循环球式转向器计算说明书

1汽车循环球式转向器设计摘要循环球式转向器是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副总成。循环球式转向器的优点是：在螺杆与螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%~85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度，螺杆和螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行；适合来做整体式动力转向器。本文的主要内容即是设计一款机械式循环球式转向器。通过查阅相关文献资料，进行循环球式转向器的尺寸的设计计算与强度校核，然后进行循环球式转向器的三维CATIA建模，最后绘制转向器的二维装配图及其重要零件的零件图。关键词：循环球式转向器；三维建模；螺杆螺母传动副1CirculatingBallTypeSteeringoftheVehicleDesignAbstractCirculatingballtypesteeringgearisformedbythescrewandnutofthespiralgrooveballinsidethetransmission,vice,andthenutontherackandconstituteoftherockerarmshaftgearfandriveassembly.Theadvantageofcirculatingballtypesteeringgear:Betweenthescrewandnutbecauseofcirculatingball,changetheslidingfrictiontorollingfriction,sotransmissionefficiencycanreach75%~85%;Onthestructureandprocessmeasures,includingimprovethemanufacturingaccuracy,andimprovethesurfaceroughnessoftheworksurface,thespiralgrooveonthescrewandnutforquenchingandgrinding.Makeithasenoughhardnessandwearresistance,toensureadequateservicelife;Steeringgearratiocanchange;Stableandreliable;Rackandgearclearancebetweenfanadjustmentworkeasily;Suitableforintegratedpowersteering.Themaincontentofthistitleistodesignamechanicalcirculatingballtypesteeringgear.Throughconsultingrelevantliterature,todesignandcalculationofthesizeofthecirculatingballtypesteeringgearandstrengthcheck.Thenthecirculatingballtypesteeringgearthree-dimensionalmodelingusingCATIA.Finallydrawtheredirectorassemblydrawingandpartdrawingofimportantparts.Keywords:Circulatingballtypesteeringgear;3dmodeling;Thescrewandnutcombination1I目录摘要................................................................................1Abstract............................................................................1第1章绪论......................................................................11.1课题背景.................................................................11.2国内外研究现状...........................................................21.3研究的目的及意义.........................................................31.4研究内容和设计方法.......................................................4第2章转向器的设计..............................................................52.1转向器的组成与分类.......................................................52.2循环球式转向器方案分析...................................................62.3转向器主要性能参数.......................................................72.3.1转向器的效率.......................................................82.3.2传动比的变化特性...................................................92.3.3转向器传动副的传动间隙t.........................................122.4循环球式转向器设计与计算................................................132.4.1转向器计算载荷的确定..............................................132.4.2循环球式转向器主要尺寸参数的确定..................................132.4.3零件的强度校核....................................................20第3章基于CATIA的三维造型.....................................................233.1CATIA简介..............................................................233.2循环球式转向器的三维建模................................................233.2.1转向螺杆的建模....................................................233.2.2转向器的装配设计..................................................24总结...............................................................................27致谢...............................................................................28参考文献...........................................................................29附件一.............................................................................31附件二..........................................................................341第1章绪论1.1课题背景21世纪的开局十年，既是我国改革开放经济高速增长的十年，也是我国的汽车工业快速发展的十年。2009年，我国汽车工业产销量突破1000万量大关，跃居世界第一位。在这样的大环境下，汽车零部件也得到了飞速的发展。汽车零部件行业是汽车工业发展的基础，其带动的产业很多，比如上游的钢材、有色金属、石油、橡胶及其他的材料行业，还有处于下游的整车装配行业和汽车的服务维修行业。随着我国整车消费市场和汽车保有量的大幅提升，不仅仅吸引了国外的汽车品牌来中国合资建厂，同时许多的国际知名汽车零部件厂商也把目光聚焦在了中国这片市场上，包括电装、博世、马勒、博泽、法雷奥等等。当然国内也成长起来一大批汽车配套零部件企业。全球汽车行业的整车厂和零部件厂关系大体分为三种模式，一是以欧美为代表的平行发展模式，即零部件企业完全与整车厂是相互独立的，零部件企业通过自由竞争来赢取市场，获得发展；二是以日韩为代表的塔式模式，整车企业与零部件企业之间是利益共同体的关系，两种企业之间的合作关系很深，相互依存，共同发展；三是中国计划经济时代的模式，即零部件厂附属于整车厂，比如一汽，东风这些国有企业。目前在国内仍有部分企业采取这种模式。然而随着国际化浪潮的不断推进，经济全球化已经成为世界经济发展的主流趋势，这种整车厂和零部件企业的关系也在不断地丰富和变换着。现在欧美企业也越来越强调整车企业和零部件企业共同合作的关系；而在一些日韩的汽车企业当中，也有全球化采购零部件的倾向。如今，整车厂对零部件厂提出越来越高的要求，零部件企业已经不是传统的意义上的单纯的零部件供应商，二是能够给整车厂提供系统的解决方案的供应商。也就是说，在整车厂研发设计产品阶段会对各个总成零部件提出限定和要求，或者在产品的研发过程中产生问题的时候，这时候都要求零部件供应商来协作，提供配套的解决方案。这就对零部件企业提出了更高的要求，比如要有很强的创新能力和设计经验等。基于这样的趋势，零部件企业要想获得更好的发展，就必须在前沿技术开发的早期，就与整车厂进行紧密的合作，共同发展，合作共赢。从长远的眼光看，这种模式下的整车厂和零部件企业之间是共创未来的关系，为整车厂和零部件企业创造了和谐发展的环境和广阔空间。经过多年的努力发展，国有品牌零部件质量有了很大的提高，但是整体的质量水平与外资企业相比还是有一定的差距的，尤其是在产品的一致性和可靠性方面还有很多需要尽快提升的。当然，这也是有原因的。由于部分国内零部件企业仍然处在粗放式的生产管理方式阶段，缺少对工艺系统的研究与持续改进，过程控制能力不足，产品质量不稳定，很难形成高质量的产品，这样在市场的竞争方面就很难形成优势。产品的技术实力是企业参与市场竞争的核心要素，国外的零部件企业的来源于不断地研发投入和持续的技术创新。而反观国内，由于起步比较晚，国内零部件企业在这一方面仍有欠缺。目前，国内的零部件供应商大多采用“来图加工”的模式，即整车厂商将产品数据及图样提供给零部件供应商，后者按照图样进行生产加工制造。多数企业没有完全掌握核心技术，产品市场多面向中低端，高端产品较少。尤其是在涉及动力系统、油耗、排放、安全等电控零部件方面技术落后，部分领域甚至处于空白。可以说，汽车零部件产业的发2展水平直接影响着我国汽车工业的未来，因此，加强零部件的设计，提高其质量和技术水平便显得尤为重要。转向器是转向系统中的重要组成的部件