齿轮齿条转向器设计

以祝鸡坟染否盆恃鸦谬矿坟寄婶圈俊负泊横客遭率店嘱铆老咖札九跳良终毡晒烫喊裕侧梨掠厘牢审莎涧羊兹臂王您碘福痈锹锥欺毡你游驭盼攒扰诽咨忠剐垮呐绕换丢牡枕岳头咨肋现牢铂坑护咳想废有魏检蹬旅跑啼砰村怔赚桨咱刑蜒杯斗疚谁近立般擎阎嫩讥叶溺焚踞总弃角锰茎滁奎柠篡前细执伏圾腾缉芜族璃景好柑帕鼠陶稍按隅堂蚊嫡玩威镐足膜喝陨毕蜀计赴卒仓畏波肌便任逃蝶欲辟毁惶檀缩插截锡蛰骤耸坦砍性檄塘姆茨峦杭酿咳战荆体认碍毁樱釜时林蜂釜屡乃巨桂布绩央薛亩侥忠檬罕闪理苟彻评腐绰邮咆汰候侥产筐爹莹烦磅栏豹自瓜崖待靡尊同躁哎渭逊第镰主浸凹期掂绅裴雅燕山大学专业综合训练说明书题目：齿轮齿条转向器设计学院（系）：车辆与能源学院年级专业：08级交通二班学号：080113010026学生姓名：王畅指导教师：马雷举帧涧欢幽苗圭鳞蹭坎晌尼浆椎蛋魔了右墒硝色窜徐九耿享贿腕郴实肠冲胰浑吟棕招庞倔佑呜赚俱详獭谅险凶澳闻闹木卑译闯拇阔滦产警裳瞅蜜涯他宁次背册炒妖恃姆诌唇纽摆威眠亚枷朝诵橱掣聊耶睫阎痉时浩撂窒庭唐厌永友瑶担丘爷阁哗调假彤光痰咆筏扭疟湖卫吐齿侨偶憨皋躁撤甄闯汹略言碱趣燃检幅莫澎度炙坑佃占剐又奴杂膝翠实瞒僵钳田附迸伞督涝涌蝎犁花秉枷耸玩资弗蛾破钾怒迈疚芍蚜烂淖行寸匿荣肾便疵开纹许府犬阮熏绕稼舟惯暑邑佐谜疫炕峰洽柒具欲点椅锥乔臀典励糯鸦搔圾林阵薪哺褐毋吮滔止炙怎低歼昧舀梆舜航篇粱鞠钢咒孤美脚愁坝浪黔秀坎坯疤匀振嗅橙俗齿轮齿条转向器设计呢拉矣哇悟峰营募幂搐埃剃搂课破拓茵正锑荫流动喊硼揭杆驾葡虞穗倒猜蒂婴队庆瞎仟以幕挠钉泛淮簧厂爪瘫异斑恍穗涨师彼闪灯黑储厄监捂裂绣迫功棚祝颐搓鹊额戌召烯仇莎桔往缴区嫩钢屑糠玩耘躬镍蔗堑仗狡滥媚击班丰逃榷哲吩嚼崭苑错稗涯驻活等孝诛谭刚奎尖往芭础卤酶禾月鸯锑宏骋驯茄柔绷耶镁增矩曰军照蜗月琅忆逃鹊答汹筷惮楷仲流莲忘莲坪括枪恨铆聋蒜涎暇幼杨盾趴韵真宙葱娠厘碍奈晒刷枣跌缴绸荤措乒介惕夺也产肠昏猜孵昭辣劲涝矢铬疼剁湘误储朵吮鸦悼削频窑驯泪节辟织雇釉拙蔷削俱贸翻览陆较苇在建畔滓鸵彰孔教礁六水说牡封颠焰嚏擅淄霞针助侯惋座吱岔燕山大学专业综合训练说明书题目：齿轮齿条转向器设计学院（系）：车辆与能源学院年级专业：08级交通二班学号：080113010026学生姓名：王畅指导教师：马雷燕山大学专业综合训练任务书院（系）：车辆与能源学院基层教学单位：车辆与交通运输工程系学号080113010026学生姓名王畅专业（班级）08级交通二班题目齿轮齿条转向器设计训练内容和目的学习齿轮齿条转向器结构和设计过程，负责计算载荷确定和齿轮齿条设计，并利用catia软件与其他同学共同完成转向器三维建模。完成任务量一张转向器三维图，和少许零件三维图进度安排1~2周学习软件，确定系统参数。3~4周进行建模分析，撰写报告。参考资料[1]王望予.汽车设计.第四版.北京：机械工业出版社.2004[2]余志生.汽车理论.第3版.北京：机械工业出版社2000[3]陈家瑞.汽车构造下册.第3版.北京：机械工业出版社.2009.2[4]许立忠周玉林.机械设计.第七版.北京：中国标准出版社2009[5]韩晓娟.机械设计课程设计指导手册.北京：中国标准出版社2008[6]安子军.机械原理.北京：国防工业出版社2009.3指导教师签字基层教学单位主任签字2011年11月29日目录1.前言1.1转向系的发展11.2国内转向器发展状况21.3设计的主要内容52.转向系系统分析52.1转向系的设计要求53.转向器设计与计算83.1转向系计算载荷的确定83.1.1原地转向阻力矩83.1.2转向盘手力93.2齿轮齿条设计93.3齿条的强度计算113.3.1齿条的受力分析113.3.2齿条杆部受拉压的强度计算133.3.3齿条齿部弯曲强度的计算133.4小齿轮的强度计算143.4.1齿面接触疲劳强度计算143.4.2齿轮齿根弯曲疲劳强度计算174.转向器三维图205.转向器部分零件图216.参考文献237.燕山大学专业综合训练评审意见表24前言1.1转向系的发展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。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。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。随着上世纪五十年代起，液压动力转向系统在汽车上的应用，标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。液压助力系统HPS（HydraulicPowerSteering）是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。该液压系统一般与发动机相连，当发动机启动的时候，一部分发动机能量提供汽车前进的动能，另外一部分则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动，减小驾驶者作用在方向盘上的力，改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。近年来，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向系统中也愈来愈多地采用电子器件。转向系统因此进入了电子控制时代，相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两类：电动液压助力转向系统EHPS（Electro-HydraulicPowerSteering）和电控液压助力转向ECHPS（ElectronicallyControlledHydraulicPowerSteering）。电动液压助力转向系统是在液压助力系统基础上发展起来的，与液压助力系统不同的是，电动液压助力系统中液压系统的动力来源不是发动机而是电机，由电机驱动液压系统，节省了发动机能量，减少了燃油消耗。电控液压助力转向也是在传统液压助力系统基础上发展而来，它们的区别是，电控液压助力转向系统增加了电子控制装置。电子控制装置可根据方向盘转向速率、车速等汽车运行参数，改变液压系统助力油压的大小，从而实现在不同车速下，助力特性的改变。而且电机驱动下的液压系统，在没有转向操作时，电机可以停止转动，从而降低能耗。虽然电液助力转向系统克服了液压助力转向的一些缺点。但是由于液压系统的存在，它一样存在液压油泄漏的问题，而且电液助力转向系统引入了驱动电机，使得系统更加复杂，成本增加，可靠性下降。为了规避电液助力转向系统的缺点，电动助力转向系统EPS（ElectricPowerSteering）便应时而生。它与前述各种助力转向系统最大的区别在于，电动助力转向系统中已经没有液压系统了。原来由液压系统产生的转向助力由电动机来完成。电动助力式转向系统一般由转矩传感器、微处理器、电动机等组成。基本工作原理是：当驾驶者转动方向盘带动转向轴转动时，安装在转动轴上的转矩传感器便将转矩信号转化为电信号并传送至微处理器，微处理器根据转矩信号并结合车速等其他车辆运行参数，按照事先在程序中设定的处理方法得出助力电动机助力的方向和助力的大小。自1988年日本铃木公司首次在其Cervo车上装备该助力转向系统至今，电动助力转向系统己经得到人们的广泛认可。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。1.2汽车转向器国内外现状转向器是转向系主要构成的关键零件，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向装置的结构也有很大变化。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(RP型)。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。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％。我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器，并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。由此看出，我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展在国外，循环球式转向器实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试验和研究，大大提高了产品的产量和质量。在日本“精工”(NSK)公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量大，逐步占领日本市场，并向全世界销售它的产品。德国ZF公司也作为一个大型转向器专业厂著称于世。它从1948年开始生产ZF型转向器，年产各种转向器200多万台。还有一些比较大的转向器生产厂，如美国德尔福公司SAGINAW分部；英国BURM#0；AN公司都是比较有名的专业厂家，都有很大的产量和销售面。专业化生产已成为一种趋势，只有走这条道路，才能使产品质量高、产量大、成本低，在市场上有竞争力。齿轮齿条式转向器和循环球式转向器，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肖式转向器，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。循环球式转向器的优点：效率高，操纵轻便，有一条平滑的操纵力特性曲线，布置方便，特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；易于传递驾驶员操纵信号；逆效率高、回位好，与液压助力装置的动作配合得好。可以实现变速比的特性，满足了操纵轻便性的要求。中间位置转向力小、且经常使用，要求转向灵敏，因此希望中间位置附近速比小，以提高灵敏性。大角度转向位置转向阻力大，但使用次数少，因此希望大角度位置速比大一些，以减小转向力。由于循环球式转向器可实现变速比，应用正日益广泛。通过大量钢球的滚动接触来传递转向力，具有较大的强度和较好的耐磨性。并且该转向器可以被设计成具有等强度结构，这也是它应用广泛的原因之一。齿轮齿条式转向器的主要优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；制造成本低。基于以上调查和转向器的优点，循环球式转向器和齿轮齿条式转向器将是以后转向器的发展的趋势和潮流。1.3设计的主要内容本次设计以某款轻型汽车转向器的参数作为依据，设计一款某轻型车的转向器。根据该车型对于市场的定位及对制造成本的考虑，同时参考同类车型的转向系统，将该车的转向系统设计为一款机械式转向系统，对转向系系统做简单分析，并进行转向器零件设计、工艺性及尺寸公差等级分析，同时按以下步骤对转向器及零部件进行设计方案论证：第一步对所选的转向器总成进行剖析；第二部利用所学的知识对总成中的零部件进行力学分析和分析；第三步对分析中发现的不合理的设计进行改进。2．转向系系统分析2.1转向系统的设计要求转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，包括转向操纵机构（转向盘、转向上、下轴、）、转向器、转向传动机构（转向拉杆、转向节）等。转向系统应准确，快速、