瑞納轎車齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)論文文檔

需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）I現(xiàn)代瑞納轎車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真摘 要隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車技術(shù)日新月異。作為關(guān)系車輛運(yùn)行情況、駕乘舒適性等關(guān)鍵因素的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部分的研究也越來越受到重視，新的技術(shù)和發(fā)明層出不窮。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為車輛的重要組成部分，是車輛安全正常運(yùn)行的重要載體，能夠很好的保證車輛的安全性和行駛質(zhì)感，同時(shí)解決了車輛的轉(zhuǎn)向等問題。車輛的舒適型和平順性與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有很大關(guān)系。全面了解和掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)等，對(duì)于車輛設(shè)計(jì)和研究具有非常重要的意義。本次設(shè)計(jì)分析了車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展情況，對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行分析，明確了本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)所設(shè)計(jì)車型進(jìn)行了必要的分析，現(xiàn)代瑞納為前置前驅(qū)家用轎車車型，充分考慮車型的工作狀態(tài)、布置形式等，明確了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體方案，選定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為電動(dòng)助力方式，并采用目前主流的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。對(duì)轉(zhuǎn)向拉桿等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析和校核計(jì)算，并對(duì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)件及回位元件如軸承、彈簧等進(jìn)行了選型和校核。在此基礎(chǔ)上，完成了轉(zhuǎn)向器的二維裝配圖和主要零件圖的繪制。此次設(shè)計(jì)通過正向的分析和研究，全面了解掌握設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：齒輪齒條；轉(zhuǎn)向器；電動(dòng)助力；現(xiàn)代瑞納 Modern ruina car steering gear design and movement simulationAbstractWith the continuous development of the automotive industry, automotive technology with each passing day. As a key part of the relationship between the operation of the vehicle, driving comfort and other key factors of the steering system part of the study more and more attention, new technologies and inventions emerge in an endless stream. Automobile steering system is great part of the vehicle, the vehicle is an important carrier of normal operation, can be a good guarantee of vehicle safety and driving texture, while solving the problem of vehicle steering and so on. The comfort and ride comfort of the vehicle also has a lot to do with the steering system. A comprehensive understanding and master the main functions of the steering system, structure and characteristics, for vehicle design and research has a very important significance.This design will first analyze and understand the main types, working characteristics and development of the vehicle steering system, and analyze the current research status and development trend, and clarify the main contents and objectives of this design. On this basis, the design of the vehicle carried out the necessary analysis, Peugeot for the front predecessor city suv models, taking full account of the work of the model, layout, etc., clear the overall system of steering system, select the steering system for the electric Power mode, and the current mainstream gear rack and spoke structure. This design focuses on the steering gear rack and pinion structure design check. The design and analysis of the steering rod and so on are carried out, and the relevant structural parts and return components such as bearings and springs are selected and checked. On this basis, the two-dimensional assembly diagram of the diverter and the drawing of the main part drawing are completed. The design through a positive analysis and research, a comprehensive understanding of the design principles and design methods.Key Words: rack and pinion；steering；electric power；Peugeot 目 錄1 緒論11.1 設(shè)計(jì)的意義11.2 轉(zhuǎn)向器類型介紹11.3 轉(zhuǎn)向器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2 1.3.1 轉(zhuǎn)向器發(fā)展現(xiàn)狀2 1.3.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向發(fā)展情況31.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容41.5 本章小結(jié)42 轉(zhuǎn)向器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成62.2 轉(zhuǎn)向助力方式及選擇7 2.2.1 轉(zhuǎn)向助力方式及對(duì)比7 2.2.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)82.3 轉(zhuǎn)向器的布置形式83 現(xiàn)代瑞納轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算113.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)113.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系主要參數(shù)的確定11 3.2.1轉(zhuǎn)向節(jié)原地轉(zhuǎn)向力矩MR的計(jì)算11 3.2.3轉(zhuǎn)向盤手力矩的計(jì)算12 3.2.4角傳動(dòng)比的計(jì)算12 3.2.5力傳動(dòng)比的計(jì)算12 3.2.6梯形臂長(zhǎng)度L的計(jì)算12 3.2.7轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角的計(jì)算133.3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算13 3.3.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇13 3.3.2齒輪軸和齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算133.4齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析183.5齒輪齒條傳動(dòng)的受力分析193.6齒輪軸的強(qiáng)度校核19 3.6.1軸的受力分析19 3.6.2判斷危險(xiǎn)剖面20 3.6.3軸的彎扭合成強(qiáng)度校核20 3.6.4軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核213.7齒輪軸軸承的校核22 3.7.1求比值22 3.7.2初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷23 3.7.3根據(jù)式，計(jì)算軸承應(yīng)有的額定動(dòng)載荷值23 3.7.4 6204軸承的校核243.8間隙調(diào)整彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算23 3.8.1彈簧工作圈數(shù)和自由高度的設(shè)計(jì)計(jì)算244 三維造型和運(yùn)動(dòng)仿真254.1 零件建模25 4.1.1 轉(zhuǎn)向器殼體的生成25 4.1.2 齒輪軸的生成26 4.1.3 齒條的生成26 4.1.4 齒條固定的生成27 4.1.5 固定螺母的生成274.2 裝配模型建模284.3 運(yùn)動(dòng)仿真29 4.4本章小結(jié)305 結(jié) 論31致 謝32參考文獻(xiàn)33畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明34畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明35IV需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）1 緒論1.1 設(shè)計(jì)的意義車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為車輛的重要組成部分，是車輛安全正常運(yùn)行的重要載體，能夠很好的保證車輛的安全性和行駛質(zhì)感，同時(shí)解決了車輛的轉(zhuǎn)向等問題。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車技術(shù)日新月異。作為關(guān)系車輛運(yùn)行情況、駕乘舒適性等關(guān)鍵因素的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)部分的研究也越來越受到重視，新的技術(shù)和發(fā)明層出不窮。汽車輛的舒適型和平順性與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有很大關(guān)系。全面了解和掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)等，對(duì)于車輛設(shè)計(jì)和研究具有非常重要的意義。1.2 轉(zhuǎn)向器類型介紹轉(zhuǎn)向器種類繁多，目前齒輪齒條、螺旋球結(jié)構(gòu)這兩類是目前比較常用的兩個(gè)轉(zhuǎn)向器的主要結(jié)構(gòu)。根據(jù)轉(zhuǎn)向器的處理方式不同，又可以分為液壓助力、機(jī)械助力、電動(dòng)助力等。目前對(duì)于乘用車，主要的處理方式，有機(jī)械液壓助力、電動(dòng)助力。對(duì)于目前比較常用的乘用車轉(zhuǎn)向器主要為齒輪齒條結(jié)構(gòu)，該種轉(zhuǎn)向器的主要特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)速度快，傳動(dòng)效率高。目前無助力的轉(zhuǎn)向器，則主要應(yīng)用在一些經(jīng)濟(jì)型車型或者微型車上面。按照目前轉(zhuǎn)向器的助力方式的不同主要分為液壓式、氣壓式和電動(dòng)助力式，其中液壓動(dòng)力的轉(zhuǎn)向器根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向助力缸、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向器三者集合成了一套助力控制系統(tǒng)。機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向器是目前比較常用的轉(zhuǎn)向器，這種轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是路感清晰，而且能夠很好的反饋路面的顛簸，但是該種轉(zhuǎn)向器能耗較高，轉(zhuǎn)向助力比電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向要重，該種轉(zhuǎn)向器的應(yīng)用范圍較廣，而且較為成熟。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的是通過電機(jī)控制系統(tǒng)反饋，在轉(zhuǎn)向過程中低速轉(zhuǎn)向助力大，高速轉(zhuǎn)向助力小，保證在實(shí)際的轉(zhuǎn)向過程中的車輛的操控性能較好，但是該種轉(zhuǎn)向器路感不清晰，目前正在通過改變控制系統(tǒng)來模擬實(shí)際的路感。37需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）1.3 轉(zhuǎn)向器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著智能化水平的不斷提高，控制系統(tǒng)也越來越發(fā)達(dá)，車輛的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)也正朝著更為智能的方向發(fā)展，目前自動(dòng)駕駛技術(shù)就是在高度的自動(dòng)控制基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛轉(zhuǎn)向、車速等的有效控制。從汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)開始，轉(zhuǎn)向器就應(yīng)運(yùn)而生了。未來，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展將會(huì)更加人性化，而且更加智能化。1.3.1 轉(zhuǎn)向器發(fā)展現(xiàn)狀轉(zhuǎn)向器主要以循環(huán)球、齒輪齒條和搖臂型轉(zhuǎn)向器為主。目前主流的的轉(zhuǎn)向器為齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器在上個(gè)實(shí)際出現(xiàn)，但是因?yàn)檐囕v布置的不同和道路條件較差，所以該種轉(zhuǎn)向器在使用過程中出現(xiàn)了噪音大，反沖的等等問題。但是隨著車輛承載式車身的出現(xiàn)，該種轉(zhuǎn)向器的使用已經(jīng)超過了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，而且國(guó)際輿論一致認(rèn)為，汽車工業(yè)將拋棄應(yīng)用有七十年歷史的搖臂轉(zhuǎn)向器，這么說的原因主要有以下幾個(gè)方面。a. 從國(guó)內(nèi)乘用車市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式來看，主要采用的是承載式車身，獨(dú)立懸架，橫置前置前驅(qū)車輛。對(duì)于這種車輛來說，齒齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置形式更加靈活，而且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，比搖臂轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式更為簡(jiǎn)單。b. 目前隨著路況的不斷好轉(zhuǎn)，高速公路里程的不斷延伸，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器之前路感差的特點(diǎn)也得到了有效的抑制，而從車輛操控性能上來講，剛性越好，車輛的操控越好，而齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的剛性比搖臂轉(zhuǎn)向器要好。c. 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器自身所具有的成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)適合用于各種場(chǎng)合，同時(shí)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器布置方便，重量輕，通常齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的殼體可以使用鑄鋁、輕質(zhì)塑料生產(chǎn)加工。而且隨著全球轉(zhuǎn)向機(jī)自身結(jié)構(gòu)的不斷完善和發(fā)展，通過采用手動(dòng)變速比和動(dòng)力轉(zhuǎn)向等方式，齒輪齒條已經(jīng)從轎車乘用車領(lǐng)域發(fā)展到中型重型商用車領(lǐng)域。從目前國(guó)際市場(chǎng)形勢(shì)來看，轉(zhuǎn)向器的形式分為兩大類齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和搖臂式轉(zhuǎn)向器，而搖臂式轉(zhuǎn)向器的主要結(jié)構(gòu)形式又分為循環(huán)球式、曲柄指銷式和球面蝸桿滾輪式。對(duì)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要應(yīng)用在日本、美國(guó)這兩個(gè)國(guó)家。而在西歐則主要應(yīng)用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，尤其是在法國(guó)，大多數(shù)車型應(yīng)用于是齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。某公司的統(tǒng)計(jì)資料顯示，從1968年到1975年期間，全球循環(huán)球轉(zhuǎn)向器應(yīng)用下降，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器應(yīng)用快速增加。這速度在美國(guó)和日本更為明顯，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的產(chǎn)量從一開始的90%降為了最后的70%，而在西歐，德國(guó)齒輪齒條占比為10%，英國(guó)為77%，法國(guó)為96%。從目前國(guó)際上主流的，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器主要以小型轎車、微型車以及輕型載貨車方面，而對(duì)于美國(guó)然而他不留胡子了，只能調(diào)整心情，則可以應(yīng)用在前軸為1300kg的車輛上，還是德國(guó)生產(chǎn)廠家的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器則可以應(yīng)用在前軸載荷2400kg以下的車輛上，目前在售的齒輪吃條轉(zhuǎn)向器可以承受的最大前軸負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到了6.5噸。日本是汽車大國(guó)，日本的汽車轉(zhuǎn)向器，從一開始的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主，到近年來，隨著微型車的普遍發(fā)展，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器一起獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛的使用。由于國(guó)內(nèi)的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器在國(guó)內(nèi)起步也較晚，轉(zhuǎn)向器屬于空白，直到上個(gè)世紀(jì)九十年代末，大量的汽車逐漸開始進(jìn)入并出現(xiàn)了大量的合資企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)才國(guó)內(nèi)才開始出現(xiàn)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，其中最早始于德國(guó)大眾企業(yè)合資的桑塔納的中級(jí)轎車上使用的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，同時(shí)在日本的汽車公司的微型車以及意大利的菲亞特公司的依維柯輕型載貨車上也開始出現(xiàn)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，這三個(gè)車型最終在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)總共達(dá)到了40萬輛。隨著國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)的不斷崛起，國(guó)產(chǎn)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器開始投入使用和生產(chǎn)，目前國(guó)內(nèi)的整車生產(chǎn)企業(yè)，如吉利、比亞迪、長(zhǎng)安等企業(yè)，已經(jīng)開始研發(fā)生產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，同時(shí)配合以不同的助力方式實(shí)現(xiàn)高中低擋轉(zhuǎn)向器的產(chǎn)品類別。1.3.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向發(fā)展情況該種轉(zhuǎn)向在日本微型車上最早出現(xiàn)，該轉(zhuǎn)向方式由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便得到了廣泛的推廣應(yīng)用。而且而且各種轉(zhuǎn)向器能夠很方便的實(shí)現(xiàn)車輛的布置，當(dāng)前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器簡(jiǎn)稱為EPS。該種轉(zhuǎn)向器目前在乘用車上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。人們普遍認(rèn)為其性能，尤其是在節(jié)能和效率方面要優(yōu)于機(jī)械液壓助力的轉(zhuǎn)向器。而且隨著控制技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器正在更加人性化的方向上越來越好。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的主要分為三種結(jié)構(gòu)形式，主要的結(jié)構(gòu)形式為轉(zhuǎn)向管柱助力方式、轉(zhuǎn)向齒輪助力方式、轉(zhuǎn)向齒條助力方式三種。這三種處理方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，而且這三種助力轉(zhuǎn)向方式在目前的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向市場(chǎng)上都有著相對(duì)較高的份額。電動(dòng)助力仍然不能能夠像機(jī)械液壓助力一樣，有較高的路感。而且未來轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)將不單單是只依靠車輛行使速度，而要更注重于轉(zhuǎn)向角、橫向加速度等等這些信號(hào)與汽車的綜合行駛性能相匹配，實(shí)現(xiàn)更好的操控和轉(zhuǎn)向性能。未來隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展和電動(dòng)轎車和電動(dòng)車的普及，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)朝著四輪轉(zhuǎn)向的方向發(fā)展，同時(shí)與電子懸架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)配合。131.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為車輛的重要組成部分，是車輛安全正常運(yùn)行的重要載體，能夠很好的保證車輛的安全性和行駛質(zhì)感，同時(shí)解決了車輛的轉(zhuǎn)向等問題。車輛的舒適型和平順性與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有很大關(guān)系。全面了解和掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)等，對(duì)于車輛設(shè)計(jì)和研究具有非常重要的意義。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）了解轉(zhuǎn)向器發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行分析，明確了本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目標(biāo)。（2）對(duì)所設(shè)計(jì)車型進(jìn)行了必要的分析，現(xiàn)代瑞納為前置前驅(qū)家用轎車車型，充分考慮車型的工作狀態(tài)、布置形式等，明確了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體方案，選定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為電動(dòng)助力方式，并采用目前主流的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。（3）本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。對(duì)轉(zhuǎn)向拉桿等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析和校核計(jì)算，并對(duì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)件及回位元件如軸承、彈簧等進(jìn)行了選型和校核。（4）完成轉(zhuǎn)向器的二維裝配圖和主要零件圖的繪制。此次設(shè)計(jì)通過正向的分析和研究，全面了解掌握設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)方法。1.5 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)分析了解了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要類型、工作特點(diǎn)及發(fā)展情況等，并對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)等進(jìn)行分析，明確了本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和目標(biāo)。需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）2 轉(zhuǎn)向器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的參考車型是現(xiàn)代瑞納車型，該車由北京現(xiàn)代集團(tuán)生產(chǎn)的一款新車，它主要是一款偏向舒適型的家用轎車車型。該車實(shí)車圖如1-1所示。圖1.1 現(xiàn)代瑞納實(shí)車圖片 主要的設(shè)計(jì)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：生產(chǎn)廠家：北京現(xiàn)代；排放：國(guó)5；驅(qū)動(dòng)方式：前置前驅(qū)；助力類型：電動(dòng)助力（EPS）；前懸架：麥弗遜式獨(dú)立懸架；后懸架：扭力梁式非獨(dú)立懸架；輪胎規(guī)格：175/70 R14；發(fā)動(dòng)機(jī)：1.4L 最大功率：78.8KW/6000r/min 最大扭矩：200N.m/4000r/min整備質(zhì)量：1070kg長(zhǎng)寬高(mm)：437517001460，需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）最高車速180 km/h軸距：2570 mm轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式和種類非常多，按照結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要分為齒輪齒條結(jié)構(gòu)、螺旋球結(jié)構(gòu)、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式，而齒輪齒條、螺旋球結(jié)構(gòu)這兩類是目前比較常用的兩個(gè)轉(zhuǎn)向器的主要結(jié)構(gòu)。根據(jù)轉(zhuǎn)向器的處理方式不同，又可以分為液壓助力、機(jī)械助力、電動(dòng)助力等。目前對(duì)于乘用車，主要的處理方式，有機(jī)械液壓助力、電動(dòng)助力。本次設(shè)計(jì)的為現(xiàn)代瑞納的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，按照對(duì)車型的分析，該車為家用轎車，屬于承載式車身的乘用車，而且是前置前驅(qū)車型，采用麥弗遜獨(dú)立懸架，所以采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器較為合適，同時(shí)考慮到助力方式的簡(jiǎn)單便捷，采用電動(dòng)助力的形式。2.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成在本次設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、萬向傳動(dòng)軸。轉(zhuǎn)向傳操縱機(jī)構(gòu)具體的結(jié)構(gòu)形式如圖2-1所示。. 圖2.1轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)將方向盤上受到的力傳到轉(zhuǎn)向器，通過轉(zhuǎn)向器帶動(dòng)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛拐彎兒。轉(zhuǎn)向器的具體結(jié)構(gòu)形式是通過方向盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向軸是安裝在轉(zhuǎn)向管柱中的，轉(zhuǎn)向管柱是固定在車身上的。轉(zhuǎn)向軸最終通過萬向傳動(dòng)裝置帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 方向盤結(jié)構(gòu)主要由輪輻、輪圈還有輪轂組成，如圖2-2。方向盤的輪輻有兩根、三根或者四根。方向盤，一般布置喇叭或者安全氣囊。當(dāng)然隨著車輛配置的不斷豐富，多功能方向盤在車輛上的使用已經(jīng)不再新鮮，將常用按鍵直接集成到方向盤上。 圖2.2 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)示意圖對(duì)車輛的整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的存在，整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中必然有間隙，反映到轉(zhuǎn)向過程中就是在轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的過程中有空轉(zhuǎn)角度。該自由行程的存在，可以緩和路面的沖擊，同時(shí)能夠避免由于沖擊導(dǎo)致駕駛員失誤而產(chǎn)生錯(cuò)誤操作，最終導(dǎo)致事故。轉(zhuǎn)向軸一般采用的是萬向轉(zhuǎn)向軸。轉(zhuǎn)向軸的主要作用是將方向盤傳遞來的轉(zhuǎn)矩最終傳遞到轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向軸的結(jié)構(gòu)形式主要分為普通型和能夠吸收振動(dòng)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向管柱則是將車身和轉(zhuǎn)向軸進(jìn)行連接和固定的部分。轉(zhuǎn)向軸安裝在轉(zhuǎn)向管柱中，在轉(zhuǎn)向管柱中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向管柱與轉(zhuǎn)向軸之間通過軸承和襯套進(jìn)行連接。轉(zhuǎn)向管柱固定在車身上。但是為了能夠?qū)崿F(xiàn)方向盤位置的調(diào)整，轉(zhuǎn)向管柱與車身之間也可以改變，從而實(shí)現(xiàn)方向盤位置的調(diào)整裝置。本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是采用這種轉(zhuǎn)向操縱裝置。通過將轉(zhuǎn)向軸安裝在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)，轉(zhuǎn)向管柱固定在車身上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的固定。該種結(jié)構(gòu)比較成熟而且簡(jiǎn)單。2.2 轉(zhuǎn)向助力方式及選擇2.2.1 轉(zhuǎn)向助力方式及對(duì)比當(dāng)下，轉(zhuǎn)向助力主要有機(jī)械液壓助力（HPS）、電控液壓助力(EHPS)和電動(dòng)助力(EPS)這三種結(jié)構(gòu)形式。這三種結(jié)構(gòu)形式各有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。而且該種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)造價(jià)，發(fā)展較早。但是該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有很多的不足，比如能耗高，而且所使用的液壓助力泵一直處于隨時(shí)準(zhǔn)備工作的狀態(tài)。隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展，該助力系統(tǒng)越來越發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)。所以電動(dòng)助力將會(huì)是未來的發(fā)展方向。三種處理方式進(jìn)行對(duì)比， 本次設(shè)計(jì)，充分考慮標(biāo)致3008的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用條件，在綜合比較三種助力方式的基礎(chǔ)上，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向是最適合純標(biāo)致3008轉(zhuǎn)向助力的結(jié)構(gòu)形式，所以本次設(shè)計(jì)擬采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向。2.2.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)布置位置不同，EPS可分為:轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式3種形式，如圖2-3所示。 圖2.3電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三種形式2.3 轉(zhuǎn)向器的布置形式 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的總體布置方案主要要如圖2-4所示的四種形式，這些形式主要和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的梯形結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向器的輸出等特點(diǎn)有關(guān)。圖2-采取的方案主要有以下幾種類型：圖2.4 非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)的車輛的轉(zhuǎn)向器布置形式 圖2-4（a）為非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)的車輛的轉(zhuǎn)向器布置形式，轉(zhuǎn)向器布置在車架或者車身，轉(zhuǎn)向器兩端輸出實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，拖拉機(jī)、卡車等車型常用；圖2-4（b）為非獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)的車輛的轉(zhuǎn)向器布置形式，轉(zhuǎn)向器布置在車架或者車身，轉(zhuǎn)向器中間輸出實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)形式；圖2-4（c）為獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)的車輛的轉(zhuǎn)向器布置形式，轉(zhuǎn)向器布置在車輛的前部，采用的是轉(zhuǎn)向器單側(cè)輸出的結(jié)構(gòu)形式；圖2-4（d）為獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)的車輛的轉(zhuǎn)向器布置形式，轉(zhuǎn)向器布置在車架單側(cè)，采用的是轉(zhuǎn)向器單側(cè)輸出的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)前面對(duì)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的總體布置方案分析和了解，可以確定轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)采取的方案主要有以下幾種類型：第一種方案采用的是類似于圖2-5所示的結(jié)構(gòu)形式，具體位置采用齒輪軸側(cè)面輸入同時(shí)齒條帶動(dòng)轉(zhuǎn)向拉桿兩側(cè)輸出的結(jié)構(gòu)方案，整個(gè)結(jié)構(gòu)的具體形式為圖2-5。該種方案由于轉(zhuǎn)向拉桿在長(zhǎng)度上的限制，會(huì)有在布置的過程中與其他車輛的裝置如懸架結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向裝置等存在干涉的可能。第二種方案采用的是側(cè)面輸入，同時(shí)配合中間輸出的結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)形式如圖2-6所示，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)的兩個(gè)橫拉桿同時(shí)延伸到了齒條的中間部位，也就是車輛縱向的對(duì)稱面附近，該種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是車輪上拉桿的長(zhǎng)度增加了，這種結(jié)構(gòu)的好處在于懸架實(shí)際的運(yùn)行上下跳動(dòng)的過程中，減小了可能存在整個(gè)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向與懸架的干涉，但是這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)也非常明顯，都固定在了齒條的中間位置，并且對(duì)齒條的轉(zhuǎn)向器殼體需要開一個(gè)較長(zhǎng)的槽，方便轉(zhuǎn)向拉桿固定在紙條上面，而在轉(zhuǎn)向殼體上的長(zhǎng)槽削弱了轉(zhuǎn)向器的整體剛度，同時(shí)，為了防止外界的污染物灰塵等進(jìn)入轉(zhuǎn)向器內(nèi)，也需要對(duì)其密封。 通過對(duì)以上兩種方案的對(duì)比，最后選擇第一方案，此種方案是齒輪齒條轉(zhuǎn)向器布置方便，整個(gè)設(shè)計(jì)制造難度較小，同時(shí)轉(zhuǎn)向機(jī)的剛度較好，該種轉(zhuǎn)向器被廣泛應(yīng)用在小微型乘用車輛上，缺點(diǎn)為該種轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比相對(duì)較小。需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）3 現(xiàn)代瑞納轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的為現(xiàn)代瑞納轉(zhuǎn)向器，應(yīng)在滿足使用要求的情況下，力求簡(jiǎn)單，而且助力系統(tǒng)應(yīng)該采用電動(dòng)助力的方式。根據(jù)車輛參數(shù)和形式，本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部分采用的是齒輪齒條式，該種轉(zhuǎn)向器中的齒輪一般采用斜齒形式的圓柱齒輪。模數(shù)一般在2-3mm選擇，轉(zhuǎn)向小齒輪齒數(shù)一般為5-8個(gè)，壓力角20度，螺旋角則一般取為9-15之間。3.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系主要參數(shù)的確定3.2.1轉(zhuǎn)向力矩MR的計(jì)算： （4.2） （3.1） 式中：f-輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因素； G1-轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，單位為N； P-輪胎氣壓，單位為MPa。3.2.2轉(zhuǎn)向盤手力 （3.2） 式中：-轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)，單位為mm； -原地轉(zhuǎn)租力矩，單位為N； -轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)，單位為mm； -為轉(zhuǎn)向盤直徑，單位為mm； -轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比； -轉(zhuǎn)向器正效率。對(duì)給定的汽車，用上式計(jì)算出來的作用力是最大的。因此，可以用此值作為計(jì)算載荷。需要全套設(shè)計(jì)聯(lián)系Q 97666224（說明書CAD圖等）3.2.3 （3.3）式中：-轉(zhuǎn)向盤手力，單位為N； -轉(zhuǎn)向盤直徑，單位為mm。3.2.4 （3.4）式中：-轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的總?cè)?shù)，設(shè)計(jì)為3.5； -外側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角； -內(nèi)側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角。3.2.5 （3.5）式中：-原地轉(zhuǎn)租力矩，單位為N；-轉(zhuǎn)向盤直徑，單位為mm； -轉(zhuǎn)向盤手力矩，單位為N； -主銷偏移距，通常轎車為0.40.6倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取，計(jì)算時(shí)取80。3.2.6輪輞直徑 轉(zhuǎn)向節(jié) 式中：-外側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角； -內(nèi)側(cè)車輪偏轉(zhuǎn)角； -最小轉(zhuǎn)彎半徑；-汽車軸距；B-兩側(cè)主銷軸線與地面交點(diǎn)之間的距離，也稱為輪距。長(zhǎng)度 取 （3.6）3.2.7圖3.1 兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角關(guān)系3.3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.13.3.2(4) 確定需用應(yīng)力 （3.7） 式中：由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得：按齒面硬度小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極； 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限彎曲疲勞強(qiáng)度極限(5) ，、 （3.8） 式中：n-，單位為r/min； j-齒 L-齒輪的工作壽命，單位為h； u-齒數(shù)比=30/8=3.75。(6) 、(7) 取失效率為1%，安全系數(shù)為1 （3.9）b. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) （3.10） 式中：-動(dòng)載荷系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取1.2； -區(qū)域系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取2.475； -標(biāo)注圓柱齒輪傳動(dòng)的斷面重合度查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得（2） （3） 式中：-齒寬系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取0.8； -小齒輪的分度圓直徑； （4） （3.11） （5） 故載荷系數(shù) （3.12）（6） （3.13）（7） c. （3.14）(1) ，(2) ,(3) 彎曲安全系數(shù) (3.15) (4) 式中：- 使用系數(shù)； - 動(dòng)載系數(shù)； -齒間載荷分配系數(shù)； -齒向載荷分布系數(shù)。 (5) ，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得螺旋角影響系數(shù) (6) （3.16）(7) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得； 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得；(8) （3.17） 齒輪的數(shù)值大 （9） 取,則 d. (1