《輕型客車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)汽車工程專業(yè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《輕型客車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)汽車工程專業(yè)（37頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目 錄 中文摘要···············································&#

2、183;··········1 英文摘要······································&

3、#183;···················1 1 緒論·····························

4、·······························2 1.1簡介·················

5、3;·········································2 1.2汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)現(xiàn)狀······&#

6、183;········································3 1.3課題研究內(nèi)容·······&#

7、183;···········································4 1.4本章小結(jié)····

8、3;·················································

9、3;5 2 液壓助力轉(zhuǎn)向器方案及確定········································5 2.1 轉(zhuǎn)向系的分析及選擇····&

10、#183;········································5 2.2 轉(zhuǎn)向器的選擇·······

11、············································7 2.2.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器···&#

12、183;··········································7 2.2.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器·····

13、;···········································8 2.2.3蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器····&

14、#183;·········································9 2.2.4蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器·····

15、83;········································9 3 齒輪齒條式液壓助力轉(zhuǎn)向器工作原理······

16、··························9 3.1工作原理······················&#

17、183;································10 3.2工作過程···············

18、83;·······································10 4 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)········

19、·····································12 4.1 轉(zhuǎn)向系的效率··········

20、3;·······································12 4.2 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比········&#

21、183;·········································12 4.3轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)副的間隙特性·····&#

22、183;···································13 4.4 轉(zhuǎn)向系的剛度············

23、······································14 4.5 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)·········&

24、#183;··································14 4.6 本章小結(jié)·············&

25、#183;········································14 5 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算·······

26、;········································14 5.1 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷·······&#

27、183;········································14 5.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)······&

28、#183;·································15 5.3選定齒輪類型、精度等級、材料及函數(shù)············&

29、#183;················15 5.4齒面接觸硬度設(shè)計(jì)······························

30、3;···············16 5.5 齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)································

31、··············18 5.6 幾何尺寸計(jì)算·································

32、3;················20 6 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)計(jì)算·······························

33、············20 6.1 動(dòng)力缸尺寸計(jì)算···································

34、83;············20 6.2 活塞行程計(jì)算···································&

35、#183;··············21 6.3 分配閥回位彈簧································

36、3;···············21 6.4 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器評價(jià)指標(biāo)································

37、;············22 7 總結(jié)····································

38、83;······················22 謝辭··························

39、83;··································26 參考文獻(xiàn)··············&

40、#183;··········································27 輕型客車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 摘要：汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

41、兩部分組成，其作用主要是改變和保持汽車行駛的方向。如何提高汽車轉(zhuǎn)向性能一直是汽車設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)選定的是某型家庭轎車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，通過對家庭轎車整體參數(shù)的分析，確定出合適的轉(zhuǎn)向器，根據(jù)家庭轎車各項(xiàng)技術(shù)要求計(jì)算出轉(zhuǎn)向器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并進(jìn)行了校核，對轉(zhuǎn)向器各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成整個(gè)車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，確定轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)向系的剛度、轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，最后完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成的裝配圖和主要零件圖，完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；轎車 Steering system design of light bus Abstract：T

42、he role of the automobile steering system is to change and maintain the direction of the vehicle,the automobile steering system is composed of steering gear and steering transmission mechanism,how to improve the performance of the automobile steering has been the focus of automotive design research.

43、 The design selected is a certain type of domestic car steering system research and design,through the analysis of the whole family car parameters,determine the appropriate steering,according to the family car on carious technical requirements to calcukate the main structure parameters of steering

44、and checking,structural design,various parts for the steering gear to complete the design of the whole vehicle steering system,determine the steering gear of the transmission ratio,stiffness of steering system,the steering wheel to the total number of rotating ring,finally complete the steering asse

45、mbly assembly drawing and main parts graph,complete thegraduation design. Key Words: steering system; steering gear diverter; steering gear; car 第一章 緒論 1.1簡介 轉(zhuǎn)向器的品種較多且有著不同的分類形式，依照傳動(dòng)構(gòu)造的差別分為齒輪齒條轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球轉(zhuǎn)向器、蝸桿曲柄轉(zhuǎn)向器以及蝸桿蝸輪轉(zhuǎn)向器等類型，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球曲柄轉(zhuǎn)向器是目前比較常用的類型。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器在轎車上的應(yīng)用比較多，由于其占用空間小，構(gòu)造緊湊，

46、而且傳動(dòng)精度更高。而循環(huán)球結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器則主要應(yīng)用在載貨汽車上。這種結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，同時(shí)對于貨車的整個(gè)車身結(jié)構(gòu)與布置。 按照助力形式的不同，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又分為液壓助力轉(zhuǎn)向器、機(jī)械助力轉(zhuǎn)向器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器等，當(dāng)然還包括了機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向器。在乘用車上應(yīng)用較為廣泛的兩類助力形式是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器和機(jī)械液壓助力兩種結(jié)構(gòu)形式[2]。對于不同的轉(zhuǎn)向器和助力形式的匹配就有了不同的轉(zhuǎn)向特點(diǎn)，比如機(jī)械液壓助力的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，則主要應(yīng)用在一些相對較為經(jīng)濟(jì)型乘用車輛上，這種結(jié)構(gòu)形式主要是結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快而且傳動(dòng)效率高。對于機(jī)械液壓助力這種結(jié)構(gòu)來說可以有非常好的路感，同時(shí)能夠反饋路面的顛簸，但是機(jī)械液壓助

47、力結(jié)構(gòu)能耗相對較高，對于車輛的綜合效率來說有一定的影響，但是該種結(jié)構(gòu)在目前的車輛上應(yīng)用最為廣泛，也最為成熟。目前無助力結(jié)構(gòu)的車輛主要是應(yīng)用在了一些經(jīng)濟(jì)型或者是微型車輛上，如載貨車或者是面包車等。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)則是一種新興的而且發(fā)展最為迅速的一種助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)可以通過電子模擬的方式，實(shí)現(xiàn)在高速情況下的助力轉(zhuǎn)向更沉，保證高速行駛的安全性，原地打方向的情況下可以提供更大的轉(zhuǎn)向力，實(shí)現(xiàn)更為輕便的轉(zhuǎn)向過程[3]。該種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)進(jìn)一步完善了車輛自動(dòng)控制的各個(gè)部分，使得自動(dòng)駕駛技術(shù)有了更好的載體。但是該種轉(zhuǎn)向助力結(jié)構(gòu)由于是采用的是電子信號模擬的方式，所以相對于機(jī)械液壓助力來說路感并沒有那么好。

48、1.2汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)現(xiàn)狀 汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，安全性和舒適性成為汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來越重要的考慮因素。轉(zhuǎn)向性能、工作的可靠程度等是轎車發(fā)揮整體性能的關(guān)鍵所在，所以汽車制造企業(yè)都十分重視轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，轉(zhuǎn)向如果設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不合理，或者是設(shè)計(jì)的形式不恰當(dāng)，導(dǎo)致直接影響車輛的使用性能，直接的表現(xiàn)就會(huì)出現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向不足，或者是轉(zhuǎn)向過程中的轉(zhuǎn)向力過大，同時(shí)車輪出現(xiàn)擺動(dòng)震動(dòng)，車輪的磨損出現(xiàn)不均勻以致嚴(yán)重影響輪胎的使用壽命[4]。本次設(shè)計(jì)綜合轎車的現(xiàn)有轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，通過對車輛的轉(zhuǎn)向進(jìn)行優(yōu)化。 目前，轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)向的制造過程正在逐步向智能化方向發(fā)展，對于轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)已經(jīng)不僅僅

49、局限于實(shí)驗(yàn)研究，而是可以直接通過計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)對轉(zhuǎn)向的性能以及轉(zhuǎn)向的各種耐用性和轉(zhuǎn)向的主要特性進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析，可以很方便的找出轉(zhuǎn)向的主要問題，利于改進(jìn)和縮短設(shè)計(jì)周期，目前轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用軟件包括CATIA、ADAMS和相關(guān)的有限元軟件如ANSYS和ABAQUS等。接下來對目前轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)研究的主要發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡要介紹和系統(tǒng)了解。 隨著汽車產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，車輛也正向著更為智能的方向發(fā)展，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也不例外。不管是從設(shè)計(jì)到制造再到試驗(yàn)，目前的現(xiàn)代化技術(shù)如仿真分析、虛擬制造、3D打印等被廣泛應(yīng)用。德國的研究人員沃克曼瑟琪通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)理論建模，同時(shí)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的彈性元件如橡膠彈簧等等進(jìn)行了科

50、學(xué)的數(shù)學(xué)建模，通過建?？梢杂行У姆治鲛D(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。同時(shí)相關(guān)的研究人員還采用圖解法方式對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用矩陣和通路矩陣的描述方式，獲得了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和連接關(guān)系，這種研究方式使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)初步有了雛形。同時(shí)，德國宇航中心和一家名為英泰克的公司合作開發(fā)出了一種專門針對汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算模擬的軟件模塊，可以對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的在不同載荷條件下進(jìn)行高精度的求解。從上個(gè)世紀(jì)70年代起，國外的汽車設(shè)計(jì)和性能研究領(lǐng)域已經(jīng)從傳統(tǒng)手段轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)化領(lǐng)域，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，選定為代老舊的傳統(tǒng)手段[5]。比如CAD技術(shù)，越來越多的應(yīng)用在汽車的整體、車身、外形設(shè)計(jì)、優(yōu)化零部件

51、性能。以及分析汽車的整體和各零部件的動(dòng)態(tài)性能。相比于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段，通過CAD技術(shù)可以模擬汽車狀態(tài)，優(yōu)化汽車性能，不再需要通過不斷制造樣車來檢測相關(guān)數(shù)據(jù)，縮短了車輛的研發(fā)周期，對提升汽車質(zhì)量和汽車的可靠性有極大的作用，這也意味著生產(chǎn)成本的減低，大大提升了產(chǎn)品的市場競爭力。發(fā)達(dá)國家汽車工業(yè)起步早，技術(shù)先進(jìn)且應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，具有較短周期、低廉成本、優(yōu)良品質(zhì)的優(yōu)勢，與其大規(guī)模應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)有密切的關(guān)系。美國密西根大學(xué)的學(xué)者早在七十年代初期，就開始用計(jì)算機(jī)模擬汽車轉(zhuǎn)向減震動(dòng)態(tài)過程，使用的汽車動(dòng)力學(xué)模型并不復(fù)雜，研究了小轎車、載貨車和牽引車等三種計(jì)算機(jī)模擬編程[6]。該程序在汽車轉(zhuǎn)向減震性方面，將轉(zhuǎn)向減

52、震效能做為評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，通過模擬程序預(yù)測汽車的轉(zhuǎn)向減震性能和其他相關(guān)數(shù)據(jù)。 國外對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自上世紀(jì)中期開始從多柔性動(dòng)力學(xué)理論方向研究。這一理論的提出，不僅能夠提高車輛復(fù)雜系統(tǒng)研究的精度，也為車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及相關(guān)系統(tǒng)的模型建立，提供了更多更有效的建模途徑，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)的研究更趨合理化。到了1976年，湯姆森等研究人員開始應(yīng)用兩自由度轉(zhuǎn)向數(shù)學(xué)模型來對轉(zhuǎn)向進(jìn)行主動(dòng)最優(yōu)控制、計(jì)算和優(yōu)化，通過這個(gè)最優(yōu)理論模型的創(chuàng)建和反饋，實(shí)現(xiàn)對主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化仿真。到了80年代，通用公司也提出了一種新的轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)思路---主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從此世界各大汽車廠商競相在主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中開始研究，雖然主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在早期

53、研究過程中成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且應(yīng)用領(lǐng)域較小。但是主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)確實(shí)有效的提高了車輛的使用舒適性和轉(zhuǎn)向的主動(dòng)安全性能，到了80年代的后期，一種經(jīng)濟(jì)性更好同時(shí)兼具主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)良好特性的半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開始日漸成熟，并被日產(chǎn)公司和福特公司的這種大型的汽車企業(yè)應(yīng)用在自己的轎車產(chǎn)品上。德國的富蘭克林公司則是研究出了一種采用液力控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)向阻尼自動(dòng)調(diào)節(jié)，能夠保證轉(zhuǎn)向在各種路況條件下有一個(gè)比最適合的阻尼特性。2000年以后，福特公司將半主動(dòng)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)在其凱迪拉克車型上實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然不能夠達(dá)到向主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，么高效和舒適性，但是半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在能耗、結(jié)構(gòu)以及成本方面都得

54、到了有效的控制，并且也進(jìn)一步提高了車輛轉(zhuǎn)向的舒適性。國內(nèi)的轉(zhuǎn)向研究，目前來看起步較晚，和汽車產(chǎn)業(yè)一樣，是從模仿開始的。目前國內(nèi)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的企業(yè)比較多，但是能夠真正實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)和制造并具有自主創(chuàng)新能力的公司相對較少，國內(nèi)的公司大部分以代工或者是代理發(fā)達(dá)國家的轉(zhuǎn)向產(chǎn)品為主。目前國內(nèi)汽車的保有量在不斷上升，隨著國家在道路基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入越來越大，汽車行駛速度越來越快，這也就對車企關(guān)于車輛轉(zhuǎn)向減震方面提出了更高的要求，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也漸漸接近國際，比如轉(zhuǎn)向減震法規(guī)國標(biāo)GB12676-1999(車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法)就是在研究了歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)汽車轉(zhuǎn)向減震法規(guī)ECER13基礎(chǔ)上制定而成。

55、同時(shí)，在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域，CAD技術(shù)也越來越多地得到應(yīng)用。 北京理工大學(xué)的張濱剛采用理論分析和真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，于1998年建立了以北京吉普BJ2020SG為對象的轉(zhuǎn)向減震過程中的數(shù)學(xué)模型。為了獲選定為真實(shí)可靠地實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，張濱剛分別在不同車速、不同載荷以及不同狀況下的柏油路面（如干燥和積水）進(jìn)行轉(zhuǎn)向減震試驗(yàn)，測得了大量的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)對輪胎的附著系數(shù)進(jìn)行整理并確定出函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)而建立起數(shù)學(xué)模型。重慶大學(xué)的舒紅在1999年成功的開發(fā)出以轉(zhuǎn)向減震力分配設(shè)計(jì)（汽車軸間），參數(shù)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向減震器結(jié)構(gòu)）、預(yù)測（整車轉(zhuǎn)向減震性能）和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向減震驅(qū)動(dòng)）為主的汽車轉(zhuǎn)向減震設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。利用該軟

56、件，在計(jì)算輕、中型汽車液壓轉(zhuǎn)向減震系的基本設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化以及性能預(yù)測方面，能夠快速而準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。南京理工大學(xué)的王良模于2000年將目前已有的關(guān)于輕型汽車液壓轉(zhuǎn)向減震系設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法進(jìn)行了系統(tǒng)的整理與總結(jié)，并且在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一套仿真軟件，通過道路試驗(yàn)證明，這套仿真軟件能夠在實(shí)際中得到應(yīng)用。但是這套仿真軟件在設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮汽車的旋轉(zhuǎn)部件如輪胎或轉(zhuǎn)向減震鼓在工作時(shí)的慣性力矩，在一定程度上影響到模擬數(shù)據(jù)的真實(shí)性。隨著國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)和科研院所對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究也開始逐步的重視。比如國內(nèi)的孫妍妍等人采用模糊控制的方式，通過建立多自由度的車輛模型對車輛的半自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)

57、的研究，并為實(shí)際生產(chǎn)提供了很多有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。而如山東大學(xué)的李克同志采用H型的方式對多自由度的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了魯棒控制分析，討論了不同自由度條件下的車輪模型可能存在的振動(dòng)的問題[7]。張宏新等人則是通過矢量控制的方式對特定的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)--麥弗遜轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述分析和研究，評估了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要性能，并提出了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能研究的主要方式方法。 1.3課題研究內(nèi)容 本課題來源于企業(yè)的實(shí)際課題。在此過程中我對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有了更多的認(rèn)識，結(jié)合我在大學(xué)里面所學(xué)習(xí)到的知識，讓我對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有了更深刻的理解，于是便研究汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的更多知識，為這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)儲(chǔ)備知識。本次設(shè)計(jì)是以江鈴福特新世代全

58、順2016款2.2T短軸6座中低頂多功能車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為研究對象進(jìn)行設(shè)計(jì)，匹配江鈴福特新世代全順車型。設(shè)計(jì)之初首先要對轉(zhuǎn)向器以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行全面系統(tǒng)的了解，包括其發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢以及明確本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目標(biāo)。通過分析該車型的主要特點(diǎn)，例如車型的主要參數(shù)和布置形式以及車型動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)等，從而確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體方案和布置形式。本次設(shè)計(jì)采用的是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式是齒輪齒條結(jié)構(gòu)。對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，對轉(zhuǎn)向器齒輪齒條結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向器的主轉(zhuǎn)向拉桿兒進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，對轉(zhuǎn)向器中的主要結(jié)構(gòu)如回位元件和支撐元件，包括軸承的選型設(shè)計(jì)和校核。通過全面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析完成了對江鈴福特新世代全

59、順車型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后，通過二維CAD軟件對江鈴福特新世代全順2016款2.2T短軸6座中低頂多功能車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了圖紙的繪制，通過此次設(shè)計(jì)能夠全面檢驗(yàn)所學(xué)，掌握設(shè)計(jì)方法和原理[8]。 參考車型為江鈴福特新世代全順2016款2.2T短軸6座中低頂多功能車，車型參數(shù)為： 最大功率：92KW 最大扭矩：350N.m 最大功率轉(zhuǎn)速：3500rpm 最大扭矩轉(zhuǎn)速：1500-2000rpm 發(fā)動(dòng)機(jī)：2.2T 125馬力 L4 變速箱：6擋手動(dòng) 長寬高（mm）：4965、2000、2161 軸距：2933mm 前制動(dòng)器：通風(fēng)盤式 后制動(dòng)器：盤式 排量：2198mL 最大馬力：

60、125Ps 1.4本章小結(jié) 本章對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢方面進(jìn)行了概括，對本課題的研究內(nèi)容和目的進(jìn)行了闡述。 第二章 液壓助力轉(zhuǎn)向器方案及確定 2.1轉(zhuǎn)向系的分析及選擇 對車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來說，主要有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)向軸、萬向傳動(dòng)軸、方向盤。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向搖臂、橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形組成。詳細(xì)的構(gòu)造形式如圖2-1所示。 圖2-1 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 1-方向盤；2-萬向傳動(dòng)軸；3-轉(zhuǎn)向器；4、7-轉(zhuǎn)向搖臂；5-橫拉桿；6、8-轉(zhuǎn)向節(jié)臂；9-轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的作用是將駕駛員施加在方向盤上的轉(zhuǎn)向力矩最終傳遞到轉(zhuǎn)向器，通過轉(zhuǎn)

61、向器帶動(dòng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛拐彎兒。轉(zhuǎn)向器的具體結(jié)構(gòu)形式是通過方向盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向軸是安裝在轉(zhuǎn)向管柱中的，轉(zhuǎn)向管柱是固定在車身上的。轉(zhuǎn)向軸最終經(jīng)過萬向傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器完成轉(zhuǎn)向。 方向盤構(gòu)造主要由輪輻、輪圈還有輪轂組成，如圖2-2。方向盤的輪輻有兩根、三根或者四根。方向盤，一般布置喇叭或者安全氣囊。 圖2-2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)示意圖 對車輛的整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的存在，整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中必然有間隙，反映到轉(zhuǎn)向過程中就是在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的過程中出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)角度，即方向盤自由行程，由于自由行程的存在，能夠緩和路面的沖擊，并且能夠避免由于沖擊導(dǎo)致駕駛員緊張。對于方向盤的自由行程應(yīng)該控制在方向盤處于中

62、間位置時(shí)向左向右的不超過十度到十五度。 轉(zhuǎn)向軸一般采用的是萬向傳動(dòng)軸。轉(zhuǎn)向軸的主要作用是將方向盤傳遞來的轉(zhuǎn)矩最終傳遞到轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向軸的結(jié)構(gòu)形式主要分為普通型和能夠吸收振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。對于目前車輛大多使用能量吸收式的轉(zhuǎn)向軸[9]。轉(zhuǎn)向管柱則是將車身和轉(zhuǎn)向軸進(jìn)行連接和固定的部分。將轉(zhuǎn)向軸安裝在轉(zhuǎn)向管柱中，轉(zhuǎn)向管柱和轉(zhuǎn)向軸之間通過軸承與襯套相連接，使轉(zhuǎn)向軸在轉(zhuǎn)向管柱中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向管柱固定在車身上。但是為了能夠?qū)崿F(xiàn)方向盤位置的調(diào)整，轉(zhuǎn)向管柱與車身之間也可以改變，竟而實(shí)現(xiàn)方向盤位置的調(diào)整裝置。本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是采用這種轉(zhuǎn)向操縱裝置。通過將轉(zhuǎn)向軸安裝在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)，轉(zhuǎn)向管柱固定在車身上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)

63、的固定。該種結(jié)構(gòu)比較成熟而且簡單。 轉(zhuǎn)向助力主要有機(jī)械液壓助力(HPS)、電控液壓助力(EHPS)和電動(dòng)助力(EPS)這三種結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照助力形式的不同，又主要分為了液壓助力轉(zhuǎn)向器、機(jī)械助力轉(zhuǎn)向器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器等，當(dāng)然還包括了機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向器。目前，在乘用車上應(yīng)用較為廣泛的兩類助力形式是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器和機(jī)械液壓助力兩種結(jié)構(gòu)形式。對于機(jī)械液壓助力這種結(jié)構(gòu)來說可以有非常好的路感，同時(shí)能夠反饋路面的顛簸，但是機(jī)械液壓助力結(jié)構(gòu)能耗相對較高，對于車輛的綜合效率來說有一定的影響，也最為成熟。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)則是一種新興的而且發(fā)展最為迅速的一種助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)[10]。該種結(jié)構(gòu)可以通過電子模擬的方

64、式，實(shí)現(xiàn)在高速情況下的助力轉(zhuǎn)向更沉，保證高速行駛的安全性，原地打方向的情況下可以提供更大的轉(zhuǎn)向力，實(shí)現(xiàn)更為輕便的轉(zhuǎn)向過程。該種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)進(jìn)一步完善了車輛自動(dòng)控制的各個(gè)部分，使得自動(dòng)駕駛技術(shù)有了更好的載體。但是該種轉(zhuǎn)向助力結(jié)構(gòu)由于是采用的是電子信號模擬的方式，所以相對于機(jī)械液壓助力來說路感并沒有那么好。三種處理方式進(jìn)行對比，結(jié)果如表2-1。 綜合比較轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)最終選定的江鈴福特新世代全順的轉(zhuǎn)向方式為液壓助力轉(zhuǎn)向。 2.2 轉(zhuǎn)向器的選擇 2.2.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器是目前使用最普遍也是最常用的一類轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器主要是由轉(zhuǎn)向齒輪和齒條組成。轉(zhuǎn)向齒輪和轉(zhuǎn)

65、向柱連接在一起，齒條和轉(zhuǎn)向橫拉桿連接在一起。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要結(jié)構(gòu)長處在于：整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對緊湊而且簡單，而且轉(zhuǎn)向器殼體的制造可以采用鋁合金或者是鎂合金，這樣可以有效減輕整個(gè)轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量。而且齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)效率能夠達(dá)到90%以上。轉(zhuǎn)向器在使用的過程中勢必會(huì)產(chǎn)生磨損的問題，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器在磨損之后可以利用設(shè)置在齒條背部，靠近主動(dòng)齒輪的位置壓緊彈簧來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒間間隙的消除[11]。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器安裝齒輪和齒條的布置位置以及輸出狀態(tài)等，主要有4種結(jié)構(gòu)形式：齒輪軸為中間位置，中間輸入，通過齒條的兩端輸出結(jié)構(gòu)如圖2-3a所示；齒輪軸為靠近單側(cè)位置，側(cè)面輸入，通過齒條的兩端輸出結(jié)構(gòu)如圖2-3

66、b所示；齒輪軸為靠近單側(cè)位置，側(cè)面輸入，通過齒條的中間輸出結(jié)構(gòu)如圖2-3c所示，齒輪軸為靠近單側(cè)位置，側(cè)面輸入，通過齒條的一端輸出結(jié)構(gòu)如圖2-3d所示。 圖2-3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器在車輛上的布置位置相對于轉(zhuǎn)向梯形的不同，主要分為了四種不同的布置形式：齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置在前軸的后部，轉(zhuǎn)向梯形后置結(jié)構(gòu)形式；齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置在前軸的后部，轉(zhuǎn)向梯形前置結(jié)構(gòu)形式；齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置在前軸的前部，轉(zhuǎn)向梯形后置結(jié)構(gòu)形式；齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置在前軸的前部，轉(zhuǎn)向梯形前置結(jié)構(gòu)形式，如圖2-4所示。 圖2-4 轉(zhuǎn)向器性和轉(zhuǎn)向梯形布置方式 2.2.2 循環(huán)

67、球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器目前主要應(yīng)用于商用車，該轉(zhuǎn)向器相對而言結(jié)構(gòu)簡單。而且對于載貨車來說布置更加方便。循環(huán)球轉(zhuǎn)向器也是采用了循環(huán)球轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)形式，通過方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使?jié)L珠絲杠螺母移動(dòng)，滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成了絲杠螺母的直線運(yùn)動(dòng)，螺母帶動(dòng)齒扇轉(zhuǎn)動(dòng)，最終驅(qū)動(dòng)搖臂實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，帶動(dòng)連桿拉動(dòng)橫拉桿運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對車輪角度的改變[12]。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn)在于由于絲杠和螺母之間的循環(huán)球降低了絲杠和螺母之間自身存在的摩擦力，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，傳動(dòng)的總體效率達(dá)到了80%左右。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)功能相對而言比較簡單，同時(shí)各個(gè)部件之間在加工和生產(chǎn)的過程中可以通過很好的表面處理和熱處理等，從而提高系統(tǒng)的

68、耐磨損性能和硬度，增加整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。整個(gè)轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比能夠在一定范圍內(nèi)變化，傳動(dòng)比的可調(diào)性大，轉(zhuǎn)向工作過程中相對穩(wěn)定，而且整個(gè)系統(tǒng)的齒條和齒扇的間隙調(diào)整也相對方便于實(shí)現(xiàn)整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向。循環(huán)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的不足之處在于整個(gè)滾珠絲杠裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絲杠螺母副制造進(jìn)程相對困難，精度等級要求高。 2.2.3 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器主要的特點(diǎn)是系統(tǒng)相對簡單，而且組成結(jié)構(gòu)相對單一，能夠?qū)崿F(xiàn)很好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，整個(gè)系統(tǒng)的工作較為可靠，而且壽命長，磨損較小。但是該結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是工作過程中的轉(zhuǎn)向效率較低，不能通過調(diào)整系統(tǒng)磨損間隙來改變轉(zhuǎn)向傳傳動(dòng)比。 2.2.4 蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿指銷

69、式轉(zhuǎn)向器當(dāng)前使用已經(jīng)較少，該種轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)相對簡單，但是傳動(dòng)效率低。而且轉(zhuǎn)向器在轉(zhuǎn)向的過程中而傳動(dòng)比不能變化，轉(zhuǎn)向機(jī)的生產(chǎn)制造成本較高，總體上來說該轉(zhuǎn)向器的經(jīng)濟(jì)性差，轉(zhuǎn)向精度不高，已經(jīng)逐步淘汰。 綜合分析比較以上幾種轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)和主要的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用的是齒輪齒條的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式。 第三章 齒輪齒條式液壓助力轉(zhuǎn)向器工作原理 本章中，對汽車制動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，通過對在彎曲和直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的兩個(gè)方面進(jìn)行探討，知道車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況。通過對防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本工作原理進(jìn)行分析，知道了抱死的基本情況。 車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常是為了減輕操作者的操作強(qiáng)度，一般情況下需要增加輔助動(dòng)力，也就是在轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)

70、向的過程中通過輔助轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，減輕操作者的操作強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)參照江鈴福特新世代全順車型，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用的助力方式是液壓助力，在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)向助力裝置，具體工作原理如圖2-5、2-6所示。 圖2-5 右轉(zhuǎn)彎時(shí)液壓油缸動(dòng)作 1-活塞；2-齒條；3-右轉(zhuǎn)彎油管 圖2-6 左轉(zhuǎn)彎時(shí)液壓油缸動(dòng)作 1-橫拉桿；2-左轉(zhuǎn)進(jìn)油管；3-右轉(zhuǎn)進(jìn)油管；4-右轉(zhuǎn)進(jìn)油口；5-轉(zhuǎn)向輸入軸； 6-旋轉(zhuǎn)式控制閥；7-助力缸進(jìn)油口；8-助力缸進(jìn)油口；9-左轉(zhuǎn)進(jìn)油口；10-助力油缸；11-活塞； 12-轉(zhuǎn)向齒條；13-防塵套。 對于液壓助力轉(zhuǎn)向的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向助力油缸是設(shè)置的轉(zhuǎn)

71、向器殼體內(nèi)，活塞是以轉(zhuǎn)向器齒條為基礎(chǔ)設(shè)置的。該系統(tǒng)以齒條為活塞，則齒條活塞設(shè)置的套管需要密封，構(gòu)成一個(gè)完成液壓助力油缸，這個(gè)裝置就構(gòu)成了兩個(gè)獨(dú)立油腔的油缸，兩者分別連接兩個(gè)回路，系統(tǒng)工作過程中，在實(shí)際轉(zhuǎn)向過程中，轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)之后，轉(zhuǎn)向柱上的旋轉(zhuǎn)閥是齒條活塞兩側(cè)形成壓差，齒條會(huì)向低壓方向動(dòng)，從而減輕了轉(zhuǎn)向過程中方向盤的操作力[13]。 3.1 工作原理 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器形式包括常壓式和常流式。常壓式裝置的儲(chǔ)能裝置使得液壓系統(tǒng)工作管路保持一定的壓力，不隨轉(zhuǎn)向盤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而改變。當(dāng)汽車直行時(shí)，轉(zhuǎn)向油泵輸出的油液通過轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)向油管，但事實(shí)上，由于油泵的輸出壓力低，同時(shí)轉(zhuǎn)向控制閥的阻力小，油泵

72、就處于一種空轉(zhuǎn)狀態(tài)。轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸與油泵輸出管路相同，地面轉(zhuǎn)向阻力傳到并推動(dòng)轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的推桿和活塞，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤靜止時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥恢復(fù)到中間的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸停止工作[14]。 3.2工作過程 如圖2-7所示，當(dāng)汽車處于直線行駛狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥處于中間位置。轉(zhuǎn)向油泵的工作液從轉(zhuǎn)向器殼體舶進(jìn)油口0流到閥體13的中間油環(huán)槽中，經(jīng)過其槽底的通孔進(jìn)入閥體13和閥芯12之間，油液分離，依序通過閥體和閥芯縱槽和槽肩形成的兩邊相等的間隙、閥芯的縱槽以及閥體的徑向孔流向閥體外圓上、下油環(huán)槽，接著經(jīng)過殼體中的兩條油道分別流到動(dòng)力缸的上、下腔中去，即左轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔L和右轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔R，流人閥體內(nèi)腔的油

73、液在通過閥芯縱槽流向閥體上、油環(huán)槽的同時(shí)，通過閥芯槽肩上的徑向油孔流到轉(zhuǎn)向螺桿和輸入軸之間的空隙中，經(jīng)閥體組件和調(diào)整螺塞之間的空隙流到回油口，經(jīng)油管回到油罐中去，形成了常流式油液循環(huán)。此時(shí)，上、下腔油壓相等且很小，齒條一活塞處于中間位置，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器不工作。 圖2-7 汽車直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)閥的工作情況 R—接右轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔；L—接左轉(zhuǎn)向動(dòng)力腔；B—接轉(zhuǎn)向液壓泵；G—接轉(zhuǎn)向油罐 2—齒條-活塞；12—進(jìn)油口；13—閥體；22—閥心 汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤使短軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其下端軸銷子帶動(dòng)閥芯也同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)扭距經(jīng)過扭桿軸傳給下端軸蓋，下端軸蓋邊沿上的缺口通過固定在閥體上的銷子帶動(dòng)閥體轉(zhuǎn)

74、動(dòng)，閥體通過其下端缺口和銷子，把轉(zhuǎn)向力矩傳給螺桿。因?yàn)檗D(zhuǎn)向阻力的存在，要有足夠的轉(zhuǎn)向力矩才能使轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)矩促使扭桿軸發(fā)生彈性改變，導(dǎo)致閥體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于閥芯的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，兩者產(chǎn)生相對角位移。通下動(dòng)力腔的進(jìn)油縫隙減小，回油縫隙增大，油壓降低;通上動(dòng)力腔的進(jìn)油縫隙增大而回油縫隙減小，油壓升高，上、下動(dòng)力腔形成油壓差，齒條一活塞便在上、下動(dòng)力腔油壓差的作用下移動(dòng)，產(chǎn)生助力作用。來自轉(zhuǎn)向油泵的壓力油通過槽隙流向動(dòng)力缸上腔，動(dòng)力缸下腔的油則通過閥體徑向孔、槽隙、閥芯徑向孔和回油口流回流向儲(chǔ)油罐[15]。如圖2-8所示 (a)左行駛

75、(b)右行駛 右轉(zhuǎn)彎和左轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)向器的工作過程基本類似，如圖2-8b。轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向助力閥的閥體和閥芯產(chǎn)生的角度位移方向不同，從而使齒條活塞的油腔壓力產(chǎn)生差別，實(shí)現(xiàn)右側(cè)助力。 第四章 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 4.1 轉(zhuǎn)向系的效率 功率p從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率為正效率，用符號 表示，反之稱為逆效率，用符號 表示，為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高；為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。 通常，由轉(zhuǎn)向盤至轉(zhuǎn)向輪的效率即轉(zhuǎn)向系的正效率 的平均值為67%-82%；當(dāng)向上述相反方向傳遞力時(shí)逆效率的平均值為58%-6

76、3%。 4.2 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 之比，稱為力傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向盤角速度 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比。 轉(zhuǎn)向盤角速度 與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 ，即 （2-1） 式中：—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； —轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量； —時(shí)間增量。 又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比所組成，即

77、 （2-2） 式中：—轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比； —轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比。 現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比多在0.85-1.1之間，即近似于1。現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比也常采用不變的數(shù)值：轎車取=14-22；貨車取=20-25。本次設(shè)計(jì)取20。 =120=20 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置型式及其桿件所處的轉(zhuǎn)向位置有關(guān)。 =100 （2-3） 式中：—主銷偏移距，取值在40-60mm，取40mm； —轉(zhuǎn)向盤直徑，取360mm 4.3轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)副的間隙特性 轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙是指轉(zhuǎn)向

78、器傳動(dòng)副之間的間隙。被稱為轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)間隙特性，這種間隙的大小取決于轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。對該特性的研究的必要性主要在于它在很大程度上影響轉(zhuǎn)向器的壽命甚至是汽車的行駛穩(wěn)定性[17]。 為了在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)不會(huì)使轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副在其他嚙合部位卡主的基礎(chǔ)上消除磨損最大的中間部位的間隙。應(yīng)使傳動(dòng)間隙從中間部位到兩端逐漸增大，并在端部達(dá)到其最大值，如圖2-9，利于間隙的調(diào)整及提高轉(zhuǎn)向器的使用壽命。不同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器其傳動(dòng)間隙特性亦不同[18]。 圖2-9 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 4.4 轉(zhuǎn)向系的剛度 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件的彈性導(dǎo)致了的實(shí)際，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，方向盤的轉(zhuǎn)角換算到車輪上的轉(zhuǎn)角就會(huì)存在差距，這個(gè)差距主

79、要是方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角換算之后比轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角實(shí)際要大，這樣就會(huì)出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向的情況。所以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度的系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向來說具有一定的影響，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度越大，則車輛的轉(zhuǎn)向靈敏度更高。 4.5 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) 轎車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和貨車相比方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)一般要少一些，通常是在3.5圈之內(nèi)，而載貨汽車的轉(zhuǎn)向方向盤圈數(shù)一般在6圈之內(nèi)。 方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)允許存在一定的空量，但是一般情況下方向盤防車輛的直線行駛位置像任意一個(gè)方向上的空行程不應(yīng)該超過10°～15°。如果在實(shí)際的駕駛過程中發(fā)現(xiàn)空行程達(dá)到了25°～30°，這是必須的整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。 4

80、.6 本章小結(jié) 本章主要闡述轉(zhuǎn)向器如何選擇、工作原理及各項(xiàng)參數(shù) 第五章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù)要求：驅(qū)動(dòng)方式為前置后驅(qū)，制動(dòng)方式為前通風(fēng)盤、后盤式，總質(zhì)量1915kg，整備質(zhì)量1395kg，最大載重質(zhì)量520kg，乘客人數(shù)5人，滿載軸荷分配900/1470，軸距2550mm，車身長×寬×高(mm)為4352×1794×1464，輪胎型號205/55 R16，發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率及其轉(zhuǎn)速87.5kW/6150r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及其轉(zhuǎn)速147N?m/4300r/min，最高車速186km/h。 5.1 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷 精確的計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)所受的

81、載荷力矩相對困難，所以選擇車輛在水泥路面或者是瀝青路面原地轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力矩 ，即 （3-1） 式中： 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 （3-2） 式中： —轉(zhuǎn)向盤直徑；360mm —轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比；=20 —轉(zhuǎn)向器的正效率；75% 對于選定的汽車，使用公式（3-2）可以確定出左右在方向盤上的所需要的最大力。通過這個(gè)最大力可以確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所受的最大載荷。通常對于轉(zhuǎn)向機(jī)來說由于有沖擊以及轉(zhuǎn)型過程中可能突然加力，急速轉(zhuǎn)向?qū)е碌恼麄€(gè)系統(tǒng)載荷的突然增加，考慮以上因素，作用在方向盤上的最大手力為600

82、N。 5.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì) 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條，普遍使用斜齒圓柱齒輪，這種齒輪選擇的模數(shù)范圍一般在2~3之間，轉(zhuǎn)向器小齒輪的齒數(shù)一般在5~7個(gè)之間，這種選擇要考慮整體的強(qiáng)度要求，同時(shí)還要考慮整個(gè)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)緊湊性。轉(zhuǎn)向器斜齒輪的壓力角 ，齒輪螺旋角范圍 。齒條齒數(shù)的確定則是以轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏角條件下，齒條需要移動(dòng)的最大行程來確定。具體設(shè)計(jì)過程中要對齒輪齒條的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和校核[19]。 已知轉(zhuǎn)向器小齒輪傳遞功率P=0.00526kw；轉(zhuǎn)速n=13r/min ；系統(tǒng)傳動(dòng)比u=2.97； 5.3選定齒輪類型、精度等級、材料及函數(shù) 齒輪的結(jié)構(gòu)形式選為斜齒圓柱齒輪。考慮到

83、轉(zhuǎn)向機(jī)的壽命，小齒輪和齒條都選擇硬齒面，按照設(shè)計(jì)手冊上的設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)向器的小齒輪采用的是15CrNi6合金鋼，進(jìn)行了熱處理為滲碳淬火；齒面硬度54~62HRC，齒輪芯部硬度；齒條選擇的材料為45號，熱處理方式是高頻淬火，硬度要達(dá)到58HRC。轉(zhuǎn)向機(jī)的殼體采用鋁合金壓鑄成型[20]。傳動(dòng)精度的話采用表面淬火，則齒輪齒條的輪齒形狀變化不大，選擇7級精度。 傳統(tǒng)形式為封閉結(jié)構(gòu)的硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，所以選擇的齒輪齒條傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的小齒輪齒數(shù)；齒條。 5.4齒面接觸硬度設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械原理與設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即 （3-3） 確定公式內(nèi)的各個(gè)參數(shù)數(shù)值：

84、選載荷系數(shù)K=1.6 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-14、圖3-15查取 對于鋼制標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪，，取、時(shí)，、、； 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-21及圖3-28按齒面硬度中間值58HRC、MQ等級查得 ；； ；； 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖查得 ；1.28 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 由機(jī)械設(shè)計(jì)表3-9查得對于失效概率低于1% 計(jì)算齒輪參數(shù) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 計(jì)算圓周速度 計(jì)算齒寬 = 計(jì)算模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 計(jì)算重合度 5.

85、5 齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械原理與設(shè)計(jì)9-51得抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為： 確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值 由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖3-21及3-28按MQ等級查得齒輪、齒條的抗彎疲勞強(qiáng)度極限： ；； 由機(jī)械原理與設(shè)計(jì)圖9-38查得抗疲勞壽命系數(shù) ；； 計(jì)算抗彎疲勞許用應(yīng)力 由式： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表3-10及3-31 ；； 選擇齒面粗糙度 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-30： 由機(jī)械設(shè)計(jì)表3-9查得對于失效概率低于1% 將上述值代入公式 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級精度，由機(jī)械原理與設(shè)計(jì)圖9-31查得動(dòng)載系數(shù)；直齒輪，假設(shè)，由機(jī)械原理與設(shè)計(jì)表9-8查得； 由機(jī)

86、械原理與設(shè)計(jì)表9-7查得使用系數(shù)； 由機(jī)械原理與設(shè)計(jì)表9-9查得； 由機(jī)械原理與設(shè)計(jì)圖9-32查得 查取復(fù)合齒形系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-31 計(jì)算小齒輪、齒條的并加以比較 小齒輪的數(shù)值大 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) 設(shè)計(jì)計(jì)算 選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)2.0 5.6 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 mm； =17.88 mm； ； 計(jì)算中心距 mm 第六章 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)計(jì)算 6.1 動(dòng)力缸尺寸計(jì)算 動(dòng)力缸尺寸主要包括動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸殼體壁厚。 動(dòng)力缸的主要尺寸計(jì)算前，應(yīng)先行確定作用在直拉桿上的力應(yīng)用式（3-

87、1）計(jì)算出來的轉(zhuǎn)向阻力矩?fù)Q算；=5746N 動(dòng)力缸產(chǎn)生的推力為 ==5746N 推力與工作油液壓力和動(dòng)力缸截面面積之間有如下關(guān)系 = 所以 （3-4） 因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來計(jì)算，即 （3-5） 式中，為動(dòng)力缸內(nèi)徑，為活塞桿直徑，一般初選時(shí)取0.35；取0.55。 聯(lián)立式（3-4）和式（3-5）后得到 （3-6） 當(dāng)P=6.0，mm 當(dāng)P=10.0，mm mm 式中，壓力一般在6.010.0，最高可取

88、16.518.0。 本次設(shè)計(jì)綜合考慮轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)緊湊等要求，選定的D=35mm， 6.2 活塞行程計(jì)算 當(dāng)動(dòng)力缸與轉(zhuǎn)向器一體時(shí)，活塞行程可由主動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)過的節(jié)圓弧長來求得，即；為節(jié)圓直徑取14.6mm mm 6.3 分配閥回位彈簧 為了保證在轉(zhuǎn)向結(jié)束之后轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)能夠及時(shí)的回復(fù)到原來的位置，需要在分配閥上設(shè)置回位彈簧。回位彈簧是保證系統(tǒng)在正常條件下其實(shí)回位并準(zhǔn)備下一次正常工作的基礎(chǔ)。所以在保證轉(zhuǎn)向輕便的前提條件下應(yīng)盡量增加回位彈簧的回味力[21]。 所以實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中回位彈簧預(yù)壓縮的力應(yīng)該大于轉(zhuǎn)向器克服摩擦力回位的力，否則將無法滿足使用要求，一般情況下，該力的大小同時(shí)試驗(yàn)獲得[

89、22] 6.4 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器評價(jià)指標(biāo) 動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能 用效能指標(biāo)來評估動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的作用效能。式中，和為沒有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器和有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪所必需作用在轉(zhuǎn)向盤上的力?，F(xiàn)有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的效能指標(biāo)。 液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的路感 在最大工作壓力時(shí)，對于乘用車，換算到轉(zhuǎn)向盤上的力增加約3050N；對于貨車，增加80100N。 轉(zhuǎn)向靈敏度 轉(zhuǎn)向靈敏度可以用轉(zhuǎn)向盤行程與滑閥行程的比值來評價(jià)，即 式中： —轉(zhuǎn)向盤直徑；—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角；—滑閥行程 轉(zhuǎn)向靈敏度也可以用接通動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，作用到轉(zhuǎn)向盤的手力和轉(zhuǎn)角來評估，要求此力在2050N，轉(zhuǎn)角在范疇。 第七章 總結(jié) 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以使

90、自己全面系統(tǒng)的了解設(shè)計(jì)的總體過程，設(shè)計(jì)的背景、目的和意義等等，同時(shí)學(xué)到知識和實(shí)踐結(jié)合的方法。當(dāng)前國內(nèi)轎車市場的競爭日趨激烈，如何設(shè)計(jì)安全可靠、環(huán)保節(jié)能的產(chǎn)品，是汽車產(chǎn)業(yè)永恒的主題。其中，汽車安全是至關(guān)重要的一部分，是客戶首要考慮因素，制動(dòng)系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到車輛的安全性能，本課題就在這一大背景下，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，尤其是近幾年，我國的汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)關(guān)鍵階段，市場逐漸飽和，交通問題日益凸顯。汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型迫在眉睫。國內(nèi)轎車市場的競爭日趨激烈，如何設(shè)計(jì)安全可靠、節(jié)能環(huán)保質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的產(chǎn)品，是汽車產(chǎn)業(yè)不變的主題。其中，安全是對于車輛來說至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是消費(fèi)者首要考慮因素，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的好

91、壞直接關(guān)系到車輛的安全性能，本課題就在這一大背景下，對江鈴福特新世代全順轎車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。 本次設(shè)計(jì)主要是分析了解轎車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)進(jìn)行分析。首先對轎車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式和目前的研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了了解和分析。掌握了當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要發(fā)展特點(diǎn)、發(fā)展趨勢以及未來的發(fā)展方向。然后對轎車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先是總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)包括轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要系統(tǒng)組成和功能實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，對轎車的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要組成部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是對制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向裝置等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。接著對轎車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體性能進(jìn)行了簡要分析。

92、 謝 辭 本次設(shè)計(jì)在魏老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成，從確定課題選擇、給我發(fā)放任務(wù)書參考資料，到完成開題報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，老師一直在耐心指導(dǎo)，給我指出問題，發(fā)現(xiàn)我的不足并指導(dǎo)我修改。正是因?yàn)橛欣蠋熣J(rèn)真負(fù)責(zé)的指導(dǎo)，我才能完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，我向魏老師表示深深的感謝和崇高的敬意，謝謝老師。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 劉惟信.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004. [2] 張洪欣.汽車設(shè)計(jì). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社[M],1998. [3] 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).機(jī)械(CSIC.JB). JB/T 7021.200

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