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1、目录微型货车转向器的设计- 2 -1.引言- 3 -第一章汽车转向系统总述- 6 -1.1转向系统的结构简介- 6 -1.2转向系的主要性能参数- 6 -1.2.1转向系的效率6 - 1.2.2转动比变化特性- 8 -1.3转向盘自由行程- 10 -1.3.1对转向盘自由行程的认识- 10 -1.3.2转向盘自由行程过大的原因- 11 -1.3.3转向盘的总圈数-11 -第二章齿轮齿条转向器设计方案的选择- 11 -2.1转向器的设计要求- 11 -2.2转向器设计的方案分析- 12 -2.3齿条形状的选取- 14 -第三章齿轮齿条转向器的设计- 17 -3.1转向器参数选取- 17 -3.1
2、.1转向轮侧偏角计算- 18 -3.1.2转向节原地转向阻力矩：- 18 -3.1.3作用在方向盘上的手力：- 18 -3.2 齿轮齿条几何尺寸的确定- 20 -3.2.1齿轮的设计- 20 -3.2.2齿条的设计- 21 -3.2.3 齿轮齿条传动受力分析- 22 -3.2.4 齿轮齿条强度校核- 22 -3.3齿轮轴的结构设计及校核- 25 -第四章间隙调整弹簧的设计计算- 28 -第五章齿轮轴轴承的校核- 29 -设计工作总结- 30 -致谢- 31 -参考文献- 32 -微型货车转向器的设计【摘要】本课题的题目是微型货车转向器的设计，以齿轮齿条式转向器的设计为中心，一是微型货车转向器的
3、总述；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确转动比和强度要求；四是齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。五是轴承的设计及强度校核。本文进行转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核的过程，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。【关键词】微型货车，齿轮齿条，转向器，设计计算Abstract：This topic is the topic of miniature van steering gear design，In the design of steering gear rack type fo
4、r the center，One is an overview of the miniature van steering gear，two is the choice of mechanical steering gear, Three is gear and rack the rational matchin, In order to meet the steering gear rotating correct than and strength requirement, Four is super-modulus gear tooth root bending fatigue stre
5、ngth check, check fatigue strength, Five is the design of the bearing and strength check. In this paper the design of steering gear rack of steering gear axle and of checking process, The main methods and theory of the car design experience in mechanical design parameters and the university curricul
6、um content of learned to carry on the design, The results meet the required strength, safe and reliable.Keywords：Mini van,Super-modulus gear, steering gear, design calculation引言汽车工业是国民经济的支柱产业，代表着一个国家的综合国力，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向器也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。随着全球汽车工
7、业的迅速发展，汽车的需求量大幅攀升，汽车制造已向发展中国家转移。随着国际上汽车行业开始实行零部件“全球化采购”策略及国际跨国汽车企业推行本土化策略，国内汽车市场将出现巨大的零部件配件缺口。到2010年，中国汽车零部件国内产值将突破1万亿元，市场前景广阔。按照汽车零部件工业“十五”发展目标，到2005年中国汽车保有量为21982315万辆，其中轿车843860万辆。当年汽车需求量为：271310万辆，其中轿车110121万辆，汽车工业增加值占GDP的1%左右，汽车零部件工业产值将占汽车工业总产值的25%左右。因此作为关键零部件的汽车转向器在中国销售市场上前景广阔。“十五”期间，我国机动车行业包括
8、汽车、农用车、工程机械等将发展成为国民经济的支柱产业，汽车转向器是符合国家重点扶持和优惠政策的汽车关键零部件，是汽车重要的保安件之一。汽车转向器将驾驶员对转向盘施加的转向力矩,通过主拉杆传给转向节臂,并通过横拉杆连接,使转向轮按驾驶员的转向意图偏转,以达到转向目的，同时转向器也是汽车的重要组成部分，决定汽车主动安全性的关键总成，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在我国，随着微型
9、汽车的开发，齿轮齿条式转向器已大量生产，并投入使用。在国外，这种结构的转向器早在六十年代就已得到完善，技术取得了突破。如Camgear公司1967年仅产8300台转向器，到1972年上升到62000台的水平。1969年具有动力转向丰富生产经验的Adwest公司与小客车转向器专业厂Alford和Alder公司合并后，创造了齿轮齿条动力转向器，它的使用范围立即从轻型小客车扩大至中型，甚至在高级小客车上也有采用的。以生产优异的循环球式转向器著称的联邦德国ZF公司，也于1973年5月开始生产齿轮齿条式转向器。1从转向器的发展历史我们可以看出，现在汽车转向器装置的设计要求：一是适应汽车高速行驶的需要，二
10、是充分考虑安全性、轻便性，三是高性能、低成本的、大众化的转向机构。第一章汽车转向系统总述1.1转向系统的结构简介转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件。汽车上配置
11、的转向系统，大致可以分为四类，（1）机械式转向器；（2）机械式液压动力转向系统；（3）电子液压助力转向系统；（4）电动助力转向系统。目前机械式转向器被广泛运用在各种汽车上。1.2转向系的主要性能参数1.2.1转向系的效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。在功率由转向轴输入、由转向摇臂输出的情况下求得的传动效率称为正效率,用符号表示；而传动方向与上述相反时求得的效率，称为逆效率，用符号表示。正效率计算公式： （2-1）逆效率计算公式： （2-2）式中，为作用在转向轴上的功率；为转向器中的磨擦功率；为作用在转向摇臂轴上的功率。正效率高，转向轻便；转向器应具有一定逆效率，以保证转向轮
12、和转向盘的自动返回能力。但为了减小传至转向盘上的路面冲击力，防止打手，又要求此逆效率尽可能低。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。（1）转向器类型、结构特点与正效率 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，因结构不同其正效率也不一样。另外两种结构的转向器正效率，根据试验结果分别为70和75。转向摇臂轴轴承的形式对效率也有影响，用滚针轴承比用滑动轴承可使正逆效率提高约10。（2） 转向器的结构参数与正效率 如果忽略轴承和其经地方的摩擦损失，只考虑啮合副的摩擦损失，对于蜗
13、杆类转向器，其效率可用下式计算 （2-3）式中，a0为蜗杆（或螺杆）的螺线导程角；为摩擦角，=arctanf；f为磨擦因数。（3）转向器的逆效率根据逆效率不同，转向器有可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。不可逆式和极限可逆式转向器。不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力不能传到转向盘的转向器。该冲击力转向
14、传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。同时，它既不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉，因此，现代汽车不采用这种转向器。极限可逆式转向器介于可逆式与不可逆式转向器两者之间。在车轮受到冲击力作用时，此力只有较小一部分传至转向盘。如果忽略轴承和其它地方的磨擦损失，只考虑啮合副的磨擦损失，则逆效率可用下式计算 （2-4）式（2-3）和式（2-4）表明：增加导程角，正、逆效率均增大。受增大的影响，不宜取得过大。当导程角小于或等于磨擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是不可逆式转向器。为此，导程角必须大于磨擦角。1.2.2转动比变化特性（1）转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比和转向系的力传动比iP。传动系的力传动比： （2-5）转向系的角传动比: （2-6）转向系的角传动比由转向器角传动比和转向传动机构角传动组成，即： （2-7）转向器的角传动比: （2-8）转向传动机构的角传动比: （2-9）（2）力传动比与转向系角传动比的关系转向阻力与转向阻力矩的关系式： （2-10）作用在转向盘上的手力与作
