液壓助力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)

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1、摘 要 汽車轉(zhuǎn)向器是汽車的重要組成部分，也是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，它的質(zhì)量嚴(yán)重影響汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向器也在不斷的得到改進(jìn)，雖然電子轉(zhuǎn)向器已開(kāi)始應(yīng)用，但機(jī)械式轉(zhuǎn)向器仍然廣泛地被世界各國(guó)汽車及汽車零部件生產(chǎn)廠商所采用。本文選擇齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器作為研究課題，其主要內(nèi)容有：汽車轉(zhuǎn)向器的組成分類；轉(zhuǎn)向器性能方案分析及其數(shù)據(jù)確定和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)過(guò)程。這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，成本低，轉(zhuǎn)向靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是一旦轉(zhuǎn)向器發(fā)生泄漏會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，對(duì)使用環(huán)境有一定的要求。但隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，現(xiàn)在電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向器（EPS）正在被廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向器

2、 齒輪齒條 操縱穩(wěn)定性 設(shè)計(jì)計(jì)算 目 錄 1緒論....................................................1 1.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述 ...........................................1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成......................................1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類......................................1 汽車對(duì)轉(zhuǎn)向裝置的基本要求................................3 1.2齒輪

3、齒條轉(zhuǎn)向器的介紹..........................................3 1.3汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)........................................3 2液壓助力轉(zhuǎn)向器及其主要部件工作分析.......................4 2.1液壓助力轉(zhuǎn)向器總體性能分析....................................4 2.2轉(zhuǎn)向控制閥工作分析............................................4 2.3轉(zhuǎn)向油泵工作工作分析...........

4、...............................5 3設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明...........................................5 3.1轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)輸入信息............................................5 3.2傳動(dòng)比的計(jì)算.................................................5 3.2.1方向盤(pán)的選擇.............................................5 3.2.2轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算......

5、...................................6 3.2.3角傳動(dòng)比的計(jì)算..........................................6 4齒輪的計(jì)算..............................................7 4.1齒輪軸參數(shù)的選取.............................................7 4.2齒輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)...............................................7 4.3齒輪齒條參數(shù)表..........

6、.....................................7 5主要零件的理論計(jì)算......................................8 5.1齒輪齒輪精度等級(jí)、材料及參數(shù)的選擇...........................8 5.2齒輪軸齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算...................................8 5.3齒輪軸齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算...................................9 5.4齒輪軸設(shè)計(jì)計(jì)算.................................

7、..............10 6其它零件的選擇及潤(rùn)滑方式................................12 結(jié)論..............................................................13 參考文獻(xiàn).................................................14 Abstract.................................................15 致謝.............................................

8、........16 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 的 設(shè) 計(jì) 老衲 指導(dǎo)老師：陳老師 （安徽XX大學(xué) 08車輛工程 合肥 230036） 1緒 論 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，作為汽車關(guān)鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國(guó)外有很多國(guó)家的轉(zhuǎn)向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過(guò)百萬(wàn)臺(tái)，壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，并且銷售點(diǎn)遍布了全世界。 1.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述 1.1.1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成 一般的轉(zhuǎn)向裝置包括下述部件：轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸總成、轉(zhuǎn)向器總成、轉(zhuǎn)向拉桿總成。 1.1.2

9、汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 1）機(jī)械式轉(zhuǎn)向系 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的能量來(lái)源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤(pán))、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng))的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。這種轉(zhuǎn)向器有兩對(duì)傳動(dòng)副組成，一對(duì)是螺桿、螺母，另一對(duì)是齒條、齒扇或曲柄銷。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動(dòng)的鋼球，使滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而提高了傳動(dòng)效率。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式。因此逐漸被齒輪齒條式取代。但隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向的應(yīng)用，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器近年來(lái)又得到廣泛使用。

10、 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加一個(gè)轉(zhuǎn)向力矩。該力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)、和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸輸入轉(zhuǎn)向器。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向搖臂，再通過(guò)轉(zhuǎn)向直拉桿傳給固定于左轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使左轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支撐的左轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。 從轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一系列零件和部件，均屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。有轉(zhuǎn)向搖臂至轉(zhuǎn)向梯形這一系列零件和部件（不含轉(zhuǎn)向節(jié)），均屬于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 目前較常用的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見(jiàn)。方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)使方向機(jī)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)、渦桿與蝸輪咬合（也有循環(huán)球咬合的）渦輪

11、軸帶動(dòng)方向機(jī)搖臂前后擺動(dòng)，方向機(jī)搖臂通過(guò)球頭銷與豎拉桿相連、豎拉桿另一端與左前輪軸頭搖臂相連，軸頭搖臂通過(guò)立銷（主銷）與前橋相連，搖臂前后擺動(dòng)就可使車輪軸頭（沿主銷）左右轉(zhuǎn)向了，左前輪通過(guò)橫拉桿與右車輪相連，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)就可以讓左右前輪同時(shí)轉(zhuǎn)向了[2] 汽車行駛中經(jīng)常需要改變行駛方向，即所謂的轉(zhuǎn)向，這就需要有一套能夠按照司機(jī)意志使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕?通常是前輪)的偏轉(zhuǎn)動(dòng)作。 按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來(lái)源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤(pán))、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將

12、操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng))的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動(dòng)力來(lái)源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開(kāi)泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。 2)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)當(dāng)能由駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器是在機(jī)械轉(zhuǎn)向器的基礎(chǔ)上加設(shè)一

13、套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器除具有以上三大部件外，其最主要的動(dòng)力來(lái)源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開(kāi)泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。轉(zhuǎn)向助力裝置有以下幾種： (1)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(2)電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置(3)電動(dòng)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置 1.1.3汽車對(duì)轉(zhuǎn)向裝置的基本要求 1:轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)速度應(yīng)分別與轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速保持一定的比例關(guān)系，即具有隨動(dòng)作用； 2:操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生的助力作用要迅速、靈敏，與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力相協(xié)調(diào)； 3:駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)右良好的“路感

14、”，即能及時(shí)將路面對(duì)轉(zhuǎn)向阻力的影響反饋到轉(zhuǎn)向盤(pán)上，使作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力隨轉(zhuǎn)向阻力的增大而增大； 4:轉(zhuǎn)向后應(yīng)能自動(dòng)回正，并應(yīng)使汽車具有直線行駛穩(wěn)定性； 5:工作可靠，一旦助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失靈，駕駛員仍能操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)使汽車轉(zhuǎn)向。 1.2齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的介紹 1： 價(jià)格便宜：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量少； 2：重量輕，有利于改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性； 3： 結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于前輪驅(qū)動(dòng)車型； 4： 路感、操縱性和響應(yīng)性好； 1.3汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著社會(huì)汽車化的發(fā)展，駕駛員不僅僅需要操縱省力，近年來(lái)從汽車的安全性能、燃油經(jīng)濟(jì)性方面對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提出更高的要求，這些要求促進(jìn)了電控液壓轉(zhuǎn)向器（

15、EHPS）和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）技術(shù)的發(fā)展。 由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。 從發(fā)展趨勢(shì)上看，國(guó)外整體式轉(zhuǎn)向器發(fā)展較快，而整體式轉(zhuǎn)向器中轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展的方向。由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還是新的結(jié)構(gòu)，各國(guó)的生產(chǎn)廠家都正在組織力量，大力開(kāi)展試驗(yàn)研究工作，提高使用性能、減小總成體積、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，以便逐步推廣和普及。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化對(duì)汽車乃至汽車轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)都有很大影響。特別是西方國(guó)家實(shí)行石油禁運(yùn)以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)受沖擊很大。隨著能源危機(jī)的發(fā)展

16、，汽車工業(yè)首當(dāng)其沖，其發(fā)展方向有很大變化。從汽車設(shè)計(jì)、制造到各總成部件的生產(chǎn)都隨著能源危機(jī)的發(fā)生而變化，表現(xiàn)在能源消耗、材料消耗、操縱輕便等各個(gè)方面。我國(guó)加入WTO，給汽車工業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇，也帶來(lái)挑戰(zhàn)，國(guó)產(chǎn)汽車及零部件將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。 2液壓助力轉(zhuǎn)向器主要部件工作原理分析 2.1液壓助力轉(zhuǎn)向器總體性能分析 轉(zhuǎn)向器是汽車上的重要部件之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的好壞關(guān)系著駕駛者與乘客的生命安全，因此對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能有一定的要求。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的滯后度要求，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作時(shí)，應(yīng)滿足滯后量小于1，如果滯后量大于1，車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)就會(huì)發(fā)生方向盤(pán)打過(guò)以后，轉(zhuǎn)向輪相對(duì)于方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的滯后量，從而讓駕駛

17、員對(duì)汽車的轉(zhuǎn)向產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷，造成安全事故。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力對(duì)稱度要求，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在正常工作時(shí)應(yīng)滿足轉(zhuǎn)向力對(duì)稱度大于等于90%，駕駛員在駕駛時(shí)從視線以及方向盤(pán)手感獲得對(duì)與汽車行駛環(huán)境的信息，然后通過(guò)作用在方向盤(pán)上的手力對(duì)汽車進(jìn)行操控，當(dāng)左右轉(zhuǎn)向力對(duì)稱度過(guò)低時(shí)，駕駛員在操作時(shí)可能產(chǎn)生輸入手力不夠或過(guò)大的負(fù)面效果，從而導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生。 2.2轉(zhuǎn)向控制閥工作分析 圖2-1轉(zhuǎn)向控制閥原理圖 不轉(zhuǎn)向時(shí)：閥芯的槽脊與閥套的槽正對(duì)，而前者比后者略窄，存在預(yù)開(kāi)隙；此時(shí)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的左、右腔室相通，且與油泵的出油、回油口相通；左、右腔油壓相等，不產(chǎn)生助力。 右轉(zhuǎn)向時(shí)：扭桿在外力作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，而閥芯

18、和閥套分別與扭桿的兩端固連，因此閥芯相對(duì)閥套轉(zhuǎn)動(dòng)，閥芯的槽脊與閥套上槽的兩側(cè)間隙不對(duì)稱，使油泵泵出的油液大部分進(jìn)入動(dòng)力缸右腔、小部分進(jìn)入左腔，兩側(cè)的壓差推動(dòng)活塞(與齒條軸固連)右移，從而產(chǎn)生助力作用。 左轉(zhuǎn)向時(shí)：分析同上。 隨動(dòng)原理：轉(zhuǎn)向盤(pán)上作用力大→間隙不對(duì)稱度大→壓差大→助力大；作用力恒定→間隙恒定→壓差恒定→助力恒定。 2.3轉(zhuǎn)向油泵工作分析 轉(zhuǎn)向泵的輸出壓力由負(fù)載決定，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，泵的壓力升高；當(dāng)負(fù)載減小時(shí)，泵的壓力降低。如果負(fù)載無(wú)限制地增加，泵的壓力也隨之無(wú)限制的升高，直至密封或零件強(qiáng)度或管路被破壞。因此，在液壓系統(tǒng)中必須設(shè)置安全閥，起過(guò)載保護(hù)作用。 3設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明

19、3.1機(jī)械轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)輸入信息 表3-1 轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)輸入 序號(hào) 項(xiàng)目 信息 1 車型/名稱/類型 微車 2 左右置 左舵 3 前軸滿負(fù)荷（Kg) 780 4 需要轉(zhuǎn)向器最大輸出力(N) 5600 5 發(fā)動(dòng)機(jī)排量(L) 1.4 6 轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)度(mm) 120 7 使用環(huán)境溫度范圍(℃) -40～120 8 固定點(diǎn)之間的距離(mm) 328 9 拉桿長(zhǎng)度(mm) 279 10 安裝方式(mm) 轉(zhuǎn)向前置 11 安裝結(jié)構(gòu) 支架安裝 12 內(nèi)球心距(mm) 646.6 13 外球心距(mm) 1204.6 14

20、 轉(zhuǎn)向器中心距(mm) 15 15 安裝角(°) 0 16 軸夾角(°) 15 17 行程(mm) 138 18 圈數(shù) 4.15 3.2傳動(dòng)比的計(jì)算 3.2.1方向盤(pán)的選擇 轉(zhuǎn)向盤(pán)的直徑有一系列尺寸。選用大的直徑尺寸時(shí)，會(huì)使駕駛員進(jìn)出駕駛室感到困難。若選用小的直徑尺寸，轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員要施加較大的力量，從而使汽車難于操縱，據(jù)原始數(shù)據(jù)，參見(jiàn)手冊(cè)取＝mm則 由作用方向盤(pán)上的力矩　　 得作用在方向盤(pán)上的力 3.2.2轉(zhuǎn)向阻力矩的計(jì)算 　 （公式3-1） 　　　式中

21、：　---滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取０.７ 　　　　　　?。?--輪胎氣壓 　　　　　　　---前軸載荷 3.2.3角傳動(dòng)比的計(jì)算 式中： L----汽車軸距，2471mm R----汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑，5500mm 得 式中： L-----汽車軸距，2471mm R-----汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑，5500mm B-----前輪輪距，1429mm 將數(shù)據(jù)代入，得： 角傳動(dòng)比 式中： -----轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角（速度），3.536 -----轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角（速度）， 將數(shù)據(jù)代入得： 4相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

22、及確定 4.1齒輪軸參數(shù)選取 齒輪模數(shù)值取值為m=，主動(dòng)齒輪齒數(shù)為z=7，壓力角取α=20°，齒輪螺旋角為β=，齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到的值來(lái)確定。齒輪的轉(zhuǎn)速為n=10r/min，齒輪傳動(dòng)力矩２５Ｎ，轉(zhuǎn)向器每天工作８小時(shí)，使用期限不低于５年． 主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，而齒條常采用45號(hào)鋼或41Cr4制造并經(jīng)高頻淬火，表面硬度均應(yīng)在56HRC以上。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。 4.2齒輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖4-1齒輪軸 4.3齒輪齒條參數(shù)表 表4-1齒輪齒條參數(shù)表 名稱 齒 輪 齒條 備注 模數(shù)mn 2.0 2.0 齒數(shù)Z 7

23、 26 分度圓直徑d1 分度圓壓力角αn 20° 20° 螺旋角β =24°(右旋) =9°（左旋） 左右手法則 齒頂高系數(shù) 變位系數(shù)xn 0.56 齒頂高h(yuǎn)a 齒根高h(yuǎn)f =2.5 齒全高h(yuǎn) h1=ha1+hf1=4.5 h2=ha2+hf2=4.5 齒頂圓 da da1=d1+2ha1=21.56 齒根圓 df df1=d1-2hf1=12.56 基圓直徑db 法向齒厚（mm） 端面齒厚（mm） 4.508 分度圓直徑與

24、齒條運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系：d=60000v/πn10.001m/s 齒距 p=πm=6.28mm 5主要零件的理論計(jì)算 5.1齒輪齒輪精度等級(jí)、材料及參數(shù)的選擇 （1） 由于轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)速低，是一般的機(jī)械，故選擇8級(jí)精度。 （2） 齒輪模數(shù)值取值為m=，主動(dòng)齒輪齒數(shù)為z=7，壓力角取α=20°. （3） 主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5或15CrNi6材料制造并經(jīng)滲碳淬火，硬度在56-62HRC之間，取值60HRC. （4） 齒輪螺旋角初選為β=° 5.2齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）試取K= （2）斜齒輪的轉(zhuǎn)矩T=２５N·m （3）取齒寬系數(shù) （4）齒輪齒數(shù)

25、 （5）復(fù)合齒形系數(shù) = （6）許用彎曲應(yīng)力 =0.7=0.7920=644N/ 為齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度的基本值。 （公式5-1） 試取=mm (7) 圓周速度 d=mm b= d= 取b=mm (8)計(jì)算載荷系數(shù) 1） 查表得 使用系數(shù)=1 2） 根據(jù)和8級(jí)精度，查表得 3） 查表得　　齒向載荷分布系數(shù) 4） 查表得　　齒間載荷分布系數(shù) 5) 修正值計(jì)算模數(shù)＝，故前取mm不變． 5.3齒輪軸齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 校核

26、公式為　 許用接觸應(yīng)力 　 查表得 由圖得 安全系數(shù)　 查表得　彈性系數(shù)　． 查表得　區(qū)域系數(shù)?。? 重合度系數(shù) （公式5-2） （公式5-3） 取 （公式5-4） 螺旋角系數(shù)?。? 1650MPa 　由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。 5.4齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于齒輪的基圓直徑14.439，數(shù)值較小，若齒輪與軸之間采用鍵連接必將對(duì)軸和齒輪的強(qiáng)度大大降低，因此，將其設(shè)計(jì)

27、為齒輪軸．由于主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，因此軸的材料也選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火． 查表得：20MnCr5材料的硬度為６０ＨＲＣ，抗拉強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，轉(zhuǎn)速n=10r/min 根據(jù)公式 （公式5-5） 忽略磨損，根據(jù)能量守衡，作用在齒輪齒條上的阻力矩為，作用在齒輪上的軸向力為 （公式5-6） 作用在齒輪上的切向力為 （公式5-7） 作用在齒輪上的徑向力為 （公式5-7） 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 （公式5-8） 剪切疲勞強(qiáng)度校核 （公式5-9） 由于齒輪軸主要受軸向力和徑向力作用，拉力很小，可忽略，故拉力不需

28、校核。 根據(jù)校核，齒輪軸處于安全工作狀態(tài)。 6其它零件的選擇及潤(rùn)滑方式 1調(diào)整螺塞 根據(jù)GB/T699 選取螺紋規(guī)格d=M32 2 彈簧的選擇 材料：65Mn GB/T4357 總?cè)?shù)：4.5 自由高度：19 外徑：φ19 材料直徑：φ2.5 3墊圈的選擇 根據(jù)GB848-85,選擇相配合的螺紋規(guī)格為d=32 4油封的選擇 殼體端部油封：外徑 35，內(nèi)徑 17.6，厚度 5 殼體中部油封：外徑 33，內(nèi)徑 22.6，厚度5 殼體橫孔油封：外徑 32，內(nèi)徑 20.5，厚度7 限位套油封：外徑 32，內(nèi)徑 20.5，厚度7 5軸承的選擇 軸承1 深溝球軸承

29、6004 (GB/T276-1994) 軸承2 滾針軸承 NA4901 (GB/GB/T6391-1996) 6轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式：人工定期潤(rùn)滑 潤(rùn)滑脂：二硫化鉬鋰基脂（ZBE36002-88）中的ZG-S潤(rùn)滑脂。 密封類型的選擇 密封件：旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871—1992 結(jié) 論 通過(guò)這次設(shè)計(jì)我對(duì)于轉(zhuǎn)向器有了一個(gè)深刻的了解，對(duì)于轉(zhuǎn)向器的分類、結(jié)構(gòu)、性能、工作原理及設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問(wèn)題都具備了獨(dú)立的分析能力，為我在以后的工作做了前期的知識(shí)儲(chǔ)備，能讓我更好的投入到以后的工作中去。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次總結(jié)，同時(shí)也是對(duì)我們各種能

30、力的一次考驗(yàn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)初步嘗試、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找解決方法、確定方案的步驟，逐漸培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)也使我們更加熟悉了一些基本的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)。本次設(shè)計(jì)幾乎運(yùn)用了我們所學(xué)的全部機(jī)械課程，內(nèi)容涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械材料、力學(xué)、液壓傳動(dòng)、機(jī)械圖學(xué)等知識(shí)，以及一些生產(chǎn)實(shí)際方面的知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)鞏固了理論知識(shí)，接觸了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提高了設(shè)計(jì)能力和查閱文獻(xiàn)的能力，為今后工作最后一次在學(xué)校充電。 參考文獻(xiàn) [1] 邱宣懷主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第四版.高等教育出版社.1997 [2] 余志生主編.汽車?yán)碚?第五版.機(jī)械工業(yè)出版社 .2009 [3] 張炳力主編.汽車設(shè)計(jì).第一版.合肥工業(yè)大

31、學(xué)出版社 .2011 [4] 鄭文偉,吳克堅(jiān)主編機(jī)械原理.第七版.高等教育出版社.1997，7 [5] 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）.機(jī)械工業(yè)出版社.2003 [6] 劉鴻文主編.材料力學(xué)Ⅰ.第四版.高等教育出版社.2004，1 [7] 鄭志祥，徐謹(jǐn)康，張磊主編.機(jī)械零件.高等教育出版社.2003 [8] 機(jī)械工程手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1996 [9] 汽車工程手冊(cè).人民交通出版社.2001 Abstract Automobile steering device is an important part of the car, also decided the automobi

32、le active safety critical assembly, its quality affects the handling stability of vehicle.With the development of automobile industry, automobile steering device has also been improved, although electronic steering device has been used, but the mechanical steering device is still widely used by the

33、world of automobiles and auto parts manufacturers adopted.This paper choose the gear rack type steering gear as the research subject, the main contents include: automotive steering component classification; steering assembly scheme analysis and data identifying and steering gear design process.The s

34、teering device has the advantages of low cost, convenient operation, high sensitivity, turning, simple structure.Drawback is that once the diverter leaks will causes certain pollution to the environment, the environment of certain requirements.But with the application of electronic controlled power

35、steering, now power steering (EPS) is being widely used.Keywords:Steering gearGear rackHandling and stabilityDesign calculation 致 謝 短短的半個(gè)學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將畫(huà)上了圓滿的句號(hào)。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了許多老師和同學(xué)的熱心指導(dǎo)，尤其是陳老師在百忙之中多次給與指導(dǎo)，在此表示衷心的謝意！ 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己更加清醒地認(rèn)識(shí)到知識(shí)的無(wú)窮無(wú)盡以及自己所學(xué)的微小。在實(shí)習(xí)中學(xué)到了許多書(shū)上所沒(méi)有的東西，知識(shí)面得到了極大的擴(kuò)展和豐富，讓我了解了以前想知道但沒(méi)有弄清楚的東西，如為什么大汽車那么重面駕駛員卻不用費(fèi)力的就可以撥動(dòng)方向盤(pán)。 在我結(jié)束畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也結(jié)束了我的大學(xué)生活。這意味著我進(jìn)入了人生新的起點(diǎn)，我會(huì)用我在學(xué)校所學(xué)到的知識(shí)在嶄新的生活中不斷進(jìn)取，發(fā)奮圖強(qiáng)。用我的事業(yè)成就來(lái)報(bào)答學(xué)校和老師對(duì)我的栽培，回報(bào)社會(huì)對(duì)我的關(guān)愛(ài)！