方程式賽車轉向系統(tǒng)設計【含CAD圖紙、說明書】

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car design process first through the steering force calculations and the UG kinetic analysis we determine the ratio of steering system the relationship between the wheel angle input and output The principles of spatial mechanism kinetics and a related optimization program by using Matlab are applied to the calculation of the spatial motion of the ackerman steering linkage By using the method the interference between suspension guiding mechanism and steering linkage is minimized then UG kinetic analysis is used to analysis the motion of steering system when turning and calculating the corresponding relation between the turning angle of inside and outside wheels the transmission angle of steering linkage and steering box or steering linkage and track rod and steering box stroke And it provides a theoretical basis for designing and optimizing the steering trapezoidal mechanism After the work we calculate the ball joints tie rod strength and wear resistance and some calculations was made on some dangerous bars to ensure the car has enough strength and life After carrying out a complete calculation of the portability we calculate the torque of the wheel the force of steering wheel on the hands and the total number of turns to meet the requirements in the car rules Finally we set up pre assembled three dimensional model data checking the steering we designed whether there is interference phenomena and to examine whether our steering meet our design requirements to improve our design KEY WORDS FSAE UG steering trapezoid motion analysis rack and pinion II 目 錄 第一章 緒 論 1 1 1 Formula SAE 概述 1 1 1 1 背景 1 1 1 2 發(fā)展和現(xiàn)狀 2 1 2 中國 FSAE 發(fā)展概況 2 1 3 任務和目標 3 第二章 轉向系設計方案分析 4 2 1 賽車轉向系概述 4 2 2 轉向系的基本構成 4 2 3 轉向操縱機構 4 2 4 轉向傳動機構 6 2 5 機械式轉向器方案分析 6 2 5 1 齒輪齒條式轉向器 6 2 5 2 其他形式的轉向器 8 2 5 3 轉向器形式的選擇 9 2 6 賽車轉向系統(tǒng)傳動比分析 9 2 7 轉向梯形機構的分析與選擇 10 2 7 1 轉向梯形機構的選擇 10 2 7 2 斷開式轉向梯形參數(shù)的確定 10 2 7 3 轉向系內外輪轉角的關系的確定 12 2 7 4 MATLAB 內外輪轉角關系曲線部分程序 14 第三章 轉向系主要性能參數(shù) 16 3 1 轉向器的效率 16 3 1 1 轉向器的正效率 16 3 1 2 轉向器的逆效率 17 3 2 傳動比的變化特性 17 3 2 1 轉向系傳動比 17 3 2 2 力傳動比與轉向系角傳動比的關系 18 III 3 2 3 轉向系的角傳動比 19woi 3 2 4 轉向器角傳動比及其變化規(guī)律 19 3 3 轉向器傳動副的傳動間隙 t 20 3 3 1 轉向器傳動間隙特性 20 3 3 2 如何獲得傳動間隙特性 21 3 4 轉向系傳動比的確定 22 第四章 齒輪齒條式轉向器設計與計算 23 4 1 轉向系計算載荷的確定 23 4 1 1 原地轉向阻力矩 MR 的計算 23 4 1 2 作用在轉向盤上的手力 Fh 23 4 1 3 轉向橫拉桿直徑的確定 24 4 1 4 初步估算主動齒輪軸的直徑 24 4 2 齒輪齒條式轉向器的設計 25 4 2 1 齒條的設計 25 4 2 2 齒輪的設計 25 4 2 3 轉向橫拉桿及其端部的設計 25 4 2 4 齒條調整 26 4 2 5 轉向傳動比 27 4 3 齒輪軸和齒條的設計計算 28 4 3 1 選擇齒輪材料 熱處理方式及計算許用應力 28 4 3 2 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 29 4 3 3 確定齒輪傳動主要參數(shù)和幾何尺寸 30 4 4 齒輪齒條轉向器轉向橫拉桿的運動分析 31 4 5 齒輪齒條傳動受力分析 32 4 6 齒輪軸的強度校核 32 4 6 1 軸的受力分析 32 4 6 2 判斷危險剖面 33 4 6 3 軸的彎扭合成強度校核 33 4 6 4 軸的疲勞強度安全系數(shù)校核 33 第五章 轉向梯形的優(yōu)化設計 36 5 1 目標函數(shù)的建立 36 IV 5 2 設計變量與約束條件 37 5 2 1 保證梯形臂不與車輪上的零部件發(fā)生干涉 37 5 2 2 保證有足夠的齒條行程來實現(xiàn)要求的最大轉角 38 5 2 3 保證有足夠大的傳動角 38 第六章 基于 UG 運動仿真的轉向梯形設計與優(yōu)化 41 6 1 建立 UG 三維模型 41 6 2 基于 UG 工程圖模塊的轉向機動圖 42 6 3 UG 模型以及基于 UG 高級仿真的零部件校核 42 6 4 UG 裝配模型檢查干涉問題 43 第七章 結論 45 參考文獻 46 致 謝 47 0 第一章 緒 論 1 1 Formula SAE 概述 1 1 1 背景 Formula SAE 賽事由美國汽車工程師協(xié)會 the Society of Automotive Engineers 簡稱 SAE 主辦 SAE 是一個擁有超過 60000 名會員的世界性的工程 協(xié)會 致力與海 陸 空各類交通工具的發(fā)展進步 Formula SAE 是一項面對美國汽車工程師學會學生會員組隊參與的國際賽事 于 1980 年在美國舉辦了第一屆賽事 比賽的目的是設計 制造一輛小型的高性 能賽車 目前美國 歐洲和澳大利亞每年都會定期舉辦該項賽事 比賽由三個主 要部分組成 工程設計 成本以及靜態(tài)評比 多項單獨的性能試驗 高性能耐久 性測試 Formula SAE 發(fā)展的初衷是想創(chuàng)立一個小型的道路賽車比賽 而現(xiàn)在已經(jīng)發(fā) 展成為一個擁有大約 20 個競賽因素的大型比賽 參與者包括賽車和車隊 Formula SAE 向年輕的工程師們提供了一個參與有意義的綜合項目的機會 由參 與的學生負責管理整個項目 包括時間節(jié)點的安排 做預算以及成本控制 設計 采購設備 材料 部件以及制造和測試 Formula SAE 為在傳統(tǒng)教室學習中的學 生提供了一個現(xiàn)實的工程經(jīng)歷 Formula SAE 隊員在這個過程中將會經(jīng)受考驗 面對挑戰(zhàn) 培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和實踐能力 出于此項比賽的宗旨 參賽學生們是被 一個假象的制造公司雇傭 讓他們制造一輛原型車 用于量產(chǎn)前的各項評估 目 標市場就是那些會在周末去參加高速穿障比賽 Autocross 的非專業(yè)車手 因此 這些賽車在加速 制動 和操控性方面要有非常好的表現(xiàn) 它們要造價低廉 便 于維修并且足夠可靠 另外 這些賽車的市場競爭力會因為一些附加因素 比如 美觀 舒適性和零件的兼容性而得到提升 制造公司日產(chǎn)能力要達到 4 輛 并且 原型車的造價要低于 25 000 美元 對于設計團隊來說 挑戰(zhàn)在于要在一定的時 間和一定的資金限制下 設計和制造出最能滿足這些目的的原型車 每一項設計 將會與其他的設計一起參與比較和評估從而決出最佳整車 1 1 2 發(fā)展和現(xiàn)狀 1 從世界范圍來看 當今有三個地區(qū)有 Formula SAE 的學生競賽 即美國 歐 洲 澳洲 70 年代中期 幾個美國大學開始主辦當?shù)氐膶W生設計競賽賽車 SAE MiniBaja 的名稱沿襲了著名的墨西哥 Baja 1000 汽車比賽 第一屆 SAE Mini Baja 比賽于 1976 年舉辦 并且迅速成為一個地區(qū)性的年度比賽 比賽由三個評 判標準組成 即一天的靜態(tài)比賽 設計 成本 陳述 接著一天是各自的性 能競賽 2 項目 Mini Baja 比賽重點強調了地盤的設計 因為每個隊伍都使用一 個 8 匹馬力的引擎 這一點無法改變 在過去的 20 多年里 SAE Mini Baja 的 成功超乎了每個人的預期 在 SAE Mini Baja 的成功獲得各界認同的同時 SAE 聯(lián)合美國三大汽車公司開始推廣一項技術水平更高的工程類學生競賽 這就是 Formula SAE FormulaSAE 相比 SAE Mini Baja 有著許多進步和發(fā)展 引擎的限 制也已經(jīng)大大放寬 允許參賽車隊使用 610cc 以下的發(fā)動機 這極大地提升了賽 車的性能表現(xiàn) 在發(fā)達國家 很多高校已經(jīng)從事 Formula SAE 超過 20 年時間 擁有大量資 金和試驗基礎的情況下 他們的作品已經(jīng)基本達到了專業(yè)水平 最高時速可達到 甚至超過 200km h 0 到 100km h 加速時間一般都在 4 5s 以內 從原先在 SAE Mini Baja 比賽中的 8hp 發(fā)動機到現(xiàn)今 Formula SAE 中已經(jīng) 超過 100hp 的大功率發(fā)動機 Formula SAE 在多方面都取得了驚人的成績 并且 該項比賽一直保持了發(fā)展的態(tài)勢 1 2 中國 FSAE 發(fā)展概況 外國該類項目起步較早 經(jīng)驗較豐富 而國內才剛剛起步 只有同濟大學 湖南大學等極少數(shù)的知名院校參加過此類賽事 具有參賽經(jīng)驗 其中湖南大學已 經(jīng)兩次赴美國參賽 已有兩代車型 其中第二代比第一代質量輕了許多 懸架采 用了阻尼可調的減震器 增加了前后橫向穩(wěn)定桿 增加了懸架剛度和側傾剛度 轉向梯形轉至座艙頂部 改善座艙內部空間 并減小最小轉彎半徑是賽車更加靈 活 制動方面使用雙制動總泵和平衡桿結構 是賽車前后軸制動力分配比例可調 以適應不同的路面情況 車身造型方面保證空氣動力學要求的同時 使賽車更加 美觀 添加兩側冷卻風氣道 改善冷卻系統(tǒng) 廈門理工車隊的車在北美獲得 燃 油經(jīng)濟性 和 新秀獎 兩個單項亞軍 他們的賽車進行過發(fā)動機進氣系統(tǒng)改進設計 及流場特性分析 FSAE 賽車進氣系統(tǒng)改進設計 FSAE 賽車懸架安裝座三維定位 2 尺寸算法與 CAE 分析 FSAE 賽車懸架仿真分析及操縱穩(wěn)定性虛擬試驗 基于有 限元的 FSAE 賽車車架的強度及剛度計算與分析等分析設計 仔細分析湖大轉向系采用齒輪齒條式轉向器橫置在賽車上 經(jīng)齒條兩端的球 頭與左右橫拉桿連接 當齒條移動時推動或拉動橫拉桿 是轉向輪偏轉 實現(xiàn)轉 向 他的轉向器上還沒有設置齒輪齒條游隙調節(jié)機構 齒輪齒條磨損后會嚴重影 響轉向性能 并且湖大的轉向系設計中只進行了運動學分析 而沒有涉及到動力 學 轉向系剛度對系統(tǒng)優(yōu)化的影響也沒有考慮 在賽車車身側傾轉向時還不滿足 阿克曼轉向理論 與國際賽車還存在較大差距 我們此次設計旨在設計出結構更 合理 轉向性能更好的賽車轉向系統(tǒng) 以縮小與外國車隊的差距 1 3 任務和目標 任務和目標主要分成兩個部分 1 設計一個達到一定性能并符合 FSAE 競賽相關規(guī)定的方程式賽車的專項 系統(tǒng) 2 立足國內的采購條件以及目前項目可以達到的加工條件 通過購買可以 通用的部件 改裝符合條件的通用部件以及制造所有其他部件 完成賽車轉向系 統(tǒng)的制造 裝配和調試 在這個過程中必須兼顧成本 性能和可靠性三個方面 3 第二章 轉向系設計方案分析 2 1 賽車轉向系概述 賽車轉向系統(tǒng)是關系到賽車性能的主要系統(tǒng) 它是用來保持或者改變賽車行 駛方向的機構 在賽車行駛時 保證各轉向輪之間有協(xié)調的轉角關系 我們轉向系統(tǒng)設計的主要任務是 學習大學生方程式賽車規(guī)則 根據(jù)相關車 型的國內外資料 以及一些相關調查和報告 對設計任務進行分析研究 形成具 體的技術方案 完成轉向系各主要方面的設想 為進一步具體設計計算提供依據(jù) 如所設計的汽車具有什么樣的性能 采用何種形式的轉向器 何種形式的轉向梯 形 怎么布置轉向系的各部件 采用什么新結構 新技術 以及為滿足各方面的 要求需要采取什么措施等 從而保證所設計的汽車不僅在預定的使用條件下具有 良好的使用性能 重量輕 壽命長 結構簡單 使用方便 經(jīng)濟性好等 綜合指 標方面上要不斷縮小與世界先進水平的差距 2 2 轉向系的基本構成 圖 2 1 轉向系統(tǒng)的組成 1 轉向器 2 轉向搖臂 3 轉向直拉桿 4 轉向節(jié)臂 5 轉向梯形 6 轉向橫拉桿 2 3 轉向操縱機構 4 轉向操縱機構包括轉向盤 轉向軸 轉向管柱 其總體設計如圖 2 2 所示 圖 2 2 轉向操縱機構 圖 2 3 轉向萬向節(jié) 有時為了布置方便 減小由于裝置位置誤差及不見相對運動所引起的附加載 荷 提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝 在轉向軸與轉向器的輸入端之間 安裝有轉向萬向節(jié) 如上圖 2 3 所示 采用柔性萬向節(jié)可減少傳至傳動軸的振動 但柔性萬向節(jié)如果過軟 則會影響轉向系的剛度 根據(jù)交通事故統(tǒng)計資料和對汽車碰撞試驗結果的分析表明 汽車正面碰撞時 轉向盤 轉向管柱是使駕駛員受傷的主要元件 因此 要求汽車在以 48km h 的 速度 正面同其他物體碰撞的試驗中 轉向管柱和轉向軸在水平方向上的后移量 不得大于 127mm 在臺架試驗中 用人體模型的軀干以 6 7m s 的速度碰撞轉向 盤時 作用在轉向盤上的水平力不得超過 1123N 見 GB11557 1998 為此 需 在轉向系中設計并安裝能防止或者減輕駕駛員受傷的機構 圖 2 4 防傷機構 圖 2 5 轉向傳動機構 本文所采用的機構如上左圖 2 4 示 當轉向傳動軸中采用萬向節(jié)連接時 只 要布置合理即可在汽車正面碰撞時防止轉向軸等向乘客艙或駕駛室內移動 這種 結構雖然不能吸收碰撞能量 但其結構簡單 只要萬向節(jié)連接的兩軸之間存在夾 角正面碰撞后轉向傳動軸和轉向盤就會錯位 轉向盤沒有后移便不會危及駕駛員 5 安全 轉向軸上設置有萬向節(jié)不僅能提高安全性 而且有利于使轉向盤和轉向器 在汽車上得到合理布置 提高操縱方便性并且拆裝容易 2 4 轉向傳動機構 轉向傳動機構包括轉向搖臂 轉向縱拉桿 轉向節(jié)臂 轉向梯形臂以及轉向 橫拉桿等 轉向傳動機構用于把轉向器輸出的力和運動傳給左 右轉向節(jié)并使左 右轉向輪按一定關系進行偏轉 由于我們賽車采用齒輪齒條式轉向器 并且轉向齒條橫向布置 因此該車 轉向傳動機構非常簡單緊湊 不需要轉向搖臂和轉向拉桿 轉向傳動機構即為橫 拉桿及相應接頭 其結構如上右圖 2 5 所示 2 5 機械式轉向器方案分析 2 5 1 齒輪齒條式轉向器 圖 2 6 自動消除間隙裝置 齒輪齒條式轉向器由與轉向軸做成一體的轉向齒輪和常與轉向橫拉桿做成一 體的齒條組成 與其他形式的轉向器比較 齒輪齒條式轉向器最主要的優(yōu)點是 結構簡單 緊湊 殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成 轉向器的質量比較小 傳 動效率高達 90 齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后 利用裝在齒條背部 靠 近主動小齒輪處的壓緊力可以調節(jié)的彈簧 能自動消除齒間間隙 如圖 2 6 所示 這不僅可以提高轉向系統(tǒng)的剛度 還可以防止 6 沖擊和噪聲 轉向器體積小 1 沒有轉向搖臂和直拉桿 所以轉向輪轉角可以增 大 制造成本低 齒輪齒條式轉向器的主要缺點是 因逆效率高 60 70 汽車在不平 路面上行駛時 發(fā)生在轉向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉向盤 稱之為 反沖 反沖現(xiàn)象會使駕駛員精神緊張 并難以準確控制汽車行駛方向 轉向盤突 然轉動又會照成打手 同時對駕駛員造成傷害 1 根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點 不同 齒輪齒條式轉向器有四種形式 中間輸入 兩端輸出 圖 a 側面輸入 兩端輸出 圖 b 側面輸入 中間輸出 圖 c 側面輸入 一端輸出 圖 d 2 7 齒輪齒條式轉向器的四種形式 根據(jù)齒輪齒條式轉向器和轉向梯形相對前軸位置的不同 齒輪齒條是轉向器 在汽車上有四種布置形式 轉向器位于前軸后方 后置梯形 轉向器位于前軸后 方 前置梯形 轉向器位于前軸前方 后置梯形 轉向器位于前軸前方 前置梯 形 如圖 2 8 所示 7 圖 2 8 齒輪齒條式轉向器的四種布置形式 2 5 2 其他形式的轉向器 其他形式的轉向器主要還有循環(huán)球式轉向器 蝸桿滾輪式轉向器 蝸桿指銷 式等形式的轉向器 循環(huán)球式轉向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內裝鋼球構成的傳動副 以 及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構成的傳動副組成 如圖 2 9 所示 循環(huán)球式轉向器的優(yōu)點是 在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動的鋼球 將滑動摩擦轉變?yōu)闈L動摩擦 因而傳動效率可達到 75 85 在結構和工藝上 采取措施后 包括提高制造精度 改善工作表面的粗糙度和螺桿 螺母上的螺旋 槽經(jīng)淬火和磨削加工 使之有足夠的硬度和耐磨損性能 可保證有足夠的使用壽 命 轉向器的傳動比可以變化 工作可靠平穩(wěn) 循環(huán)球式轉向器的缺點是 逆效率高 結構復雜 制造困難 制造進度要求 高 8 圖 2 9 循環(huán)球式轉向器 2 5 3 轉向器形式的選擇 由上述分析綜合考慮學校的實際情況 比如考慮到我們的加工精度等因素 我們選擇了齒輪齒條是轉向器 2 6 賽車轉向系統(tǒng)傳動比分析 由于賽車比賽比較激烈 方向盤轉角與商用車相差較大 一般汽車方向盤轉 角一般大于三圈 而 F1 賽車方向盤轉角都比較小 考慮到我們賽車的整體參數(shù) 與卡丁車比較相似 我們參考卡丁車初選轉向系角傳動比為 1 1 方向盤轉 40 度 轉向內輪轉 40 度 賽車靜止狀態(tài)與轉向系有關的力如圖 2 10 和 2 11 所示 圖 2 10 考慮主銷后傾角時受力 21 47 GaFL 式中 賽道阻尼系數(shù) G 賽車質量 sin輪RMr 圖 2 11 為考慮主銷內傾時受力 9 考慮到本次設計賽車主銷內傾角后傾角均為零 考慮到方向盤上的力 268 7N 太大 在減小方向盤力的同時 考慮到傳動比 太小轉向靈敏度太高 不適于賽車手操作 故將傳動比改為 3 7 方向盤轉 110 度 內輪轉 30 度 按選定傳動比再次計算方向盤力為 60N 滿足要求 圖 2 10 考慮主銷后傾角是受力 圖 2 11 考慮主銷內傾時受力 2 7 轉向梯形機構的分析與選擇 2 7 1 轉向梯形機構的選擇 轉向梯形有整體式和斷開式兩種 選擇整體式或斷開式轉向梯形方案與懸架 采用何種方案有關 無論采用那一種方案 都必須正確選擇轉向梯形參數(shù) 做到 汽車轉彎時 保證全部車輪繞一個瞬時轉向中心行駛 使在不同圓周上運動的車 輪 作無滑動的純滾動運動 同時 為達到總體布置要求的最小轉彎直徑值 轉 向輪應有足夠大的轉角 由于我們賽車采用的是獨立懸架 所以轉向梯形需采用與此對應的斷開式轉 向梯形 其主要優(yōu)點是它與前輪采用獨立懸架相配合 能夠保證一側車輪上 下 跳動時 不會影響另一側車輪 2 7 2 斷開式轉向梯形參數(shù)的確定 橫拉桿上斷開點的位置與獨立懸架形式有關 采用雙橫臂獨立懸架時 常用 圖解法 基于三心定理 確定斷開點的位置 求法如 2 12 10 圖 2 12 斷開點的確定 1 延長 KBB 與 KAA 交于立柱 AB 的瞬心 P 點 由 P 點作直線 PS S 點 為轉向節(jié)臂球銷中心在懸架桿件 雙橫臂 所在平面上的投影 當懸架搖臂的軸 線斜置時 應以垂直于搖臂軸的平面作為當量平面進行投影和運動分析 2 延長直線 AB 與 KAKB 交于 QAB 點 連 PQAB 直線 3 連接 S 和 B 點 延長直線 SB 4 作直線 PQBS 使直線 PQAB 與 PQBS 間夾角等于直線 PKA 與 PS 間的 夾角 當 S 點低于 A 點時 PQBS 線應低于 PQAB 線 5 延長 PS 與 QBSKB 相交于 D 點 此 D 點便是橫拉桿鉸接點 斷開點 的理想位置 以上是在前輪沒有轉向的情況下 確定斷開點 D 的位置的方法 此外 還要 對車輪向左轉和向右轉的幾種不同工況驚進行校核 圖解方法同上 但 S 點的位 置變了 當車輪轉向時 可以認為 S 點沿垂直于主銷中心線 AB 的平面上畫弧 不計主銷后傾角 如果這種方法所得到的橫拉桿長度在不同轉角下都相同或 十分接近 則不僅在汽車直線行駛是 而且在轉向時 車輪的跳動都不會對轉向 產(chǎn)生影響 雙橫臂互相平行的懸架能滿足此要求 如圖 2 12a c 所示 2 2 7 3 轉向系內外輪轉角的關系的確定 齒輪齒條式轉向系的結構如圖 2 13 所示 轉向軸 1 的末端與轉向器的齒輪軸 11 2 直接相連或通過萬向節(jié)軸相連 齒輪 2 與裝于同一殼體的齒條 3 嚙合 外殼則 固定于車身或車架上 齒條通過兩端的球鉸接頭與兩根分開的橫拉桿 4 7 相連 兩橫拉桿又通過球頭銷與左右車輪上的梯形臂 5 6 相連 因此 齒條 3 既是轉 向器的傳動件又是轉向梯形機構中三段式橫拉桿的一部分 圖 2 13 轉向系統(tǒng)結構簡圖 1 轉向軸 2 齒輪 3 齒條 4 左橫拉桿 5 左梯形臂 6 右梯形臂 7 右橫拉桿 我們的齒輪齒條式轉向器布置在前軸后方 安裝時 齒條軸線與汽車縱向對 稱軸垂直 而且當轉向器處于中立位置時 齒條兩端球鉸中心應對稱的處于汽車 縱向對稱軸的兩側 我們賽車 軸距 L 主銷后傾角 以及左右兩主銷軸線延長線與地面交點之 間的距離 K 齒條兩端球鉸中心距 M 梯形底角 梯形臂長 L1 以及齒條軸線到 梯形底邊的安裝距離 h 則橫拉桿長度 L2 殼由下式計算 21212 sin co hLKL 轉動轉向盤時 齒條便向左或向右移動 使左右兩邊的桿系產(chǎn)生不同 u 的運 動 從而使左右車輪分別獲得一個轉角 以汽車左轉彎為例 此時右輪為外輪 外輪一側的桿系運動如圖 2 12 所示 設齒條向右移動某一行程 S 通過右橫拉桿 推動右梯形臂 使之轉角 o 取梯形右底角頂點 O 為坐標原點 X Y 軸方向如圖 2 所示 則可導出齒條 行程 S 與外輪轉角 的關系 o 12 2 2 2 sin cos 121 MKhLLii 圖 2 15 內輪一側桿系運動情況 圖 2 14 外輪一側桿系運動情 另外 由圖 2 14 可知 o 而 SMKharctg2 211rosOEL 1 hSE 2 3 212 arcsin 2 hSMKLLSMKharctgo 而內輪一側的運動則如圖 2 15 所示 齒條右移了相同的行程 S 通過左橫拉 桿拉動右梯形臂轉過 i 取梯形左底角頂點 O1 為坐標原點 X Y 軸方向如 2 15 所示 則同樣可導出齒條行程 S 與內輪轉角 i的關系 即 2 4 2 sn cos 1 21 MKhLLii 13 2 5 21 2 arcsin 2 hSMKLLSMKharctgi 因此 利用公式 2 2 便可求出對應于任一外輪轉角 0的齒條行程 S 再 將 S 代人公式 2 5 即可求出相應的內輪轉角 i 把公式 2 2 和 2 5 結合 起來便可將 i表示為 0的函數(shù) 記作 0 Fi 反之 也可利用公式 2 4 求出對應任一內輪轉角 的齒條行程 S 再將 Si 代入公式 2 3 即可求出相應的外輪轉角 將公式 2 4 和 2 3 結合起來0 可將 表示為 的函數(shù) 記作 0 i 0iF 通過計算得 hllMKl llKlharctg oo ooi 212112 2121 sin cs ros si cs 2 2 7 4 MATLAB 內外輪轉角關系曲線部分程序 sita20 0 0001 for i 1 50 D2R pi 180 sita21 atan 1 1 tan sita20 1200 1650 angles1 i 1 sita20 D2R angles1 i 2 sita21 D2R sita20 sita20 D2R end plot angles1 1 angles1 2 axis 0 30 0 30 xlabel input angles degrees ylabel solved angles degrees hold on 14 r 66 pi 180 h 50 k 1100 M 730 sita0 0 L1 40 L2 k M 2 L1 cos r 2 L1 sin r h 2 0 5 D2R pi 180 for i 1 50 sita0 sita0 D2R end plot angles 1 angles 2 axis 0 30 0 30 xlabel input angles degrees1 ylabel solved angles degrees1 圖 2 16 MATLAB 繪制的內外論轉角關系曲線 15 第三章 轉向系主要性能參數(shù) 3 1 轉向器的效率 功率 P1 從轉向軸輸入 經(jīng)轉向搖臂軸輸出所求得的效率稱為正效率 用符 號 表示 P1 P2 Pl 反之稱為逆效率 用符號 表示 P3 P2 P3 式中 P2 為轉向器中的摩擦功率 P3 為作用在轉向搖臂軸上的功率 為 了保證轉向時駕駛員轉動轉向盤輕便 要求正效率高 為了保證汽車轉向后轉向 輪和轉向盤能自動返回到直線行駛位置 又需要有一定的逆效率 為了減輕在不 平路面上行駛時駕駛員的疲勞 車輪與路面之間的作用力傳至轉向盤上要盡可能 小 防止打手又要求此逆效率盡可能低 3 1 1 轉向器的正效率 影響轉向器正效率的因素有 轉向器的類型 結構特點 結構參數(shù)和制造質 量等 1 轉向器類型 結構特點與效率 在前述四種轉向器中 齒輪齒條式 循 環(huán)球式轉向器的正效率比較高 而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉向器 的正效率要明顯的低些 同一類型轉向器 因結構不同效率也不一樣 如蝸桿滾輪式轉向器的滾輪與 支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承 圓錐滾子軸承和球軸承等三種結構之一 第一種結構除滾輪與滾針之間有摩擦損失外 滾輪側翼與墊片之間還存在滑動摩 擦損失 故這種轉向器的效率 ly 僅有 54 另外兩種結構的轉向器效率 根據(jù) 試驗結果分別為 70 和 75 轉向搖臂軸軸承的形式對效率也有影響 用滾針軸承比用滑動軸承可使正或 逆效率提高約 10 2 轉向器的結構參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失 只考 慮嚙合副的摩擦損失 對于蝸桿和螺桿類轉向器 其效率可用下式計算 3 1 tan 0 式中 o 為蝸桿 或螺桿 的螺線導程角 為摩擦角 arctanf f 為摩擦因數(shù) 16 3 1 2 轉向器的逆效率 根據(jù)逆效率大小不同 轉向器又有可逆式 極限可逆式和不可逆式之分 路面作用在車輪上的力 經(jīng)過轉向系可大部分傳遞到轉向盤 這種逆效率較高的 轉向器屬于可逆式 它能保證轉向后 轉向輪和轉向盤自動回正 這既減輕了駕 駛員的疲勞 又提高了行駛安全性 但是 在不平路面上行駛時 車輪受到的沖 擊力 能大部分傳至轉向盤 造成駕駛員 打手 使之精神狀態(tài)緊張 如果長時 間在不平路面上行駛 易使駕駛員疲勞 影響安全駕駛 屬于可逆式的轉向器有 齒輪齒條式和循環(huán)球式轉向器 不可逆式轉向器 是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉向盤的轉向器 該沖擊 力由轉向傳動機構的零件承受 因而這些零件容易損壞 同時 它既不能保證車 輪自動回正 駕駛員又缺乏路面感覺 因此 現(xiàn)代汽車不采用這種轉向器 極限可逆式轉向器介于上述兩者之間 在車輪受到?jīng)_擊力作用時 此力只有 較小一部分傳至轉向盤 它的逆效率較低 在不平路面上行駛時 駕駛員并不十 分緊張 同時轉向傳動機構的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉向器要小 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失 只考慮嚙合副的摩擦損失 則逆效率 可用下式計算 3 2 0tan 式 3 1 和式 3 2 表明 增加導程角 o 正 逆效率均增大 受 增大的影 響 o 不宜取得過大 當導程角小于或等于摩擦角時 逆效率為負值或者為零 此時表明該轉向器是不可逆式轉向器 為此 導程角必須大于摩擦角 通常螺線 導程角選在 8 10 之間 3 2 傳動比的變化特性 3 2 1 轉向系傳動比 轉向系的傳動比包括轉向系的角傳動比 和轉向系的力傳動比woi pi 從輪胎接地面中心作用在兩個轉向輪上的合力 2Fw 與作用在轉向盤上的手力 之比 稱為力傳動比 即 ip 2Fw F h hF 轉向盤轉動角速度 w 與同側轉向節(jié)偏轉角速度 k 之比 稱為轉向系角 傳動比 iwo 即 17 kkwodti 式中 d 為轉向盤轉角增量 d k 為轉向節(jié)轉角增量 dt 為時間增量 它 又由轉向器角傳動比 iw 和轉向傳動機構角傳動比 iw 所組成 即 iwo iw iw 轉向盤角速度 w 與搖臂軸轉動角速度 K 之比 稱為轉向器角傳動比 iw 即 kpwdti 式中 d p 為搖臂軸轉角增量 此定義適用于除齒輪齒條式之外的轉向器 搖臂軸轉動角速度 p 與同側轉向節(jié)偏轉角速度 k 之比 稱為轉向傳動機構 的角傳動比 即 wi kpkpkwdti 3 2 2 力傳動比與轉向系角傳動比的關系 輪胎與地面之間的轉向阻力 和作用在轉向節(jié)上的轉向阻力矩 之間有如wFrM 下關系 3 3 aMr 式中 為主銷偏移距 指從轉向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點至 車輪中心平面與支承平面交線間的距離 作用在轉向盤上的手力 Fh 可用下式表示 3 4 SWhDF2 式中 為作用在轉向盤上的力矩 為轉向盤直徑 hM 將式 3 3 式 3 4 代入 后得到hwpi 2 3 5 aMihSWrp 分析式 3 5 可知 當主銷偏移距 a 小時 力傳動比 ip 應取大些才能保證轉 向輕便 通常轎車的 a 值在 0 4 0 6 倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內選取 而 貨車的 d 值在 40 60mm 范圍內選取 轉向盤直徑 根據(jù)車型不同在 JB4505 swD 86 轉向盤尺寸標準中規(guī)定的系列內選取 18 如果忽略摩擦損失 根據(jù)能量守恒原理 2 可用下式表示rMh 3 6 wokhrid 2 將式 3 6 代人式 3 5 后得到 3 7 aDiswop2 當 和 不變時 力傳動比 越大 雖然轉向越輕 但 也越大 表SWDpi woi 明轉向不靈敏 3 2 3 轉向系的角傳動比 woi 轉向傳動機構角傳動比 除用 d p d k 表示以外 還可以近似地用轉向 wi 節(jié)臂臂長 L2 與搖臂臂長 Ll 之比來表示 即 d p d ki L2 Ll 現(xiàn)代汽車結構 中 L2 與 L1 的比值大約在 0 85 1 1 之間 可近似認為其比值為 d d 由此可見 研究轉向系的傳動比特性 只需研究轉向器的角傳動woi 比 及其變化規(guī)律即可 3 2 4 轉向器角傳動比及其變化規(guī)律 式 3 7 表明 增大角傳動比可以增加力傳動比 從 2Fw Fh 式可知 當pi Fw 一定時 增大 ip 能減小作用在轉向盤上的手力 Fh 使操縱輕便 考慮到 iwo iw 由 iwo 的定義可知 對于一定的轉向盤角速度 轉向輪偏 轉角速度與轉向器角傳動比成反比 角傳動比增加后 轉向輪偏轉角速度對轉向 盤角速度的響應變得遲鈍 使轉向操縱時間增長 汽車轉向靈敏性降低 所以 輕 和 靈 構成一對矛盾 為解決這對矛盾 可采用變速比轉向器 齒輪齒條式 循環(huán)球式 蝸桿指銷式轉向器都可以制成變速比轉向器 下面 介紹齒輪齒條式轉向器變速比工作原理 根據(jù)相互嚙合齒輪的基圓齒距必須相等 即 Pbl Pb2 其中齒輪基圓齒距 Pbl mlcos 1 齒條基圓齒距 Pb2 m2cos 2 由上述兩式可知 當齒輪具有標 準模數(shù) m1 和標準壓力角 1 與一個具有變模數(shù) m2 變壓力角 2 的齒條相嚙合 并始終保持 m1cos l m2cos 2 時 它們就可以嚙合運轉 如果齒條中部 相當汽車 直線行駛位置 齒的壓力角最大 向兩端逐漸減小 模數(shù)也隨之減小 則主動齒輪 嚙合半徑也減小 致使轉向盤每轉動某同一角度時 齒條行程也隨之減小 因此 19 轉向器的傳動比是變化的 圖 3 1 是根據(jù)上述原理設計的齒輪齒條式轉向器齒條 壓力角變化示例 從圖中可以看到 位于齒條中部位置處的齒有較大壓力角和齒 輪有較大的節(jié)圓半徑 而齒條齒有寬的齒根和淺斜的齒側面 位于齒條兩端的齒 齒根減薄 齒有陡斜的齒側面 圖 3 1 齒條壓力角變化簡圖 a 齒條中部齒 b 齒條兩端齒 3 3 轉向器傳動副的傳動間隙 t 3 3 1 轉向器傳動間隙特性 傳動間隙是指各種轉向器中傳動副 如循環(huán)球式轉向器的齒扇和齒條 之間的 間隙 該間隙隨轉向盤轉角 的大小不同而改變 并把這種變化關系稱為轉向器 傳動副傳動間隙特性 圖 3 2 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉 向器的使用壽命有關 圖 3 2 轉向器傳動間隙特性 20 直線行駛時 轉向器傳動副若存在傳動間隙 一旦轉向輪受到側向力作用 就能在間隙 t 的范圍內 允許車輪偏離原行駛位置 使汽車失去穩(wěn)定 為防止出 現(xiàn)這種情況 要求傳動副的傳動間隙在轉向盤處于中間及其附近位置時 一般是 10 15 要極小 最好無間隙 轉向器傳動副在中間及其附近位置因使用頻繁 磨損速度要比兩端快 在中 間附近位置因磨損造成的間隙大到無法確保直線行駛的穩(wěn)定性時 必須經(jīng)調整消 除該處間隙 調整后 要求轉向盤能圓滑地從中間位置轉到兩端 而無卡住現(xiàn)象 為此 傳動副的傳動間隙特性 應當設計成在離開中間位置以后呈圖 7 16 所示 的逐漸加大的形狀 圖中曲線 1 表明轉向器在磨損前的間隙變化特性 曲線 2 表 明使用并磨損后的間隙變化特性 并且在中間位置處已出現(xiàn)較大間隙 曲線 3 表 明調整后并消除中間位置處間隙的轉向器傳動間隙變化特性 3 3 2 如何獲得傳動間隙特性 循環(huán)球式轉向器的齒條齒扇傳動副的傳動間隙特性 可通過將齒扇齒做成不 同厚度來獲取必要的傳動間隙 即將中間齒設計成正常齒厚 從靠近中間齒的兩 側齒到離開中間齒最遠的齒 其厚度依次遞減 如圖 3 3 所示 齒扇工作時繞搖臂軸的軸線中心 O 轉動 加工齒扇時使之 繞切齒軸線 O1 轉動 兩軸線之間的距離 n 稱為偏心距 用這種方法切齒 可獲 得厚度不同的齒扇齒 其傳動特性可用下式計算 7 8 coscs ta2 212hRRppd 式中 d 為端面壓力角 R 為節(jié)圓半徑 p 為搖臂軸轉角 R 1 為中心 O1 到 b 點的距離 n 為偏心距 圖 3 3 確定齒扇齒切齒軸線偏移傳動 圖 3 4 偏心距 n 不同時傳 21 副徑向間隙 R 及傳動間隙 t 的示意圖 動間隙 t 的變化 偏心距 n 不同 傳動副的傳動間隙特性也不同 圖 3 4 示出偏心距 n 不同 時的傳動間隙變化特性 n 越大 在同一搖臂軸轉角條件下 其傳動間隙也越大 一般偏心距 n 取 0 5mm 左右為宜 3 4 轉向系傳動比的確定 考慮到賽車的特殊性 賽車運動由于速度較高方向盤轉角不可能太大 所以 我們初選方向盤轉角為 60 度 綜合轉彎半徑要求 我們初定輪胎轉角位 30 度 因此轉向系初定的傳動比為 1 5 由此傳動比驗算方向盤的力較大 我們參考其他學校的設計的設計 把方向 盤轉角改成 110 度 轉向系傳動比變?yōu)?3 7 由于現(xiàn)代汽車轉向傳動機構的角傳動比多在 0 85 1 1 之間 即近似為 1 故 研究轉向系的角傳動比時 為簡化起見往往只研究轉向器的角傳動比及其變化規(guī) 律即可 22 第四章 齒輪齒條式轉向器設計與計算 4 1 轉向系計算載荷的確定 為了保證行駛安全 組成轉向系的各零件應有足夠的強度 欲驗算轉向系零 件的強度 需首先確定作用在各零件上的力 影響這些力的主要因素有轉向軸的 負荷 路面阻力和輪胎氣壓等 為轉動轉向輪要克服的阻力 包括轉向輪繞主銷 轉動的阻力 車輪穩(wěn)定阻力 輪胎變形阻力和轉向系中的內摩擦阻力等 精確地計算出這些力是困難的 為此用足夠精確的半經(jīng)驗公式來計算汽車在 瀝青或者混凝土路面上的原地轉向阻力矩 MR N mm 4 1 1 原地轉向阻力矩 MR 的計算 表 4 1 原地轉向阻力矩 MR 的計算 設計計算和說明 計算結果pGfR31 式中 f 輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù) G1 轉向軸負荷 單位為 N P 輪胎氣壓 單位為 MPa f 1 G1 1396 5 N p 0 179 MPa MR 41116 3 m 4 1 2 作用在轉向盤上的手力 Fh 表 4 2 轉向盤手力 的計算h 設計計算和說明 計算結果 iDLMFSWRh21 式中 轉向搖臂長 單位為 mm 1L 原地轉向阻力矩 單位為 N mmRM 41116 3RMmN 255mmSWD 3 67 i 23 轉向節(jié)臂長 單位為 mm 2L 為轉向盤直徑 單位為 mm SWD 轉向器角傳動比 i 轉向器正效率 因齒輪齒條式轉向傳動機構無轉向搖臂和轉向節(jié)臂 故 不1L2 代入數(shù)值 90 97 6NhF 對給定的汽車 用上式計算出來的作用力是最大值 因此 可以用此值作為 計算載荷 4 1 3 轉向橫拉桿直徑的確定 表 4 3 轉向橫拉桿直徑的計算 設計計算和說明 計算結果 4 aMdR 2L mNPaR 3 416 16 取 10mmmind 4 1 4 初步估算主動齒輪軸的直徑 表 4 4 主動齒輪軸的計算 設計計算和說明 計算結果 3 max16 Mnd 140MPa 取 10mmmind 24 4 2 齒輪齒條式轉向器的設計 4 2 1 齒條的設計 齒條是在金屬殼體內來回滑動的 加工有齒形的金屬條 轉向器殼體是安裝 在前橫梁或前圍板的固定位置上的 齒條代替梯形轉向桿系的搖桿和轉向搖臂 并保證轉向橫拉桿在適當?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行 齒條可以比作是梯 形轉向桿系的轉向直拉桿 導向座將齒條支持在轉向器殼體上 齒條的橫向運動 拉動或推動轉向橫拉桿 使前輪轉向 圖 4 1 圖 4 1 齒條 表 4 5 齒條的尺寸設計參數(shù) 序號 項目 符號 尺寸參數(shù) m 1 總長 L730 2 直徑 25 3 齒數(shù) 2Z31 4 法向模數(shù) Mn2 5 4 2 2 齒輪的設計 齒輪是一只切有齒形的軸 它安裝在轉向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相 嚙合 齒輪齒條上的齒可以是直齒也可以是斜齒 齒輪軸上端與轉向柱內的轉向 軸相連 因此 轉向盤的旋轉使齒條橫向移動以操縱前輪 齒輪軸由安裝在轉向 器殼體上的球軸承支承 表 4 6 齒輪的尺寸設計參數(shù) 序號 項目 符號 尺寸參數(shù) mm 3 齒數(shù) 1Z18 4 法向模數(shù) Mn2 5 5 嚙合角 20 4 2 3 轉向橫拉桿及其端部的設計 轉向橫拉桿與梯形轉向桿系的相似 球頭銷通過螺紋與齒條連接 當這些球 25 頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時 在球頭銷上就作用了一個預載荷 防塵套夾在轉向 器兩側的殼體和轉向橫拉桿上 這些防塵套阻止雜物進入球銷及齒條中 轉向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接 這些端部與梯形轉向桿系的相似 側面 螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊 見圖 4 2 圖 4 2 轉向橫拉桿外接頭 1 橫拉桿 2 鎖緊螺母 3 外接頭殼體 4 球頭銷 5 六角開槽螺母 6 球碗 7 端蓋 8 梯形臂 9 開口銷 表 4 7 轉向橫拉桿及接頭的尺寸設計參數(shù) 序號 項目 符號 尺寸參數(shù) m 1 橫拉桿總長 aL213 2 橫拉桿直徑 16 3 螺紋長度 M30 4 外接頭總長 W120 5 球頭銷總長 QXL62 6 球頭銷螺紋公稱直徑 qxdM10 1 7 外接頭螺紋公稱直徑 wM10 1 8 內接頭總長 N65 3 9 內接頭螺紋公稱直徑 ndM10 1 4 2 4 齒條調整 一個齒條導向座安裝在齒條光滑的一面 齒條導向座和與殼體螺紋連接的調 節(jié)螺塞之間連有一個彈簧 此調節(jié)螺塞由鎖緊螺母固定 齒條導向座的調節(jié)使齒 26 輪 齒條間有一定預緊力 此預緊力會影響轉向沖擊 噪聲及反饋 見圖 4 3 圖 4 3 齒條間隙調整裝置 注 轉向反饋是由前輪遇到不平路面而引起的轉向盤的運動 表 4 8 齒條調整裝置的尺寸設計參數(shù) 序號 項目 符號 尺寸參數(shù) mm 1 導向座高度 1B20 2 彈簧總圈數(shù) n5 43 3 彈簧節(jié)距 t 7 92 4 彈簧外徑 D6 7083 9 轉向器殼體總長 高 kHL 195 77 4 2 5 轉向傳動比 當轉向盤從鎖點向鎖點轉動 每只前輪大約從其正前方開始轉動 30 因而 前輪從左到右總共轉動大約 60 若傳動比是 1 1 轉向盤旋轉 1 前輪將轉向 1 轉向盤向任一方向轉動 30 將使前輪從鎖點轉向鎖點 這種傳動比過于小 因為轉向盤最輕微的運動將會使車輛突然改變方向 轉向角傳動比必須使前輪轉 動同樣角度時需要更大的轉向盤轉角 3 667 1 的傳動比較為合理 在這樣的傳動比下 轉向盤每轉動 3 667 前輪 27 轉向 1 為了計算傳動比 可將鎖點到鎖點過程中轉向盤轉角的度數(shù)除以此時轉 向輪轉角的度數(shù) 4 2 6 齒輪齒條式轉向器的設計要求 齒輪齒條式轉向器的齒輪多數(shù)采用斜齒圓柱齒輪 齒輪模數(shù)取值范圍多在 2 3mm 之間 主動小齒輪齒數(shù)多數(shù)在 5 7 個齒范圍變化 壓力角取 20 齒輪 螺旋角取值范圍多為 9 15 齒條齒數(shù)應根據(jù)轉向輪達到最大偏轉角時 相應 的齒條移動行程應達到的值來確定 變速比的齒條壓力角 對現(xiàn)有結構在 12 35 范圍內變化 此外 設計時應驗算齒輪的抗彎強度和接觸強度 主動小齒輪選用材料 40Cr C N 制造 而齒條常采用 45 鋼制造 為減輕質 量 殼體用鋁合金壓鑄 4 3 齒輪軸和齒條的設計計算 4 3 1 選擇齒輪材料 熱處理方式及計算許用應力 1 選擇材料及熱處理方式 小齒輪 40Cr C N 共滲淬火 回火 43 53HRC 齒條 45 調質處理 229 286HBC 2 強度校核 1 校核齒輪接觸疲勞強度 選取參數(shù) 按 ME 級質量要求取值 MPaH501lim MPaH6502lim liS3 12liS121NZ 故以 計算1li2li liHHp PaSZHNP503 62lim 查得 1AKV 1 K 7 V 46 2 HZ8 19E2 0 zZ 0 28 則 9 0cos Z5 12kHpzEHMPabdKT 8 321 齒輪接觸疲勞強度合格 2 校核齒輪彎曲疲勞強度 選取參數(shù) 按 ME 級質量要求取值 lim150Fa lim280FPa lim1 FS lim21 5FS 12NY STY 故以 計算li2li liF plim280137 5STpNMPa 據(jù)齒數(shù)查表有 則 3 69FaY4sa Y 0 9 1212 6Fs FpnKabd 4 3 2 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 1 選擇齒輪類型 根據(jù)齒輪傳動的工作條件 選用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合傳動方案 2 選擇齒輪傳動精度等級 選用 7 級精度 3 初選參數(shù) 初選 6 31 1 2 6 1 tK 0 1Z2d 0 7 0 9 Y 按當量齒數(shù) 28 60cos 6cs 33 V6 51FS 4 初步計算齒輪模數(shù) nm 轉矩 90 2 0 32 14 432 14432 1TN m 閉式硬齒面?zhèn)鲃?按齒根彎曲疲勞強度設計 mYZKFSdtnt074 2 3 76562 19 0cos43 2 cos321 29 5 確定載荷系數(shù) K 1 由 AK smnzmtt 015 cos106 100 0 00093 1 對稱布置 取 1 06 1vZV K 取 1 3 則 1 1 1 06 1 3 1 378 KA 6 修正法向模數(shù) 2 047 2 036 3tntm34 178 圓整為標準值 取 2 5nm 4 3 3 確定齒輪傳動主要參數(shù)和幾何尺寸 1 分度圓直徑 d 15 231 cos 1zmdn 065 2m 2 齒頂圓直徑 1ad231 53 1 ah 3 齒根圓直徑 f 15 231 2ffd1 XnChan 15 231 2 0 625 13 981m 4 齒寬 b 1 2 15 231 18 2771d 因為相互嚙合齒輪的基圓齒距必須相等 即 21bP 齒輪法面基圓齒距為 11cos nbP 齒條法面基圓齒距為 22m 取齒條法向模數(shù)為 2 5n 5 齒條齒頂高 2ha 2 5 1 0 2 5 Xmhan 2 6 齒條齒根高 2f 2 5 1 0 25 0 3 125Cnanf 2 m 30 7 法面齒距 2nS 3 925 nnmXS ta 2 4 4 齒輪齒條轉向器轉向橫拉桿的運動分析 圖 4 4 轉向橫拉桿的運動分析簡圖 當轉向盤從鎖點向鎖點轉動 每只前輪大約從其正前方開始轉動 30 因而 前輪從左到右總共轉動約 60 當轉向輪右轉 30 即梯形臂或轉向節(jié)由 繞圓OC 心 轉至 時 齒條左端點 移至 的距離為OAEA1l 30 81 cos30 68 48cosD m 81 68 48 12 52C 30 40in A 193ABE ADC 214 6 2 25 4 m 214 6 40 174 6CA 215 170 5 44 5El 1 同理計算轉向輪左轉 30 轉向節(jié)由 繞圓心 轉至 時 齒條左端