汽车转向机构设计

目录中文摘要、关键词……………………………………………………………………………1英文摘要、关键词……………………………………………………………………………2引言……………………………………………………………………………………………3第1章轿车转向系统总述…………………………………………………………………41.1轿车转向系统概述……………………………………………………………………41.1.1转向系统的结构简介…………………………………………………………………41.1.2轿车转向系统的发展概况……………………………………………………………41.2轿车转向系统的要求………………………………………………………………5第2章转向系的主要性能参数………………………………………………………72.1转向系的效率…………………………………………………………………………72.1.1转向器的正效率…………………………………………………………………72.1.2转向器的逆效率……………………………………………………………………82.2传动比变化特性………………………………………………………………………92.2.1转向系传动比…………………………………………………………………………92.2.2力传动比与转向系角传动比的关系…………………………………………………92.2.3转向器角传动比的选择……………………………………………………………102.3转向器传动副的传动间隙……………………………………………………………102.4转向盘的总转动圈数…………………………………………………………………11第3章轿车转向器设计…………………………………………………………………123.1转向器的方案分析……………………………………………………………………123.1.1机械转向器…………………………………………………………………………123.1.2转向控制阀…………………………………………………………………………123.1.3转向系压力流量类型选择…………………………………………………………133.1.4液压泵的选择………………………………………………………………………143.2齿轮齿条式液压动力转向机构设计…………………………………………………143.2.1齿轮齿条式转向器结构分析………………………………………………………143.2.3参考数据的确定……………………………………………………………………203.2.4转向轮侧偏角计算…………………………………………………………………213.2.5转向器参数选取……………………………………………………………………213.2.6选择齿轮齿条材料…………………………………………………………………223.2.7强度校核……………………………………………………………………………223.2.8齿轮齿条的基本参数如下表所示…………………………………………………233.3齿轮轴的结构设计……………………………………………………………………233.4轴承的选择……………………………………………………………………………233.5转向器的润滑方式和密封类型的选择………………………………………………243.6动力转向机构布置方案分析…………………………………………………………24第4章转向传动机构设计………………………………………………………………264.1转向传动机构原理……………………………………………………………………264.2转向传送机构的臂、杆与球销………………………………………………………274.3转向横拉杆及其端部…………………………………………………………………28第5章转向梯形机构优化………………………………………………………………305.1转向梯形机构概述…………………………………………………………………305.2整体式转向梯形结构方案分析……………………………………………………305.3整体式转向梯形机构优化分析……………………………………………………315.4整体式转向梯形机构优化设计……………………………………………………345.4.1优化方法介绍……………………………………………………………………345.4.2优化设计计算……………………………………………………………………35结论……………………………………………………………………………………………37致谢……………………………………………………………………………………………38参考文献………………………………………………………………………………………391轿车转向机构设计摘要：本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是轿车转向系统总述；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传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核，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：轿车转向系齿轮齿条设计转向梯形2CarsSteeringMechanismDesignAbstract：Thetitleofthistopicisthedesignofsteeringsystem.Rackandpinionsteeringgeartothedesignasthecenter,firstarecars’steeringsystemoverview;Second,Carssteeringsystemperformanceparameters;thirdrackgearandareasonablematchtomeetthecorrectsteeringgearratioandstrengthrequirements;Fourth,powersteeringmechanismdesign;Fifth,thestructuraldesignoftrapezoidal.Therefore,takingintoaccounttheaboveissuesandfactorsthatrequirestudy,basedonthesteeringwheelrotarydrivetransmissionshaftofthesteeringrackandpinionsteering,throughtheuniversaljointdriveshaftrotationgearshift,steeringrackandsteeringgearshaftmeshing,therebyencouragingsteeringracklinearmotiontoachievesteering.Simplestructuretoachievethesteeringtight,shortaxialdimension,andthenumberofpartscanincreasetheadvantagesoflesspowerinordertoachievethevehiclesteeringstabilityandsensitivity.Inthisarticleamajordesignsteeringrackandpinionsteeringgearshaftandthecheck,themainmethodsandtheoreticalexperienceintheuseofautomotivedesignparametersandtheUniversityofmechanicaldesignschoolcurriculumdesignandtheresultsmeetthestrengthrequirements,safeandreliable.Keywords:Car;Steerin;MechanicalTypeSteeringGearandGearRack;SteeringTrapezoidal3引言改革开放以来，中国的汽车工业有着飞速的发展，据中国汽车工业协会统计，截至2006年10月底，轿车累计销量超过300万辆，达到304万辆，同比增长40%。2006年11月的北京车展，自主品牌：奇瑞、吉利、长城、中兴、众泰、比亚迪、双环、中顺、力帆、华普、长安、哈飞、华晨等自主品牌纷纷亮相，在国际汽车盛宴中崭露头角，无论从参展规模还是产品所展示的品质和技术含量上，都不得不令人折服，但和国外有着近百年发展历史的国外汽车工业相比，我们的自主品牌汽车在行车性能和舒适体验方面仍有差距。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。汽车转向系也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，转向系统应准确，快速、平稳地响应驾驶员的转向指令，转向行使后或受到外界扰动时，在驾驶员松开方向盘的状态下，应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。随着私家车的越来越普遍，各式各样的高中低档轿车进入了人们的生活中。快节奏高效率的生活加上们对高速体验的不断追求，也要求着车速的不断提高。由于汽车保有量的增加和社会活生活汽车化而造成交通错综复杂，使转向盘的操作频率增大，这要求减轻驾驶疲劳。所以，无论是为满足快速增长的轿车市场还是为给驾车者更舒适更安全的的驾车体验，都需要一种高性能、低成本的大众化的轿车转向结构。本课题以现在国产轿车最常采用的齿轮齿条液压动力转向器为核心综合设计轿车转向机构。4第1章轿车转向系统总述1.1轿车转向系统概述在转向技术方面轿车和普通汽车一样，只是由于轿车的体型小，质量轻，在安装空间和转向特性方面与大车有着一定的不同，但轿车的转向系统和通常汽车在转向原理，转向要求和转向效果上都是基本相通的。1.1.1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。动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。1.1.2轿车转向系统的发展概况早期的轿车转向是用舵柄或横杆(即一种两端带有手柄的水平杆)进行操纵，转向比是1:1，因而汽车转向时的操作是很吃力的。后来，带有齿轮减速比的转向机构很快被推广使用，但是，这种机构的方向盘不象舵柄或横杆要置放在汽车中线的位置，而是要置放在汽车的左边或右边，这样触发了方向盘位置的争论。这场争论旷日持久，导致了今天的汽车分成了两大类方向盘装置法：一类以美国，中国，俄罗斯等世界上大多数国家和地区采用的左置方向盘，实行右上左下的汽车行驶规则；另一类以英国及英联邦，日本等少数国家和地区采用的右置方向盘，实行右下左上的汽车行驶规则。几十年来，各种汽车都使用蜗杆扇形齿轮转向器，现在的循环球式转向器也是这种转向器的一种变型，轿车也经常使用。在这种转向器中，蜗杆与扇形齿轮之间嵌入了钢5珠