17号魏大熠汽车循环球式转向器设计.doc

汽车设计课程设计说明书 题 目： 汽车循环球式转向器设计 系 别： 机电工程系 专 业： 车辆工程 班 级： 本汽设101 姓 名： 魏 大 熠 学 号： 2010030643117 指导教师： 胡春平、谭 滔 日 期： 2013年6月 汽车循环球式转向器设计 摘要 汽车是一种性能要求高，负荷变化大的运输工具。转向系统作为汽车的关键部件之一，更需要了解和掌握。转向器作为转向系统的重要组成部件，对它的深入的研究显得意义重大。循环球式转向器主要由螺杆、钢球、螺母和转向器壳体等组成，具有较高的传动效率，操纵轻便，磨损较小，使用寿命长，今年来得到广泛的应用。根据现有的国家标准并按照汽车设计的原则设计一款循环球转向器，完成装配图和零件图的平面绘制，使其能够满足现代商用车的国家标准要求。随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，循环球齿条-齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。 关键词：循环球；转向器；螺杆；商用车 目 录 1 转向器总体概述 1 1.1 转向器的作用 1 1.2 转向器的分类 1 1.3 转向器的设计要求 1 1.4 循环球式转向器 2 1.4.1 循环球式转向器的结构及特点 2 1.4.2 循环球式转向器的工作原理 2 1.4.3 循环球式转向器的组成 2 2 转向器总成方案分析 4 2.1 转向器的设计特点 4 2.2 转向器的总成方案设计 4 3 循环球式转向器主要参数的选择 7 3.1 钢球中心距D、螺杆外径D1、 螺母内径D2 7 3.2 钢球直径d及数量n 7 3.3 滚道截面 9 3.4 接触角θ 9 3.5 螺距P和螺线导程角α0 10 3.6 工作钢球圈数W 10 3.7 导管内径d1 10 3.8 转向器的效率 11 3.8.1转向器的正效率η+ 11 3.8.2 转向器的逆效率η- 12 3.9轴的设计计算 12 4 齿条、齿扇传动副的设计 14 4.1 齿条、齿扇传动副的概述 14 4.2 变厚齿扇 14 4.2.1 变厚齿扇的分析 14 4.2.2 变厚齿扇齿形的计算 16 5 转向器载荷的计算 19 5.1 转向器计算载荷的确定 19 5.2 循环球式转向器零件强度计算 20 5.2.1 钢球与滚道之间的接触应力 20 5.2.2 齿扇齿的弯曲应力σw 21 5.2.3 转向摇臂轴直径的确定 21 6 总结 22 参考文献 23 致谢 24 1 转向器总体概述 1.1 转向器的作用 转向器1.2 转向器的分类 转向器分为机械式转向器和动力式转向器，机械式转向器主要有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚柱式、蜗杆指销式。循环球齿条齿扇式曲柄销式1.3 转向器的设计要求 （1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）2～2.510Km/h的速度从直线进入转弯半径为12m的弯道上行驶时，作用到转向盘上的最大手力为250N。乘用车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2.0圈，货车则要求不超过3.0圈。 1.4 循环球式转向器 1.4.1 循环球式转向器的结构及特点 循环球式转向器在螺杆和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%1.4.2 循环球式转向器的工作原理 转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被必威体育精装版方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动1.4.3 循环球式转向器的组成 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组成，如图1.1所示。 图1.1 循环球齿条齿扇式转向器[1] 2 转向器总成方案分析 2.1 转向器的设计特点 1、为驾驶者提供不同的转