转向系的设计论述.docx

摘 要 转向器又名转向机、方向机，它是转向系中最重要的部件。历史上曾出现过许多种形式的转向器，随着汽车工业的飞速发展以及人们对于舒适、安全性能要求的不断提高，转向系统也随着科技的发展日新月异。转向器作为汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。本设计以M1型车为设计对象，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。 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。 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齿轮齿条转向器，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；第二步利用所学的知识对总成中的零部件进行力学分析和分析 各项参数： 汽车类型：M1 乘员数：4 轴数：两轴 驱动形式:4×2 布置形式：FR 尺寸参数：（发动机排量1.6＜V≤2.5） 轴距L2500mm 前悬LF835mm 后悬LR835mm C取0.6 轮距B1400mm 车宽Ba1600mm 轴间底部离地高hm200mm 室内高hB1200mm 车顶造型高度ht30mm 地板及下部零件高hp20mm 人均整备质量取0.25/t*人-1 汽车总质量ma=1375kg 最高车速150km*h-1 比功率50kw*t-1 比转矩100N*m*t-1 接近角25° 离去角20° 纵向通过半径5m 静挠度200mm 动挠度80mm 偏频1.3Hz 发动机最大功率≈51.81kw 最大功率转速4000r/min 发动机最大转矩≈148.42N*m 1．转向系系统分析 1.1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、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。 图2-1 转向系 1-方向盘； 2-转向上轴 ；3-托架； 4-万向节； 5-转向下轴； 6-防尘罩 ；7-转向器 ；8-转向拉杆 1.2转向系统的要求如下： 1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。 2.汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动回到直线行驶位置，并稳定行驶。 3.汽车在任何形式状态下，转向轮都不能产生自振，转向盘没有摆动。 4.转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应该最小。 5.保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。 6.操纵轻便。 7.转向轮碰撞到障碍物以后，传给方向盘的反冲力要尽可能小。 8.在车祸中，当转型轴和转向盘由于车架或者车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 9.进行运动的校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。 2.结构方案分析 齿轮齿条转向器设计方案选择 M1车型的整车参数 名称驱动形式总质量（kg）满载轴荷（kg）发动机最大功率（kw）数值4×21980830/115051.81名称轴距(mm)轮距(mm)轮胎最小转弯半径（mm）数值25001400175 R13LT4.5 根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构形式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。 对转向器结构形式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。中、小型轿车以及前轴轴荷小于1.2t的客车、货车，多采用齿轮齿条式转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛应用在轻型和中型汽车上，例如：当前轴轴荷不大于2.5t且无动力转向和不大于4t带动力转向的汽车均可选用这种结构型式。循环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿