正文】 （）轉(zhuǎn)向盤和車輪轉(zhuǎn)角比 （）式中：為綜合轉(zhuǎn)角因為齒條齒形角等于壓力角所以齒條齒距 （）齒條齒數(shù) （）所以取齒條齒數(shù)實際齒條長度 （） 取齒條長度為200mm。材料選擇：齒輪 16MnCr5，滲碳淬火，齒面硬度5462HRC齒條 45，表面淬火，齒面硬度56HRC[10]分度圓直徑 （）取齒寬系數(shù) 齒條寬度 （）圓整?。粍t取齒輪齒寬 （）所以取齒輪齒寬30mm；齒條齒寬20mm。初選齒輪參數(shù)：齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪多采用斜齒輪，齒輪模數(shù)在之間，主動小齒輪齒數(shù)在之間，壓力角取，螺旋角在之間。但是小齒輪的模數(shù)不能太小，否則會使齒條齒廓在嚙合時嚙合點離齒頂太近，齒根的彎曲應(yīng)力增大，易產(chǎn)生崩齒。齒輪齒條傳動的傳動比只與齒條的齒傾角、小齒輪的法向模數(shù)和小齒輪的齒數(shù)有關(guān)。齒輪與齒條嚙合傳動時，齒輪的節(jié)圓始終與其分度圓重合。；若β1＞β2，則θ=β1－β2；若β1＜β2，則θ=β1－β2為負值，表示在齒條軸線的另一側(cè)。 齒條的齒廓齒輪齒條嚙合傳動時，根據(jù)小齒輪螺旋角與齒條齒傾角的大小和方向不同，可以構(gòu)成不同的傳動方案。所以齒條的齒廓為直齒廓（），齒廓上各點的法線是平行的，而且在傳動時齒條是平動的，齒廓上各點速度的大小和方向也相同，所以齒條齒廓上個點的壓力角相同，大小等于齒廓的傾斜角。角傳動比為 （）作用在方向盤上的力 （）由公式 （）（）力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系 （）而和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩有以下關(guān)系 () 作用在方向盤上的手力可由下式表示 （）則力傳動比為 () 又因為 （）由此力傳動比 （）齒條實際上是齒數(shù)為無窮的齒輪的一部分。它又由轉(zhuǎn)向器傳動比轉(zhuǎn)向傳動裝置角傳動比所組成。力傳動比：從輪胎接觸地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力與作用在方向盤上的手力之比稱為力傳動比 。取(一般為)。mm）[9]。精確地計算出這些力是困難的。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負荷、路面阻力和輪胎氣壓等。= （）查得對應(yīng)的最大內(nèi)輪轉(zhuǎn)角，其綜合轉(zhuǎn)角為為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強度。分析如(圖31)所示。3 轉(zhuǎn)向器齒輪齒條設(shè)計計算過程[8]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能從整車機動性著手，在最大轉(zhuǎn)角時的最小轉(zhuǎn)彎半徑為軸距的 2—。經(jīng)分析確定在齒條上沒有作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩，且考慮到制作工藝的簡單性，故齒條斷面選擇圓形。綜合上面的種種比較，考慮到制造難度與成本，最終在輸入與輸出形式上選擇了結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低的側(cè)面輸入兩端輸出的形式，同時考慮到直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合重合度不高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性差，沖擊力大，工作噪聲大；采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與噪聲均降低，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計的要求[14]。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置形式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器廣泛應(yīng)用于微型、普通級、中級和中高級轎車上。當(dāng)車輪跳動、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時，應(yīng)選用V形和Y形斷面齒條，用來防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒條、齒輪的齒不能正確嚙合的情出現(xiàn)。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)約20%，故質(zhì)量??；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動；Y形的斷面齒條的齒寬可以做的寬一些，因而強度得到增加。齒條斷面形狀有圓形（）、V形（）和Y形（）三種。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與噪聲均降低，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計的要求。如果齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合重合度不高，則運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低，沖擊力大，工作噪聲增加。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿與齒條同時向左或向右移動，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽，從而降低了它的強度。采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時，由（）可見，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車車輪對稱平面附近。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器輸入輸出形式采用兩端輸出方案時如（,），由于轉(zhuǎn)向拉桿長度受限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機構(gòu)產(chǎn)生運動干涉。具體的分析過程，與對比過程，在下面一一比較。因為這一次選擇的轉(zhuǎn)向器，已經(jīng)是確定的齒條式轉(zhuǎn)向器，所在在方案的確定上面，更多的是選擇齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的輸入輸出形式、齒輪齒條的齒形與齒條斷面的形狀的選擇，所以在方案的對比上面，主要對比各種輸入輸出形式的優(yōu)缺點、齒輪齒條的齒形在轉(zhuǎn)向器上的影響與優(yōu)缺點和各種齒條斷面適用的范圍等，還有就是說明轉(zhuǎn)向器的各種布置形式。轉(zhuǎn)向系的間隙主要是通過各球頭皮碗和轉(zhuǎn)向器的調(diào)隙機構(gòu)來調(diào)整的。選取合適的轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)可以獲得相應(yīng)的回正力矩，但是回正力矩不能太大又不能太小，太大則會增加轉(zhuǎn)向沉重感，太小則會使回正能力減弱，不能保持穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。對于采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系來說，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的協(xié)調(diào)關(guān)系是通過合理選擇小齒輪與齒條的參數(shù)、合理布置小齒輪與齒條的相對位置來實現(xiàn)的，而且前置轉(zhuǎn)向梯形和后置轉(zhuǎn)向梯形恰恰相反。為了兼顧兩者，一般采用變傳動比的轉(zhuǎn)向器，或者采用動力轉(zhuǎn)向，還有就是提高轉(zhuǎn)向系的正效率，但過高正效率往往伴隨著較高的逆效率。轉(zhuǎn)向靈敏性主要通過轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動圈數(shù)來體現(xiàn)，主要由轉(zhuǎn)向系的傳動比來決定。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞到方向盤上的反沖力要盡可能小在任何行使?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)產(chǎn)生擺振。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤應(yīng)有使駕駛員在車禍中避免或減輕傷害的防傷機構(gòu)。應(yīng)從設(shè)計上保證各桿系的運動干涉足夠小。汽車的穩(wěn)定行使，必須保證有合適的前輪定位參數(shù)，并注意控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的內(nèi)部摩擦阻力的大小和阻尼值。轉(zhuǎn)向輪應(yīng)具有自動回正能力。轉(zhuǎn)向角傳動比不宜低于1516；也不宜過大，通常以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輕便性來確定。一般來說，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求如下：轉(zhuǎn)向系傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比（方向盤轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比）和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。根據(jù)該車型對于市場的定位及對制造成本的考慮，同時參考同類車型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將該車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計為一款機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)做簡單分析，并進行轉(zhuǎn)向器零件設(shè)計、工藝性及尺寸公差等級分析，同時按以下步驟對轉(zhuǎn)向器及零部件進行設(shè)計方案論證：第一步對所選的轉(zhuǎn)向器總成進行剖析；第二部利用所學(xué)的知識對總成中的零部件進行力學(xué)分析和分析；第三步對分析中發(fā)現(xiàn)的不合理的設(shè)計進行改進2 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計方案選擇 車輛數(shù)據(jù)：車 型：驅(qū)動方式：前置前驅(qū)整備質(zhì)量(Kg)：1130 滿載軸荷(Kg)：前軸:760 后軸：745 發(fā)動機最大扭矩(Nm/rpm)：145/4800 發(fā)動機功率(Kw/rpm)：88/6600 軸 距(mm)：2550 前輪胎規(guī)格：185/60R15 84H 后輪胎規(guī)格：185/60R15 84H轉(zhuǎn)向節(jié)臂長：200mm設(shè)計要求：轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行使方向的機構(gòu)，包括轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)（轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向上、下軸、）、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)）等。這些知識對于從事汽車技術(shù)工作的人都是很需要的，是他們進行工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。為了培養(yǎng)汽車零部件設(shè)計方向的專業(yè)學(xué)生利用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識解決實際工程問題能力，做了這次畢業(yè)設(shè)計，這對于培養(yǎng)他們的實際工作能力是很重要的。汽車工業(yè)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動效率高達90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，能自動消除間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用體積??；制造成本低[3]。通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉(zhuǎn)向力?？梢詫崿F(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國德爾福公司SAGINAW分部；英國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。德國ZF公司也作為一個大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世。由此看出，我國的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展 在國外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時以專業(yè)廠為主、大力進行試驗和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。我國的轉(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。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。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