齒輪齒條轉向器方案論證

廣西科技大學普通本科畢業(yè)設計方案論證課題名稱汽車齒輪齒條式轉向器的設計學院職業(yè)技術教育學院專業(yè)車輛工程班級車輛Z121學號201102204049姓名徐大大指導教師2016年03月28日一、調研資料準備情況教師實習期間2014年12月是各位學子實習的日子，我也不理外，14年12月3日由于學校的安排我被安排到廣西百色田東職業(yè)技術學校進行教學實習，也是趁此機會我開始著手畢業(yè)設計的事情，到了實習學校之前我已經分別帶了相關的資料，如專業(yè)課的《機械設計》，《汽車運用工程》以及《互換技術與測量》等等。在實習的日子空閑的時間是很多的，平時主要是和學生一起晨練，晚上管理學生，一個星期有幾節(jié)比較簡單實訓課。在下午的時間和不上課的時間我都會拿著課本進行學習，對許多方面知識進行重新整理以及對自己感到模糊的地方進行獨立學習，對課本的學習集中在理論的提高上，并沒有真正的理解其內在的精華。于是利用田東職校豐富的教學資源設備變得非常合適，平時除了每個星期兩次課的教學實習外，自己常常去到實驗獨立進行拆裝學習，實習學校不乏有許多豐富經驗的修車師傅，很榮幸的得到了他們許多方面的指導。在實習期間不僅局限在一種車型上，而且汽修教師還給我介紹其他類型車的轉向器方面的知識，大膽的給我對陌生的車輛進行拆裝，使我受益匪淺。自己理論的學習和教師們給實踐的學習確實給我的知識增加不少，不過有些問題還是不太清楚，所以就通過網絡下載了一些其他的視頻進行補充學習。寒假期間和開學期間科大的寒假有40多天，如果能夠利用好這段時間對于我來說，接下來的畢業(yè)設計將變得相對簡單。寒假離校之前，自己就找了一份類似的畢業(yè)設計進行打印，然后順帶回家。拿別人的畢業(yè)設計并不是要進行復制和粘貼，而是想通過前人的制作過程汲取豐富的制作經驗。在寒假期間我對整個畢業(yè)設計的的各方面進行了地毯式的搜索，發(fā)現(xiàn)里面也不乏有一些錯誤的地方，許多方面的來龍去脈并沒有交代得特別清楚，于是自己都在相對于的地方做了明顯的標記，以備自己會犯?？赐甏朔輪栴}出現(xiàn)得的確不少，所以又給自己多了一個要求，多看幾份。時間一晃而過，此時已將近開學。帶著許多的疑問，我回到了學校，開學不久學校就來了任務，需要進行大概一個月畢業(yè)的實習。實習的地點是可以自己選擇的，所以趁著汽車試驗室還有一部分畢業(yè)設計是制作類的同學正在按時的出入，自己也充分的抓住了機會，在實驗室進行了大概三周的學習，同時為完成再看一篇畢業(yè)設計的任務，自己依然爭分奪秒。在畢業(yè)實習期間，我除了對相關的機械進行拆裝外，還對相關的零件的尺寸進行了大概的測量，確定了零件的主要參數(shù)，為后續(xù)的正式工作做了充足的準備?？偨Y起來我的調研資料已經比較充分了。首先對理論基礎知識進行了全方位的回歸，然后對畢業(yè)設計總體思路通過往屆的畢業(yè)設計的學習有了清晰的認識，最后理論聯(lián)系實際，把職校的設備和大學的設備進行了大量拆裝。綜合來看我準備應算充足了。二、畢業(yè)設計選題的目的和意義。隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，人們的生活已經無法離開汽車，而今對于研究汽車的各種性能顯得尤為重要本次研究以轉向器為研究對象。眾所周知，目前轉向器按照動力轉向可分為齒輪齒條式轉向器，循環(huán)球式轉向器，蝸桿滾輪式轉向器，蝸桿指銷式轉向器等，主要以前四種為主，四種分別在各種汽車上得到了比較廣泛的應用。通過查詢資料，可以清楚的看到目前各種轉向器在在不同的國家，不同的汽車類型上得到不同的運用。根據(jù)調查結果報告，目前在全世界范圍內，動力轉向器按所占比例大小排名，循環(huán)球式轉向器約占45%，齒輪齒條式轉向器約占40%，其他分別為比較少用的類型。日本，一個強大的汽車國家，在全球的汽車中可謂舉足輕重，目前日本形成了一套比較完整的汽車轉向器生產模式，循環(huán)球式轉向器在日本的汽車轉向器中占的比例最大，最典型的是公共汽車上的循環(huán)球式轉向器已由60年代的62%發(fā)展到全部采用循環(huán)球式，而且大小貨車中也大都采用此轉向器。而對于齒輪齒條式轉向器，主要集中在西歐小客車中，和一些微型車上。以目前全球銷量領先，而又貼切大家的五菱汽車為例，目前上汽通用五菱的五菱宏光均采用齒輪齒條式轉向器。展望中國大地，曾經的國貧民窮的日子已經一去不復返。1956年7月13日，在長春第一汽車制造廠嶄新的總裝線上，被毛主席命名為“解放”牌的第一輛汽車試制成功標志著我國開始進入獨立的汽車生產水平，進入21世紀，一個個強健的汽車民營企業(yè)逐步發(fā)展開來。目前國內比較有實力的民營汽車企業(yè)有比亞迪，吉利，長城，吉奧，青年，萬向，浙江中譽，永源飛碟，眾泰等等，其中奇瑞，江淮，長安等主要是國家或者地方控股。比亞迪。在中國社會主義的計劃經濟的打環(huán)境下，國家對企業(yè)的政策支持無比重要，目前政府小排量汽車購置稅減征政策對整體汽車市場的增長的拉動作用越來越明顯，而小排量的汽車恰恰是民營企業(yè)的主要車型，因此在這方面增速較快。比亞迪入目前已經形成了S,F,M系列轎車品牌等，特別是在新能源汽車方面在國內的名氣可謂響當當。比亞迪從模仿，學習，吸收到消化再到創(chuàng)新，依靠自身強大的實力和不屈不撓的精神在汽車行業(yè)里開啟了一片屬于自己的藍天。從成立之初，比亞迪就分別成立了設計，研究以及技術部且有自己的專門研發(fā)中心。同時注意人才引進，許許多多的人才都是頂級的留學汽車專家，不僅如此還高薪聘請一些日本汽車專家，歐洲汽車顧問等等。當然比亞迪也重視汽車造型和安全的研究，并建立了汽車碰撞實驗室，電磁干擾實驗室，還有整車實驗室等一整套的仿真分析體系，加快了自主汽車的更新?lián)Q代時間，增強了市場競爭力。如F3從設計之初到下線用不到一年的時間，充分體現(xiàn)了比亞迪的技術及經濟實力，而后又推出了自主開發(fā)的第一款硬頂敞篷車S8，首款高端中級車型G3正式上市等等。能源危機的到來給企業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)和新的機遇。地球上的石油，汽車動力的來源，卻在極具的減少，而且不可再生，新的挑戰(zhàn)，新的機遇，比亞迪瞄準汽車發(fā)展方向，率先的進行了新能源汽車的開發(fā)，實現(xiàn)了全球首款雙模電動汽車，在全球汽車大格局下，還領先了國際廠商同類車的推出時間，成為中國首次領跑世界的汽車企業(yè)。比亞迪F3DM采用自主研發(fā)的鐵電池，密度大，體積小，質量輕，電量足且安全穩(wěn)定具有很好的優(yōu)越性。吉利集團。吉利集團是國內最早進入汽車行業(yè)的民營企業(yè)，從最初的拆裝汽車到模仿，到尋求國家支持，接著又與外資合作，經過激烈的市場洗禮，目前已經成為國內最大的民營汽車企業(yè)，旗下在全國各地已經建成了生產制造基地，如上海，成都，湘潭，蘭州，寧波，臨海等?，F(xiàn)如今吉利在上海和臨海均設立了研究院，負責汽車各方面的研發(fā)工作，形成了一條從研發(fā)到生產的整套路線。具備獨立的整車，變速器，發(fā)動機，汽車電子設備的開發(fā)能力，每年都能推出幾款比較適合消費者的車型。同時吉利汽車公司還特別注意汽車的安全性，注重汽車從研發(fā)到交付消費者里的安全監(jiān)測，如噪聲檢測，汽車碰撞，燃油消耗等，為此，吉利在這些方面投入了大量的人力和物力。吉利不僅注意吸收國外的先進的技術，同時注重自己獨立的開發(fā)的能力，而且獨立研發(fā)并投產的Z自動變速器改變了我國沒有獨立研發(fā)自動變速器的格局。同樣獨立開發(fā)的EPS也開創(chuàng)了先河。吉利一路走來，努力的改變著我國汽車工業(yè)的歷史，一直不斷的向前開，在電子平衡技術，BMBS爆胎安全控制技術，新能源汽車等都有了重大的突破。新能源領域一直是塊熱土，吉利在此方面也取得了大的成績，不僅有甲醇車，CNG雙燃料車和混合車，而且還相繼推出了油電混合動力性和純動力性汽車。目前吉利集團對自己的品牌進行整合，成功的推出全球鷹，帝豪，上海英倫三大品牌，并在市場中占有較大的份額。中國的汽車行業(yè)不僅要大而且還要強！吉利集團以振興國家汽車工業(yè)為己任，先后創(chuàng)辦了北京吉利大學，浙江汽車技師學院，海南大學三亞學院等多個教學教研單位，實現(xiàn)人才的積累，培養(yǎng)，到上崗。畢業(yè)設計方案選型轉向器在汽車轉向行駛的過程中擔當很重要的角色，他不僅使得汽車轉向行駛時能使汽車穩(wěn)定行駛，同時也能保持汽車整體的穩(wěn)定性。我們可以清楚的知到機械式轉向器可以分為齒輪齒條式轉向器，蝸桿滾輪式轉向器，循環(huán)球式轉向器，蝸桿指銷式轉向器等等。以上四種為常見類型，在目前的汽車上得到廣泛的運用，接下來將對各轉向器逐一比較進行分析：齒輪齒條式轉向器齒輪齒條式轉向器是一種最常見的轉向器，其基本結構是一對相互齒和的小齒輪和齒條，轉向軸帶動小齒輪旋轉時同時使齒條在左右方向做直線運動，使得汽車輪胎改變方向，最后汽車的方向得以改變。齒輪齒條式轉向器一般由合金做成，常用金屬為鋁合金或鎂合金做成，由于兩合金質量較小，所以使得轉向器整個質量也比較小，同時它結構緊湊，簡單且傳動效率高，可達90%，大大提高了汽車的安全性；在汽車不斷的行駛中，特別在不平的路面上行駛時，小齒輪和齒條之間的間隙不斷擴大，嚴重的威脅到了駕駛員和乘客的生命財產安全，因此壓緊彈簧的出現(xiàn)成功的解決了這一問題，在齒條的背部，靠近主動小齒輪的的彈簧產生的壓緊力使得小齒輪和齒條的間隙得以消除，而彈簧后端的調整螺塞又可以調節(jié)彈簧的壓緊力，滿足了駕駛員和汽車各方指標的要求。這不僅提高了轉向系統(tǒng)的剛度，還可以防止轉向系統(tǒng)工作時產生的噪聲。從圖中我們可以清楚的看到齒輪齒條式轉向器沒有搖臂和直拉桿，所以轉向輪轉向角可以增大，即在汽車的合適的轉向范圍內，汽車轉向半徑也會相應的減小。雖然齒輪齒條式轉向器有諸多優(yōu)點，但是優(yōu)缺點也是相對的，當汽車在不平路面上行駛時，由于汽車逆效率高，會產生反沖，即發(fā)生轉向輪與路面之間的沖擊力的大部分傳至方向盤上，使得駕駛員會有緊張焦慮現(xiàn)象，而無法控制好正確的方向，有時突然轉向還會造成打手，嚴重危害到了駕駛員的安全。目前齒輪齒條式轉向器在獨立懸架的中級以下轎車和輕型、微型貨車上得以廣泛應用，如\o"本田"\t"/a/20101027/_blank"本田飛度轎車，上海\t"/a/20101027/_blank"桑塔納轎車、天津\t"/a/20101027/_blank"夏利轎車及柳州五菱微型貨車等均采用齒輪齒條式轉向器。循環(huán)球式轉向器循環(huán)球式轉向器的組成部分主要是轉向軸，蝸桿，球形螺母架，滾珠，以及扇形齒扇，而所謂的循環(huán)球即是指滾珠，滾珠被放置于螺母與螺桿之間的密閉空間內，使得螺母與螺桿的滑動摩擦轉變?yōu)楸容^小的滾動摩擦的作用，當方向盤轉動時，與方向盤連接的轉向軸轉動，在力的驅使下，密閉管路內形成一條低摩擦的軌道路線，同時使得球狀螺母架沿著轉向軸運動，而球狀螺母架上的齒是與扇形齒輪相配合，力得以傳遞下去，實現(xiàn)轉向。目前在全球的轉向器當中，循環(huán)球式的所占比例居于統(tǒng)治地位，在許許多多的汽車上都得到了廣泛地運用。循環(huán)球式轉向器操縱輕便，磨損比較小，使用壽命長，但從圖中我們都可以比較輕易的看出，循環(huán)球式轉向器是有兩級傳動副組成的，而他的復雜程度可想而知，使得相應的制造成本也提高，同時傳的精度也有所下降。蝸桿滾輪式轉向器蝸桿滾輪式轉向器目前已經不多見了，其主要的特點結果較簡單，制造的難易程度也相應的降低，而且此轉向器具有比較高的強度，所以在工作中磨損也較小，同時了也增強了他的使用壽命。但是他也有比較大的缺點，在轉向器工作的表面磨損后齒和間隙的調整變得很困難；傳動比由于是事先確定下來，故傳動比也無法變化。蝸桿指銷式轉向器蝸桿指銷式，轉向器根據(jù)銷子是否可以旋轉又可分為固定銷式蝸桿指銷式轉向器和旋銷式轉向器，而根據(jù)銷子的數(shù)量差異又再分為單銷與雙銷轉向器。根據(jù)資料顯示，蝸桿指銷式轉向器有以下優(yōu)點：工作表面磨損后，間隙易于調整，傳動比做成可變也可做成不可變。當然他的缺點也比較大，此轉向器對于零件的加工精度要求和零件之間的配合都要求較高，結構比較復雜，尺寸和質量也大。此外，傳動比的變化特性和傳動間隙特性的變化受到很大的限制，所以綜合來講，應用較少。選擇一款合適的轉向器對于司機和乘客的舒適性和安全性具有特別的作用，因此需要我們對比各個轉向器的優(yōu)缺點，綜合考慮安全和經濟等方面的制約來進行選擇。進入21世紀，汽車已經變得隨處可見，人們的要求也變得高了起來，如何讓這個沉重而又疾馳的家伙滿足家庭的需要變得迫切。再加上真空胎的出現(xiàn)使得汽車的轉向變得很沉重，即使是一個健壯的司機也很費力，于是降低轉向操縱力就變得很迫切。綜合以上各轉向器優(yōu)缺點，齒輪齒條式轉向器是最優(yōu)的選擇。畢業(yè)設計主要內容和重點1.設計的主要內容(1).轉向器設計方案的選擇(2).齒輪，齒條的設計(3).齒輪軸的設計(4).軸承的選定(5).轉向傳動機構的設計(6).轉向梯形(7).轉向減振器2.設計重點(1).齒輪，齒條的設計(2).齒輪軸的設計(3).軸承的選定畢業(yè)設計工作進度計劃1.設計路線做前，查找汽車相關技術資料，文獻，并讀懂，看懂，理解。確定各部件參做前，查找汽車相關技術資料，文獻，并讀懂，看懂，理解。確定各部件參數(shù)。傳動機構的設計其他轉向器的設計各個轉向操縱機構的設計傳動機構的設計其他轉向器的設計各個轉向操縱機構的設計完成各部件強度校核轉向系整體的方案設計有針對性的進行特定的方案設計，并同時著手做畢業(yè)設計的主要內容。完成各部件強度校核轉向系整體的方案設計有針對性的進行特定的方案設計，并同時著手做畢業(yè)設計的主要內容。 2.進度計劃第1-3周：到修理廠和實驗室進行實地查看，拆裝，并測出各部件的參數(shù)，特別針對上汽通用五菱宏光，較詳細的理解齒輪齒條式轉向器工作原理，同時收集所需的資料；第4-5周完成畢業(yè)設計所需要的方案論證和翻譯；第6-8周：對畢業(yè)設計的主干部分進行詳細計算，并確定其參數(shù)，開始著手進行零件的繪圖；第9-11周繼續(xù)完成零件的圖紙繪畫；第10-13周檢查畢業(yè)設計的所有資料，上交畢業(yè)設計正稿打印及電子版；第14周：完成答辯，總結。六、主要參考文獻目錄[1].張平.汽車轉向器.[J].上海汽車股份有限公司.2009.4.[2].臧杰.閻巖主編.汽車構造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.8.[3].畢大寧.略論我國汽車轉向器發(fā)展之路.[J].山東省汽車研究設計院.1999.[4].徐灝主編，機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995,12