柴油動力微型客車轉(zhuǎn)向系設(shè)計[3張cad圖紙+文檔全套資料]

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）任 務(wù) 書 （指導(dǎo)教師填表） 填表時間：2015 年 3 月31 日 學(xué)生姓名 張崢耀 專業(yè)班級 車輛 11 指導(dǎo)教師 林維 課題類型 工程設(shè)計 設(shè)計（論文）題目 柴油動力微型客車設(shè)計（轉(zhuǎn)向系設(shè)計） 主要研 究內(nèi)容 該車的基本參數(shù)為：柴油發(fā)動機(jī)，最高車速140KM/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑≤4.5米，乘員人數(shù)6~8人，擋位數(shù)4+1(或5+1)。 參照微型客車的整體布局參數(shù)（網(wǎng)上可以查到）、微型客車底盤實(shí)物（車輛實(shí)驗室整車陳列室內(nèi)）、微型轎車實(shí)物（車輛實(shí)驗室整車拆裝室內(nèi)）和有關(guān)的其他車型（查閱有關(guān)資料），完成該車的底盤（總體）設(shè)計任務(wù)。 主要技 術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo)) 完成該車的轉(zhuǎn)向系設(shè)計，繪制總和不少于3張零號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含用計算機(jī)（或手工）繪制的具有中等難度的1號圖紙一張以上。 按要求格式獨(dú)立撰寫不少于12000字的設(shè)計說明書，應(yīng)有中英文摘要（中文摘要不少于400字），全部用計算機(jī)打?。ň幣乓蟮胶幽峡萍即髮W(xué)教務(wù)處網(wǎng)站查：河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)手冊），查閱與課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料15篇以上，獨(dú)立完成10000以上印刷符號的外語資料譯文。 進(jìn)度計劃 （5周） 調(diào)研，搜集、分析資料。 （6周） 全組集體討論，確定總體方案與部件方案，撰寫開題報告（模板到“教育在線”下載）。 （7 —9周） 完成主要總圖設(shè)計。（其中4月30日下午至少交第一張零號圖） （10—11周） 完成零、部件圖設(shè)計，并完成機(jī)繪圖。（5月25日下午交其余部分圖紙） （12—13周） 按要求整理、編寫設(shè)計說明書、整理圖紙及全部設(shè)計文件，最后交卷。（6月4日下午四點(diǎn)交全部圖紙及設(shè)計說明書） （14周） 老師審核、互審評閱設(shè)計，答辯，評定成績。 主要參 考文獻(xiàn) 汽車構(gòu)造； 汽車?yán)碚摚? 汽車設(shè)計； 汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計； 車身造型； 汽車車型手冊； 有關(guān)汽車行業(yè)雜志。 機(jī)械零件設(shè)計手冊 研究所（教研室）主任簽字： 2013 年 4 月 2 日 車輛與交通工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 柴油動力微型客車設(shè)計（轉(zhuǎn)向系設(shè)計） 摘 要 這次我們是進(jìn)行微型客車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計，因為所設(shè)計的車輛較輕，而且尺寸比較小，空間布局緊湊，所以采用機(jī)械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 因為微型客車空間結(jié)構(gòu)緊湊，且制造成本有限，所以要求微客的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠適應(yīng)這些要求，因此它的轉(zhuǎn)向系占用汽車的空間要小，占汽車整體質(zhì)量的比重要竟可能的小，而且要耐用和便宜，并且同類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場占有率高，便于維修。因此我們綜合以上因素考慮各類轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)，最終鑒于齒輪齒條轉(zhuǎn)向器構(gòu)造簡單，占用空間小，且質(zhì)量輕，性能可靠，其傳動效率高達(dá)90%,并且能夠自動消除傳動間隙，另外其廣泛用于乘用車上。選 用的轉(zhuǎn)向器的傳動部件是齒輪和齒條。而且其比較適合用整體的液壓助力。 因為獨(dú)立懸架已經(jīng)相當(dāng)普及，因此選用斷開式的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計首先確定了齒輪齒條的齒形，而后確定了轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)。之后對齒輪齒條的齒形、材料以及尺寸大小強(qiáng)度進(jìn)行了計算以及強(qiáng)度校核。然后對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選擇，并對轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 關(guān)鍵詞：微型客車，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，斷開式轉(zhuǎn)向梯形，液壓助力，強(qiáng)度校核 V DIESEL-POWERED MINI-BUS STEERING SYSTEM DESIGN ABSTRACT This time we are performed minivan steering system design because the design of the vehicle is lighter, and the size is relatively small, compact space layout, so use mechanical steering system. Because the mini-bus compact space, and limited manufacturing costs, requires slightly off the steering system to adapt to these requirements, so it's steering the space occupied by the car to be small, accounting for the overall quality of the car more important than actually small as possible, but also to durable and inexpensive, and similar steering system market share, ease of maintenance. Therefore, we consider the advantages and disadvantages of various types of above factors steering the final view of the rack and pinion steering gear structure is simple, small footprint and light weight, reliable performance, the transmission efficiency of 90%, and can automatically eliminate drive space, additional It is widely used on passenger cars. Choose transmission components with the steering rack and pinion. And it more suitable for use as a whole hydraulic power. Because independent suspension has been quite popular, so choose Disconnect the steering mechanism. The design is first identified toothed rack and pinion, and then identified the main performance parameters of the steering system. After the toothed rack and pinion, material strength and size were calculated and the strength check. Then select standard parts, and the steering mechanism and steering mechanism design. KEY WORDS: micro-buses, rack and pinion steering, disconnect steering trapezoid, hydraulic power, strength check 目 錄 前 言 1 一、設(shè)計轉(zhuǎn)向系的目的與意義 1 二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型 1 三、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3 四、本課題研究的問題與研究方法 5 第1章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計要求及基本參數(shù) 7 §1.1. 設(shè)計轉(zhuǎn)向系的要求 7 §1.2. 整車基本參數(shù) 7 第2章 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 9 §2.1. 轉(zhuǎn)向器的分類及設(shè)計選擇 9 §2.2. 轉(zhuǎn)向器輸入輸出形式選擇 10 §2.3. 齒輪齒形選擇 11 §2.4. 齒條形狀選擇 11 §2.5. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式 12 第3章 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 13 §3.1. 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計算 13 §3.2. 轉(zhuǎn)向系傳動比與計算載荷的確定 14 §3.3. 轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙 15 第4章 齒輪齒條的設(shè)計 16 §4.1. 齒條的材料、參數(shù)、熱處理方式 16 §4.2. 計算許用應(yīng)力的確定 16 §4.3. 齒輪齒條的設(shè)計 17 §4.3.1. 齒輪的設(shè)計 17 §4.3.2. 齒條的設(shè)計 19 §4.4. 齒輪齒條的強(qiáng)度校核 19 §4.4.1. 齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 19 §4.4.2. 齒條的強(qiáng)度計算 20 §4.5. 齒輪軸強(qiáng)度校核 21 第5章 其他零件的選擇與潤滑方式確定 26 §5.1. 軸承的選擇 26 §5.2. 轉(zhuǎn)向器潤滑方式 26 第6章 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 29 §6.1. 轉(zhuǎn)向橫拉桿 30 §6.1.1. 橫拉桿材料的確定 30 §6.1.2. 橫拉桿截面尺寸計算 30 §6.1.3. 球頭銷選擇 31 §6.1.4. 球頭銷強(qiáng)度與耐磨性計算 33 第7章 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計 34 §7.1. 轉(zhuǎn)向盤 34 §7.2. 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 §7.2.1. 轉(zhuǎn)向軸上半軸計算 35 §7.2.2. 轉(zhuǎn)向軸下半軸（管）的設(shè)計計算 36 第8章 液壓助力機(jī)構(gòu) 37 §8.1. 工作原理 37 第9章 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 前 言 一、設(shè)計轉(zhuǎn)向系的目的與意義 在汽車運(yùn)動過程中，駕駛?cè)藛T能夠通過一套傳動機(jī)構(gòu)改變改變汽車的前進(jìn)方向，以符合自己的意志，這稱之為汽車轉(zhuǎn)向。在轉(zhuǎn)向中用到的傳動機(jī)構(gòu)就是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要能在汽車由于各種各樣的原因的干擾下改變了汽車行駛方向的情況上，能夠有效的按照操縱人員的想法糾正行進(jìn)路線。 一套優(yōu)秀的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠大大降低乘務(wù)人員在車輛事故中的受傷程度，起到保護(hù)乘務(wù)人員的目的。 除此之外一輛汽車的操縱舒適性也與轉(zhuǎn)向系的設(shè)計有著不可分割的聯(lián)系，在轉(zhuǎn)向系的設(shè)計中要考慮到怎樣減輕駕駛員的疲勞感，并要能及時通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)反饋給駕駛?cè)藛T程度合適的路感，以增加駕駛樂趣 現(xiàn)代汽車上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是必不可很少的部分，它也是體驗駕駛汽車樂趣的最主要工具。對轉(zhuǎn)向系的設(shè)計能夠幫助我們加深對轉(zhuǎn)向系各類型、各零部件的認(rèn)識了解，而且可以通過數(shù)據(jù)比對中的微小差距比較汽車性能之間的差異性。 二、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型 按照轉(zhuǎn)向動力的輸出源的不同可以將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。 1. 機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)： 機(jī)械轉(zhuǎn)響系統(tǒng)的整個系統(tǒng)的林部件很多都是機(jī)械的，它是由操作人員通過自己臂力實(shí)線轉(zhuǎn)向的。它由三大部分組成，分別是操左部分、轉(zhuǎn)向其和傳懂部分。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作步驟大致是：操作人員通過轉(zhuǎn)向盤將施加的轉(zhuǎn)向扭矩傳到轉(zhuǎn)向軸進(jìn)而傳到萬向節(jié)，萬向節(jié)經(jīng)過一系列的傳動軸將力矩傳入了裝向器中，從轉(zhuǎn)向器中輸出的力矩是已經(jīng)被放大了并減速的，接著傳給轉(zhuǎn)向節(jié)臂，進(jìn)而促使轉(zhuǎn)向車輪發(fā)生相應(yīng)方向的偏轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致車輛實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 2. 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)： 這種動力的相比于機(jī)械的最大的不同點(diǎn)就是它的轉(zhuǎn)向驅(qū)動力大部分 分都是由發(fā)動機(jī)提供的，駕駛的人只提供一小部分動力。這種向統(tǒng)系能夠省去大量的人力，使駕駛的人員在開車的時候能夠更輕松，就不怎么會累了。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖 三、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 從汽車誕生那一刻起，汽車就開始慢慢改變?nèi)藗兊纳?，同時汽車也被生活改變，特別是近代社會各門科學(xué)技術(shù)的全面迅速發(fā)展，汽車不僅僅是簡單的鋼鐵機(jī)器，而是結(jié)合了當(dāng)下各類學(xué)科的實(shí)驗成果，在汽車應(yīng)用了機(jī)械、電子、材料等學(xué)科。汽車在隨著時間的推移不斷的向前發(fā)展，同樣，組成汽車的各大系統(tǒng)也在日新月異的發(fā)展。 1. 機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 汽車最初的時候采用這類型系統(tǒng)，其全部都是用機(jī)械部件，沒有任何助力機(jī)構(gòu)，所以轉(zhuǎn)向時需要轉(zhuǎn)向力越大的汽車所需的方向盤的直徑也越大，這樣才能產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向力，但也帶來一個弊端，其偌大的方向盤占用了汽車駕駛室很大的空間，所以在駕駛位置需要留出足夠大的空間以使操縱方向盤。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向笨重，非常耗費(fèi)駕駛員的體力，容易產(chǎn)生駕駛疲勞感，并且特別重的汽車應(yīng)用這種系統(tǒng)時，很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，所以其使用范圍很有限。但這種系統(tǒng)各部件的質(zhì)量非?？煽?，使用壽命較長，并且容易制造，成本較低，所以現(xiàn)在一些微型載貨車、農(nóng)業(yè)機(jī)械車上還在使用。 2. 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 從上個世紀(jì)的中葉開始，人們開始著眼用液體產(chǎn)生助力的研究，從那時開始這種系統(tǒng)逐步運(yùn)用到汽車上。這也是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變革的起點(diǎn)，從此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由全人力轉(zhuǎn)向開始轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助人力轉(zhuǎn)向。這種系統(tǒng)就是在原來機(jī)械的基礎(chǔ)上加了一套液壓助力裝置，其結(jié)構(gòu)較為簡單，同時也比較可靠，而且隨著經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展完善，其相對其他助力來說技術(shù)更加豐富，成熟。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用液體的優(yōu)點(diǎn)，有效的緩和了地面的沖擊力，從而減輕或基本消除了打手現(xiàn)象，使駕駛員起來更加舒適和輕松，大大減小了駕駛員的疲勞感，也有利于保證汽車的行駛穩(wěn)定。? 不足： 1) 在從設(shè)計到完全將一輛汽車制造出來后，這個汽車的液壓轉(zhuǎn)向系的特性也就確定了，如果轉(zhuǎn)向系的調(diào)教沒有調(diào)整合適的話，就會在不同的車況下得不到相應(yīng)的助力，以至于對駕駛員產(chǎn)生相反的作用，以至于背離它的使用目的。 2) 發(fā)動機(jī)的曲軸只要在轉(zhuǎn)動，液壓系統(tǒng)就會一直在工作的狀態(tài)，即使汽車不需要轉(zhuǎn)向，這樣會白白浪費(fèi)掉發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的部分能量。 3) 如果出現(xiàn)泄漏液壓油的問題，不僅會造成污染環(huán)境造成污染，還可能會因為這個問題導(dǎo)致其他零部件受到不同程度的損傷。 4) ?低溫環(huán)境下，液壓系統(tǒng)的工作性能比較差。 3. 電液助力轉(zhuǎn)向統(tǒng) 由于電子技術(shù)發(fā)展的相當(dāng)快，它的強(qiáng)大優(yōu)點(diǎn)也開始凸顯出來，所以也逐漸將電子技術(shù)運(yùn)用到汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上來。所以轉(zhuǎn)向系上越來越多的應(yīng)用應(yīng)用電子元件，這就發(fā)明了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類，但力來源于汽車上的電動機(jī)，所以可以不去消耗發(fā)動機(jī)的產(chǎn)生的能量，提高燃油效率。同時這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以通過行車電腦根據(jù)汽車行進(jìn)時的各種動態(tài)參數(shù)發(fā)出的信號適時地調(diào)整電動機(jī)的轉(zhuǎn)速以調(diào)整液體壓力的大小，以使汽車在不同的狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)變速轉(zhuǎn)向。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以適時地停機(jī)，在不需要轉(zhuǎn)向時，這種系統(tǒng)是不會消耗能量。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有效的提高了轉(zhuǎn)向系的效率，并且節(jié)省了機(jī)動的發(fā)的能耗。? 4. 汽車線性控制的能夠轉(zhuǎn)向的系統(tǒng) 這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)跟以往的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同，它幾乎是由電子元件組成，而且它分為許多模塊，這些模塊包括三個主要模塊和兩個輔助模塊，所以這種轉(zhuǎn)向跟以往的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有很大的區(qū)別，它沒有了方向盤之后的傳動軸，而是通過各種電子軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向車輪與轉(zhuǎn)向盤的同步運(yùn)動。因為取消了許多中間的機(jī)械傳動件，所以更有效的保證了駕駛員的安全，并且可以通過電控軟件調(diào)整轉(zhuǎn)向特性，以適應(yīng)不同人的駕駛習(xí)慣，同時還能在駕駛員不同狀態(tài)下有效的調(diào)整駕駛靈敏度，以避免駕駛員在各種不正常駕駛狀態(tài)下發(fā)生事故。但是這種系統(tǒng)它的可靠程度很低，還需要繼續(xù)提高，主要是因為轉(zhuǎn)向系的各電子部件只要有一個出現(xiàn)問題，整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都會無法工作。但鑒于這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的諸多前沿性優(yōu)點(diǎn)，所以這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還是未來的發(fā)展方向。 四、本課題研究的問題與研究方法 本次設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要確定比較各轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)，確定需要設(shè)計的轉(zhuǎn)向器，在設(shè)計時還需要根據(jù)汽車的尺寸合理的設(shè)計轉(zhuǎn)向器的大小，并保證整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠合適地安裝到汽車上。同時需要確定各零部件的材料，并保證零部件的強(qiáng)度要符合汽車在極限情況下符合要求。所以根據(jù)以上問題，需要結(jié)合《汽車設(shè)計》和《機(jī)械設(shè)計》還有其他相關(guān)手冊，總結(jié)出最優(yōu)的設(shè)計方案，最后通過設(shè)計數(shù)據(jù)畫出系統(tǒng)模型，并與汽車模型進(jìn)行匹配以確定設(shè)計數(shù)據(jù)正不正確。 第1章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計要求及基本參數(shù) §1.1. 設(shè)計轉(zhuǎn)向系的要求 1． 在汽車轉(zhuǎn)彎時，汽車的全部車輪必須繞一個轉(zhuǎn)向點(diǎn)轉(zhuǎn)向，并且不能準(zhǔn)任意車輪有策劃，不滿足這項要求就會加速車路磨損，并且不利于車輛轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定。 2． 在汽車行進(jìn)過程中，轉(zhuǎn)向輪中心線與汽車軸線不垂直而是成一定的銳角，如果駕駛員松開方向盤，轉(zhuǎn)向輪中心線會自動與汽車軸線垂直。 3． 無論汽車在什么情況下，自振都不會在汽車的轉(zhuǎn)向車輪與方向盤之間發(fā)生 4． 在前橋上發(fā)生不協(xié)調(diào)的時候，前橋上的車輪應(yīng)該以最小幅度擺動。 5． 汽車能夠靈敏地轉(zhuǎn)彎，并且轉(zhuǎn)彎半徑要小，而且機(jī)動性要強(qiáng)。 6． 操作輕便。 7． 汽車的車輪發(fā)生撞擊時，方向盤能夠感受到的撞擊力要盡量的小。 8． 轉(zhuǎn)向輪通過球頭與轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)連接，球頭會因為磨損產(chǎn)生間隙，因此需要有球頭處有自動消除間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 9． 在向輪通過球頭與轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)連接，球頭會因為磨損產(chǎn)生間隙，因此需要有車輛發(fā)生撞擊事故時，車架可能發(fā)生變形，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的有些部件可能會向車內(nèi)移動，轉(zhuǎn)向系有能防止或減輕駕駛員傷害的裝置。 10． 轉(zhuǎn)向輪不能與駕駛員的操作動作出現(xiàn)相反的動作。 §1.2. 整車基本參數(shù) 整車質(zhì)量 ：1230kg 滿載總質(zhì)量 ：1720kg 長\寬\高 ：3993\1607\1980 前輪距 ：1360mm 軸距 ：2600mm 滿載軸荷分配：前/后 946/774kg 輪胎 ：175/65 R14 輪胎壓力p/MPa：0.3MPa 主銷偏移距a : 70mm 轉(zhuǎn)向盤直徑 ：400mm 最小轉(zhuǎn)彎半徑：4500mm 第2章 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 §2.1. 轉(zhuǎn)向器的分類及設(shè)計選擇 1. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 顧名思義，這種轉(zhuǎn)向器的主要傳動部件就是齒輪與齒條，其中，齒輪是連接轉(zhuǎn)向軸的，齒條直接與轉(zhuǎn)向拉桿連接，省去了轉(zhuǎn)向直拉桿的零件，所以這種轉(zhuǎn)向器占用體積小，另外由于這種轉(zhuǎn)向器最要的材料是鋁合金或鋁鎂合金，所以整個質(zhì)量占整車的比重非常小。由于這種轉(zhuǎn)向器采用齒輪與齒條直接嚙合傳動，省去了中間復(fù)雜繁多的傳動機(jī)構(gòu)，所以傳動效率高達(dá)90%，而且在齒條背部安裝有壓緊癱瘓，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于自動消除齒輪齒條之間因各種問題出現(xiàn)的間隙，使其保持有效的傳動效能。這種轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單，所用零部件又是常用零部件，且零部件較少，所以其制造成本非常低，性價比很高。 同樣在其優(yōu)點(diǎn)的背后也有不少缺點(diǎn)，因其直接傳動效率非常高，所以也導(dǎo)致其容易將路面的對車輪的作用力大部分傳給方向盤，造成打手，駕駛員需要時刻保持注意力，牢牢抓住方向盤，以防止汽車偏離行駛方向，這容易造成駕駛員緊張，長時間緊張會消耗駕駛員很大的體力，所以容易造成其疲勞。 2. 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 這種轉(zhuǎn)向器是中由許多傳動部件，這種轉(zhuǎn)向器因為其內(nèi)部的傳動機(jī)構(gòu)使采用滾動傳動，所以大大降低了轉(zhuǎn)向器的磨損，，有利于提高其有效壽命，再加上在制作加工工藝上采取相應(yīng)的改進(jìn)措施后，其能夠使用的年限更加提高。它的傳動效率也非常高。同樣他們之間的間隙也是調(diào)整起來相當(dāng)簡單，并且這種轉(zhuǎn)向器很時候做成整體式轉(zhuǎn)向器。 這種轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)就是：反向的效率也很高，而且還復(fù)雜，并且由于需要做球槽，且要求有一定精度，所以制造成本高，且制造困難。 3. 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 顧名思義，這種轉(zhuǎn)向器的主要核心傳動部件就是蝸桿與滾輪，它的結(jié)構(gòu)類似于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，蝸桿與滾輪直接嚙合，所以它與齒輪齒條有部分相同的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量可靠，并且因其獨(dú)特的嚙合方式，大大減小了傳動部件因滑動摩擦造成的磨損，而且它從結(jié)構(gòu)設(shè)計上大大降低了逆效率。 但一切都是相對的，在降低逆效率的同時，它的正效率也被降低，而且這種轉(zhuǎn)向器內(nèi)部沒有自動調(diào)整間隙的裝置，所以這種轉(zhuǎn)向器已經(jīng)逐漸的被淘汰。 4. 蝸桿指銷式 蝸桿的主要作用是進(jìn)行主動轉(zhuǎn)向的，曲柄銷是傳遞運(yùn)動的。并且蝸桿上的螺紋時變半徑的，中間小，兩邊大，，而曲柄銷外端連接的是轉(zhuǎn)向搖臂。所以當(dāng)蝸桿轉(zhuǎn)動時，帶動曲柄繞銷軸轉(zhuǎn)動。曲柄銷外還大有一個轉(zhuǎn)向搖臂這種轉(zhuǎn)向器的最大優(yōu)點(diǎn)就是它的傳動比可以做成變化的也可以做成不變的，同樣他們相對位置的調(diào)整也是很簡單的。這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器多用在載貨汽車上。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器多用在比較小和比較輕的汽車上，并且綜合考慮各轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選定齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。 §2.2. 轉(zhuǎn)向器輸入輸出形式選擇 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器共有四種輸入輸出形式。 中間輸出，側(cè)邊輸入方案使拉桿長度邊長，同樣也使得車輪上下跳動相同的距離，但拉桿的擺角卻變得小了，這就減少了拉桿的運(yùn)動干涉。。但由于需要早殼體中間開長槽，所以這就降低了殼體的強(qiáng)度。 兩端輸出，側(cè)邊輸入方案因為其拉桿的長度減小，所以傳動精度較高，而且拉桿撓度降低。但其運(yùn)動干涉的概率較高。但現(xiàn)在嬌客車多使用兩端輸出，側(cè)邊輸入的方案。 2-2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式 最終確定本設(shè)計轉(zhuǎn)向器的輸入輸出方案為側(cè)邊輸入，兩邊輸出。 §2.3. 齒輪齒形選擇 如果齒輪齒條轉(zhuǎn)向器采用直齒齒輪和直齒齒條嚙合，因為其嚙合面積較小，所以齒輪齒條嚙合區(qū)單位面積上承受的壓力較大，所以造成單位面積承受的沖擊力增大，以至于轉(zhuǎn)向器的運(yùn)行平穩(wěn)性降低，而且因為沖擊較大導(dǎo)致噪聲過大。將齒輪齒條的齒形變成斜齒，則嚙合區(qū)的嚙合面積增大，單位面積承受的壓力減小，且沖擊力減小。所以用斜齒。 §2.4. 齒條形狀選擇 它有三種形狀。 比較各種各種截面形狀的齒條的優(yōu)缺點(diǎn)，圓形的制作起來比較簡單，其他形狀的比較節(jié)省材料，所以同樣大小的齒條，除圓形算面之外的其他兩種齒條質(zhì)量要輕很多。通常齒條與托座之間裝有防止摩擦造成磨損的材料制造成的墊片，如果有使轉(zhuǎn)向齒輪繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的力矩就應(yīng)該選用除圓形斷面的其他兩種斷面。這樣可以防止齒條旋轉(zhuǎn)，如果不這樣做那就會出現(xiàn)吃輪與齒條嚙合不正確的情況。 本次設(shè)計決定選用和圓形截面的齒條。 §2.5. 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的布置形式 因為不同的汽車因為空間布局的不同，轉(zhuǎn)向器的安裝位置也不盡相同，但鑒于整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相對于在前橋支撐架上的位置相對于前橋軸線的前后可以分為四種類型，分別是： 圖2-5 經(jīng)過查閱國內(nèi)外各種同類型汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的安裝位置，發(fā)現(xiàn)大部分采用第一種方案，將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝在前橋后面，本次設(shè)計也采用同樣的布置形式。 第3章 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) §3.1. 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計算 整車的機(jī)動性與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最小轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)，本次設(shè)計最小轉(zhuǎn)彎半徑為4.5mm，由圖4.1得轉(zhuǎn)向輪外輪最大轉(zhuǎn)角 (3-1) 為最小轉(zhuǎn)彎半徑 L為汽車軸距。本設(shè)計軸距為L=2600mm 圖3-1轉(zhuǎn)角圖 外側(cè)車輪的偏轉(zhuǎn)角 由圖3-1可得內(nèi)轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角公式 (3.2) B為兩側(cè)主銷軸線與地面交點(diǎn)之間的距離 B=K-2a a為主銷偏移距，指轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線延長線與支撐平面的交點(diǎn)到轉(zhuǎn)向輪中心線與支撐平面交點(diǎn)的距離。本此設(shè)計輪胎寬度為175mm，所以a取70mm。 K為前輪輪距，K=1360mm 可得B=1360-270=1220mm 于是得轉(zhuǎn)向輪內(nèi)輪轉(zhuǎn)角 §3.2. 轉(zhuǎn)向系傳動比與計算載荷的確定 為了校核強(qiáng)度，需要確定零部件的受力情況。這些力主要會被作用在轉(zhuǎn)向軸上的載荷，車輪行進(jìn)時輪面給車輪的阻止力，還有輪胎的氣體壓力。轉(zhuǎn)向輪左右轉(zhuǎn)動的時候要克服很多阻力，這些阻力大致包括車輪繞主銷軸轉(zhuǎn)動所克服的轉(zhuǎn)向阻力扭矩，車輪轉(zhuǎn)動時輪胎變形產(chǎn)生的阻力和系統(tǒng)內(nèi)部阻力。 轉(zhuǎn)向時候的阻力： 所以=380269.92Nmm 轉(zhuǎn)向系的角傳動比為轉(zhuǎn)向盤的角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)角速度之比 ====17.6 n為轉(zhuǎn)向盤從一側(cè)轉(zhuǎn)到另一側(cè)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)； 乘車用車方向盤由直線行駛轉(zhuǎn)到最小轉(zhuǎn)向半徑的圈 數(shù)不得超過兩圈，n取4 作用在轉(zhuǎn)向盤上的力: 為轉(zhuǎn)向盤直徑； 為轉(zhuǎn)向器角傳動比，本設(shè)計中此傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比相同 取90% 所以= 作用在方向盤上的力矩 轉(zhuǎn)向系的力傳動比為輪胎接地中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力與作用在轉(zhuǎn)向盤上的力之比： ==50.29 §3.3. 轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙 傳動元件嚙合點(diǎn)出現(xiàn)的間隙就是傳動間隙，該間隙隨著轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的不同而不同。 這個間隙特性的研究意義是因為它能夠反映汽車直線行駛時，保持這種狀態(tài)的能力和這種轉(zhuǎn)向器能發(fā)揮有效作用的年限。汽車在大部分狀態(tài)下都是保持直線行駛，所以傳動副在中間和中間附近的地方使用很頻繁，所以中間的地方磨損相當(dāng)嚴(yán)重，就會出現(xiàn)多余的間隙，如果不消除這種間隙就會出現(xiàn)轉(zhuǎn)向失靈，并且無法保證直線行駛。所以一定要適時調(diào)整轉(zhuǎn)向器的磨損間隙，并且調(diào)整后轉(zhuǎn)向盤能平滑的轉(zhuǎn)向任意一側(cè)。 圖3-2轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙 圖中曲線1表明轉(zhuǎn)向器在沒有發(fā)生摩擦損失之后的間隙的變化趨勢；曲線2表明已出現(xiàn)摩擦損失之后間隙的大小隨轉(zhuǎn)動位置不同時間隙的變化特性。曲線3表示的是調(diào)整后的。 第4章 齒輪齒條的設(shè)計 §4.1. 齒條的材料、參數(shù)、熱處理方式 由前可知本設(shè)計采用的是斜形齒，齒輪與齒條法向模數(shù)取m=2.5，齒數(shù)z=7, 法向壓力角α=20°，齒輪螺旋角為β=12°，齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到的值來確定。齒輪傳動的力矩大小為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩為（圓整為25Nmm），轉(zhuǎn)向器額定單日工作時間為８小時，并且最低需要能夠使用五年。 初步選定齒輪和齒條齒頂高系數(shù)=1；頂隙系數(shù)=0.25；齒輪的變位系數(shù)=0.65 齒輪的材料選擇：齒輪???16MnCr5，滲碳淬火，齒面硬度54-62HRC? 齒條 45#，表面淬火，齒面硬度56HRC §4.2. 計算許用應(yīng)力的確定 接觸疲勞許用應(yīng)力[]= 彎曲疲勞許用應(yīng)力[ 16MnCr5的接觸疲勞極限=1500MPa 彎曲疲勞極限=425MPa 45號鋼的接觸疲勞極限 =1300MPa 彎曲疲勞極限=530MPa 齒輪齒條所受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60njL=0.72 查表得材料壽命系數(shù) 16MnCr5 =1.32 Y=1 45號鋼 =1.32 Y=1 查表得安全系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù)為 =2 計算許用應(yīng)力 16MnCr5 []= 45號鋼 []= §4.3. 齒輪齒條的設(shè)計 §4.3.1. 齒輪的設(shè)計 1. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 （1）試取K= （2）斜齒輪的轉(zhuǎn)矩 T=２５N·m （3）齒寬系數(shù) （4）齒輪齒數(shù) （5）復(fù)合齒形系數(shù) = （6）許用彎曲應(yīng)力 =607.14MPa 所以 (7) 圓周速度 (8)計算載荷系數(shù) 1） 由表查得 使用系數(shù)=1 2） 根據(jù)和8級精度，查表得 3） 根據(jù)表查得　　齒向載荷分布系數(shù) 4） 由表查得　　齒間載荷分布系數(shù) 　　　　　　　 5）計算模數(shù)＝，取mm 2. 齒輪幾何尺寸的確定 分度直徑：d==mm 齒頂高 ：2.5（1+0.65）=4.125mm 齒根高 ：2.5（1+0.25-0.65）=1.5mm 齒高 ：4.125+1.5=5.625mm 齒頂圓直徑：17.89+24.125=26.14mm 齒根圓直徑：=17.89-21.5=14.89mm 端面壓力角：20.41 基圓直徑 : 17.85cos20.41=16.77mm 法向齒距 ：=7.85mm 端面齒距 ：8.03mm 法向齒厚 ：5.1mm 端面齒厚 ：5.24mm 齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線的距離：H=10.57mm 齒條齒寬 ：==17.89mm，圓整為18mm 齒輪齒寬 ：mm §4.3.2. 齒條的設(shè)計 齒輪齒條的嚙合有兩個特點(diǎn): 1) 齒輪的節(jié)圓是永遠(yuǎn)重合與分度圓的，但是齒條的卻不是只有在齒條和標(biāo)準(zhǔn)齒輪嚙合的情況下才會與自己的節(jié)圓重合。 2) 齒輪與齒條的嚙合角永遠(yuǎn)等于壓力角. 因此,齒條法向模數(shù)m=,壓力角 齒條為圓形斷面 齒條齒頂高： 齒條齒根高： 齒條齒高 ：2.5+3.125=5.625mm 法向齒厚 ： 端面齒厚 ： 又因為齒條長度： n為轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)動圈數(shù)，n取4 所以齒條長度為 齒條齒數(shù) §4.4. 齒輪齒條的強(qiáng)度校核 §4.4.1. 齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 校核公式為　 ①　 查表得　彈性系數(shù)?。? ②　 查表得　區(qū)域系數(shù)　． ③　 重合度系數(shù)　?。? ④　 螺旋角系數(shù)　　＝ MPa1980MPa 由計算結(jié)果可知齒輪強(qiáng)度符合要求。 §4.4.2. 齒條的強(qiáng)度計算 1. 齒條受力分析 在本設(shè)計中，根據(jù)前面計算可知在轉(zhuǎn)向器輸入端施加的扭矩 T = 24.006Nm，取為25Nm，一般都會在齒輪齒條的嚙合點(diǎn)之間會加以潤滑。 本設(shè)計中齒條的齒受力與斜齒輪的受力情況很相似，齒條的受力分析如下圖 圖4-1齒條的受力分析 不考慮其他里的情況下，將垂直齒面的法向力Fn分成三個相互垂直方向的力，這三個力分別是徑向力Fr，切向力Ft和軸向力Fx。各力的大小為： F= F= F= F = 式中——齒輪軸分度圓螺旋角；——法面壓力角。 齒輪軸受到的切向力： F = =2794.86 N 式中T——作用在輸入軸上的扭矩，T為25Nm；d——齒輪軸分度圓的直徑。 齒條齒面的法向力： F= =3040.67N 齒條齒部受到的切向力： =2857.4N 2. 齒條齒部彎曲強(qiáng)度的計算 齒條的單齒彎曲應(yīng)力： 式中： ——齒條齒面切向力； ——齒條計算齒高 ； =6.2mm 結(jié)合以上的數(shù)據(jù)，將它們代入上面那個公式就可以得出齒條齒跟處的彎曲應(yīng)力： =549N/mm <=757MPa §4.5. 齒輪軸強(qiáng)度校核 1. 齒輪軸最小軸徑 由于齒輪的基圓直徑17.89mm=，數(shù)值較小，如果將齒輪通過鍵連接到軸上的話，會導(dǎo)致整個傳動系統(tǒng)的強(qiáng)度降低，影響使用壽命，所以將齒輪與軸設(shè)計成一體，由于主動小齒輪選用16MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，因此軸的材料也選用16MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火。 查表得：16MnCr5材料的硬度為60HRC，抗拉強(qiáng)度極限650BMPa，彎曲疲勞極限=1300MPa，剪切疲勞極限=1155MPa，轉(zhuǎn)速n=10r/min，許用彎曲應(yīng)力[]=60MPa ,許用剪應(yīng)力[]=65MPat =最小軸徑 mm 2. 軸的受力分析 如果不去考慮齒輪與齒條嚙合吃面間的摩擦力，則作用在嚙合點(diǎn)的法向力Fn就可以分解成三個垂直方向的力，這三個力分別是徑向力Fr、圓周力Ft和軸向力Fa=2×25Nm/17.89=2794.86； =1039.97； =594.07N (1) 畫軸的受力簡圖 圖4-2軸的受力簡圖 (2) 計算支承反力 在垂直面上 在水平面上 (3) 畫彎矩圖 a-a剖面右側(cè) a-a剖面右側(cè) 轉(zhuǎn)矩 =2794.86×17.89/2=25000 3. 判斷危險剖面 由以上計算過程判定a-a截面的左側(cè)是危險截面 4. 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 查得，， =60/100=0.6。 a-a截面左側(cè) 軸的抗彎截面系數(shù) a-a截面左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 彎曲應(yīng)力 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 切應(yīng)力 安全系數(shù) 查表得綜合影響系數(shù)=2.3 =1.75 由表查得絕對尺寸系數(shù) 軸按磨銷加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)為 材料的特性系數(shù) (4.40) (4.41) 許用安全系數(shù)[S]=1.3～1.5，因為S>[S]，所以a-a剖面安全，軸設(shè)計合理。 第5章 其他零件的選擇與潤滑方式確定 §5.1. 軸承的選擇 1、選用深溝球軸承（GB/T 276―1994）如圖5-1所示。 軸承代號：6001 數(shù)量：1個 6006 1個 圖5-1 深溝球軸承 表5-1 選用深溝球軸承（GB/T 276―1994） §5.2. 轉(zhuǎn)向器潤滑方式 1、對轉(zhuǎn)向器的潤滑主要有兩個原因： （1）減小齒面間滑動磨損量。 （2）降低由于滑動摩齒輪工作時齒面間相互摩擦所導(dǎo)致的齒面溫度升高。 為了解決以上兩個原因引起的問題，要選擇合適的潤滑油以及相應(yīng)的方法，才能解決以上問題。 2、具體的潤滑方法可以分為以下三類： （1）潤滑脂潤滑法 這種潤滑方法主要是在速度相對較低的并且箱體是開式或者閉式的齒輪傳動中。而且使用這種方法需要一定的條件，如果使用不當(dāng)就會起到相反的作用，在此主要列出三點(diǎn)： 1）有合適的流動速度 要想潤滑脂的能夠有效的在各潤滑部位流動，就需要潤滑脂有高的流動性。 2）不能用在承受載荷非常大的并且一直轉(zhuǎn)動的地方。 潤滑脂自身的冷卻效果并不是很理想，所以它在高負(fù)荷下不容易散熱。這就會出現(xiàn)溫度過高的問題。 3）使用的量要根據(jù)所用部位的大小適量添加 量過多過少都會影響潤滑的效果，量少了，零部件不能全部被潤滑，良多了又會造成密度過大，造成阻力。 （2）飛濺潤滑法（油浴潤滑） 這種方法是在殼體底部放置一定深度的潤滑油，然后將齒輪的一部分伸入油中。通過轉(zhuǎn)動將油送到其他零部件上。 使用飛濺潤滑法（油浴式）時，有許多需要注意的問題，這里就油面的規(guī)定及齒輪箱的最高油溫做以說明。 1）油面的高度 油面高度要合適，不能太低也不能太高，低了潤滑不到位，高了又會增大攪拌阻力，并且要安裝油盤防止油面落差大。 2）齒輪箱的極限溫度 隨著工作時間的增長，由于各種原因，箱體的溫度會逐漸上升，而溫度身高對潤滑油的性能會產(chǎn)生不利的影響，所以需要適時給箱體降溫，，冷卻潤滑油。 3）強(qiáng)制潤滑法（循環(huán)噴油潤滑） 這種方法就是直接用泵之類的將潤滑油噴射到需要潤滑的零部件上。 根據(jù)不同的上油方法，可以分為三種類型： 滴下式，噴射式和噴霧式三種。 1）滴下式 利用導(dǎo)管將潤滑油直接注入到嚙合部。 2）噴射式 利用噴油嘴將潤滑油直接噴射到嚙合部。 3）噴霧式 利用氣壓差將油液霧化，然后由氣體動能噴射到零部件上。這種潤滑方法特別常用在高速傳動時。 使用這種方法所需的裝置要求比較高，裝置內(nèi)的每一個部件都必須是嚴(yán)格配套的。因此這種方法多在速度高而且齒輪大的裝置中使用。 強(qiáng)制潤滑法的好處在于，在經(jīng)過裝置內(nèi)的過濾器，并經(jīng)過冷卻器降溫，并將粘稠度調(diào)整適中后的潤滑油按照各個部位需要的量精確的送達(dá)，是最良的齒輪潤滑方式。 經(jīng)過上面的對比，最終選擇轉(zhuǎn)向器的潤滑方式：潤滑脂人工定期潤滑 第6章 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 所謂的轉(zhuǎn)向傳動和機(jī)構(gòu)顧名思義就是傳遞力的使車輪繞車輪的主銷軸線發(fā)生能與駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤的動作同步同向的偏轉(zhuǎn)，以使車輛實(shí)線繞其瞬時中心的圓周轉(zhuǎn)動。并且此時車輪能夠無滑動的進(jìn)行轉(zhuǎn)向。為了讓左右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)時能實(shí)現(xiàn)以上要求，就要求有一套精確的設(shè)計來實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動學(xué)要求。 下圖所示的的一種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的示意圖。 因為本設(shè)計省去了轉(zhuǎn)向直拉桿和轉(zhuǎn)向搖臂，所以要將轉(zhuǎn)向橫拉桿做成可調(diào)整長短的，一般將它做成斷開式的，中間的橫拉桿兩側(cè)分別用螺紋與兩側(cè)連接。同時在安裝轉(zhuǎn)向傳動機(jī)夠時應(yīng)避免與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動干涉。前面已敘述了轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的安裝方案，這里不再復(fù)述，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器能夠匹配上的轉(zhuǎn)向桿系的布置方案簡單，如下圖所示。 圖7-1 分段的轉(zhuǎn)向梯形安裝在獨(dú)立懸架上的布置形式 圖7－2 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器能夠匹配上的轉(zhuǎn)向桿系的布置方案 中小型汽車一般都采用獨(dú)立懸架，微型客車也不例外。由于本設(shè)計參照的車輛是微型客車，所以設(shè)計時要兼顧結(jié)構(gòu)緊湊和制造成本低兩個基本原則。 §6.1. 轉(zhuǎn)向橫拉桿 通常轉(zhuǎn)向橫拉桿會被設(shè)計成圓柱管形的，它的粗細(xì)是由地面阻力傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿的大小確定的，而它的長度需要根據(jù)轉(zhuǎn)向器的安裝位置，還有轉(zhuǎn)向節(jié)臂的大小確定的 §6.1.1. 橫拉桿材料的確定 轉(zhuǎn)向橫拉桿因為直接承受地面?zhèn)鹘o車輛的作用力，并且它是保證轉(zhuǎn)向器有效工作的重要元件，所以轉(zhuǎn)向橫拉桿的剛性要相當(dāng)好，為了轉(zhuǎn)向輕便，質(zhì)量要盡可能的輕，可選用的鋼管有20、30和35鋼制造的無縫鋼管，一般它的整體都是圓形管狀的。本設(shè)計選用35號鋼取制作轉(zhuǎn)向橫拉桿，并且是可以調(diào)整長度的空心拉桿。 §6.1.2. 橫拉桿截面尺寸計算 1. 桿長調(diào)節(jié)螺栓直徑 d （5-1） 式中： F——車輪轉(zhuǎn)向時地面作用到車輪上 的轉(zhuǎn)向阻力矩經(jīng)過車輪傳遞到轉(zhuǎn)向橫拉桿的力 -- =220 MPa 作用在轉(zhuǎn)向橫拉桿上的力F的計算： 根據(jù)之前的計算轉(zhuǎn)向輪的原地轉(zhuǎn)向阻力矩M=380269.92，設(shè)轉(zhuǎn)向節(jié)臂長節(jié)臂長是200mm,所以可以將轉(zhuǎn)向阻力矩轉(zhuǎn)化為作用在轉(zhuǎn)向節(jié)臂處的力 F＝380269.92Nmm/200mm＝1901.3496N 所以長度調(diào)節(jié)橫拉桿螺栓的直徑值為: d=3,78mm 所以取轉(zhuǎn)向拉桿調(diào)整螺栓的直徑為10mm 2. 橫拉桿尺寸計算及校核 設(shè)計取轉(zhuǎn)向橫拉桿外端的直徑是20mm，所以要校核轉(zhuǎn)向橫拉桿的截面拉應(yīng)力 ====8.07MPa520MPa §6.1.3. 球頭銷選擇 球頭銷主要用于轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)元件的鏈接，一般的球頭銷的結(jié)構(gòu)如下圖所示，用球形鉸接最主要的優(yōu)點(diǎn)就是這種鉸接能夠消除因為傳動件之間的反復(fù)運(yùn)動導(dǎo)致磨損以至于產(chǎn)生的間隙，同時還能滿足鉸接傳動機(jī)構(gòu)各種復(fù)雜的運(yùn)動。現(xiàn)在通用的球頭裝置都是用彈簧間球頭銷與襯墊壓緊。具體布置形式如下圖兩種，沿拉桿軸線壓緊的機(jī)構(gòu)雖然執(zhí)照容易，但是缺點(diǎn)也很明顯，它的彈簧的壓緊力需要很大，大到能夠克服汽車轉(zhuǎn)向拉桿能夠承受的最大軸向力，這會大大降低球頭鉸接件零部件的壽命。第二種球頭裝置則很輕松地克服了前一個的缺點(diǎn)，它采用沿球頭銷軸線壓緊球頭銷與墊片的方式，它的彈簧壓緊力只需要大于汽車運(yùn)動時在球頭銷軸線方向產(chǎn)生的最大慣性力，防止沿球頭銷松動，與墊片產(chǎn)生間隙。應(yīng)將整個裝置通過螺栓與橫拉桿內(nèi)部的螺紋旋接到一塊，這樣就可以通過調(diào)節(jié)桿長調(diào)節(jié)車輪前束了。 圖7-3 汽車轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭銷 圖7-4 汽車轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的球頭銷 圖7-5球頭銷 球頭銷和襯墊一般用的材料是相同的，大部分都是用的碳含量很低的合金鋼，,制作的時候在零件表面要進(jìn)行熱處理以加強(qiáng)零件表面強(qiáng)度，進(jìn)行滲碳淬火處理時。而且表面要做夠硬一般都在HRC56～63，也可以用其他材料制造球頭銷，比如40和45號鋼，但是要進(jìn)行高頻淬火處理，以強(qiáng)化韌性。另外在需要過渡的表面處要進(jìn)行倒圓角。球頭銷的殼體一般也是鋼制的，如35和40 為了校核轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計強(qiáng)度，就需要確定他們說受到的最大載荷，本設(shè)計中零部件所受載荷均有汽車原地轉(zhuǎn)向阻力矩提供所以 T= 380269.92Nmm §6.1.4. 球頭銷強(qiáng)度與耐磨性計算 球頭銷主要失效形式就是斷裂和磨損，設(shè)計球頭銷時應(yīng)滿足以下兩個要求： FC/Wb≤300Mpa F/A≤25～30Mpa (5-2) 表5－1球頭銷 球頭直徑的選用范圍 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷（N） 球頭直徑（mm） ～6000 20 6000～9000 22 9000～12500 25 12500～16000 27 16000～24000 30 計算 選取球頭銷的直徑d＝25mm（參見表5－1）；C＝20mm； 已知，F(xiàn)＝1901.3496N； =3068 ==23.4Mpa A==42610 =6.73Mpa<25Mpa 強(qiáng)度符合要求。 第7章 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計 為減小因為安裝誤差造成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的變形以至于降低強(qiáng)度，而且為了便于調(diào)整各零部件之間的角度所以在各操縱機(jī)構(gòu)之間采用萬向節(jié)連接。萬向節(jié)不能過硬也不能過軟，硬度要適中，否則會影響整個系統(tǒng)的剛度。 §7.1. 轉(zhuǎn)向盤 這三個部分構(gòu)成了方向盤的基本形狀。包括輪轂、輪緣和輪輻。在輪緣何輪副的中心加裝硬質(zhì)的骨芯，其材質(zhì)一般鐵的或者是合金的。這樣可以提高整個方向盤的強(qiáng)度。而方向盤外側(cè)則用軟質(zhì)的材料包裹，一般是橡膠，也有用木材的，在橡膠外面還得包上一層皮革以美化外觀。 按照下表可以選定轉(zhuǎn)向盤的直徑外400mm，方向盤與轉(zhuǎn)向柱的連接有多種形式，有利用錐面結(jié)合的，有通過螺紋連接。一般方向盤上都會設(shè)置有各種常用的按鈕如電喇叭、雨刷、遠(yuǎn)近燈、轉(zhuǎn)向燈等的開關(guān)。 表6-1 汽車類型 轉(zhuǎn)向盤直徑（mm） 轎車、小型客車、小型貨車 400 中型客車、中型貨車 450、500 大型客車、大型貨車 550 轉(zhuǎn)向盤要有足夠的剛度，但也要考慮駕駛員安全性，所以方向盤要有一定的安全設(shè)計，以減小事故中的沖擊力 §7.2. 轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱管的結(jié)構(gòu)設(shè)計 轉(zhuǎn)向軸傳遞力矩，而轉(zhuǎn)向管柱是用來支撐方向盤的。 轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的連接有多種形式，有花鍵連接的，有直接焊接的，本設(shè)計選用花鍵連接，并在轉(zhuǎn)向軸中設(shè)計了防傷裝置。 低碳鋼常常是用來做轉(zhuǎn)向軸最常用的材料。軸的粗細(xì)要能保證承受轉(zhuǎn)向系的最大扭矩。 本設(shè)計的防傷安全裝置采用的聯(lián)軸套筒吸收沖擊能量。它的結(jié)構(gòu)是一個是實(shí)心軸，一個是空心管，他們通過花鍵相互套和，然后通過塑料銷釘將兩者固定，在發(fā)生沖擊時，沖擊力會將塑料銷軸剪切斷，讓后軸與空心管進(jìn)行相對移動，，并且存在其中的塑料銷還能增大摩擦力以起到吸收能量的作用。該設(shè)計還有一個最大的優(yōu)點(diǎn)就是在發(fā)生沖擊后，即使塑料銷定斷裂，但轉(zhuǎn)向軸與空心管還是套和在一塊，所以轉(zhuǎn)向系還能繼續(xù)使用。 圖6-1 §7.2.1. 轉(zhuǎn)向軸上半軸計算 作用在轉(zhuǎn)向軸上的力矩為 T=F*R=120*200=24000Nmm 35號鋼的許用應(yīng)力 =260MPa 所以可求得轉(zhuǎn)向軸實(shí)心軸的直徑為： D==8.3mm 取d＝40mm； §7.2.2. 轉(zhuǎn)向軸下半軸（管）的設(shè)計計算 因為此次設(shè)計將軸做成管轉(zhuǎn)吸能裝置，因此上下軸是分開的，所以上軸是空心的，下軸是實(shí)心的，用來套和在上軸里面。因為下軸直徑已經(jīng)算出來，所以上軸的外徑設(shè)置D=50mm，內(nèi)徑d=40mm 根據(jù)強(qiáng)度校核公式=30MPa<260MPa 合格。 塑料銷強(qiáng)度校核 制造塑料銷釘?shù)牟牧鲜蔷垌?，其能夠承受的極限強(qiáng)度是105-124MPa整個轉(zhuǎn)向軸承受的轉(zhuǎn)矩為T=24000Nmm,,塑料銷釘?shù)闹睆饺?mm,所以校核塑料銷釘處的剪切應(yīng)力 轉(zhuǎn)向軸受到最大的剪切力為 F===300N ==110MPa 合格 第8章 液壓助力機(jī)構(gòu) 我們采用的是液壓助力，控制閥為轉(zhuǎn)閥式控制閥。 §8.1. 工作原理 工作原理如下圖 第9章 結(jié) 論 在本次設(shè)計中對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行了設(shè)計，也校核了每個部件的強(qiáng)度，使其在各自的強(qiáng)度要求范圍之內(nèi)，符合設(shè)計要求。通過查閱各種相關(guān)資料，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各各部件的工作原理以及類型，還有轉(zhuǎn)向系不同部位的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了詳細(xì)的了解也對轉(zhuǎn)向器的各個部件有了更深的了解。另外，這此設(shè)計將《汽車設(shè)計》，《機(jī)械設(shè)計》，《材料力學(xué)》，《汽車構(gòu)造》等多門本專業(yè)學(xué)過的課本知識有效的結(jié)合使用，使之融匯貫通。 通過設(shè)計的數(shù)據(jù)對對整個轉(zhuǎn)向系同進(jìn)行具體的繪圖，在繪制之后將各零部件進(jìn)行了相應(yīng)的配合，經(jīng)過比對，整個轉(zhuǎn)向系尺寸大小符合要求。雖然該設(shè)計根據(jù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理將轉(zhuǎn)向器的主要零部件逐一設(shè)計出來，但還缺乏詳盡細(xì)致的校核，比如有些零部件的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其許用強(qiáng)度，而有的卻剛好符合使用強(qiáng)度要求，這就造成有的零部件過早的損壞，有的零部件卻大大超出使用壽命。這可能會造成制造成本的增加，還有材料的浪費(fèi)。 但當(dāng)前轉(zhuǎn)向系主要是通過駕駛員操作的，在驅(qū)車駕駛過程中，如果駕駛員由于某種原因，做出對安全駕駛不利的動作，比如因不小心，錯誤地擺動了方向盤，造成行車路線的偏移。這樣就可能發(fā)生交通事故。如果駕駛系統(tǒng)能夠智能化，可以根據(jù)車內(nèi)駕駛員的反映和想法來保證駕駛路線的正確，那么將會更有效的保護(hù)駕駛員，降低交通事故。所以轉(zhuǎn)向系的發(fā)展方向應(yīng)朝著更加智能的方向發(fā)展。 40 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信.汽車車橋設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，2003 [2] 徐　灝.機(jī)械設(shè)計手冊（3） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 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通過這次畢業(yè)設(shè)計，我感覺收益頗深，相信對我以后的工作和學(xué)習(xí)有著深遠(yuǎn)影響。以前遇到問題不是去問老師，就是跳過去，一點(diǎn)自己查資料的意識都沒有。現(xiàn)在不同了，通過指導(dǎo)老師的引導(dǎo)，通過自己的實(shí)踐，現(xiàn)在可以獨(dú)立查資料，而且要查哪方面的資料，心理非常清楚，不像以前那么沒有頭緒了。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我將三年半來學(xué)到的知識進(jìn)行了一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機(jī)械設(shè)計、工程制圖、機(jī)械原理等基礎(chǔ)知識，進(jìn)行了一次徹底的復(fù)習(xí)。這都要感謝數(shù)個月來我們指導(dǎo)老師林維老師細(xì)心的指導(dǎo)和督促，沒有老師的教導(dǎo)和幫助我無法相信自己能獨(dú)立完成如此復(fù)雜的畢業(yè)設(shè)計，當(dāng)中凝聚了老師的多少辛勤汗水可想而知。所以，在此我要感謝所有在此次設(shè)計中給予我?guī)椭睦蠋熗瑢W(xué)們，謝謝他們的無私幫助。再次感謝！