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汽车循环球式转向器设计 摘要 汽车是一种性能要求高，负荷变化大的运输工具。转向系统作为汽车的关键部件之一，更需要了解和掌握。转向器作为转向系统的重要组成部件，对它的深入的研究显得意义重大。循环球式转向器主要由螺杆、钢球、螺母和转向器壳体等组成，具有较高的传动效率，操纵轻便，磨损较小，使用寿命长，今年来得到广泛的应用。根据现有的国家标准并按照汽车设计的原则设计一款循环球转向器，完成装配图和零件图的平面绘制，使其能够满足现代商用车的国家标准要求。随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，循环球齿条-齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。 关键词：循环球；转向器；设计；分析；商用车 目录 第一章 转向器总体概述 1 1.1 转向器的功用 1 1.2 转向器的分类 1 1.3 转向器的定义 1 1.4 循环球式转向器 1 1.4.1 循环球式转向器的结构及特点 1 1.4.2 循环球式转向器的工作原理 1 1.4.3 循环球式转向器的组成 2 第二章 转向器总成方案分析 3 2.1 转向器的设计要求 3 2.2 转向器的总成方案设计 3 第三章 循环球式转向器主要参数的选择 6 3.1 钢球中心距D、螺杆外径D1、 螺母内径D2 6 3.2 钢球直径d及数量n 6 3.3 滚道截面 8 3.4 接触角θ 8 3.5 螺距P和螺线导程角α0 8 3.6 工作钢球圈数W 9 3.7 导管内径d1 9 3.8 转向器的效率 9 3.8.1转向器的正效率η+ 10 3.8.2 转向器的逆效率η- 10 3.9 转向器各参数的计算 11 3.10 轴的计算 12 第四章 齿条、齿扇传动副的设计 13 4.1 齿条、齿扇传动副的原理 13 4.2 变厚齿扇 14 4.2.1 变厚齿扇的分析 14 4.2.2 变厚齿扇齿形的计算 14 第五章 转向器载荷的计算 17 5.1 转向器计算载荷的确定 17 5.2 循环球式转向器零件强度计算 18 5.2.1 钢球与滚道之间的接触应力 18 5.2.2 齿扇齿的弯曲应力σw 19 5.2.3 转向摇臂轴直径的确定 19 第六章 总结 20 参考文献 21 致谢 22 第一章 转向器总体概述 1.1 转向器的功用 转向器的作用将驾驶员加在转向盘上的力矩放大，并降低速度，然后传给转向传动机构循环球齿条齿扇式曲柄指销式将有人驾驶和无人驾驶且具有动力源的机械装置，使其在运行过程中随机改变运行路线和方向的装置。驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且在性能上安全、可靠、操纵上灵活、轻便。转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被必威体育精装版方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动 图1.1 循环球齿条齿扇式转向器[1] 第二章 转向器总成方案分析 2.1 转向器的设计要求 （1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时针方向旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 （2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的情况下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。 （3）汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生振动，转向盘没有摆动。 （4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。 （5）保证汽车有较高的机动性，具有快速和小转弯能力。 （6）操纵轻便。 （7）转向轮碰到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 （8）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。 （9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身的变形而后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 （10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。 正确设计转向梯形机构，可以使第一项得到保证。转向系中设有转向减震器时，能够防止转向轮产生振动，同时又能使传动转向盘上的反冲力明显下降。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2.5倍。通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵