長(zhǎng)城哈弗H6汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與三維裝配仿真【三維圖】設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)論文文檔

需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 長(zhǎng)城哈弗 H6 汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與三維裝配仿真 2.題目背景和意義： 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤(pán)中重要的組成部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響汽車的安全性、舒適性和操 控性。根據(jù)長(zhǎng)城哈弗 H6 汽車整車尺寸參數(shù)、主要行駛參數(shù)和運(yùn)動(dòng)要求，對(duì)其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行整體 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，目的在于實(shí)現(xiàn)汽車在各種路況下進(jìn)行良好的轉(zhuǎn)向，保證其安全性、操控性與穩(wěn)定性。 3. 設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 1、了解汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展?fàn)顩r，掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)造和工作原理； 2、根據(jù)長(zhǎng)城哈弗 H6 汽車的性能要求，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的循環(huán)球機(jī)構(gòu)、扇形齒輪、轉(zhuǎn)向軸等進(jìn)行結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向功能并滿足操控性要求； 3、運(yùn)用 Auto CAD 軟件繪制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總裝配圖與零件圖； 4、運(yùn)用 UG 或 Solidworks 等軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的裝配仿真。 5、撰寫(xiě) 1.5 萬(wàn)字以上的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 4、主要技術(shù)指標(biāo)： 哈弗 H6 1.5T 手動(dòng)兩驅(qū)；長(zhǎng)寬高（mm）：4640*1825*1690。發(fā)動(dòng)機(jī)排量 1498ml，最大功率 110kw，最大扭矩 210Nm；軸距：2680mm；后輪距：1565mm；最高時(shí)速：180 km/h；整備質(zhì) 量：1.490 噸。輪胎型號(hào)：225/65 R17。 5.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 第 1 周第 3 周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累和開(kāi)題報(bào)告； 第 4 周第 6 周：進(jìn)行轉(zhuǎn)向器主要部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算； 第 7 周第 9 周：完成轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 第 10 周第 11 周：運(yùn)用 CAD 軟件繪制總裝配圖零件圖； 第 12 周第 14 周：運(yùn)用 UG 或 Solidworks 等軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的裝配仿真。 第 14 周第 15 周：完成畢業(yè)論文。打印并交主審教師審閱，準(zhǔn)備答辯。 6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求： 6.1 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 學(xué)生根據(jù)自身情況確定實(shí)習(xí)時(shí)間和地點(diǎn)； 6.2 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 二維圖折合 2 張 0#圖紙 6.3 其他要求：論文字?jǐn)?shù) 1.5 萬(wàn)字左右，參考文獻(xiàn)數(shù)目不少于 18 篇（外文文獻(xiàn)不少于 3 篇） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） I 長(zhǎng)城哈弗長(zhǎng)城哈弗 H H6 汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與三維裝配仿真汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與三維裝配仿真 摘摘 要要 在從汽車在道路上行駛的時(shí)候，通常會(huì)遇到各種道路的影響。此時(shí)駕駛員就需 要操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)讓汽車根據(jù)道路來(lái)改變其行駛方向，這一狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)可以叫做汽車 的轉(zhuǎn)向。當(dāng)行駛的方向在保持不變和根據(jù)道路不用進(jìn)行改變，就需要汽車的轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)參與工作。 本文中針對(duì)是與非獨(dú)立懸架配用的整體式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。首先通過(guò)去認(rèn)識(shí)汽車， 了解汽車，查閱相關(guān)的汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容和之前所學(xué)的連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的知識(shí)。 一開(kāi)始，了解其轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，然后再進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)。最后，利用 CATIA 軟件進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)向器中的各個(gè)零件進(jìn)行草圖到三維的設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn) 向器各個(gè)零件進(jìn)行合理的裝配，再通過(guò)視頻軟件生產(chǎn)其三維裝配仿真的動(dòng)畫(huà)。本次 設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向器我們選取的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中，在對(duì)螺桿 鋼球螺母?jìng)鲃?dòng)副的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定鋼球的中心距，然后根據(jù)鋼球的中心進(jìn) 行下一步的計(jì)算。這些都是要根據(jù)所給的長(zhǎng)城哈弗 H6 汽車的基本參數(shù)來(lái)完成設(shè)計(jì)。 然后在對(duì)齒條與齒扇傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)中，首先要計(jì)算出汽車的前軸載荷。通過(guò)得到的 前軸載荷，就能確定了變厚齒扇的模數(shù)。通過(guò)得到的模數(shù)進(jìn)一步對(duì)變厚齒扇等其他 零件進(jìn)行設(shè)計(jì)以及計(jì)算。 本文論文設(shè)計(jì)的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器，具備了較高的傳動(dòng)效率，而且工作可靠，自動(dòng) 回正能力強(qiáng)。使得駕駛員操作起來(lái)舒適方便，又可以降低機(jī)械部件的磨損，使用壽 命相對(duì)較長(zhǎng)。也對(duì)其汽車轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)提出一套簡(jiǎn)單邊界有效的設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向系；變厚齒扇；鋼球 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） II The Great Wall hav H6 vehicle steering gear design and 3d assembly simulation Abstract The content of this article is the design of Great Wall hav H6 vehicle steering gear. In the course of a car, the steering wheel is used to change the direction of the car, which is called the steering wheel. The steering system for cars is designed to keep and change the direction of the car, and the design of this article is the steering gear of the Great Wall hav H6. This paper, it is aimed at the integrated steering mechanism with non-independent suspension. First, learn about the car, the car, the contents of the car design, and the kinematics of the link. From the beginning, understand the steering gear and the steering gear and then design the steering gear and steering gear. Finally, by using CATIA software to each of the components in the steering gear to sketch to 3 d design reasonable parts and steering gear assembly, again through the video software production the three dimensional animation of assembly simulation. The steering gear for this design is a circular ball rack steering gear. In the design of steering gear, including the design of screw - ball - and nut vice and rack and gear transmission vice design, and the former is based on the Great Wall at harvard H6 basic parameters of the car, determine the center distance of the ball, and then design calculate the size of a series, while the latter is according to the basic parameters of the car, make sure of the automobile front axle load, look-up table to get gear shaft modulus, and to all the other parameters is calculated from module design. This paper designs a circular ball steering device, which has high transmission efficiency, and is reliable and automatic. It makes the driver more comfortable and convenient, and reduces the wear and tear of the mechanical parts. It also puts forward a simple and effective design method for the design of the vehicle steering gear. Key Words: The steering gear; Steering system;Tooth fan; Steel ball 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） III 主主 要要 符符 號(hào)號(hào) 表表 鋼球中心距D 螺桿外徑1D 螺母內(nèi)徑2D 鋼球直徑 d 鋼球數(shù)量 n 接觸角 螺距 P 鋼球工作圈數(shù) W 導(dǎo)管內(nèi)徑 1d 齒輪工作壽命 h L U 齒數(shù)比 V 圓周速度 接觸疲勞許用應(yīng)力 H B 齒寬寬度 D 分度圓直徑 a 中心距 m 齒輪的模數(shù) S 安全系數(shù) 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） IV 目 錄 1 緒論緒論1 1.1 研究背景1 1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1 1.2.1 機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng).1 1.2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).2 1.2.3 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）.2 1.3 主要研究工作 3 2 汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點(diǎn)汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點(diǎn)4 2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述 4 2.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用.4 2.1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型.4 2.2.3 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).5 2.2.3 電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).5 2.3 轉(zhuǎn)向器的類型 5 2.3.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器.6 2.3.2 液壓助力轉(zhuǎn)向器.6 2.3.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器.7 2.3.4 電控液壓助力轉(zhuǎn)向器.7 2.3.5 線控轉(zhuǎn)向器.7 3 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù).8 3.1 轉(zhuǎn)向器的效率 8 3.2 傳動(dòng)比的變化特性 8 3.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比.8 3.2.2 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系.9 3.2.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比10 0 i 3.2.4 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律.10 3.3 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 11 3.4 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 11 4 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計(jì)算循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計(jì)算12 4.1 主要參數(shù)的選擇 12 4.1.1 鋼球中心距、螺桿外徑和螺母內(nèi)徑12D1D2D 4.1.2 鋼球直徑及數(shù)量13dn 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） V 4.1.3 滾道截面.14 4.1.4 接觸角14 4.1.5 螺距和螺旋線導(dǎo)程角15P 0 4.1.6 工作鋼球圈數(shù)15W 4.1.7 導(dǎo)管內(nèi)徑161d 4.1.8 齒條、齒扇傳動(dòng)副的設(shè)計(jì).16 4.2 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 18 5 汽車轉(zhuǎn)向器的日常維護(hù)汽車轉(zhuǎn)向器的日常維護(hù)21 6 基于基于 CATIA 的轉(zhuǎn)向器三維建模與裝配仿真的轉(zhuǎn)向器三維建模與裝配仿真22 6.1 CATIA 簡(jiǎn)介 .22 6.2 轉(zhuǎn)向器的三維裝配設(shè)計(jì)22 7 結(jié)論結(jié)論24 參參考文獻(xiàn)考文獻(xiàn).25 致致 謝謝26 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明.27 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明.28 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 1 1 緒論緒論 汽車的行駛安全必然是我們?cè)谫?gòu)買(mǎi)汽車的時(shí)候去認(rèn)識(shí)去了解的。汽車的轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)是用來(lái)在汽車保持行駛或倒退的時(shí)候控制其方向的一系列裝置。而且汽車轉(zhuǎn)動(dòng)系 統(tǒng)對(duì)汽車的安全行駛至關(guān)重要，因此我們通常把汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件稱之為保安件。 1.1 研究背景研究背景 汽車作為目前普遍的的交通工具，隨著我國(guó)居民人均收入的提高,汽車正在開(kāi)始 逐步進(jìn)入家庭。其設(shè)計(jì)和制造水平是各國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。為了滿足 各色人等的不同需求，現(xiàn)在的汽車多種多樣，品牌各異，車型各異，特點(diǎn)各異。越 來(lái)越多的人開(kāi)始了解汽車行業(yè)的專業(yè)知識(shí)。隨著上世紀(jì)中期，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng) 用于汽車，標(biāo)志著新的汽車時(shí)代的開(kāi)始。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)降低了駕駛員在方向盤(pán) 上的力，提高了汽車的可靠性和汽車的穩(wěn)定性。因此，如果汽車失去控制的重要環(huán) 節(jié)，汽車的安全將不具有必要和充分的保證，將會(huì)越來(lái)越多的交通事故，因此有必 要研究汽車的轉(zhuǎn)向，并具有重大意義1。 1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車的一個(gè)重要組成部分，對(duì)其汽車的安全裝配具有決定性的意 義。在設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)彎能力，同時(shí)要使汽車具有良好的控制能力，從在上世紀(jì)以來(lái) 都是汽車制造商和研究人員要討論及其研究的重要課題。在高速、擁擠以及狹窄的 特殊交通中，在汽車面對(duì)不同的駕駛?cè)巳?，汽車的轉(zhuǎn)向能力在設(shè)計(jì)中極其重要。汽 車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三基本的 發(fā)展階段。 1.2.1 機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由單純的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的，需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向 盤(pán)是因?yàn)橐a(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向能力。然而通過(guò)這種純機(jī)械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使得汽車的 轉(zhuǎn)向盤(pán)過(guò)大，占用汽車駕駛座空間較大，對(duì)駕駛員操控轉(zhuǎn)向盤(pán)產(chǎn)生較重的負(fù)擔(dān)，特 別是在重型汽車的轉(zhuǎn)向時(shí)，由于受到的轉(zhuǎn)向阻力較大，操作性能相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，控 制能力的性能也存在較低的情況，這就導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題，單純的通過(guò)駕駛員操縱轉(zhuǎn) 向盤(pán)來(lái)改變行駛方向是很難去改變汽車的轉(zhuǎn)向。這個(gè)問(wèn)題也大大的限制了機(jī)械轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的使用。使其無(wú)法滿足各種工作狀態(tài)。由于純機(jī)械的原因，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物美價(jià) 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 2 廉。在一些小型汽車和農(nóng)用汽車仍在使用。這就導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題，單純的通過(guò)駕駛 員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)改變行駛方向是很難去改變汽車的轉(zhuǎn)向。這個(gè)問(wèn)題也大大的限制了 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用。使其無(wú)法滿足各種工作狀態(tài)。 1.2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械液壓助力于 1902 年由英國(guó)人 Frederick W.Lanchester 發(fā)明。1951 年克萊 斯勒將液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)應(yīng)用在了 Imperial 車系上。1953 年，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 第一次使用了，這是來(lái)自通用汽車公司的大膽嘗試。1980 年，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)也隨著 時(shí)代的進(jìn)步面世了，這意味著汽車一步一步走向了群眾。近幾年，隨著液壓助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的不斷完善，最具有代表意義的是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)液壓助 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 液壓助力系統(tǒng)大大較小的方向盤(pán)直徑，使得駕駛座空間變得寬敞，駕駛員在操 縱方向盤(pán)就不能那么吃力。這樣的話，在給轉(zhuǎn)向盤(pán)施加力的同時(shí)，讓汽車在轉(zhuǎn)向的 過(guò)程中更加的方便和靈動(dòng)。在汽車的轉(zhuǎn)向器越來(lái)越成熟的時(shí)代，目前我們說(shuō)能看到 的絕大部分的汽車都使用著液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是液壓助力轉(zhuǎn)向并不是想象中的 那么完美。也同時(shí)存在些許不足，如在安裝轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況， 同時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，對(duì)能量的消耗也是很大的2。 1.2.3 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPSEPS） 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是目前先進(jìn)的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它直接依靠電機(jī)提供了輔助的 扭矩。在與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的對(duì)比中，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有了更多的有點(diǎn)。電 動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單 元等組成。這種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以隨著車速的升高提供逐漸減小的轉(zhuǎn)向助力，但 是由于在前期的設(shè)計(jì)階段，本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作成本較高。隨著科技的進(jìn)步，電動(dòng) 助力轉(zhuǎn)向在汽車上應(yīng)用取得了歷史的突破。隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)技術(shù)也不斷在完善, 大大降低了其制作成本。在目前的汽車大眾化的時(shí)代，我們 已經(jīng)能看到越來(lái)越多的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 1.3 主要研究工作主要研究工作 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)其循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，根據(jù)其循環(huán)球式的主要特點(diǎn)以 及所給汽車的主要參數(shù)，對(duì)其轉(zhuǎn)向器的主要零件進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)。而且對(duì)轉(zhuǎn)向器的零 件進(jìn)行強(qiáng)度校核。最后實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)向器的三維建模以及三維裝配仿真。其中包括，鋼 球尺寸大小、數(shù)目，搖臂軸的直徑大小、螺距，齒扇軸的齒數(shù)、直徑，轉(zhuǎn)向螺母的 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 3 尺寸大小。最后，根據(jù)前面的計(jì)算的尺寸在進(jìn)行對(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行三維設(shè)計(jì)以及裝配 仿真，目的是為了更加清楚的表達(dá)出轉(zhuǎn)向器，而且能把裝配關(guān)系明確的表達(dá)出來(lái)。 另外，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)滿足的轉(zhuǎn)向器一些基本的要求： （1)當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，所有的車輪都要繞中心旋轉(zhuǎn)。 （2)方向盤(pán)具有自動(dòng)回退功能 （3）在移動(dòng)時(shí)，方向盤(pán)不允許產(chǎn)生自振，方向盤(pán)也不會(huì)振動(dòng)。 （4）轉(zhuǎn)向裝置和懸掛式轉(zhuǎn)向裝置的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，車輪的擺動(dòng)應(yīng)盡量減少。 （5）轉(zhuǎn)向靈敏,操控簡(jiǎn)單。 （6）轉(zhuǎn)向裝置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整。 （7）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)該能夠防止或減少操作人員誤傷率。 （8）轉(zhuǎn)向盤(pán)與汽車改變的行駛方向應(yīng)一致。 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 4 2 汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點(diǎn)汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點(diǎn) 本章主要介紹了轉(zhuǎn)向器的分類，包括了機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、液壓助力轉(zhuǎn)向器、電動(dòng) 助力轉(zhuǎn)向器、電控液壓轉(zhuǎn)向器和線控轉(zhuǎn)向器。了解轉(zhuǎn)向器工作原理以及不同的特點(diǎn)。 2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述 2.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用 當(dāng)汽車行駛時(shí)，駕駛員根據(jù)道路狀況和交通狀況轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，使方向盤(pán)轉(zhuǎn)向， 改變汽車的方向。用來(lái)改變汽車方向的裝置叫做汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 2.1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型 通過(guò)不同的動(dòng)力需要，我們可以把汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩種，一種是機(jī)械式轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)，一種是動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。只通過(guò)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)進(jìn)去汽車行駛時(shí)的改變行 駛方向叫做機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。不單單通過(guò)駕駛員，而且還需要其他的動(dòng)力來(lái)控制汽 車的轉(zhuǎn)向叫做動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是以駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)作為動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，其中所有的機(jī)構(gòu)都 是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。 1-轉(zhuǎn)向盤(pán) 2-轉(zhuǎn)向軸 3-轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié) 4-轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸 5-轉(zhuǎn)向器 6-轉(zhuǎn)向搖臂 7-轉(zhuǎn)向直拉桿 8- 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 9-左轉(zhuǎn)向節(jié) 10、12-梯形臂 11-轉(zhuǎn)向橫拉桿 13-右轉(zhuǎn)向節(jié) 圖 2.1 所示為機(jī)械轉(zhuǎn)向系的組成和布置示意圖 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán) 1 進(jìn)行轉(zhuǎn)向。該力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向桿 2 以及轉(zhuǎn)向萬(wàn) 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 5 向節(jié) 3 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿 4 把力傳到轉(zhuǎn)向器 5。經(jīng)過(guò)在轉(zhuǎn)向扭矩放大后和減速后傳到轉(zhuǎn) 向臂 6，再將轉(zhuǎn)向桿 7 固定在左至第 9 節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，向左向左轉(zhuǎn)，并將其支撐 輪偏轉(zhuǎn)。右轉(zhuǎn)向節(jié) 13 的右轉(zhuǎn)方向盤(pán)，其支撐點(diǎn)相應(yīng)偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向梯形的方向是固定的， 轉(zhuǎn)向梯形是由梯形臂的梯形臂組成的，它由固定在左邊和右邊的梯形臂 10、12 和兩 邊與梯形臂連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿 11 組成。 2.2.3 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的力通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向軸的負(fù)載會(huì)變得很重。這時(shí)候很難將轉(zhuǎn)向 力矩轉(zhuǎn)化為能量。所以這時(shí)候就會(huì)用到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。而動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是在有機(jī) 械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的前提下加入了一套動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)完成動(dòng)力的轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)降低了 駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的力?？刂妻D(zhuǎn)向的能量來(lái)自于駕駛員給的外力以及發(fā)動(dòng)機(jī)的能 量?？刂妻D(zhuǎn)向來(lái)源于轉(zhuǎn)向力矩裝置。在正常的轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員能輕松的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)。 但是在轉(zhuǎn)向加力裝置不運(yùn)作的情況下，就會(huì)回到機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這時(shí)候還是能有駕 駛員來(lái)控制汽車的轉(zhuǎn)向，以此進(jìn)行汽車的正常轉(zhuǎn)向。 2.2.3 電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在此前的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)發(fā)展的。通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的 動(dòng)力來(lái)幫助駕駛員完進(jìn)行汽車的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)主要由三部分組成，信號(hào)傳感裝置、 轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)和電子控制裝置。電動(dòng)機(jī)只在需要的時(shí)候進(jìn)行助力，有必要時(shí)幫助駕 駛員操縱方向盤(pán),角度傳感器輸入扭矩和扭矩的大小根據(jù)轉(zhuǎn)向角產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào),速 度傳感器檢測(cè)速度信號(hào)。 ECU 通過(guò)速度傳感器和扭矩傳感器信號(hào)來(lái)確認(rèn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電流大小。并 且完成控制動(dòng)力的轉(zhuǎn)向。這一原因很有力的實(shí)現(xiàn)了汽車在不同的速度上提供了不同 的電機(jī)功率效應(yīng)。也保證了汽車在低速時(shí)轉(zhuǎn)向的靈敏性和高速行駛的穩(wěn)定性4。 2.3 轉(zhuǎn)向器的類型轉(zhuǎn)向器的類型 轉(zhuǎn)向器根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不用可以分為五種：機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、液壓助力轉(zhuǎn)向器、 液壓助力轉(zhuǎn)向器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器、電控液壓轉(zhuǎn)向器和線控轉(zhuǎn)向器。 2.3.1 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器機(jī)械式轉(zhuǎn)向器 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器包括了齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球轉(zhuǎn)向器。 a.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器：它是由轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、殼體和預(yù)緊力調(diào)整裝置等 組成。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式轉(zhuǎn)向器。它的正效率和逆效率都很高，自 動(dòng)回正也是十分靠譜的。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在加工齒輪齒條轉(zhuǎn)向齒輪時(shí)方便簡(jiǎn)單。運(yùn)行時(shí) 不會(huì)出錯(cuò)，使用的壽命長(zhǎng)。無(wú)需調(diào)整齒輪和齒條的間隙，廣泛的應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 6 統(tǒng)。 b.循環(huán)球轉(zhuǎn)向器：如圖 2.2 所示，主要由螺桿、螺母、鋼球和殼體等部件組成， 循環(huán)球指的就是這些鋼球。它們被放在在螺母和螺桿之間的密封管道,滾動(dòng)摩擦就是 存在與螺母和螺桿之間的摩擦，鋼球能大大減小其滑動(dòng)摩擦。螺桿推動(dòng)螺母上下運(yùn) 動(dòng)，安裝在管道內(nèi)的鋼球在螺旋槽內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)，這就是為什么稱為循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的 原因。與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器相比，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于更多地依靠滾動(dòng)摩擦，因此具 有高傳輸效率、對(duì)駕駛?cè)藛T提供輕便的操縱轉(zhuǎn)向，對(duì)機(jī)械部件大大降低了其磨損度， 增加了轉(zhuǎn)向器的使用壽命。 圖 2.2 循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.2 液壓助力轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向器 液壓助力轉(zhuǎn)向器是由油泵、液壓式分配閥和助力器。油泵是由皮帶驅(qū)動(dòng)的，油 壓力被送到助推器上，助推器是助推器中的活塞。當(dāng)汽車在直線行駛時(shí)，在相等的 壓力的同時(shí)，泵是處于靜止的，油泵是空的。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓換向閥通過(guò)改變 通道的方向，使得活塞兩端的壓力不同，活塞移動(dòng)到另外一側(cè)完成轉(zhuǎn)動(dòng)。 液壓助力器的特點(diǎn)是噪音低、靈敏度高、體積小、反應(yīng)快。但高能耗，尤其是 低速時(shí)，轉(zhuǎn)向方向較重，電力系統(tǒng)容易受到損壞。 2.3.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器是通過(guò)電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行運(yùn)作的。電子控制單元控制其速度和轉(zhuǎn) 向參數(shù)進(jìn)行助力控制。它的基本原理是:當(dāng)駕駛員操縱方向盤(pán)的時(shí)候，轉(zhuǎn)向軸的扭矩 信號(hào)被傳感器測(cè)量，把信號(hào)和信號(hào)的速度輸送到電子控制單元，在同一時(shí)間根據(jù)輸 送的信號(hào)來(lái)確認(rèn)轉(zhuǎn)向力矩的大小和方向。再根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩的大小和方向輔助調(diào)整電 源的大小。在汽車在轉(zhuǎn)向工作的時(shí)候，保持汽車在良好的工作的狀態(tài)的同時(shí)得到對(duì) 應(yīng)轉(zhuǎn)向作用力。 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 7 2.3.4 電控液壓助力轉(zhuǎn)向器電控液壓助力轉(zhuǎn)向器 液壓和電力助力的結(jié)合的機(jī)構(gòu)稱之為電控液壓助力轉(zhuǎn)向器。他主要是將汽車的 行駛速度傳送到微機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)改變其轉(zhuǎn)向助力的特性。讓駕駛員在進(jìn)行 汽車的轉(zhuǎn)向時(shí)候根據(jù)車速的不同和行駛的環(huán)境變化而進(jìn)行變化。無(wú)論是在低速行駛 轉(zhuǎn)向的時(shí)候，還是在高速行駛轉(zhuǎn)向的時(shí)候都能穩(wěn)定的進(jìn)行轉(zhuǎn)向的操作。這種轉(zhuǎn)向器 具有較高的穩(wěn)定性和平衡性。 2.3.5 線控轉(zhuǎn)向器線控轉(zhuǎn)向器 隨著時(shí)代的進(jìn)步，電子技術(shù)的發(fā)展和控制理論的進(jìn)步。一些研究者大膽的假設(shè), 通過(guò)控制信號(hào)連接,方向盤(pán),方向盤(pán)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以使用的變量特征補(bǔ)償?shù)玫降能囕v轉(zhuǎn) 向的變化特征,以減少司機(jī)的操作的負(fù)擔(dān),提高車閉環(huán)系統(tǒng)的性能。這種新的轉(zhuǎn)向控 制系統(tǒng)是一個(gè)電路控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)6。 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 8 3 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 3.1 轉(zhuǎn)向器的效率轉(zhuǎn)向器的效率 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的效率和轉(zhuǎn)向裝置的效率共同決定了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效率，取值為0 0 （3.1） 可以把轉(zhuǎn)向器的效率分為正的效率和逆的效率。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的搖臂輸出 的功率（）和轉(zhuǎn)向的軸承上的輸入功率之間的比值，叫做轉(zhuǎn)向器的正值21PP 1P 效率。取值為： （3.2） 12 1 ()PP P 相反，轉(zhuǎn)向的軸承輸出效率（）和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的搖臂輸入的功率之間23PP 3P 的比值，叫做轉(zhuǎn)向器的逆值效率，取值為： （3.3 32 3 ()PP P ） 式中 在轉(zhuǎn)向軸上輸入的功率； 1 P 在轉(zhuǎn)向軸上輸出的功率； 2 P 在轉(zhuǎn)向的搖臂輸入的功率。 3 P 3.2 傳動(dòng)比的變化特性傳動(dòng)比的變化特性 3.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。 0w i p i 在輪胎接觸到地面時(shí)產(chǎn)生的來(lái)個(gè)轉(zhuǎn)向的合力 2和在駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)上的F 轉(zhuǎn)向里之間的比值，稱為轉(zhuǎn)向力的轉(zhuǎn)動(dòng)比?？梢杂帽磉_(dá)。2/ ph iFF 轉(zhuǎn)向盤(pán)的角速度和同一個(gè)方向的轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn)速度之間的比值，可以叫做轉(zhuǎn)向 W w 系的角傳動(dòng)比，取值為： 0w i （3.4） 0 / W w kkk wddtd i wddtd 式中，為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的增加量；為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角的增加量；為時(shí)間的增加d k ddt 量。 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 9 又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比所組成，取值為 0w i w i w i （3.5） 0ww w ii i 轉(zhuǎn)向盤(pán)角速度與搖臂軸角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，取值為 W w P w w i （3.6） / W w PPP wddtd i wddtd 式中，為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。 P d 這種計(jì)算方法應(yīng)用于除齒輪齒條式轉(zhuǎn)系器以外的各種轉(zhuǎn)向器。 搖臂上的軸承角速度與同個(gè)方向的轉(zhuǎn)向節(jié)偏移的角速度之間的比值， P w K w 叫做轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比，取值為： w i （3.7） / PPP w KKK wddtd i wddtd 3.2.2 轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向的阻力來(lái)自于輪胎和地面之間的轉(zhuǎn)向，與在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向的阻力力F 矩，有著關(guān)于值的關(guān)系，取值為： r Ma （3.8） r M F a 式中,為主要銷的偏移距離，轉(zhuǎn)向節(jié)主要的銷軸線的伸長(zhǎng)線與支撐平面上的交點(diǎn)a 到車輪中間平面與支撐平面相交線之間的距離主銷的偏移距離。 駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的轉(zhuǎn)向力，可以用下面的公式計(jì)算表 h F 達(dá)： （3.9） 2 h h s M F D 式中，為作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩；為轉(zhuǎn)向盤(pán)的直徑。 h M s D 將式（3.8），（3.9）代入后得到 2 p h F i F （3.10） rs p h M D i M a 根據(jù)式（3.10）可得，當(dāng)主軸的偏移距離越來(lái)越小的時(shí)候，傳動(dòng)比就會(huì)隨之a(chǎn) 增大，這樣能使轉(zhuǎn)向簡(jiǎn)單，而且方便。通常汽車的的取值范圍控制在 0.40.6a 倍輪胎的寬度尺寸。然而貨車的偏移距離的取值范圍控制在 4060內(nèi)。轉(zhuǎn)amm 向盤(pán)的直徑大大對(duì)其汽車的轉(zhuǎn)向功能產(chǎn)生了影響，使其不方便。如果選擇尺寸 s D 比較小的轉(zhuǎn)向盤(pán)的時(shí)候，雖然使得其占用空間變小，但是對(duì)駕駛員在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 的時(shí)候，使駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)變重。但是如果選擇較小直徑的轉(zhuǎn)向盤(pán)的時(shí)候，會(huì) 使得其占用空間變大。汽車車型的不用決定了汽車轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑的不同，我們通常 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 10 在的范圍內(nèi)選取其直徑。當(dāng)忽略了摩擦損耗時(shí)，可以用下380 550mm2/ rh MM 面的公式表示： （3.11） 0 2 r hk Md i Md 將式（3.10）代入式（3.11）后得到 （3.12） 0 2 s p i D i a 當(dāng)保持著主軸的偏轉(zhuǎn)距離和轉(zhuǎn)向盤(pán)的直徑不變的時(shí)候，傳動(dòng)比會(huì)隨著變大， 也因傳動(dòng)比的變大而變大。但是會(huì)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的力會(huì)變的 0 i 很輕。這一情況說(shuō)明了轉(zhuǎn)向能力并不是很便捷。 3.2.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 0 i 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長(zhǎng)與搖臂臂長(zhǎng) 之比 2 l 1 l 來(lái)表示，即： （3.13） 2 1 p k d l i dl 在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，與 的比值大約在 0.851.10 之間，可粗略認(rèn)為其比值 2 l 1 l 為 1，即近似為 1，則：i （3.14） 0 p d ii d 這樣的設(shè)計(jì)可以更加直觀的表達(dá)出了在轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)中，只要設(shè)計(jì) 并研究出它的變化規(guī)律就可以滿足其設(shè)計(jì)要求。 3.2.4 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比及其變化規(guī)律 通過(guò)增大角傳動(dòng)比可以使其力傳動(dòng)比增加。為了能使駕駛員操縱起來(lái)方便簡(jiǎn) 單，在保持轉(zhuǎn)向的助力不變的情況下，可以通過(guò)增大力的傳動(dòng)比來(lái)減少駕駛員F 操縱方向盤(pán)上給的轉(zhuǎn)向力。 0 i 考慮到由的定義可知：方向盤(pán)偏轉(zhuǎn)速度與方向盤(pán)的角度成反比。這 0 ii 0 i 增加了角傳動(dòng)的比例，從而極大地影響了操縱時(shí)間和增加時(shí)間。這反過(guò)來(lái)降低了 汽車的靈敏度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們采用了變速比。 可以設(shè)計(jì)成變速比轉(zhuǎn)向器的有：齒輪齒條式、循環(huán)球齒條齒扇式、蝸桿滾輪 式及蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器。 對(duì)于循環(huán)齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比。螺距不改變的原因是2/ir P P 因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的限制，為了完成循環(huán)球的齒條除輪轉(zhuǎn)向器的變速比，可以通過(guò)改變改 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 11 變齒扇嚙合半徑 的辦法。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)本身的原因，螺距不能改變，此時(shí)我們就rP 可以通過(guò)改變其齒扇嚙合的半徑 的方法，來(lái)完成循環(huán)球齒條齒轉(zhuǎn)向器的變速比，r 以此來(lái)達(dá)到目的7。 3.3 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 各種轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動(dòng)對(duì)之間的間隙稱為傳動(dòng)間隙。傳動(dòng)間隙的變化取決于方向 盤(pán)的大小，而改變與汽車的轉(zhuǎn)向裝置的壽命有著密不可分的關(guān)系。 3.4 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 為了駕駛員在汽車行駛的過(guò)程中能安全的駕駛，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件應(yīng)該具有較強(qiáng) 的硬度。以下為本次設(shè)計(jì)的有關(guān)初始數(shù)據(jù)，如表 3.1： 表 3.1 哈弗 H6 城市 SUV 型車的基本參數(shù) 車型名稱 車身參 數(shù) （mm） 最高車速 （km/h） 整備質(zhì) 量 （T） 最大 功率 （kw ） 最大扭 矩 （Nm ） 軸距 （mm ） 后輪距 （mm） 輪胎型號(hào) 哈弗 H6 城 市 SUV 4640*1 825*16 90 1801.490110 210 26801565 225/65 R17 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 12 4 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計(jì)算循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計(jì)算 4.1 主要參數(shù)的選擇主要參數(shù)的選擇 本設(shè)計(jì)主要參數(shù)來(lái)源于哈弗 H6 城市 SUV，其基本參數(shù)為：最高車速 180,hkm/ 整備質(zhì)量 1.4，最大功率 110,最大扭矩 210。TkwmN 表 4.1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇齒模數(shù) 由設(shè)計(jì)要求可知最大裝載質(zhì)量 1400,則前軸負(fù)荷為 10500，根據(jù)表 4.1，kgN 齒扇模數(shù)選 5.00。mm 4.1.1 鋼球中心距鋼球中心距、螺桿外徑、螺桿外徑和螺母內(nèi)徑和螺母內(nèi)徑D1D2D 鋼球中心距是基本尺寸。螺桿的外徑為，螺母的內(nèi)徑為及鋼球的直徑為1D2D ，螺桿的外徑和螺母的內(nèi)徑對(duì)鋼球中心距起著至關(guān)重要的確定因素，轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)d 尺寸和強(qiáng)度又恰恰受到了螺母的內(nèi)徑的影響。在擁有足夠的強(qiáng)度條件保證的情況下， 要將螺桿外徑盡最大能力控制在最小的范圍內(nèi)。而螺母內(nèi)徑的應(yīng)保證隨著扇齒模數(shù) 的增大而增大，鋼球中心距也要隨著增大。D 設(shè)計(jì)的時(shí)候根據(jù)長(zhǎng)城哈弗 H6 汽車的具體參數(shù)，經(jīng)過(guò)一系列推算，再進(jìn)行下一 步的修改。螺桿外徑在在 2038 范圍之內(nèi)選取，而對(duì)鋼球中心距、螺桿外徑1D 以及螺母內(nèi)徑控制在=（5%10%）。2D1DD 轎車貨車和大客車齒扇齒模數(shù) mmm/排量ml/前軸負(fù)荷N/前軸負(fù)荷N/最大裝載質(zhì)量 kg/ 3.05003500380030005000 350 3.5100018004700735045007500 1000 4.01600200070009000550018500 2500 4.52000830011000700019500 2700 5.022001000011000900024000 3500 6.01700037000 6000 6.52300044000 8000 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 13 根據(jù)表 4.2，查表得出的鋼球中心距以及螺桿外徑，本設(shè)計(jì)初選鋼球中心距為 32，螺桿外徑 29，-=8，所以螺母內(nèi)徑為 31.56 8。 mmmm2D1D%D2Dmm 表 4.2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) 鋼球直徑 mm/ 5.55/ 6 5.556/ 6.350 6.3507.1447.144/8.000 螺距mm/7.9388.7319.5259.525/ 10.000 10.000/ 11.000 工作圈 數(shù) 1.51.5/2.52.5 環(huán)流行數(shù)2 螺母長(zhǎng)度 mm/ 4145/5246/475856/59/6272/7880/82 齒扇齒數(shù)3/55 齒扇整圓 齒數(shù) 12/131313/14/15 齒扇壓力 角 2230/2730 切削角630630/730 齒扇寬 mm/ 22/2525/2725/283028/3230/34 /48 35/38 4.1.2 鋼球直徑鋼球直徑及數(shù)量及數(shù)量dn 為了提高承載能力，我們竟可能把鋼球的直徑取得大。同時(shí)也應(yīng)該增加螺桿 和螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸。而鋼球直徑應(yīng)該取在 79范圍內(nèi)，這樣符mm 合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表 4.2 查得得到的鋼球直徑，本次設(shè)計(jì)選用的鋼球直徑為 7.144。mm 為了進(jìn)一步的提高承載能力，增加鋼球的數(shù)量可以提高轉(zhuǎn)向器的承載能力， 但是隨著鋼球的增加，鋼球在螺旋槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)會(huì)顯得很糟糕，這樣導(dǎo)致了傳動(dòng)效 率的降低。鋼球本身自帶的誤差會(huì)使得螺旋槽內(nèi)的鋼球并不是所有的都在運(yùn)動(dòng)。 我們把每個(gè)環(huán)路的鋼球數(shù)量控制在 60 個(gè)以內(nèi)，這樣能保證了鋼球受到良好的承載。 為此，每個(gè)環(huán)路的鋼球數(shù)量應(yīng)該分配好，可用下列的公式計(jì)算： （4.1） 0 cos DWDW n dd 式中 為鋼球中心距；為在一個(gè)環(huán)路中的工作圈數(shù)；為鋼球數(shù)；為螺線DWn 0 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 14 導(dǎo)程角，常取=58，故1。 0 cos 本設(shè)計(jì)中鋼球直徑=7.144，工作圈數(shù)=1.5，由公式（4.1）可得鋼球數(shù)dmmW 為 22。n 4.1.3 滾道截面滾道截面 當(dāng)由兩條圓弧組成的螺桿和螺母的螺母的滾道界面形成四段圓弧滾道界面的 時(shí)候，如圖 4.1 所示，在鋼球和螺旋槽內(nèi)部滾道接觸的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)四個(gè)交點(diǎn)。 此時(shí)在傳動(dòng)的過(guò)程中，具有最小的間隙。這樣就可以滿足要求?？梢允柜{駛員轉(zhuǎn) 動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)的范圍變小。圖 4.1 中鋼球和螺旋槽內(nèi)部滾道之間形成的間隙。我們 可以增加一下潤(rùn)滑油進(jìn)去。除此之外，鋼球和螺旋槽會(huì)形成摩擦，摩擦產(chǎn)生的雜 質(zhì)可以存儲(chǔ)在間隙里面。這也告訴了我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中，螺桿和螺母溝槽的半 徑應(yīng)該設(shè)計(jì)成大于鋼球的半徑/2，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，一般取=（0.510.53）crdcr ，這樣設(shè)計(jì)的原因是能大大的減少鋼球和螺旋槽內(nèi)部滾道的摩擦。防止生成過(guò)d 多的雜質(zhì)。 本設(shè)計(jì)取=0.51=3.64。crdmm 圖 4.1 滾道截面示意圖 4.1.4 接觸角接觸角 接觸角是鋼球和螺桿正方向與法向截面的夾角。接觸角可以使軸向和徑向 的力分配均勻。接觸角最多可以取 45。 本設(shè)計(jì)取為 45 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 15 4.1.5 螺距螺距和螺旋線導(dǎo)程角和螺旋線導(dǎo)程角P 0 轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角，與之對(duì)應(yīng)的螺母移動(dòng)的距離為S （4.2） / 2sP 式中，為螺紋螺距。P 在這個(gè)情況下，齒扇節(jié)圓旋轉(zhuǎn)的弧長(zhǎng)等于，同時(shí)搖臂轉(zhuǎn)向過(guò)了角，存在S P 關(guān)系為 （4.3） P sr 式中， 為齒扇節(jié)圓半徑。r 聯(lián)立式（4.2）、（4.3）得，將對(duì)進(jìn)行求導(dǎo)，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)P/r2 P P 向器的角傳動(dòng)比為wi （4.4 2/ w ir P ） 由式（4.4）可知，螺紋螺距對(duì)轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的值具有影響。螺距一般PP 控制在 811范圍內(nèi)。mm 本設(shè)計(jì)選取螺距為 10。Pmm 在知道螺旋線導(dǎo)程角和螺距的狀況下，鋼球中心距也可由下式求得： 0 PD （4.5） 0 tan P D 式中螺桿與螺母滾道的螺距；P 螺線導(dǎo)程角。 0 因此根據(jù)式（4.5）反推出螺旋線導(dǎo)程角 為 6.5 0 4.1.6 工作鋼球圈數(shù)工作鋼球圈數(shù)W 鋼球的工作圈數(shù)和接觸的強(qiáng)度存在一定的聯(lián)系，在一般的狀況下，轉(zhuǎn)向器W 都是擁有兩個(gè)環(huán)路。鋼球的數(shù)量會(huì)隨著鋼球的工作圈數(shù)的增加而增加。這樣不僅 僅降低了所需要的應(yīng)力，而且也提高了其承載狀態(tài)下的能力。但是因?yàn)殇撉虮旧?的誤差，使得鋼球在受力的時(shí)候分配不均勻。驅(qū)動(dòng)桿也會(huì)隨著它的增長(zhǎng)而降低剛 度。所以我們經(jīng)常把鋼球球的工作圈分成 1.5 圈和 2.5 圈。在表 4.2 中選擇循環(huán)中 的工作循環(huán)數(shù)9。 本次循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器選用的鋼球工作圈數(shù)為 1.5 圈。W 4.1.7 導(dǎo)管內(nèi)徑導(dǎo)管內(nèi)徑1d 導(dǎo)管內(nèi)部的直徑在其里面中流動(dòng)。鋼球的直徑和導(dǎo)管的內(nèi)部直徑存edd1 在的間隙。一般的情況下 的取值應(yīng)該不能太大。不然鋼球會(huì)偏離導(dǎo)管的中心。e 需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系 Q 97666224（說(shuō)明書(shū) CAD 圖等） 16 這樣會(huì)增加了鋼球在導(dǎo)管