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机械毕业设计(论文)-轿车的转向系统的结构设

文章来源:admin 更新时间:2020-06-12

  河南理工大学万方科技学院本科结业安排 11 11 摘要 本课题的标题是转向系的安排。 以齿轮齿条转向器的安排为核心, 一是轿车转向体系总述; 二是机器转向器的挑选; 三是齿轮和齿条的合理配合, 以餍足转向器的精确传动比和强度恳求; 四是动力转向机构安排; 五是梯形机合安排。 因而本课题正在推敲上述恳求和要素的根本上探索操纵转向盘的回旋鼓动传动机构的齿轮齿条转向轴转向, 通过万向节鼓动转向齿轮轴回旋, 转向齿轮轴与转向齿条啮合, 从而促使转向齿条直线运动, 达成转向。 达成了转向器机合简易紧凑, 轴向尺寸短, 且零件数目少的益处又能填补助力, 从而达成了汽车...

  河南理工大学万方科技学院本科结业安排 11 11 摘要 本课题的标题是转向系的安排。 以齿轮齿条转向器的安排为核心, 一是轿车转向体系总述; 二是机器转向器的挑选; 三是齿轮和齿条的合理配合, 以餍足转向器的精确传动比和强度恳求; 四是动力转向机构安排; 五是梯形机合安排。 因而本课题正在推敲上述恳求和要素的根本上探索操纵转向盘的回旋鼓动传动机构的齿轮齿条转向轴转向, 通过万向节鼓动转向齿轮轴回旋, 转向齿轮轴与转向齿条啮合, 从而促使转向齿条直线运动, 达成转向。 达成了转向器机合简易紧凑, 轴向尺寸短, 且零件数目少的益处又能填补助力, 从而达成了汽车转向的宁静性和聪颖性。 正在本文中厉重举办了转向器齿轮齿条的安排和对转向齿轮轴的校核, 厉重本事和外面采用汽车安排的体味参数和大学所学机器安排的课程实质举办安排, 其结果餍足强度恳求, 安宁牢靠。 症结词: 轿车 转向系 齿轮齿条安排 转向梯形 全套图纸, 加 153893706 Cars Steering Mechanism Design Abstract: The title of this topic is the design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, first are cars steering system overview; Second, Cars steering system performance parameters; third rack gear and a reasonable match to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that require study, based on the steering wheel rotary drive transmission shaft of the steering rack and pinion steering, through the universal joint drive shaft rotation gear shift, steering rack and steering gear shaft meshing, thereby encouraging steering rack linear motion to achieve steering. Simple structure to achieve the steering tight, short axial dimension, and the number of parts can increase the advantages of less power in order to achieve the vehicle steering stability and sensitivity. In this article a major design steering rack and pinion steering gear shaft and the check, the main methods and theoretical experience in the use of automotive design parameters and the University of mechanical design school curriculum design and the results meet the strength requirements, safe and reliable. Keywords: Car; Steerin; Mechanical Type Steering Gear and Gear Rack; SteeringTrapezoida 河南理工大学万方科技学院结业安排 1目次 第 1 章 轿车转向体系总述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 轿车转向体系概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1. 1 转向体系的机合简介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1. 2 轿车转向体系的开展大概 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 轿车转向体系的恳求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 第 2 章 转向系的厉重本能参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. 1 转向系的效果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2. 1. 1 转向器的正效果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. 1. 2 转向器的逆效果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. 2 传动比蜕化特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 2. 1 转向系传动比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 2. 2 力传动比与转向系角传动比的联系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2. 2. 3 转向器角传动比的挑选. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. 3 转向器传动副的传动间隙△t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. 4 转向盘的总转动圈数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 第三章 轿车的转向器安排 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3. 1 转向器的计划阐明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3. 1. 1 机器转向器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3. 1. 2 转向左右阀 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3. 1. 3 转向系压力流量类型挑选 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3. 1. 4 液压泵的挑选 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3. 2 齿轮齿条式液压动力转向机构安排 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3. 2. 1 齿轮齿条式转向器机合阐明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3. 2. 2 轿车行驶状况与油途的联系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3. 2. 3 参考数据实在定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3. 2. 4 转向轮侧偏角谋划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3. 2. 5 转向器参数抉择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3. 2. 6 挑选齿轮齿条质料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3. 2. 7 强度校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3. 2. 8 齿轮齿条的根本参数如下外所示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3. 3 齿轮轴的机合安排 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. 4 轴承的挑选 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. 5 转向器的润滑办法和密封类型的挑选 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. 6 动力转向机构安排计划阐明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 第 4 章 转向传动机构安排 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4. 1 转向传动机构道理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4. 2 转向传送机构的臂、 杆与球销 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4. 3 转向横拉杆及其端部 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 第 5 章 转向梯形机构优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5. 1 转向梯形机构概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5. 2 整个式转向梯形机合计划阐明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5. 3 整个式转向梯形机构优化阐明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5. 4 整个式转向梯形机构优化谋划阐明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5. 4. 1 优化本事先容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5. 4. 2 整个式转向梯形机构优化谋划 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 结 论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 致 谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 河南理工大学万方科技学院结业安排 1第 1 章 轿车转向体系总述 1. 1 轿车转向体系概述 正在转向手艺方面轿车安全淡汽车雷同, 只是因为轿车的体型小, 质地轻, 正在装配空间和转向特点方面与大车有着肯定的差异, 但轿车的转向体系和常常汽车正在转向道理, 转向恳求和转向后果上都是根本相通的。 1. 1. 1 转向体系的机合简介 转向体系是汽车底盘的主要构成个别, 转向体系本能的长短直接影响到汽车行驶的安宁性、 垄断宁静性和驾驶安闲性, 它对待确保车辆的行驶安宁、 删除交通事情以及偏护驾驶员的人身安宁、 刷新驾驶员的任务前提起着主要感化。 按转向力能源的差异, 可将转向系分为机器转向系和动力转向系。 机器转向系的能量原因是人力, 完全传力件都是机器的, 由转向垄断机构(宗旨盘)、 转向器、 转向传动机构三大个别构成。 此中转向器是将垄断机构的回旋运动变化为传动机构的直线运动(厉厉讲是近似直线运动)的机构, 是转向系的焦点部件。 动力转向系除具有以上三大部件外, 其最厉重的动力原因是转向助力安装。 因为转向助力安装最常用的是一套液压体系, 因而也就离不开泵、 油管、 阀、 活塞和储油罐, 它们划分相当于电途体系中的电池、 导线、 开合、 电机和地线 轿车转向体系的开展大概 早期的轿车转向是用舵柄或横杆(即一种两头带有手柄的程度杆)举办垄断, 转向比是 1:1, 因此汽车转向时的操作是很辛勤的。 其后, 带有齿轮减速比的转向机构很疾被推行行使, 然而, 这种机构的宗旨盘不象舵柄或横杆要置放正在汽车中线的处所, 而是要置放正在汽车的左边或右边, 如此触发了 宗旨盘处所的争辩。 这场争辩昙花一现, 导致了 即日的汽车分成了 两大类宗旨盘安装法: 一类以美邦, 中邦, 俄罗斯等寰宇上大无数邦度和区域采用的左置宗旨盘, 实行右上左下的汽车行驶法则;另一类以英邦及英联邦, 日本等少数邦度和区域采用的右置宗旨盘, 实行右下左上的汽车行驶法则。 几十年来, 各样汽车都行使蜗杆扇形齿轮转向器, 现正在的轮回球式转向器也是这种转向器的一种变型, 轿车也时时行使。 正在这种转向器中, 蜗杆与扇形齿轮之间嵌入了 钢珠, 大大消重了 摩擦力, 使汽车的转向垄断变得较量轻松。 从 70 年代起轿车振起了齿轮齿条转向机构, 它由宗旨盘、 宗旨轴、宗旨节、 转动轴、 转向器、 转向传动杆和转向轮(前轮)等构成。 宗旨盘垄断转向器内的齿轮转动, 齿轮与齿条精细啮合, 促使齿条左转移或右转移, 鼓动转向轮摆动, 从而变化轿车行驶的宗旨。 这种转向机构与蜗杆扇形齿轮等其它类型的转向机构较量, 省略了转向摇臂和转向主拉杆, 具有构件简易, 传动效果高的益处。 并且它的逆传动效果也高, 正在车辆行驶时能够包管偏转车轮的主动回正, 驾驶者的途感性强。 实在, 齿轮齿条转向机构早正在一世纪前的汽车萌芽开展阶段依然有了, 只是那时还不完竣, 机件加工粗略。 1905 年通用汽车卡迪 2拉克部的工程师将齿轮齿条转向器的安排外面化, 并加工成精度很高,垄断圆活的齿轮齿条转向器, 正式使用正在轿车上。 其后, 汽车转向器的型式被蜗杆一扇形齿轮型式所垄断, 但很众人仍旧不断完竣齿轮一齿条转向机构。518彩网登录 因为近代质料科学的开展, 大大提升了 齿轮一齿条转向机构的安宁牢靠系数, 人们再次珍视这种转向机构的简易适用性, 因为它具有构件少质地轻, 本钱低的益处, 受到汽车修筑商的青睐, 现正在大无数的轿车转向器都采用齿轮一齿条型。 当代轿车马力大、 速率疾, 为了 垄断的简捷和聪颖, 中高等次的轿车转向器都加装了 转向动力安装, 又称为液压动力转向器。 它具有任务无噪声, 灵触度高体积小, 或许罗致来自不屈途面的挫折力, 正在当代轿车上获得万分渊博的使用。 1. 2 轿车转向体系的恳求 1、518彩网登录 轿车转弯行驶时, 总共车轮应绕瞬时转向核心回旋, 任何车轮不应有侧滑。 不餍足这项恳求会加快轮胎磨损, 并消重汽车的行驶宁静性。 2、 轿车转向行驶时, 正在驾驶员松开转向盘的前提下, 转向轮能主动返回到直线行驶处所, 并宁静行驶。 3、 轿车正在任何行驶状况下, 转向轮都不得出现自振, 转向盘没有摆动。 4、 转向传动机构和悬架导向安装联合任务时, 因为运动不当洽使车轮出现的摆动应最小。 5、 包管轿车有较高的机动性, 具有急忙和小转弯行驶才华。 6、 垄断简捷。 37、 转向轮碰撞到阻止物从此, 传给转向盘的后坐力要尽或许小。 8、 转向器和转向传动机构的球头处, 有驱除因磨损而出现间隙的调治机构。 9、 正在车祸中, 当转向轴和转向盘因为车架或车身 变形而联合后移时, 转向系应有能使驾驶员免遭或减轻侵犯的防伤安装。 10、 举办运动校核, 包管转向轮与转向盘转动宗旨相仿。 精确安排转向梯形机构, 能够使第一项恳求获得包管。 转向系中创立有转向减振器时, 或许抗御转向轮出现自振, 同时又能使传到转向盘上的后坐力彰彰消重。 为了 使轿车车具有优良的机动本能, 必需使转向轮有尽或许大的转角, 并要抵达按前外轮车轮轨迹谋划, 其最小转弯半径能抵达轿车车轴距的 2~2.5 倍。 常常用转向时驾驶员感化正在转向盘上的切向力巨细和转向盘转动圈数众少两项目标来评议垄断简捷性。 没有安装动力转向的轿车, 老手驶中转向, 此力应为 50~100N; 有动力转向时, 此力正在 20~50N。 轿车转向盘从中央处所转到每一端的圈数不得赶过 2.0 圈 4 第 2 章 转向系的厉重本能参数 2. 1 转向系的效果 功率 p1从转向轴输入, 经转向摇臂轴输出所求得的效果称为转向器的正效果, 用符号体现, ; 反之称为逆效果, 用符号体现。 正效果谋划公式: ppp121 (2-1) 逆效果谋划公式: ppp323 (2-2) 式中, p1为感化正在转向轴上的功率; p2为转向器中的磨擦功率;p3为感化正在转向摇臂轴上的功率。 正效果高, 转向简捷; 转向器应具有肯定逆效果, 以包管转向轮和转向盘的主动返回才华。 但为了 减小传至转向盘上的途面挫折力, 抗御打手, 又恳求此逆效果尽或许低。 影响转向器正效果的要素有转向器的类型、 机合特色、 机合参数和 5修筑质地等。 2. 1. 1 转向器的正效果 影响转向器正效果的要素有转向器的类型、 机合特色、 机合参数和修筑质地等。 1、 转向器类型、 机合特色与效果 正在四种转向器中, 齿轮齿条式、 轮回球式转向器的正效果较量高,而蜗杆指销式希罕是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效果要彰彰的低些。 统一类型转向器, 因机合差异效果也不雷同。 如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与援救轴之间的轴承能够选用滚针轴承、 圆锥滚子轴承和球轴承。 选用滚针轴承时, 除滚轮与滚针之间有摩擦亏损外, 滚轮侧翼与垫片之间还存正在滑动摩擦亏损, 故这种轴向器的效果 +仅有 54%。 别的两种机合的转向器效果划分为 70%和 75%。 转向摇臂轴的轴承采用滚针轴承比采用滑动轴承可使正或逆效果提升约 10%。 2、 转向器的机合参数与效果 倘使大意轴承和其经地方的摩擦亏损, 只推敲啮合副的摩擦亏损,对待蜗杆类转向器, 其效果可用下式谋划 )tan(tan00aa (2-3) 式中, a0为蜗杆(或螺杆) 的螺线导程角; 为摩擦角, =arctanf; f为磨擦因数。 62. 1. 2 转向器的逆效果 依据逆效果差异, 转向器有可逆式、 极限可逆式和不行逆式之分。 途面感化正在车轮上的力, 经历转向系可大个别转达到转向盘, 这种逆效果较高的转向器属于可逆式。 它能包管转向轮和转向盘自 动回正,既能够减轻驾驶员的疲乏, 又能够提升行驶安宁性。 然而, 正在不屈途面上行驶时, 传至转向盘上的车轮挫折力, 易使驾驶员疲乏, 影响安宁行驾驶。 属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和轮回球式转向器。 不行逆式和极限可逆式转向器。 不行逆式转向器, 是指车轮受到的挫折力不行传到转向盘的转向器。 该挫折力转向传动机构的零件承袭,因此这些零件容易损坏。 同时, 它既不行包管车轮主动回正, 驾驶员又缺乏途面觉得, 因而, 当代汽车不采用这种转向器。 极限可逆式转向器介于可逆式与不行逆式转向器两者之间。 正在车轮受到挫折力感化时, 此力唯有较小一个别传至转向盘。 倘使大意轴承和其它地方的磨擦亏损, 只推敲啮合副的磨擦亏损,则逆效果可用下式谋划 00tan)tan(aa (2-4) 式(2-3) 和式(2-4) 阐明: 填补导程角a0, 正、 逆效果均增大。受增大的影响, a0不宜得到过大。 当导程角小于或等于磨擦角时,逆效果为负值或者为零, 此时阐明该转向器是不行逆式转向器。 为此,导程角必需大于磨擦角。 72. 2 传动比蜕化特点 2. 2. 1 转向系传动比 转向系的传动比席卷转向系的角传动比0i和转向系的力传动比 iP。 传动系的力传动比: FFiWp/2 (2-5) 转向系的角传动比: kkkwdddtddtdi//0 (2-6) 转向系的角传动比0i由转向器角传动比 i 和转向传动机构角传动构成, 即: iii0 (2-7) 转向器的角传动比: pppwdddtddt/di/ (2-8) 转向传动机构的角传动比: kpkpkpdddtddtdi// (2-9) 2. 2. 2 力传动比与转向系角传动比的联系 转向阻力 FW与转向阻力矩M r的联系式: 8aMFwr (2-10) 感化正在转向盘上的手力Fh与感化正在转向盘上的力矩M h的联系式: swhhDMF2 (2-11) 将式(2-10) 、转向系配件 式(2-11) 代入 hWpFFi/2后获得: aMDMihswrp (2-12) 倘使大意磨擦亏损, 依据能量守恒道理, 2Mr/Mh可用下式体现 02iddMMkhr (2‐13) 将式(2-10) 代入式(2-11) 后获得: aDiiswp20 (2-14) 当 a和 Dsw稳定时, 力传动比pi 越大, 固然转向越轻, 但0i也越大,阐明转向不聪颖。 2. 2. 3 转向器角传动比的挑选. 转向器角传动比能够安排成减小、 增大或维系稳定的。 影响抉择角传动比蜕化次序的厉重要素是转向轴负荷巨细和对汽车机动才华的恳求。 若转向轴负荷小或采用动力转向的汽车, 不存正在转向深重题目, 应 9取较小的转向器角传动比, 以提升汽车的机动才华。 若转向轴负荷大,汽车低速急转弯时的垄断简捷性题目超越, 应选用大些的转向器角传动比。 汽车以较高车速转向行驶时, 恳求转向轮响应聪颖, 转向器角传动比应该小些。 汽车高速直线行驶时, 转向盘正在中央处所的转向器角传动比不宜过小。 不然转向过分敏锐, 使驾驶员精准左右转向轮的运动有贫困。 转向器角传动比蜕化弧线应选用大致呈中央小两头大些的下凹形弧线 转向器角传动比蜕化特点弧线 转向器传动副的传动间隙△t 传动间隙是指各样转向器中传动副之间的间隙。 该间隙随转向盘转角的巨细差异而变化, 并把这种蜕化联系称为转向器传动副传动间隙特点(图 2.2) 。 探索该特点的意思正在于它与直线行驶的宁静性和转向器的行使寿命相合。 传动副的传动间隙正在转向盘处于中央及其相近处所时要极小, 最好无间隙。 若转向器传动副存正在传动间隙, 一朝转向轮受到侧向力感化, 10车轮将偏离原行驶处所, 使汽车落空宁静。 传动副正在中央及其相近处所因行使频仍, 磨损速率要比两头疾。 正在中央相近处所因磨损形成的间隙过大时, 必需经调治驱除该处间隙。 图 2.2 转向器传动副传动间隙特点 转向器传动副传动间隙特点 图中弧线 阐明转向器正在磨损前的间隙蜕化特点; 弧线 阐明行使并磨损后的间隙蜕化特点, 而且正在中央处所处已展示较大间隙; 弧线 阐明调治后并驱除中央处所处间隙的转向器传动间隙蜕化特点。 2. 4 转向盘的总转动圈数 转向盘从一个至极处所转到另一个至极处所时所转过的圈数称为转向盘的总转动圈数。 它与转向轮的最大转角及转向系的角传动比相合,并影响转向的垄断简捷性和聪颖性。 轿车转向盘的总转动圈数较少, 日常约正在 3. 6 圈以内。 11第三章 轿车的转向器安排 3. 1 转向器的计划阐明 转向器是一共转向体系的焦点个别, 转向器的安排也即是一共转向体系的症结所正在。 3. 1. 1 机器转向器 依据所采用的转向传动副的差异, 转向器的机合型式有众种。 常睹的有齿轮齿条式、 轮回球式、 球面蜗杆滚轮式、 蜗杆指销式等 齿轮齿条式转向器的齿轮齿条直接啮合, 可装配助力机构。 齿轮齿条式转向器的正逆效果都很高, 属于可逆式转向器。 其自 动回正才华强。 齿轮齿条式转向器机合简易(不须要转向摇臂和横拉杆等) 、 加工利便、 任务牢靠、 行使寿命长、 用须要调治齿轮齿条的间隙。 12轮回球式转向器的第一级传动副是螺杆螺母传动副。 第二级是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。 轮回球式转向器的正效果很高 (最高可达 90%~95%) , 操作简捷, 行使寿命长。 但逆向效果也较高, 可将地面临转向轮的挫折传给转向盘。 指销式转向器的传动副以转向蜗杆为主动件, 装正在摇臂轴曲柄端的指销为从动件。 转向蜗杆转动时, 与之啮合的指指销即绕转向摇臂轴轴线沿圆弧线运动, 并鼓动转向摇臂转动。 对转向其机合方法的挑选, 厉重是依据汽车的类型、 前轴负荷、 行使前提等来决计, 并要推敲其效果特点、 角传动比蜕化特点等对行使前提的符合性以及转向器的其他本能、 寿命、 修筑工艺等。 中、 小型轿车以及前轴负荷小于 1.2t 的客车、 货车, 众采用齿轮齿条式转向器。 齿轮齿条式转向器装配助力机构利便且转向器机合简易, 适合于轿车。 故本安排选用齿轮齿条式转向器。 3. 1. 2 转向左右阀 转向左右阀按阀体的运动宗旨分为, 滑阀式和转阀式两种。 阀体沿轴向转移来左右油液流量的左右阀, 称为滑阀式转向左右阀。 滑阀的特色是靠阀体的转移左右油液流量, 需较大运动空间。 而阀体沿轴转动来左右油液流量的左右阀, 称为转阀式左右阀。 转阀的特色是靠阀体转动左右油液流量。 体积小, 加工恳求精度高。 13 图 3.1 转阀机合图 轿车体积小, 且质地不高, 对转向力恳求也不是太高, 因为轿车自己是高精度产物, 故本安排选用转阀式转向左右阀, 如图 3.1。 3. 1. 3 转向系压力流量类型挑选 液压动力转向系按体系内部的压力状况分, 有常压式和常流式两种。 常压式液压动力转向系正在汽车直线行驶, 转向盘维系中立处所时,转向左右阀时时处于封闭处所。 向油泵输出的压力油充入储能器。 当储能器压力增进到原则值后, 油泵即主动卸荷空转, 从而储能器压力得以节制正在该原则值以下。 当转动转向盘时, 机器转向器, 即通过转向摇臂等杆件使转向左右阀转入开启处所。 此时储能器中的压力油即流入转向动力缸。 动力缸输出的液压感化力, 感化正在转向传动机构上, 以助机器转向器输效力之亏折。 转向盘一停滞运动, 转向左右阀便随之回答到封闭处所。 于是, 转向加力感化终止。 由此可睹, 无论转向盘处于中立位 14置照旧转向处所, 也无论转向盘维系静止照旧运动状况, 该体系任务管途中老是维系高压。 常流式液压动力转向系正在汽车不转向时, 转向左右阀, 维系开启。转向动力缸的活塞双方的任务腔, 因为都与低压回油管途相通而不起感化。 转向油泵. 输出的油液流入转向左右阀, 又由此流反转向油罐。 因转向左右阀的俭约阻力很小, 故油泵输出压力也很低, 油泵本质上处于空转状况。 当驾驶员转动转向盘, 通过机器转向器使转向左右阀处于与某一转弯宗旨相应的任务处所时, 转向动力缸的相应任务腔方与回油管途阻遏, 转而与油泵输出管途相通, 而动力缸的另一腔则仍旧通回油管途。 地面转向阻力经转向传动机构传到转向动力 缸的推杆和活塞上, 造成比转向左右阀俭约阻力高得众的油泵输出管途阻力。 于是转向油输出压力快速升高, 直到足以促使转向动力缸活塞为止。 转向盘停滞转动后, 转向左右阀随即回答到中立处所, 使动力缸停滞任务。 上述两种液压动力转向系比拟较, 常压式的益处正在于有储能器蓄积液压能, 能够行使流量较小的转向油泵, 并且还能够正在油泵不运转的处境下维系肯定的转向加力才华, 使汽车有或许续驶肯定隔绝。 这一点对重型汽车而言尤为主要。 常流式的益处则是机合简易, 油泵寿命长, 漏泄较少, 打发功率也较少。 因而, 目 前唯有少数重型汽车采用常压式液压动力转向系, 而常流式液压动力转向系则渊博使用于各样汽车。 对待轿车而言本课题挑选行使常流式液压动力转向系。 153. 1. 4 液压泵的挑选 目前, 动力转向液压泵大无数采用双感化式叶片泵。 3. 2 齿轮齿条式液压动力转向机构安排 齿轮齿条式液压动力转向机构是正在纯机器式齿轮齿条式转向向机构的根本上加上液动加力安装, 辅助转向。 3. 2. 1 齿轮齿条式转向器机合阐明 齿轮齿条式转向器分两头输出式和中央(或单端) 输出式两种。 图 3.2 两头输出式齿轮齿条转向器 1转向横拉杆 2防尘套 3球头座 4转向齿条 5转向器壳体 6调治螺塞 7压紧弹簧 8锁紧螺母 9压块 10万向节 11转向齿轮轴 12向心球轴承 1613滚针轴承 两头输出的齿轮齿条式转向器如上图所示, 动作传动副主动件的转向齿轮轴 11 通过轴承 12 和 13 装配正在转向器壳体 5 中, 其上端通过花键与万向节叉 10 和转向轴结合。 与转向齿轮啮合的转向齿条 4 程度安排,两头通过球头座 3 与转向横拉杆 1 相连。 弹簧 7 通过压块 9 将齿条压靠正在齿轮上, 包管无间隙啮合。 弹簧的预紧力可用调治螺塞 6 调治。 当转动转向盘时, 转向器齿轮 11 转动, 使与之啮合的齿条 4 沿轴向转移, 从而使安排横拉杆鼓动转向节安排转动, 使转向车轮偏转, 从而达成汽车转向。 中央输出的齿轮齿条式转向器如下图所示, 其机合及任务道理与两头输出的齿轮齿条式转向器根本一样, 差异之处正在于它正在转向齿条的中部用螺栓 6 与安排转向横拉杆 7 相连。 正在单端输出的齿轮齿条式转向器上, 齿条的一端通过外里托架与转向横拉杆相连。 图 3.3 中央输出式齿轮齿条转向器 171万向节叉 2转向齿轮轴 3调治螺母 4向心球轴承 5滚针轴承 6固定螺栓 7转向横拉杆 8转向器壳体 9防尘套 10转向齿条 11调治螺塞 2锁紧螺母 13压紧弹簧 14压块 彰彰能够看出行使两头输出的转向器较中央输出的转向器简易, 且容易达成液动助力。 故本课题选用两头输出。 液动齿轮齿条转向器的功效达成。 齿轮齿条式液压动力转向机构是正在纯机器式齿轮齿条式转向向机构的根本上加上液动加力安装, 辅助转向。 加力安装厉重席卷液压泵, 分拨阀, 管途又有助力缸等, 如图 3.4。 图 3.4 齿轮齿条式转向器爆炸图 将转阀接口如图 3.5 所示结合输油管途 18 图 3.5 转阀油途结合 液压助力转向器助力转向任务道理如图 3.6 所示。 图 3.6 液动齿轮齿条式转向体系任务道理图 3. 2. 2 轿车行驶状况与油途的联系 1、 直线行驶 轿车直线行驶时宗旨盘无偏转, 动力缸安排两腔相通如图 3.7 所示,体系中唯有极小征服滚动阻力的油液压力, 助力体系此时无助力。 19 图 3.7 直线、 右转向行驶 轿车向右转向行驶时, 转动宗旨盘顺时针宗旨转动--扭杆扭变化形--滑阀偏转--动力油缸左腔进入高压油, 右腔与回油管途连通--转向轮偏转--转向齿轮与转向轴同向转动, 如图 3.8 所示。 20 图 3.8 右转向行驶时油途任务情状 3、 左转向行驶 轿车向左转向行驶时, 转动宗旨盘--扭杆扭变化形--滑阀偏转--动力油缸右腔进入高压油, 左腔与回油管途连通--转向轮偏转--转向齿轮与转向轴同向转动, 如图 3.9 所示。 21 图 3.9 左转向行驶时油途任务情状 4、 动力转向安装的其它特点 转向动力缸有随转向盘任务或停滞的随动感化。 当液压体系爆发挫折不行助力或助力消重, 即爆发助力失效时, 驾驶员能够通过宗旨盘直接操作转向, 只是此时操作力增大。 3. 2. 3 参考数据实在定 轮距 mm 1429mm 轴距 mm 2471mm 空载时前轴分拨载荷 636 整备质地 ma/kg 1060 22轮胎型号 185/60R14T 主销偏移距 a/mm 50mm 轮胎压力 p/MPa 0.2 宗旨盘直径SWD mm 400mm 最小转弯半径 mm 530 转向梯形臂 mm 200mm 3. 2. 4 转向轮侧偏角谋划 图 3.10 车轮处所简图 2324715300sin0.46623LR  (3-1) 27.7899  2471tan0.75798cos5300 cos1429LRB (3-2) 37.16  3. 2. 5 转向器参数抉择 齿轮齿条转向器的齿轮众采用斜齿轮, 齿轮模数正在 2 ~ 3mm 之间,主动小齿轮齿数正在 5 ~ 7 之间, 压力角取20  , 螺旋角正在 9 ~15 之间。 故取小齿轮16z ,2.5nm ,10 右旋, 压力角20 , 精度品级 8 级。 转向节原地转向阻力矩: 331R0.73(636 9.8)0.2M2646.353GfN mmP (3-3) 宗旨盘转动圈数: 1180cos2.5cos37.1663.6nLmnZ (3-4) 角传动比: 3603.6 360(27.7820.25()37.16 )WwKni (3-5) 宗旨盘上的手力: 2422. 200 2646.35110.07400 26.56 0.9RhswLMFND i (3-6) 感化正在转向盘上的垄断载荷:对轿车该力不应赶过 150~200N, 于是适合安排恳求。 2110.07 4002220142hhswhhswMF DFMN mmD (3-7) 力传动比: 2646.35 10 40022014 509.6170RswphM D kiM a (3-8) 取齿宽系数1.2d  mmzmdn2314.1510cos65 . 2cos11 (3-9) 齿条宽度mmdbd278.182314.152 . 112圆整取mmb202, 则取齿轮齿宽121030bbmm 3. 2. 6 挑选齿轮齿条质料 小齿轮: 齿轮常常选用邦内常用、 本能良好的 20CrMnTi 合金钢, 热管理采用外外渗碳淬火工艺, 齿面硬度为 HRc58~63。 而齿条选用与20CrMnTi具有较好配合性的 40Cr动作啮合副, 齿条热管理采用高频淬火工艺, 外外硬度 HRc50~56。 253. 2. 7 强度校核 1、 校核齿轮接触疲乏强度 抉择参数, 按 ME 级质地恳求取值 lim11500HMPa,lim2650HMPa,lim11.5HS,lim21.3HS,121NNZZ lim2lim1HH 故以 lim2H 谋划 Hp MPaSZHNHHP5003 . 116502lim22lim (3-10) 查得1.35AK 1.05VK ,1.1K,1.1K;1.7152AVKK K K K 2.46HZ , 189.8EZ , 0.92Z , 10则cos0.99Z,12.5k  HpEHHMPauukbdKTZZZZ44.48312211 (3-11) 齿轮接触疲乏强度及格。 2、 校核齿轮弯曲疲乏强度 抉择参数, 按 ME 级质地恳求取值lim1500FMPa; lim2280FMPa ; lim12.2FS;lim21.5FS ; 121NNYY ; 2.0STY  26lim2lim1FF 故以 lim2F 谋划 Fp: MPaYSYNFSTFFp33.37315 . 1228022lim2lim (3-12) 据齿数查外有:3.69FaY ; 1.41saY ; 0.7Y; 0.9Y。 则:FPsaFanFMPaYYYYmbdKT723.28321111 (3-13) 齿轮弯曲疲乏强度及格。 3. 2. 8 齿轮齿条的根本参数如下外所示 外 3.2 齿轮齿条根本参数名称 符号 公式 齿轮 齿条 齿数 z z 6 31 分度圆直径 d cosnm zd 15.2314 变位系数 nx 1 齿顶高 a h ()aannnhhx m 5 2.5 齿根高 fh *()fannnnhhxcm0.625 3.125 齿顶圆直径 ad aahdd2 25.2314 齿根圆直径 fd ffhdd2 13.9814 齿轮中圆直径 md 2mnnddx m 20.2314 27螺旋角  10 齿宽 b 1 ddb 30 20 3. 3 齿轮轴的机合安排 图 3.11 齿轮轴的机合安排 3. 4 轴承的挑选 轴承 1: 深沟球轴承 6004 (GB/T276-1994) 轴承 2: 滚针轴承 NA4901 (GB/T5801-1994) 3. 5 转向器的润滑办法和密封类型的挑选 转向器的润滑办法: 人工按期润滑 润滑脂: 石墨钙基润滑脂(ZBE36002-88) 中的 ZG-S 润滑脂。 密封件: 回旋轴唇形密封圈 FB 16 30 GB 138711992 3. 6 动力转向机构安排计划阐明 液压式动力转向由于油液任务压力高, 动力缸尺寸小、 质地小, 机合紧凑, 油液具有不行压缩性, 聪颖度高以及油液的阻尼感化可罗致途面挫折等益处而被渊博使用。 由分拨阀、 转向器、 动力缸、 液压泵、 贮油罐和油管等构成液压式动力转向机构。 依据分拨阀、 转向器和动力缸 28三者互相处所的差异, 它分为整个式和分置式两类。 后者按分拨阀所正在处所差异又分为: 分拨阀装正在动力缸上的称为联阀式 (b); 分拨阀装正在转向器和动力缸之间的拉杆上称为连杆式 (c); 分拨阀装正在转向器上的称为半分置式。 图 3.12 动力转向机构安排计划图 1-分拨阀 2-转向器 3-动力缸 正在阐明较量上述几种差异动力转向机构安排计划时, 常从机合上是 29否紧凑; 转向器厉重零件是否承袭由动力缸作战起来的载荷; 拆装转向器是否容易; 管途, 希罕是软管的管途是非; 转向轮正在侧向力感化下是否容易惹起转向轮摆振; 能不行采用榜样转向器等方面来做较量。 比如整个式动力转向器, 因为分拨阀、 转向器、 动力缸三者装正在一块, 因此机合紧凑, 管途也短。 正在转向轮受到侧向力感化时或者鼓动机的振动不会影响分拨阀的振动, 因此不行惹起转向轮摆振。 它的污点是转向摇臂轴、 摇臂等转向器厉重零件, 都要承袭由动力缸所作战起来的载荷, 因而必需加大它们的尺寸和质地, 这对安排它们带来倒霉的影响。 同时还不行采用榜样转向器, 拆装转向器时要比分置式的贫困。 除此以外, 因为对转向器的密封本能恳求高, 这对转向器的安排, 希罕是重型汽车的转向器安排带来贫困。 对待轿车来说, 因为空间自己节制, 选用机合紧凑的整个型较为适应, 且较短的管途也能够删除走漏, 经济而又环保。动力缸的厉重尺寸有动力缸内径, 活塞行程, 活塞杆直径和动力缸壳体壁厚 图 6‐2 动力缸的安排 30选用整个式液压动力转向机构。 3. 液压动力转向机构的谋划动力缸出现的推理 F 为:LLFF11式中。1L 为转向摇臂长度: L 为转向摇臂轴到动力缸活塞间的隔绝, 推力 F 与任务油液压 p 和动力缸截面面积 S 间的联系:pLLFS11(1)。 由于动力缸活塞两侧的任务面积差异, 应按较小的一侧的任务面积来谋划, 即: 2p24dDS(2) 式中 D 为动力缸内径,2pd 为活塞杆直径, 初选2pd =0.35D 压力 P=6.3Mpa联立(1)(1) 得2p114dpLLFD=63mm 于是 d=22mm活塞行程是车轮转制最大角时, 有直拉杆的转移量换算到活塞杆处的转移获得的。 31活塞厚度可取为 B=0.3D。 动力缸最大长度 S 为: 5 . 0mmSDDS1303 . 06 . 0~101动力缸壳体厚 t, 依据谋划轴向平面拉应力ntDtDpsz224式中。 P 为油液压力, D 为动力缸内径; t 为动力缸壳体厚壁; n 为安 系数 n=3. 5~5. 0;s 为壳体质料的屈从点, 壳体质料用球墨铸铁采用QT500-0. 5, 抗拉强度为 500MPa, 屈从点 350Mpa。 t=5mm, 活塞杆用 45 刚修筑, 为提升牢靠性和寿命, 恳求外外镀铬并磨光。 32第 4 章 转向传动机构安排 4. 1 转向传动机构道理 图 4. 1 转向核心的差异轨迹圆 如上图 4.1 所示: 转向传动机构的职业是将转向器输出端的摆动变化为左、 右转向车轮绕其转向主销的偏转, 并使它们偏转到绕统一瞬时转向核心的差异轨迹圆上, 达成车轮无滑动地滚动转向。 为了 使左、 右转向车轮偏转角之间的联系能餍足这一汽车转向运动学的恳求, 则要由转向传动机构中的转向梯形机构的精准安排来包管。 因为日常齿轮齿条式转向器与安排横拉杆铰接, 而安排横拉杆日常直接与转向节下节臂铰接, 于是正在这里我假定把安排梯形臂变化为转向节的一个别。 33依据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴处所的差异, 齿轮齿条式转向器正在汽车上有四种安排方法: 转向器位于前轴后方, 后置梯形;转向器位于前轴后方, 前置梯形; 转向器位于前轴前哨, 后置梯形; 转向器位于前轴前哨, 前置梯形, 睹图 4.2。 图 4. 2 梯形摆设 本安排采用上图 a 计划摆设本事, 道理结果如下图 34 图 4.3 齿轮齿条转向系的转向道理 4. 2 转向传送机构的臂、 杆与球销 转向传动机构的杆件应选用刚性好、 质地小的 20、 30或 35 号钢的无缝钢管修筑, 其沿长度宗旨的外形可依据总安排的须要确定。 转向传动机构的各元件间采用球形铰接, 球形铰接的厉重特色是或许驱除因为铰接处的外而磨损而出现的间隙, 也能餍足两铰接件间繁杂的相对运动。 正在当代球形铰接的机合中均是用弹簧将球头与衬垫压紧。并且应采用有用机合门径维系住润滑质料及抗御尘土污物进入。 球销与衬垫均采用低碳合金钢如 12CrNi3A, 18MnTi, 或 20CrN 修筑, 任务外外经渗碳淬火管理, 渗碳层深 1.5~3.0mm, 外外硬度 HRC 56~63。 应承采用中碳钢 40或 45 修筑并经高频淬火管理, 球销的过渡圆 35角处则用滚压工艺加强。 球形铰接的壳体则用钢 35 或 40 修筑。 4. 3 转向横拉杆及其端部 转向横拉杆与梯形转向杆系的类似。 球头销通过螺纹与齿条结合。当这些球头销依修筑厂的典型拧紧时, 正在球头销上就感化了 一个预载荷。 防尘套夹正在转向器两侧的壳体和转向横拉杆上, 这些防尘套禁止杂物进入球销及齿条中。 转向横拉杆端部与外端用螺纹联接。 这些端部与梯形转向杆系的类似。 侧面螺母将横拉杆外端与横拉杆锁紧(图 4.4) 。 图 4.4 转向横拉杆外接头 1横拉杆 2锁紧螺母 3外接头壳体 4球头销 5六角开槽螺母 6球碗 7端盖 8梯形臂 9启齿销 外 4.1 转向横拉杆及接头的尺寸安排参数 序号 项目 符号 尺寸参数(mm) 1 横拉杆总长 a L 281 362 横拉杆直径 La 15 3 螺纹长度 ML 60 4 外接头总长 WL 120 5 球头销总长 QXL 62 6 球头销螺纹公称直径qxd M10×1 7 外接头螺纹公称直径wd M12×1.5 8 内接头总长 NL 65.3 9 内接头螺纹公称直径n d M16×1.5 10 转向梯形臂 m 200 图 4.5 转向传动安排后果简图 37第 5 章 转向梯形机构优化 5. 1 转向梯形机构概述 转向梯形机构用来包管汽车转弯行驶时完全车轮能绕一个瞬时转向核心, 正在差异的圆周上做无滑动的纯滚动。 安排转向梯形的厉重职业之一是确定转向梯型的最佳参数和举办强度谋划。 日常转向梯形机构安排正在前轴之后, 但当鼓动机处所很低或前轴驱动时, 也有位于前轴之前的。 转向梯形有整个式和断开式两种, 挑选整个式或断开式转向梯形计划与悬架采用何种计划有相合。 无论采用哪一种计划, 必需精确挑选转向梯形参数, 做到汽车转弯时, 包管总共车轮绕一个瞬时转向核心行驶, 使正在差异圆周上运动的车轮, 作无滑动的纯滚动运动。 同时, 为抵达总体安排恳求的最小转弯直径值, 转向轮应有足够大的转角。 5. 2 整个式转向梯形机合计划阐明 38图 5. 1 整个式转向梯形 1转向横拉杆 2转向梯形臂 3前轴 整个式转向梯形是由转向横拉杆 1, 转向梯形臂 2 和汽车前轴 3 构成, 如图 5.1 所示。 此中梯形臂呈紧缩状向后延迟。 这种计划的益处是机合简易, 调治前束容易, 修筑本钱低; 厉重污点是一侧转向轮上、 下跳动时, 会影响另一侧转向轮。 当汽车前悬架采用非独立悬架时,转向机原理结构图 应该采用整个式转向梯形。 整个式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或前轴前(称为前置梯形)。 对待鼓动机处所低或前轮驱动汽车, 常采用前置梯形。 前置梯形的梯形臂必需向前外侧宗旨延迟, 因此会与车轮或制动底板爆发过问, 于是正在安排上有贫困。 为了 偏护横拉杆免遭途面不屈物的毁伤, 横拉杆的处所应尽或许安排得高些, 起码不低于前轴高度。 5. 3 整个式转向梯形机构优化阐明 汽车转向行驶时, 受弹性轮胎侧偏角的影响, 完全车轮不是绕位于后轴沿长线上的点滚动, 而是绕位于前轴和后轴之间的汽车内侧某一点滚动。 此点处所与前轮和后轮的侧偏角巨细相合。 因影响轮胎侧偏角的要素许众, 且难以精准确定, 故下面是正在大意侧偏角影响的前提下, 阐明相合两轴汽车的转向题目。 此时, 两转向前轮轴线的延伸线应交正在后轴延伸线 所示。 设 i、 o 划分为内、 外转向车轮转角, L为汽车轴距, K 为两主销核心线延伸线到地面交点之间的隔绝。 若要包管总共车轮绕一个瞬时转向核心行驶, 则梯形机构应包管内、 外转向车轮的转角有如下联系: LKiocotcot (5-1) 39 图 5. 2 理念的内、 外车轮转角联系简图 若自变角为 o, 则因变角 i 的指望值为: )/cot(cot)(0LKarcfoi (5-2) 现有转向梯形机构仅能近似餍足上式联系。 以图所示的后置梯形机构为例, 正在图上作辅助用虚线, 操纵余弦定理可推得转向梯形所给出的本质因变角i 为 )cos(212cos)cos(cos2arccos)cos(21)sin(arcsin020020mKmKmKmKmKi(5-3) 式中: m 为梯形臂长; 为梯形底角。 所安排的转向梯形给出的本质因变角i , 应尽或许逼近外面上的指望值i。 其偏向正在最常行使的中央处所相近小角领域内应尽量小, 以减 40少高速行驶时轮胎的磨损; 而正在每每时行使且车速较低的最大转角时,可恰当放宽恳求。 因而, 再引入加权因子)( 0, 组成评议安排优劣的对象函数为)(xf %100)()()()()(max1oiioiioiiioiooixf (5-4) 由以上可得: %100cotcot)cos(212cos)cos(cos2arccoscotcot)cos(21)sin(arcsin)()(0200201maxLKarcmKmKmKLKarcmKmKxfoiioiiioiooi (5-5) 式中: x 为安排变量,mxxx21; omax 为外转向车轮最大转角,由图 5-2 得 aDL2arcsinminmaxo (5-6) 式中, Dmin 为汽车最小转弯直径; a 为主销偏移距。 推敲到无数行使工况下转角 o 小于 20, 且 10以内的小转角行使得 41越发频仍, 因而取: 5 . 1max205 . 020100 . 1100)(ooooo (5-7) 作战牵制前提时应试虑到: 安排变量 m 及 过小时, 会使横拉杆上的转向力过大; 当 m 过大时, 将使梯形安排贫困, 故对 m 的上、 下限及对 的下限应创立牵制前提。 因 越大, 梯形越逼近矩形, 值就越大, 而优化流程是求的极小值, 故可不必对 的上限加以节制。 综上所述, 各安排变量的取值领域组成的牵制前提为: 000minmaxminmmmm ...

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