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1、四轮汽车的转向机构设计摘要：本文刚开始介绍了汽车的发展历史，以及它发展的现状，然后指出本文有要研 究的内容是汽车的转向机构设计。首先要确定转向机构设计的方案，同时通过不同的 转向机构组成部分的组合，设计出一种新的汽车转向机构。在转向机构中采用循环球 式转向器使滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而具有较高的传动效率，同时使用寿命还大 大增强，但它也有制造困难，机构复杂等缺点。本文重点设计了循环球式转向器，并对转向器零件强度、刚度进行了校核，同时 还对转向系计算载荷进行确定，同样也对所设计的转向机构进行了分析和研究，同时 还提出了转向系容易出的一般故障及解决方法。关键词: 转向系；转向机构；循环球式转向器
2、图片 文件夹健环球总装配图炫形Aut oCAIl181 KBED9| 3000010 AutoCAD 图形DWG ,院 KB5404010-15一AutoCAB 圈形DWG , 10963方向盘AutoCAD 圈形DWG 83 既循环球总配图皿AutoCAU 图形DWG 哽陟3003010-更E3)AutoCAD 函形122 KB3411010- t2A4)AutoCAB 囱形168 ICE前桥AutoCAD 圈形137 KB转动杆AutoCAB 图形92 KB1转向器AutoCADDWG 1 174图形flifirosoft Word 9._.DWG治貌拉杆Au+_ oC All L 148
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4、stract： This paper firstly introduced the development of automobile,then automobile steering system was pointed out the content of this paper.In order to design the automobile steering machine,so many datas should be lookupped.The new automobile steering machine designed in this paper is a combinati
5、on of all kinds of parts. Because of used the cycle-ball steering gear,the automobile steering machine has very high of efficiency,although it is not easy to manufacture and very precious.The focus of this paper is the design of the cycle-ball steering gear as well as steering gear parts strength an
6、d Stiffness calculated cooperation with the standard.Of course the analyse of the automobile steering machine is also introduced in this paper as well as some troubles of automobile steering machine, and the methods to solve these troubles.Keywords : automobile steering machine； cycle-ball steering
7、gear刖言从第一辆汽车发明到现在以来，它已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨 造出的第一辆三轮汽车开始每小时18公里的速度到现在从零加速到一百只要三秒多 钟，由此可见汽车的发展是巨大的。通用、福特、丰田和本田等这些著名的公司现在 已经成为大家耳熟能详的名字。如今汽车的发展更是日新月异，一个多世纪以来，世 界汽车业已如同一棵树木一样从幼苗长成了参天大树。汽车的各项技术也像树木一样 已从树干发展到枝叶。在安全性方面，自1902年美国贝克工程师在纽约汽车竞赛中最 早使用汽车安全带到现在，汽车的主动安全装置包括自动防抱死装置ABS、电子眼、全 球定位系统GPS等，被动安全装置包括安全带、安全气
8、囊、安全气帘等。在发动机方面， 从最初的单缸到多缸，从化油器到燃油电子喷射、从往复式到转子式。随着科技的进 步，各种新的技术还会源源不断地应用到汽车上，包括最新发展的油-电混合动力技术 和燃料电池技术。进入21世纪后，轿车主体发展趋势将是系列化、轻量化、小型化、 电子化、柴油化。现在由于环境的因素，对汽车的环保要求也越来越高，为此近年来汽车业界一直 在致力于开发油-电混合动力车和氢燃料电池车。其中较为领先的有日本丰田和本田、 美国通用及戴-克集团等。氢燃料电池被称为“零污染”电池，由氢和氧发生反应产生 能量，副产品只有水。目前，氢的来源一般是天然气和沼气。此外，可以通过电解水 将氢和氧分离而提
9、取氢。而电能则可以通过煤燃烧或核反应堆来产生。汽车通常是由发动机、车身、电气设备、底盘等四部分组成。发动机是使供入其 中的燃料燃烧而发出动力，也就是为汽车提供动力。车身是驾驶员工作地场所，也是 装载乘客和货物地场所。车身应为驾驶员提供方便地操作条件，以及为乘客提供舒适 安全地环境或保证货物完好无损。电气设备由电源组、发动机起动系和点火系、汽车 照明和信号装置组成。此外，在现代汽车上愈来愈多地装用了各种电子设备：微处理 机、中央计算机系统及各种人工智能装置等，显著提高了汽车的性能。底盘它包括传 动系，行驶系，转向系，制动装置。转向系作为汽车底盘的组成部分之一，由此可以看出那它的作用是显而易见的，
10、 在本文的以下内容中将重点介绍汽车转向系的组成，设计以及它的分析。图1为汽车的 一个基本转向机构。转南操跳机捌转向传图1汽车转向机构C转向器日录第1章绪论(6第2章转向系的的参数设计 (8第2.1节转向器的效率(8第2.2节转向系传动比及其变化特性(10第2.3节转向系计算载荷的确定(11第3章 循环球式转向器的设计 (12第3. 1节主要尺寸参数的选择(12第3.2节循环球式转向器零件强度计算(15第4章车辆转向机构设计和分析 (19第4. 1节车辆转向机构设计(19第4.2车辆转向机构分析(22第5章汽车转向系统各部分结构和作用 (26第5. 1节悬架配用的转向传动机构以及作用(26第5.
11、 2节助力转向器(29第6章汽车转向系统常见故障分析及处理方法 (32第7章结论(34参考文献(35致谢(36第1章绪论转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转 向轮之间有协调的转角关系。转向系一般由转向操纵机构、转向器和转向机构三部分组成。操纵机构就是所谓 的方向盘，当转动方向盘时，转向轴和蜗杆随着转动，滚动与蜗杆啮合上下移动，使 转向摇臂摆动，推动直拉杆前后移动。于是转动节以转向主销为中心，带动一侧前轮 偏转，达到控制车辆转向的目的。转向器又分为传统纯机械式和助力式。目前使用较多的是机械式转向器，不过近 年来电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转
12、入商品装车使用。电 控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏 转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车还装有动力系统， 并借助此系统来减轻驾驶员的手力。对转向系提出的要求有：（1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，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条件下，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，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。（4）转向传动机构和悬架导向装置共
13、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，具有迅速和小转弯行驶能力。（6）操纵轻便。（7）转向轮碰撞到障碍物以后，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变形而共同后移时，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，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振 器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了 使汽车具有良好的机动性能，必须使转
14、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22. 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轻便性。没 有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50100N ；有动力转向时，此力在 2050N。当货车从直线行驶状态，以10km / H速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿 半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得 超过250N ；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈 数不得超过2. 0圈，货车则要求不超过3. 0圈1。第2章转向系的的参
15、数设计第2.1节转向器的效率功率p从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，用符号 1n表示，n =(p-p)/p；反之称为逆效率，用符号n表示，n =(p-p)/p,式中， +12l-323七为转向器中的摩擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。为了保证转向时驾驶员转 动转向盘轻便，要求正效率高。为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回到直 线行驶位置，又需要有一定的逆效率。为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳， 车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手又要求此逆效率尽可能 低。(1) 理论计算1转向器的正效率n +影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。 转向器类型、结构特点与效率。在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指 销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持 轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承和球轴承等三种结构之一。第一种结 构除滚轮与滚针之
