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1、本科学生毕业设计汽车齿轮齿条式转向器设计院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Car Rack and Pinion Steering GearCandidate： Specialty： Class ： Supervisor： Heilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin黑龙江工程学院本科毕业生设计摘 要汽车转向器是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关
2、键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，齿轮齿条式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。本次设计主要对一汽佳宝的转向器进行设计。首先对转向器进行了结构上的设计，此转向器选用的是侧面输入，两端输出的齿轮齿条式转向器。其优点为：结构简单、紧凑；壳体由铝合金或镁合金压铸而成，故质量比较小；传动效率高达90%；齿轮齿条之间因磨损出现间隙后，可利用装在齿条背部、靠近小齿轮的压紧力可以调节的弹簧自动消除齿间间隙，在提高系统刚度的同时
3、也可防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；没有转向摇臂和直拉杆，可以增大转向轮转角；制造成本低。关键词：转向器；弹簧；横拉杆；设计；校核ABSTRACTAuto steering gear is the important part of automobile. Also the key assembly of vehicle active safety. Its quality seriously effecting manipulating stability,with the develop ment of automobile industry,steering gear is
4、improved gradually. Although electronic steering gear began application, but mechanical steering gear is widely used by automobile and parts manufacturer all over the world. In the mechanical steering gear. The rack and pinion steering gear were widely used in all kinds of Auto factories due to its
5、own characteristics.This design is mainly focus on FAW Jiabao. First, design the steering gears structure. This steering gear applied beside input. Two terminal output rack and pinion steering. Its advantages is simple configuration and compact. Shell is pressurized carging by aluminium alloy or mag
6、nesium ally. So the weight is relatively low. Transmitting efficient can reach 90%. If gap appears between rack and pinion. It can be eliminated by the spring which is located back of rack adjustable to pinion,and spring pressure can be ajusted .Simproving the systens stiffness.It also can prevent t
7、he impact and noise when it works .Steering gear occupy. Little volume have no steering arm and tie rod. Steering wheel angle can be increased；manufacturing cost is low. Keywords: steering;spring; horizontal bars;design;check.II目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1.1选题的目的1.2转向器国内外研究现状1.3转向器发展趋势1.3.1汽车转向技术的发展趋势1.3
8、.2汽车转向装置的设计趋势1.4转向器概述1.4.1汽车转向基本要求及其关键技术1.4.2两轮转向及其实现技术1.4.3四轮转向及其实现技术1.5设计的预期成果第2章 设计方案的选择2.1转向器类型的选择2.2齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择2.3本章小结第3章 齿轮齿条式转向器的设计和计算3.1转向系计算载荷的确定3.1.1计算汽车的原地转向阻力矩3.1.2转向器角传动比的计算3.1.3作用在转向盘上的手力的计算3.1.4梯形臂长度L2的计算3.1.5轮胎直径RT的计算3.1.6转向横拉杆直径d的计算3.2齿轮齿条式转向器的设计3.2.1齿轮齿条式转向器的设计要求3.2.2齿轮齿条转向器
9、的主要部件3.3齿轮齿条式转向器的材料选择及强度校核3.4齿轮齿条的基本参数3.5本章小结第4章 齿轮轴的结构设计4.1齿轮齿条式转向器的受力分析与计算4.2齿轮轴的设计计算4.3齿轮轴的强度校核4.4本章小结第5章 转向器间隙调整弹簧的设计计算5.1选择材料5.2计算弹簧丝直径d5.3计算弹簧圈数和弹簧的自由高度5.4稳定性验算5.5检查及15.6几何参数和结构尺寸的确定5.7弹簧工作图5.8本章小结第6章 轴承、润滑方式和密封类型的选择6.1轴承的选择6.2润滑方式的确定6.3密封结构的确定6.4本章小结结论参考文献致谢附录第1章 绪论改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之
10、一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。1.1选题的目的在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，也是决定汽车主动安全性的关键总成，汽车的转向特性，保持汽车具备较好的操纵性能，始终是汽车检测技术当中的一个重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，汽车转向系的设计工作显得尤为重要。1.2转向器国内外研究现状 从世界第一辆汽车问世至今，汽车工业已经经历了百年历程。现代的汽车与发展初期相比，广泛地应用了各种高新
11、技术，并且还在发生更深刻的变革。转向系统作为汽车底盘中的独立分系统 ，在汽车技术发展的过程中也经历了深刻的变革。转向技术的发展基本上经历了机械转向、液压（气压）动力转向、电子控制液压动力转向、电动转向、电子线控转向和主动转向几个阶段。汽车转向系是保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶中，保证各转向轮之间有协调的转角关系。保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求，适时地改变行驶方向，并能在受到路面干扰偏离行驶方向时，与行驶系配合，共同保持汽车稳定地直线行驶。转向系对汽车行驶的操纵性、稳定性和安全性都具有重要的意义。 改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相
12、应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模的生产的专业厂，年产超够百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。从操纵轻便性、稳定性及安全性行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向 几十年来，各种汽车都使用循环球式转向器。由于这种转向器是滚动摩擦形式，因而正传动效率很高，操作方便且使用寿命长，而且承载能力大，广泛应用于载货车上。 随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转
13、变人力加液压助力。液压助力系统HPS是机械式转向系统的基本上增加了一个液压系统而成。由于工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。 从70年代起轿车兴起了齿轮齿条转向器，这种转向机构由方向盘、转向轴、万向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮等组成。方向盘操纵转向器内的齿轮传动，齿轮与齿条紧密啮合，推动齿条左移动或右移动，带动转向轮摆动，从而改变轿车行驶的方向。这种转向机构与循环球式等其它类型的转向机构比较，省略了转向摇臂和转向主拉杆，具有构件简单，传动效率高的优点。而且它的逆传动效率也高，在车辆行驶时可以保证偏转车轮的自动回正，驾驶者的路感性强。 近年来，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向系统中
14、也越来越多地采用电子器件。但目前电子转向系统由于自身成本等因素的制约，很难在价格低廉的家用轿车上得到普及，而且电子转向系统的安全可靠性相对较差，目前欧洲汽车法规中要求驾驶员与转向车轮之间必须有机械连接，电子转向系还不允许在欧洲上市。 2007年中国汽车销售879.15万辆，2008年中国汽车销售938万辆，2009年预计增长8.6%，达到1019万辆。汽车产销量的逐步增长为汽车转向机市场提供了一个较大的发展空间，2008年市场对转向机行业需求有所减缓，在需求增长有所减缓的现状下，产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡，而且还引发了转向机行业内的一系列恶性价格竞争，影响了转向机行业业的盈利能力。中国转向机行业市场现状，为外资企业入驻中国创造了条件，国际许多转向机行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会，随着外资投入逐步加大，中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国转向机行业洗牌，企业兼并重组将在政策的促使下大力发
