長城哈弗H6汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計與三維裝配仿真【三維圖】設(shè)計說明書畢業(yè)論文文檔

需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1.畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 長城哈弗 H6 汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計與三維裝配仿真 2.題目背景和意義： 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤中重要的組成部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響汽車的安全性、舒適性和操 控性。根據(jù)長城哈弗 H6 汽車整車尺寸參數(shù)、主要行駛參數(shù)和運動要求，對其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行整體 結(jié)構(gòu)設(shè)計，目的在于實現(xiàn)汽車在各種路況下進(jìn)行良好的轉(zhuǎn)向，保證其安全性、操控性與穩(wěn)定性。 3. 設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 1、了解汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展?fàn)顩r，掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的詳細(xì)構(gòu)造和工作原理； 2、根據(jù)長城哈弗 H6 汽車的性能要求，對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的循環(huán)球機構(gòu)、扇形齒輪、轉(zhuǎn)向軸等進(jìn)行結(jié) 構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向功能并滿足操控性要求； 3、運用 Auto CAD 軟件繪制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總裝配圖與零件圖； 4、運用 UG 或 Solidworks 等軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的裝配仿真。 5、撰寫 1.5 萬字以上的畢業(yè)設(shè)計論文。 4、主要技術(shù)指標(biāo)： 哈弗 H6 1.5T 手動兩驅(qū)；長寬高（mm）：4640*1825*1690。發(fā)動機排量 1498ml，最大功率 110kw，最大扭矩 210Nm；軸距：2680mm；后輪距：1565mm；最高時速：180 km/h；整備質(zhì) 量：1.490 噸。輪胎型號：225/65 R17。 5.設(shè)計的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時間、設(shè)計地點）： 第 1 周第 3 周：查閱資料，完成基礎(chǔ)知識的積累和開題報告； 第 4 周第 6 周：進(jìn)行轉(zhuǎn)向器主要部件的設(shè)計與計算； 第 7 周第 9 周：完成轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算； 第 10 周第 11 周：運用 CAD 軟件繪制總裝配圖零件圖； 第 12 周第 14 周：運用 UG 或 Solidworks 等軟件實現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的裝配仿真。 第 14 周第 15 周：完成畢業(yè)論文。打印并交主審教師審閱，準(zhǔn)備答辯。 6. 畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作量要求： 6.1 實驗（時數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 學(xué)生根據(jù)自身情況確定實習(xí)時間和地點； 6.2 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 二維圖折合 2 張 0#圖紙 6.3 其他要求：論文字?jǐn)?shù) 1.5 萬字左右，參考文獻(xiàn)數(shù)目不少于 18 篇（外文文獻(xiàn)不少于 3 篇） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） I 長城哈弗長城哈弗 H H6 汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計與三維裝配仿真汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計與三維裝配仿真 摘摘 要要 在從汽車在道路上行駛的時候，通常會遇到各種道路的影響。此時駕駛員就需 要操縱轉(zhuǎn)向盤讓汽車根據(jù)道路來改變其行駛方向，這一狀態(tài)下的運動可以叫做汽車 的轉(zhuǎn)向。當(dāng)行駛的方向在保持不變和根據(jù)道路不用進(jìn)行改變，就需要汽車的轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)參與工作。 本文中針對是與非獨立懸架配用的整體式轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。首先通過去認(rèn)識汽車， 了解汽車，查閱相關(guān)的汽車設(shè)計的內(nèi)容和之前所學(xué)的連桿機構(gòu)運動學(xué)方面的知識。 一開始，了解其轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)，然后再進(jìn)行對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的設(shè) 計。最后，利用 CATIA 軟件進(jìn)行對轉(zhuǎn)向器中的各個零件進(jìn)行草圖到三維的設(shè)計和轉(zhuǎn) 向器各個零件進(jìn)行合理的裝配，再通過視頻軟件生產(chǎn)其三維裝配仿真的動畫。本次 設(shè)計的轉(zhuǎn)向器我們選取的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器的設(shè)計中，在對螺桿 鋼球螺母傳動副的設(shè)計時，首先要確定鋼球的中心距，然后根據(jù)鋼球的中心進(jìn) 行下一步的計算。這些都是要根據(jù)所給的長城哈弗 H6 汽車的基本參數(shù)來完成設(shè)計。 然后在對齒條與齒扇傳動副的設(shè)計中，首先要計算出汽車的前軸載荷。通過得到的 前軸載荷，就能確定了變厚齒扇的模數(shù)。通過得到的模數(shù)進(jìn)一步對變厚齒扇等其他 零件進(jìn)行設(shè)計以及計算。 本文論文設(shè)計的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器，具備了較高的傳動效率，而且工作可靠，自動 回正能力強。使得駕駛員操作起來舒適方便，又可以降低機械部件的磨損，使用壽 命相對較長。也對其汽車轉(zhuǎn)向器的設(shè)計提出一套簡單邊界有效的設(shè)計方法。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向系；變厚齒扇；鋼球 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） II The Great Wall hav H6 vehicle steering gear design and 3d assembly simulation Abstract The content of this article is the design of Great Wall hav H6 vehicle steering gear. In the course of a car, the steering wheel is used to change the direction of the car, which is called the steering wheel. The steering system for cars is designed to keep and change the direction of the car, and the design of this article is the steering gear of the Great Wall hav H6. This paper, it is aimed at the integrated steering mechanism with non-independent suspension. First, learn about the car, the car, the contents of the car design, and the kinematics of the link. From the beginning, understand the steering gear and the steering gear and then design the steering gear and steering gear. Finally, by using CATIA software to each of the components in the steering gear to sketch to 3 d design reasonable parts and steering gear assembly, again through the video software production the three dimensional animation of assembly simulation. The steering gear for this design is a circular ball rack steering gear. In the design of steering gear, including the design of screw - ball - and nut vice and rack and gear transmission vice design, and the former is based on the Great Wall at harvard H6 basic parameters of the car, determine the center distance of the ball, and then design calculate the size of a series, while the latter is according to the basic parameters of the car, make sure of the automobile front axle load, look-up table to get gear shaft modulus, and to all the other parameters is calculated from module design. This paper designs a circular ball steering device, which has high transmission efficiency, and is reliable and automatic. It makes the driver more comfortable and convenient, and reduces the wear and tear of the mechanical parts. It also puts forward a simple and effective design method for the design of the vehicle steering gear. Key Words: The steering gear; Steering system;Tooth fan; Steel ball 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） III 主主 要要 符符 號號 表表 鋼球中心距D 螺桿外徑1D 螺母內(nèi)徑2D 鋼球直徑 d 鋼球數(shù)量 n 接觸角 螺距 P 鋼球工作圈數(shù) W 導(dǎo)管內(nèi)徑 1d 齒輪工作壽命 h L U 齒數(shù)比 V 圓周速度 接觸疲勞許用應(yīng)力 H B 齒寬寬度 D 分度圓直徑 a 中心距 m 齒輪的模數(shù) S 安全系數(shù) 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） IV 目 錄 1 緒論緒論1 1.1 研究背景1 1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1 1.2.1 機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng).1 1.2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).2 1.2.3 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）.2 1.3 主要研究工作 3 2 汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點4 2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述 4 2.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用.4 2.1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型.4 2.2.3 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).5 2.2.3 電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).5 2.3 轉(zhuǎn)向器的類型 5 2.3.1 機械式轉(zhuǎn)向器.6 2.3.2 液壓助力轉(zhuǎn)向器.6 2.3.3 電動助力轉(zhuǎn)向器.7 2.3.4 電控液壓助力轉(zhuǎn)向器.7 2.3.5 線控轉(zhuǎn)向器.7 3 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù).8 3.1 轉(zhuǎn)向器的效率 8 3.2 傳動比的變化特性 8 3.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動比.8 3.2.2 轉(zhuǎn)向系力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系.9 3.2.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動比10 0 i 3.2.4 轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律.10 3.3 轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙 11 3.4 轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定 11 4 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計算循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計算12 4.1 主要參數(shù)的選擇 12 4.1.1 鋼球中心距、螺桿外徑和螺母內(nèi)徑12D1D2D 4.1.2 鋼球直徑及數(shù)量13dn 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） V 4.1.3 滾道截面.14 4.1.4 接觸角14 4.1.5 螺距和螺旋線導(dǎo)程角15P 0 4.1.6 工作鋼球圈數(shù)15W 4.1.7 導(dǎo)管內(nèi)徑161d 4.1.8 齒條、齒扇傳動副的設(shè)計.16 4.2 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器零件強度計算 18 5 汽車轉(zhuǎn)向器的日常維護(hù)汽車轉(zhuǎn)向器的日常維護(hù)21 6 基于基于 CATIA 的轉(zhuǎn)向器三維建模與裝配仿真的轉(zhuǎn)向器三維建模與裝配仿真22 6.1 CATIA 簡介 .22 6.2 轉(zhuǎn)向器的三維裝配設(shè)計22 7 結(jié)論結(jié)論24 參參考文獻(xiàn)考文獻(xiàn).25 致致 謝謝26 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明.27 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明.28 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 1 1 緒論緒論 汽車的行駛安全必然是我們在購買汽車的時候去認(rèn)識去了解的。汽車的轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)是用來在汽車保持行駛或倒退的時候控制其方向的一系列裝置。而且汽車轉(zhuǎn)動系 統(tǒng)對汽車的安全行駛至關(guān)重要，因此我們通常把汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件稱之為保安件。 1.1 研究背景研究背景 汽車作為目前普遍的的交通工具，隨著我國居民人均收入的提高,汽車正在開始 逐步進(jìn)入家庭。其設(shè)計和制造水平是各國科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。為了滿足 各色人等的不同需求，現(xiàn)在的汽車多種多樣，品牌各異，車型各異，特點各異。越 來越多的人開始了解汽車行業(yè)的專業(yè)知識。隨著上世紀(jì)中期，液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng) 用于汽車，標(biāo)志著新的汽車時代的開始。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)降低了駕駛員在方向盤 上的力，提高了汽車的可靠性和汽車的穩(wěn)定性。因此，如果汽車失去控制的重要環(huán) 節(jié)，汽車的安全將不具有必要和充分的保證，將會越來越多的交通事故，因此有必 要研究汽車的轉(zhuǎn)向，并具有重大意義1。 1.2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車的一個重要組成部分，對其汽車的安全裝配具有決定性的意 義。在設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)彎能力，同時要使汽車具有良好的控制能力，從在上世紀(jì)以來 都是汽車制造商和研究人員要討論及其研究的重要課題。在高速、擁擠以及狹窄的 特殊交通中，在汽車面對不同的駕駛?cè)巳?，汽車的轉(zhuǎn)向能力在設(shè)計中極其重要。汽 車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三基本的 發(fā)展階段。 1.2.1 機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由單純的機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的，需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向 盤是因為要產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向能力。然而通過這種純機械的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使得汽車的 轉(zhuǎn)向盤過大，占用汽車駕駛座空間較大，對駕駛員操控轉(zhuǎn)向盤產(chǎn)生較重的負(fù)擔(dān)，特 別是在重型汽車的轉(zhuǎn)向時，由于受到的轉(zhuǎn)向阻力較大，操作性能相對來說較低，控 制能力的性能也存在較低的情況，這就導(dǎo)致了一個問題，單純的通過駕駛員操縱轉(zhuǎn) 向盤來改變行駛方向是很難去改變汽車的轉(zhuǎn)向。這個問題也大大的限制了機械轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的使用。使其無法滿足各種工作狀態(tài)。由于純機械的原因，結(jié)構(gòu)簡單，物美價 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 2 廉。在一些小型汽車和農(nóng)用汽車仍在使用。這就導(dǎo)致了一個問題，單純的通過駕駛 員操縱轉(zhuǎn)向盤來改變行駛方向是很難去改變汽車的轉(zhuǎn)向。這個問題也大大的限制了 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的使用。使其無法滿足各種工作狀態(tài)。 1.2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機械液壓助力于 1902 年由英國人 Frederick W.Lanchester 發(fā)明。1951 年克萊 斯勒將液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)應(yīng)用在了 Imperial 車系上。1953 年，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 第一次使用了，這是來自通用汽車公司的大膽嘗試。1980 年，液壓傳動系統(tǒng)也隨著 時代的進(jìn)步面世了，這意味著汽車一步一步走向了群眾。近幾年，隨著液壓助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的不斷完善，最具有代表意義的是變流量泵液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動液壓助 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 液壓助力系統(tǒng)大大較小的方向盤直徑，使得駕駛座空間變得寬敞，駕駛員在操 縱方向盤就不能那么吃力。這樣的話，在給轉(zhuǎn)向盤施加力的同時，讓汽車在轉(zhuǎn)向的 過程中更加的方便和靈動。在汽車的轉(zhuǎn)向器越來越成熟的時代，目前我們說能看到 的絕大部分的汽車都使用著液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是液壓助力轉(zhuǎn)向并不是想象中的 那么完美。也同時存在些許不足，如在安裝轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的時候，會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況， 同時會產(chǎn)生很大的噪音，對能量的消耗也是很大的2。 1.2.3 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPSEPS） 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是目前先進(jìn)的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它直接依靠電機提供了輔助的 扭矩。在與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的對比中，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有了更多的有點。電 動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構(gòu)和電子控制單 元等組成。這種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以隨著車速的升高提供逐漸減小的轉(zhuǎn)向助力，但 是由于在前期的設(shè)計階段，本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作成本較高。隨著科技的進(jìn)步，電動 助力轉(zhuǎn)向在汽車上應(yīng)用取得了歷史的突破。隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 電動助力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)技術(shù)也不斷在完善, 大大降低了其制作成本。在目前的汽車大眾化的時代，我們 已經(jīng)能看到越來越多的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 1.3 主要研究工作主要研究工作 本次設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計其循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，根據(jù)其循環(huán)球式的主要特點以 及所給汽車的主要參數(shù)，對其轉(zhuǎn)向器的主要零件進(jìn)行尺寸設(shè)計。而且對轉(zhuǎn)向器的零 件進(jìn)行強度校核。最后實現(xiàn)其轉(zhuǎn)向器的三維建模以及三維裝配仿真。其中包括，鋼 球尺寸大小、數(shù)目，搖臂軸的直徑大小、螺距，齒扇軸的齒數(shù)、直徑，轉(zhuǎn)向螺母的 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 3 尺寸大小。最后，根據(jù)前面的計算的尺寸在進(jìn)行對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行三維設(shè)計以及裝配 仿真，目的是為了更加清楚的表達(dá)出轉(zhuǎn)向器，而且能把裝配關(guān)系明確的表達(dá)出來。 另外，設(shè)計過程中應(yīng)滿足的轉(zhuǎn)向器一些基本的要求： （1)當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時，所有的車輪都要繞中心旋轉(zhuǎn)。 （2)方向盤具有自動回退功能 （3）在移動時，方向盤不允許產(chǎn)生自振，方向盤也不會振動。 （4）轉(zhuǎn)向裝置和懸掛式轉(zhuǎn)向裝置的運動不協(xié)調(diào)，車輪的擺動應(yīng)盡量減少。 （5）轉(zhuǎn)向靈敏,操控簡單。 （6）轉(zhuǎn)向裝置和轉(zhuǎn)向機構(gòu)應(yīng)該適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)整。 （7）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)該能夠防止或減少操作人員誤傷率。 （8）轉(zhuǎn)向盤與汽車改變的行駛方向應(yīng)一致。 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 4 2 汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點汽車轉(zhuǎn)向器工作原理及其特點 本章主要介紹了轉(zhuǎn)向器的分類，包括了機械式轉(zhuǎn)向器、液壓助力轉(zhuǎn)向器、電動 助力轉(zhuǎn)向器、電控液壓轉(zhuǎn)向器和線控轉(zhuǎn)向器。了解轉(zhuǎn)向器工作原理以及不同的特點。 2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述 2.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用 當(dāng)汽車行駛時，駕駛員根據(jù)道路狀況和交通狀況轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，使方向盤轉(zhuǎn)向， 改變汽車的方向。用來改變汽車方向的裝置叫做汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 2.1.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型 通過不同的動力需要，我們可以把汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩種，一種是機械式轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)，一種是動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。只通過駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤來進(jìn)去汽車行駛時的改變行 駛方向叫做機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。不單單通過駕駛員，而且還需要其他的動力來控制汽 車的轉(zhuǎn)向叫做動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3。 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是以駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤作為動力來實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，其中所有的機構(gòu)都 是機械的。機械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。 1-轉(zhuǎn)向盤 2-轉(zhuǎn)向軸 3-轉(zhuǎn)向萬向節(jié) 4-轉(zhuǎn)向傳動軸 5-轉(zhuǎn)向器 6-轉(zhuǎn)向搖臂 7-轉(zhuǎn)向直拉桿 8- 轉(zhuǎn)向節(jié)臂 9-左轉(zhuǎn)向節(jié) 10、12-梯形臂 11-轉(zhuǎn)向橫拉桿 13-右轉(zhuǎn)向節(jié) 圖 2.1 所示為機械轉(zhuǎn)向系的組成和布置示意圖 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤 1 進(jìn)行轉(zhuǎn)向。該力矩通過轉(zhuǎn)向桿 2 以及轉(zhuǎn)向萬 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 5 向節(jié) 3 和轉(zhuǎn)向傳動桿 4 把力傳到轉(zhuǎn)向器 5。經(jīng)過在轉(zhuǎn)向扭矩放大后和減速后傳到轉(zhuǎn) 向臂 6，再將轉(zhuǎn)向桿 7 固定在左至第 9 節(jié)的轉(zhuǎn)向節(jié)臂上，向左向左轉(zhuǎn)，并將其支撐 輪偏轉(zhuǎn)。右轉(zhuǎn)向節(jié) 13 的右轉(zhuǎn)方向盤，其支撐點相應(yīng)偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向梯形的方向是固定的， 轉(zhuǎn)向梯形是由梯形臂的梯形臂組成的，它由固定在左邊和右邊的梯形臂 10、12 和兩 邊與梯形臂連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿 11 組成。 2.2.3 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤的力通過機械轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向軸的負(fù)載會變得很重。這時候很難將轉(zhuǎn)向 力矩轉(zhuǎn)化為能量。所以這時候就會用到動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。而動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是在有機 械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的前提下加入了一套動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)來完成動力的轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)向機構(gòu)降低了 駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤時的力?？刂妻D(zhuǎn)向的能量來自于駕駛員給的外力以及發(fā)動機的能 量?？刂妻D(zhuǎn)向來源于轉(zhuǎn)向力矩裝置。在正常的轉(zhuǎn)向時，駕駛員能輕松的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤。 但是在轉(zhuǎn)向加力裝置不運作的情況下，就會回到機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這時候還是能有駕 駛員來控制汽車的轉(zhuǎn)向，以此進(jìn)行汽車的正常轉(zhuǎn)向。 2.2.3 電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在此前的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行升級發(fā)展的。通過電動機產(chǎn)生的 動力來幫助駕駛員完進(jìn)行汽車的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)主要由三部分組成，信號傳感裝置、 轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)和電子控制裝置。電動機只在需要的時候進(jìn)行助力，有必要時幫助駕 駛員操縱方向盤,角度傳感器輸入扭矩和扭矩的大小根據(jù)轉(zhuǎn)向角產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號,速 度傳感器檢測速度信號。 ECU 通過速度傳感器和扭矩傳感器信號來確認(rèn)電動機的轉(zhuǎn)動方向和電流大小。并 且完成控制動力的轉(zhuǎn)向。這一原因很有力的實現(xiàn)了汽車在不同的速度上提供了不同 的電機功率效應(yīng)。也保證了汽車在低速時轉(zhuǎn)向的靈敏性和高速行駛的穩(wěn)定性4。 2.3 轉(zhuǎn)向器的類型轉(zhuǎn)向器的類型 轉(zhuǎn)向器根據(jù)動力來源的不用可以分為五種：機械式轉(zhuǎn)向器、液壓助力轉(zhuǎn)向器、 液壓助力轉(zhuǎn)向器、電動助力轉(zhuǎn)向器、電控液壓轉(zhuǎn)向器和線控轉(zhuǎn)向器。 2.3.1 機械式轉(zhuǎn)向器機械式轉(zhuǎn)向器 機械式轉(zhuǎn)向器包括了齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球轉(zhuǎn)向器。 a.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器：它是由轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、殼體和預(yù)緊力調(diào)整裝置等 組成。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式轉(zhuǎn)向器。它的正效率和逆效率都很高，自 動回正也是十分靠譜的。結(jié)構(gòu)簡單，在加工齒輪齒條轉(zhuǎn)向齒輪時方便簡單。運行時 不會出錯，使用的壽命長。無需調(diào)整齒輪和齒條的間隙，廣泛的應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 6 統(tǒng)。 b.循環(huán)球轉(zhuǎn)向器：如圖 2.2 所示，主要由螺桿、螺母、鋼球和殼體等部件組成， 循環(huán)球指的就是這些鋼球。它們被放在在螺母和螺桿之間的密封管道,滾動摩擦就是 存在與螺母和螺桿之間的摩擦，鋼球能大大減小其滑動摩擦。螺桿推動螺母上下運 動，安裝在管道內(nèi)的鋼球在螺旋槽內(nèi)往返運動，這就是為什么稱為循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的 原因。與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器相比，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于更多地依靠滾動摩擦，因此具 有高傳輸效率、對駕駛?cè)藛T提供輕便的操縱轉(zhuǎn)向，對機械部件大大降低了其磨損度， 增加了轉(zhuǎn)向器的使用壽命。 圖 2.2 循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.2 液壓助力轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向器 液壓助力轉(zhuǎn)向器是由油泵、液壓式分配閥和助力器。油泵是由皮帶驅(qū)動的，油 壓力被送到助推器上，助推器是助推器中的活塞。當(dāng)汽車在直線行駛時，在相等的 壓力的同時，泵是處于靜止的，油泵是空的。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，液壓換向閥通過改變 通道的方向，使得活塞兩端的壓力不同，活塞移動到另外一側(cè)完成轉(zhuǎn)動。 液壓助力器的特點是噪音低、靈敏度高、體積小、反應(yīng)快。但高能耗，尤其是 低速時，轉(zhuǎn)向方向較重，電力系統(tǒng)容易受到損壞。 2.3.3 電動助力轉(zhuǎn)向器電動助力轉(zhuǎn)向器 電動助力轉(zhuǎn)向器是通過電動機電源進(jìn)行運作的。電子控制單元控制其速度和轉(zhuǎn) 向參數(shù)進(jìn)行助力控制。它的基本原理是:當(dāng)駕駛員操縱方向盤的時候，轉(zhuǎn)向軸的扭矩 信號被傳感器測量，把信號和信號的速度輸送到電子控制單元，在同一時間根據(jù)輸 送的信號來確認(rèn)轉(zhuǎn)向力矩的大小和方向。再根據(jù)轉(zhuǎn)向力矩的大小和方向輔助調(diào)整電 源的大小。在汽車在轉(zhuǎn)向工作的時候，保持汽車在良好的工作的狀態(tài)的同時得到對 應(yīng)轉(zhuǎn)向作用力。 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 7 2.3.4 電控液壓助力轉(zhuǎn)向器電控液壓助力轉(zhuǎn)向器 液壓和電力助力的結(jié)合的機構(gòu)稱之為電控液壓助力轉(zhuǎn)向器。他主要是將汽車的 行駛速度傳送到微機系統(tǒng)。通過微機系統(tǒng)改變其轉(zhuǎn)向助力的特性。讓駕駛員在進(jìn)行 汽車的轉(zhuǎn)向時候根據(jù)車速的不同和行駛的環(huán)境變化而進(jìn)行變化。無論是在低速行駛 轉(zhuǎn)向的時候，還是在高速行駛轉(zhuǎn)向的時候都能穩(wěn)定的進(jìn)行轉(zhuǎn)向的操作。這種轉(zhuǎn)向器 具有較高的穩(wěn)定性和平衡性。 2.3.5 線控轉(zhuǎn)向器線控轉(zhuǎn)向器 隨著時代的進(jìn)步，電子技術(shù)的發(fā)展和控制理論的進(jìn)步。一些研究者大膽的假設(shè), 通過控制信號連接,方向盤,方向盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以使用的變量特征補償?shù)玫降能囕v轉(zhuǎn) 向的變化特征,以減少司機的操作的負(fù)擔(dān),提高車閉環(huán)系統(tǒng)的性能。這種新的轉(zhuǎn)向控 制系統(tǒng)是一個電路控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)6。 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 8 3 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 3.1 轉(zhuǎn)向器的效率轉(zhuǎn)向器的效率 轉(zhuǎn)向機構(gòu)的效率和轉(zhuǎn)向裝置的效率共同決定了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效率，取值為0 0 （3.1） 可以把轉(zhuǎn)向器的效率分為正的效率和逆的效率。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的搖臂輸出 的功率（）和轉(zhuǎn)向的軸承上的輸入功率之間的比值，叫做轉(zhuǎn)向器的正值21PP 1P 效率。取值為： （3.2） 12 1 ()PP P 相反，轉(zhuǎn)向的軸承輸出效率（）和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的搖臂輸入的功率之間23PP 3P 的比值，叫做轉(zhuǎn)向器的逆值效率，取值為： （3.3 32 3 ()PP P ） 式中 在轉(zhuǎn)向軸上輸入的功率； 1 P 在轉(zhuǎn)向軸上輸出的功率； 2 P 在轉(zhuǎn)向的搖臂輸入的功率。 3 P 3.2 傳動比的變化特性傳動比的變化特性 3.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動比轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。 0w i p i 在輪胎接觸到地面時產(chǎn)生的來個轉(zhuǎn)向的合力 2和在駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤上的F 轉(zhuǎn)向里之間的比值，稱為轉(zhuǎn)向力的轉(zhuǎn)動比?？梢杂帽磉_(dá)。2/ ph iFF 轉(zhuǎn)向盤的角速度和同一個方向的轉(zhuǎn)向偏轉(zhuǎn)速度之間的比值，可以叫做轉(zhuǎn)向 W w 系的角傳動比，取值為： 0w i （3.4） 0 / W w kkk wddtd i wddtd 式中，為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的增加量；為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角的增加量；為時間的增加d k ddt 量。 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 9 又由轉(zhuǎn)向器角傳動比和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比所組成，取值為 0w i w i w i （3.5） 0ww w ii i 轉(zhuǎn)向盤角速度與搖臂軸角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比，取值為 W w P w w i （3.6） / W w PPP wddtd i wddtd 式中，為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。 P d 這種計算方法應(yīng)用于除齒輪齒條式轉(zhuǎn)系器以外的各種轉(zhuǎn)向器。 搖臂上的軸承角速度與同個方向的轉(zhuǎn)向節(jié)偏移的角速度之間的比值， P w K w 叫做轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的角傳動比，取值為： w i （3.7） / PPP w KKK wddtd i wddtd 3.2.2 轉(zhuǎn)向系力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系轉(zhuǎn)向系力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系 轉(zhuǎn)向的阻力來自于輪胎和地面之間的轉(zhuǎn)向，與在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向的阻力力F 矩，有著關(guān)于值的關(guān)系，取值為： r Ma （3.8） r M F a 式中,為主要銷的偏移距離，轉(zhuǎn)向節(jié)主要的銷軸線的伸長線與支撐平面上的交點a 到車輪中間平面與支撐平面相交線之間的距離主銷的偏移距離。 駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，作用在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力，可以用下面的公式計算表 h F 達(dá)： （3.9） 2 h h s M F D 式中，為作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩；為轉(zhuǎn)向盤的直徑。 h M s D 將式（3.8），（3.9）代入后得到 2 p h F i F （3.10） rs p h M D i M a 根據(jù)式（3.10）可得，當(dāng)主軸的偏移距離越來越小的時候，傳動比就會隨之a(chǎn) 增大，這樣能使轉(zhuǎn)向簡單，而且方便。通常汽車的的取值范圍控制在 0.40.6a 倍輪胎的寬度尺寸。然而貨車的偏移距離的取值范圍控制在 4060內(nèi)。轉(zhuǎn)amm 向盤的直徑大大對其汽車的轉(zhuǎn)向功能產(chǎn)生了影響，使其不方便。如果選擇尺寸 s D 比較小的轉(zhuǎn)向盤的時候，雖然使得其占用空間變小，但是對駕駛員在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 的時候，使駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)變重。但是如果選擇較小直徑的轉(zhuǎn)向盤的時候，會 使得其占用空間變大。汽車車型的不用決定了汽車轉(zhuǎn)向盤直徑的不同，我們通常 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 10 在的范圍內(nèi)選取其直徑。當(dāng)忽略了摩擦損耗時，可以用下380 550mm2/ rh MM 面的公式表示： （3.11） 0 2 r hk Md i Md 將式（3.10）代入式（3.11）后得到 （3.12） 0 2 s p i D i a 當(dāng)保持著主軸的偏轉(zhuǎn)距離和轉(zhuǎn)向盤的直徑不變的時候，傳動比會隨著變大， 也因傳動比的變大而變大。但是會導(dǎo)致一個問題，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤的力會變的 0 i 很輕。這一情況說明了轉(zhuǎn)向能力并不是很便捷。 3.2.3 轉(zhuǎn)向系的角傳動比轉(zhuǎn)向系的角傳動比 0 i 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的角傳動比，還可以近似地用轉(zhuǎn)向節(jié)臂臂長與搖臂臂長 之比 2 l 1 l 來表示，即： （3.13） 2 1 p k d l i dl 在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，與 的比值大約在 0.851.10 之間，可粗略認(rèn)為其比值 2 l 1 l 為 1，即近似為 1，則：i （3.14） 0 p d ii d 這樣的設(shè)計可以更加直觀的表達(dá)出了在轉(zhuǎn)向系的傳動比的設(shè)計中，只要設(shè)計 并研究出它的變化規(guī)律就可以滿足其設(shè)計要求。 3.2.4 轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律轉(zhuǎn)向器角傳動比及其變化規(guī)律 通過增大角傳動比可以使其力傳動比增加。為了能使駕駛員操縱起來方便簡 單，在保持轉(zhuǎn)向的助力不變的情況下，可以通過增大力的傳動比來減少駕駛員F 操縱方向盤上給的轉(zhuǎn)向力。 0 i 考慮到由的定義可知：方向盤偏轉(zhuǎn)速度與方向盤的角度成反比。這 0 ii 0 i 增加了角傳動的比例，從而極大地影響了操縱時間和增加時間。這反過來降低了 汽車的靈敏度。為了解決這個問題，我們采用了變速比。 可以設(shè)計成變速比轉(zhuǎn)向器的有：齒輪齒條式、循環(huán)球齒條齒扇式、蝸桿滾輪 式及蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器。 對于循環(huán)齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動比。螺距不改變的原因是2/ir P P 因為結(jié)構(gòu)的限制，為了完成循環(huán)球的齒條除輪轉(zhuǎn)向器的變速比，可以通過改變改 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 11 變齒扇嚙合半徑 的辦法。因為結(jié)構(gòu)本身的原因，螺距不能改變，此時我們就rP 可以通過改變其齒扇嚙合的半徑 的方法，來完成循環(huán)球齒條齒轉(zhuǎn)向器的變速比，r 以此來達(dá)到目的7。 3.3 轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙轉(zhuǎn)向器傳動副的傳動間隙 各種轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動對之間的間隙稱為傳動間隙。傳動間隙的變化取決于方向 盤的大小，而改變與汽車的轉(zhuǎn)向裝置的壽命有著密不可分的關(guān)系。 3.4 轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定 為了駕駛員在汽車行駛的過程中能安全的駕駛，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件應(yīng)該具有較強 的硬度。以下為本次設(shè)計的有關(guān)初始數(shù)據(jù)，如表 3.1： 表 3.1 哈弗 H6 城市 SUV 型車的基本參數(shù) 車型名稱 車身參 數(shù) （mm） 最高車速 （km/h） 整備質(zhì) 量 （T） 最大 功率 （kw ） 最大扭 矩 （Nm ） 軸距 （mm ） 后輪距 （mm） 輪胎型號 哈弗 H6 城 市 SUV 4640*1 825*16 90 1801.490110 210 26801565 225/65 R17 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 12 4 循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計算循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的尺寸參數(shù)計算 4.1 主要參數(shù)的選擇主要參數(shù)的選擇 本設(shè)計主要參數(shù)來源于哈弗 H6 城市 SUV，其基本參數(shù)為：最高車速 180,hkm/ 整備質(zhì)量 1.4，最大功率 110,最大扭矩 210。TkwmN 表 4.1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇齒模數(shù) 由設(shè)計要求可知最大裝載質(zhì)量 1400,則前軸負(fù)荷為 10500，根據(jù)表 4.1，kgN 齒扇模數(shù)選 5.00。mm 4.1.1 鋼球中心距鋼球中心距、螺桿外徑、螺桿外徑和螺母內(nèi)徑和螺母內(nèi)徑D1D2D 鋼球中心距是基本尺寸。螺桿的外徑為，螺母的內(nèi)徑為及鋼球的直徑為1D2D ，螺桿的外徑和螺母的內(nèi)徑對鋼球中心距起著至關(guān)重要的確定因素，轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)d 尺寸和強度又恰恰受到了螺母的內(nèi)徑的影響。在擁有足夠的強度條件保證的情況下， 要將螺桿外徑盡最大能力控制在最小的范圍內(nèi)。而螺母內(nèi)徑的應(yīng)保證隨著扇齒模數(shù) 的增大而增大，鋼球中心距也要隨著增大。D 設(shè)計的時候根據(jù)長城哈弗 H6 汽車的具體參數(shù)，經(jīng)過一系列推算，再進(jìn)行下一 步的修改。螺桿外徑在在 2038 范圍之內(nèi)選取，而對鋼球中心距、螺桿外徑1D 以及螺母內(nèi)徑控制在=（5%10%）。2D1DD 轎車貨車和大客車齒扇齒模數(shù) mmm/排量ml/前軸負(fù)荷N/前軸負(fù)荷N/最大裝載質(zhì)量 kg/ 3.05003500380030005000 350 3.5100018004700735045007500 1000 4.01600200070009000550018500 2500 4.52000830011000700019500 2700 5.022001000011000900024000 3500 6.01700037000 6000 6.52300044000 8000 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 13 根據(jù)表 4.2，查表得出的鋼球中心距以及螺桿外徑，本設(shè)計初選鋼球中心距為 32，螺桿外徑 29，-=8，所以螺母內(nèi)徑為 31.56 8。 mmmm2D1D%D2Dmm 表 4.2 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) 鋼球直徑 mm/ 5.55/ 6 5.556/ 6.350 6.3507.1447.144/8.000 螺距mm/7.9388.7319.5259.525/ 10.000 10.000/ 11.000 工作圈 數(shù) 1.51.5/2.52.5 環(huán)流行數(shù)2 螺母長度 mm/ 4145/5246/475856/59/6272/7880/82 齒扇齒數(shù)3/55 齒扇整圓 齒數(shù) 12/131313/14/15 齒扇壓力 角 2230/2730 切削角630630/730 齒扇寬 mm/ 22/2525/2725/283028/3230/34 /48 35/38 4.1.2 鋼球直徑鋼球直徑及數(shù)量及數(shù)量dn 為了提高承載能力，我們竟可能把鋼球的直徑取得大。同時也應(yīng)該增加螺桿 和螺母傳動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的尺寸。而鋼球直徑應(yīng)該取在 79范圍內(nèi)，這樣符mm 合國家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表 4.2 查得得到的鋼球直徑，本次設(shè)計選用的鋼球直徑為 7.144。mm 為了進(jìn)一步的提高承載能力，增加鋼球的數(shù)量可以提高轉(zhuǎn)向器的承載能力， 但是隨著鋼球的增加，鋼球在螺旋槽內(nèi)的運動會顯得很糟糕，這樣導(dǎo)致了傳動效 率的降低。鋼球本身自帶的誤差會使得螺旋槽內(nèi)的鋼球并不是所有的都在運動。 我們把每個環(huán)路的鋼球數(shù)量控制在 60 個以內(nèi)，這樣能保證了鋼球受到良好的承載。 為此，每個環(huán)路的鋼球數(shù)量應(yīng)該分配好，可用下列的公式計算： （4.1） 0 cos DWDW n dd 式中 為鋼球中心距；為在一個環(huán)路中的工作圈數(shù)；為鋼球數(shù)；為螺線DWn 0 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 14 導(dǎo)程角，常取=58，故1。 0 cos 本設(shè)計中鋼球直徑=7.144，工作圈數(shù)=1.5，由公式（4.1）可得鋼球數(shù)dmmW 為 22。n 4.1.3 滾道截面滾道截面 當(dāng)由兩條圓弧組成的螺桿和螺母的螺母的滾道界面形成四段圓弧滾道界面的 時候，如圖 4.1 所示，在鋼球和螺旋槽內(nèi)部滾道接觸的時候，會出現(xiàn)四個交點。 此時在傳動的過程中，具有最小的間隙。這樣就可以滿足要求?？梢允柜{駛員轉(zhuǎn) 動轉(zhuǎn)向盤時的范圍變小。圖 4.1 中鋼球和螺旋槽內(nèi)部滾道之間形成的間隙。我們 可以增加一下潤滑油進(jìn)去。除此之外，鋼球和螺旋槽會形成摩擦，摩擦產(chǎn)生的雜 質(zhì)可以存儲在間隙里面。這也告訴了我們在設(shè)計的過程中，螺桿和螺母溝槽的半 徑應(yīng)該設(shè)計成大于鋼球的半徑/2，根據(jù)設(shè)計要求，一般取=（0.510.53）crdcr ，這樣設(shè)計的原因是能大大的減少鋼球和螺旋槽內(nèi)部滾道的摩擦。防止生成過d 多的雜質(zhì)。 本設(shè)計取=0.51=3.64。crdmm 圖 4.1 滾道截面示意圖 4.1.4 接觸角接觸角 接觸角是鋼球和螺桿正方向與法向截面的夾角。接觸角可以使軸向和徑向 的力分配均勻。接觸角最多可以取 45。 本設(shè)計取為 45 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 15 4.1.5 螺距螺距和螺旋線導(dǎo)程角和螺旋線導(dǎo)程角P 0 轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動角，與之對應(yīng)的螺母移動的距離為S （4.2） / 2sP 式中，為螺紋螺距。P 在這個情況下，齒扇節(jié)圓旋轉(zhuǎn)的弧長等于，同時搖臂轉(zhuǎn)向過了角，存在S P 關(guān)系為 （4.3） P sr 式中， 為齒扇節(jié)圓半徑。r 聯(lián)立式（4.2）、（4.3）得，將對進(jìn)行求導(dǎo)，得循環(huán)球式轉(zhuǎn)P/r2 P P 向器的角傳動比為wi （4.4 2/ w ir P ） 由式（4.4）可知，螺紋螺距對轉(zhuǎn)向器角傳動比的值具有影響。螺距一般PP 控制在 811范圍內(nèi)。mm 本設(shè)計選取螺距為 10。Pmm 在知道螺旋線導(dǎo)程角和螺距的狀況下，鋼球中心距也可由下式求得： 0 PD （4.5） 0 tan P D 式中螺桿與螺母滾道的螺距；P 螺線導(dǎo)程角。 0 因此根據(jù)式（4.5）反推出螺旋線導(dǎo)程角 為 6.5 0 4.1.6 工作鋼球圈數(shù)工作鋼球圈數(shù)W 鋼球的工作圈數(shù)和接觸的強度存在一定的聯(lián)系，在一般的狀況下，轉(zhuǎn)向器W 都是擁有兩個環(huán)路。鋼球的數(shù)量會隨著鋼球的工作圈數(shù)的增加而增加。這樣不僅 僅降低了所需要的應(yīng)力，而且也提高了其承載狀態(tài)下的能力。但是因為鋼球本身 的誤差，使得鋼球在受力的時候分配不均勻。驅(qū)動桿也會隨著它的增長而降低剛 度。所以我們經(jīng)常把鋼球球的工作圈分成 1.5 圈和 2.5 圈。在表 4.2 中選擇循環(huán)中 的工作循環(huán)數(shù)9。 本次循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器選用的鋼球工作圈數(shù)為 1.5 圈。W 4.1.7 導(dǎo)管內(nèi)徑導(dǎo)管內(nèi)徑1d 導(dǎo)管內(nèi)部的直徑在其里面中流動。鋼球的直徑和導(dǎo)管的內(nèi)部直徑存edd1 在的間隙。一般的情況下 的取值應(yīng)該不能太大。不然鋼球會偏離導(dǎo)管的中心。e 需要全套設(shè)計聯(lián)系 Q 97666224（說明書 CAD 圖等） 16 這樣會增加了鋼球在導(dǎo)管