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齿轮齿条转向器设计专业：机械设计制造及其自动化（汽车方向）学生：李牟嘉指导教师：刘国宪完成日期：2007.6.9扬州大学机械工程学院李牟嘉齿轮齿条转向器设计I中文摘要根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅，着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。根据原有数据计算转向系的传动比，并确定齿轮齿条的几何参数。齿轮齿条式转向器总体设计，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件如螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图6张、装配图１张。关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算李牟嘉齿轮齿条转向器设计IIAbstractAccordingtotheresearchoftheRack-and-pinionsteeringandthedataofthemachine,theadvantagesanddisadvantagesofthetypicalmachineareanalyzed,andthelayouttypeischosen.theapplicationconditionwitheverykindoftypesRack-and-pinionsteering.isintroduced,andthetransmissionratioandthegeometryparametersofthemachinearecalculated.ThattextprecedesthetotaldesignstotheRack-and-pinionsteering.Sufferingthedintanalysis,andcalibratethetiredstrengthofthemachinewiththebentandtiredstrengthinrootoftooth.Thisarticlerevisedtheunreasonabledataofthesteering.WiththedesignoftheRack-and-pinionsteering,selectstherelatedspareparts.Suchasbolt,bearing...etc.anddrawthediagramsoftherelatedsparepartsinmanual.Drawingthe6preciseofsparepartsdiagramsand1preciseoftheassemblediagramofRack-and-pinionsteering.Keywords:Rack-and-pinionsteering,designandcalculation李牟嘉齿轮齿条转向器设计III目录中文摘要....................................................IAbstract...................................................II第一章引言.................................................11.1汽车转向装置的设计趋势...............................................................................................11.2汽车转向装置的发展趋势...............................................................................................1第二章齿轮齿条转向器设计方案选择............................................................3第三章传动比的计算.........................................63.1汽车方向盘（转向盘）..................................................................................................63.1转向阻力矩......................................................................................................................63.3角传动比与力传动比.......................................................................................................6第四章齿轮设计.............................................84.1齿轮参数的选择[8].........................................................................................................84.2齿轮几何尺寸确定[2].....................................................................................................84.3齿根弯曲疲劳强度计算[11]............................................................................................94.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择.......................................................94.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。...................................................................94.3.3齿面接触疲劳强度校核........................................................................10第五章齿条的设计..........................................125.1齿条的设计[6]..................................................................................................................12第六章齿轮轴的设计[4]......................................13第七章其他零件的选择[6].....................................14设计工作总结...............................................17参考文献............................................................................................................18李牟嘉齿轮齿条转向器设计IV致谢...................................................................................................19李牟嘉齿轮齿条转向器设计1第一章引言改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。1.1汽车转向装置的设计趋势1.适应汽车高速行驶的需要从操纵轻便性、稳定性及安全行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。2.充分考虑安全性、轻便性随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。3.低成本、低油耗、大批量专业化生产随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。4.汽车转向器装置的电脑化未来汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。1.2汽车转向装置的发展趋势1.现代汽车转向装置的使用动态随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(BP型)。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。李牟嘉齿轮齿条转向器设计2据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右，齿条齿轮式转向器占40%左右，蜗杆滚轮式转向器占10%左右，其它型式的转向器占5%。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5%，发展到现今的100%了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65%，齿条齿轮式占35%。综合上述对有关转向器品种的使用分析，得出以下结论：．循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮—蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。．在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90%；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50%，法国已高达95%。．由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。由于动力转向系统还是新的结构，各国的生产厂家都正在组织力量，大力开展试验研究工作，提高使用性能、减小总成体积、降低生产成本、保证产品质量稳定，以便逐步推广和普及。随着科学技术的发展，国际经济形势的变化对汽车乃至汽车转向器的生产都有很大影响。特别是西方国家实行石油禁运以来，世界经济形势受冲击很大。随着能源危机的发展，汽车工业首当其冲，其发展方向有很大变化。从汽车设计、制造到各总成部件的生产都随着能源危机的发生而变化，表现在能源消耗、材料消耗、操纵轻便等各个方面。我国加入WTO，给汽车工业带来新的机遇，也带来挑战，国产汽车及零部件将会得到进一步发展。李牟嘉齿轮齿条转向器设计3第二章齿轮齿条转向器设计方案选择适用车辆相关数据：驱动型式：4×2，发动机横置前置前驱；总质量：1470㎏；满载轴荷：前轴735㎏，后轴735㎏发动机最大功率：53kW/5200rpm，发动机最大扭矩：121Nm/3500rpm轴距：2475㎜；轮胎：175/70R-13T；轮