重型自卸汽車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計【優(yōu)秀機械畢業(yè)設(shè)計論文】
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重型
汽車
轉(zhuǎn)向
前橋
設(shè)計
優(yōu)秀
優(yōu)良
機械
畢業(yè)設(shè)計
論文
- 資源描述：
-
文檔包括:
說明書一份。41頁，12200字。
開題報告一份。
外文翻譯一份。
圖紙共5張，如下所示
A0-前橋總成.dwg
A0-轉(zhuǎn)向器總成.dwg
A0-轉(zhuǎn)向系.dwg
A3-螺桿.dwg
A3-齒扇軸.dwg
- 內(nèi)容簡介：
-
外文資料及翻譯 n to or to to be s is to to 1)To by so on to be (2)s s or to to on on or (3)to to on to to nd by to be y to to be y if a by he by s by to be (1)by so on to be is s to to (2)is is to or a of is in to to to to to so 1)or s as in a to be in it to to to of in it to in s to be s a s to be 2)is of is is In to s s is is or of s to of in s in a of in s to in in 3)to he to s by it is in to to it (3)is to to is as as 1) to to is in by is in in in of is or in s to of 0,if is in is of 2) to be in be in to be 3) s is to or It to is or of is in is 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：汽車上用來改變或恢復(fù)其行駛方向的專設(shè)機構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向和保持汽車直線行駛的機構(gòu) 基本組成 (1)轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向 盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成。 (2)轉(zhuǎn)向器將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動或齒條軸的直線往復(fù)運動，并對轉(zhuǎn)向操縱力進行放大的機構(gòu)。轉(zhuǎn)向器一般固定在汽車車架或車身上，轉(zhuǎn)向操縱力通過轉(zhuǎn)向器后一般還會改變傳動方向。 (3)轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給車輪 (轉(zhuǎn)向節(jié) )，并使左右車輪按一定關(guān)系進行偏轉(zhuǎn)的機構(gòu)。 類型 按轉(zhuǎn)向能源的不同，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。 機械轉(zhuǎn)向系：由轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成 . 轉(zhuǎn)向器：由方向盤，方向盤轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向嚙合付 (轉(zhuǎn)向器 )組成 . 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)：由轉(zhuǎn)向臂 (轉(zhuǎn)向 垂臂 )，直拉桿，直拉桿臂，左右梯形臂，橫拉桿，若干球頭關(guān)節(jié)組成 . 動力轉(zhuǎn)向系：由機械轉(zhuǎn)向系加轉(zhuǎn)向加力裝置構(gòu)成 . 1機械轉(zhuǎn)向系 機械轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源，其中所有傳力件都是機械的。機械轉(zhuǎn)向系由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。 （ 1）轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。 （ 2）轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器 (也常稱為轉(zhuǎn)向機 )是完成由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動 (或近似直線運動 )的一組齒輪機構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。 目前較常用 的有齒輪齒條式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球 桿滾輪式等。我們主要介紹前幾種。 1）齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。 兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，作為傳動副主動件的轉(zhuǎn)向齒輪軸通過軸承和安裝在轉(zhuǎn)向器殼體中，其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條水平布置，兩端通過球頭座與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。彈簧通過壓塊將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。 彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞調(diào)整。當轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)動， 使與之嚙合的齒條沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。 中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。 2）循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式之一，一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。 為了減少轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者的螺紋并不直接接觸 ，其間裝有多個鋼球，以實現(xiàn)滾動摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。 螺母側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根鋼球?qū)Ч埽扛鶎?dǎo)管的兩端分別插入螺母側(cè)面的一對通孔中。導(dǎo)管內(nèi)也裝滿了鋼球。這樣，兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球 流道 。 轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，通過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母即沿軸向移動。同時，在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通 道內(nèi)滾動，形成 球流 。在轉(zhuǎn)向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內(nèi)循環(huán)，不會脫出。 3）蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器 蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副 (以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動件，其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之嚙合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運動，并帶動搖臂軸轉(zhuǎn)動。 （ 3）轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使二轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。 1）與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 與非獨立懸架配 用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、和轉(zhuǎn)向梯形。在前橋僅為轉(zhuǎn)向橋的情況下，由轉(zhuǎn)向橫拉桿和左、右梯形臂組成的轉(zhuǎn)向梯形一般布置在前橋之后，當轉(zhuǎn)向輪處于與汽車直線行駛相應(yīng)的中立位置時，梯形臂與橫拉桿在與道路平行的平面 (水平面 )內(nèi)的交角 90。 在發(fā)動機位置較低或轉(zhuǎn)向橋兼充驅(qū)動橋的情況下，為避免運動干涉，往往將轉(zhuǎn)向梯形布置在前橋之前，此時上述交角 90，若轉(zhuǎn)向搖臂不是在汽車縱向平面內(nèi)前后擺動，而是在與道路平行的平面向左右搖動，則可將轉(zhuǎn)向直拉桿橫置，并借球頭銷直接帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿，從而推使兩側(cè)梯形臂 轉(zhuǎn)動。 2）與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 當轉(zhuǎn)向輪獨立懸掛時，每個轉(zhuǎn)向輪都需要相對于車架作獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開式的。與此相應(yīng)，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形也必須是斷開式的。 3）轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運動傳給轉(zhuǎn)向梯形臂 (或轉(zhuǎn)向節(jié)臂 )。它所受的力既有拉力、也有壓力，因此直拉桿都是采用優(yōu)質(zhì)特種鋼材制造的，以保證工作可靠。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或因懸架彈性變形而相對于車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動，為了不發(fā)生運動干涉，上述三者間的連接都采用球銷。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （學(xué)生填表） 學(xué)院： 車輛與動力工程 2013 年 4 月 20 日 課題名稱 重型自卸汽車設(shè)計（ 轉(zhuǎn)向系 及前橋設(shè)計） 學(xué)生姓名 樊廷祥 專業(yè)班級 車輛 092 課題類型 畢業(yè)設(shè)計 指導(dǎo)教師 曹艷玲 薛運起 職稱 副教授 高工 課題來源 結(jié)合生產(chǎn) 1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 重型自卸汽車廣泛服務(wù)于公路客貨運輸、工程建設(shè)、能源、礦山、林業(yè)和建筑等行業(yè)及現(xiàn)代化國防事業(yè)，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中有著十分重要的地位和 作用。在各基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的生產(chǎn)和社會活動中，通常要生產(chǎn)很大的運量，因而需要使用大量重型自卸車輛。尤其是在特殊的作業(yè)環(huán)境下，重型自卸車更有其不可替代的作用。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整車系統(tǒng)中必不可少的最基本的組成系統(tǒng)。 汽車在行駛過程中能按照駕駛員的操縱要求而適時地改變其行駛方向，并在受到路面?zhèn)鱽淼呐既粵_擊及汽車意外地偏離行駛方向時，能與行駛系統(tǒng)配合共同保持汽車繼續(xù)穩(wěn)定行駛。因此，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響著汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，也 是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，它對于 確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。 汽車在行駛過程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)向。就 重型自卸車 而言，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過一套專設(shè)的機構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車直線行駛時，往往轉(zhuǎn)向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系的功用是，保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉(zhuǎn)向行駛。 前橋是汽車上一個重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計上必須有足夠的強度、剛度和抗疲勞破壞的能力。 車橋通過懸架與車架連接，支撐著汽車（拖拉機）大部分重量，并將車輪的牽引力或者制動力，以及側(cè)向力經(jīng)過懸架傳給車架。 為了便于與不同懸架相配合，車橋分為整體式和斷開式兩種。按照 使用功能劃分，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、驅(qū)動橋和支持橋。 2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 汽車工業(yè)做為我國重點發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其前景相當廣闊。 目前汽車零部件的生產(chǎn)有一定的潛力，但大多數(shù)企業(yè)在產(chǎn)品研究，開發(fā)等環(huán)節(jié)存在一定的欠缺，尤其缺少產(chǎn)品的自主開發(fā)能力，不能適應(yīng)系統(tǒng)配套，模塊供貨，難以參與國際分工。因此，在今后的發(fā)展中，我國企業(yè)應(yīng)積極吸收國際汽車先進技術(shù)，不斷完善自主體系，如制動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，擴大該產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品品種，提高整體技術(shù)水平，增 強技術(shù)開發(fā)能力，促使企業(yè)更快的發(fā)展，適應(yīng)汽車行業(yè)全球化趨勢。由于國外汽車發(fā)展起步早，技術(shù)投入大，因此在技術(shù)上遠遠領(lǐng)先國內(nèi)市場，當然也還有很多不足的地方，還需要改進，技術(shù)也還需要有所突破。 作為汽車的一個重要組成部分，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱設(shè)計顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 3 個基本發(fā)展階段 機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，采用純粹的機械解決方案，為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤，因此占用的空間很大，整個機構(gòu)顯得比較笨拙，駕駛員負擔(dān)較重，特別是重型汽車轉(zhuǎn)向阻力較大，單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。 自 1953 年通用汽車公司在凱迪萊克和別克轎車上首次批量使用液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ 來 , 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)給 汽車帶來了巨大的變化 :人不再需要靠大直徑的轉(zhuǎn)向盤來產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)向力矩 , 轉(zhuǎn)向盤的減小 , 使得駕駛室變得寬敞起來 , 座椅布置也變得更為舒適了 ;液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在降低了轉(zhuǎn)向操縱力的同時 , 也使轉(zhuǎn)向變得更為靈敏。隨著技術(shù)的發(fā)展 ,液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、價格和所消耗的功率等方面都取得了驚人的進步。今天 ,液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾乎成為 重型汽 車的標準裝備。 3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 本畢業(yè)論文課題的研究內(nèi)容主要包括： 1. 熟悉和掌握 重型自卸 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其各大類型分類 以及前橋設(shè)計 ； 2. 比較研究各種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實 際汽車車型中的應(yīng)用； 3. 熟悉和掌握 重型自卸汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 及前橋 的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工作原理； 4. 熟悉和掌握 重型自卸汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 及前橋 的功能特點和關(guān)鍵技術(shù)參量； 5. 分析和研究 重型自卸汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國產(chǎn)化設(shè)計、制造時的應(yīng)注意的事項； 6. 分析未來汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展新趨勢 總之，本設(shè)計的主要工作就是設(shè)計 重型自卸汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 及前橋 的結(jié)構(gòu)組成、功能特點和技術(shù)參量；通過大量的數(shù)據(jù)文獻資料及實踐調(diào)研得出 重型自卸汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際應(yīng)用。 4. 設(shè)計（或研究）方法 為了提高駕駛舒適度，減駕駛員的負擔(dān)，本方案 在傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系中增加助力轉(zhuǎn)向裝置，以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向力。 1、機械式轉(zhuǎn)向器的選擇 機械式轉(zhuǎn)向器常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器利用齒輪齒條將方向盤的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為橫拉桿的直線運動，由于齒條可集成為橫拉桿的一部分，固可省去轉(zhuǎn)向直拉桿，使轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)，體積減小，所以本轉(zhuǎn)向器采用齒輪齒條式結(jié)構(gòu)。目前大部分轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也都采用該結(jié)構(gòu)。 2、布置方案的選擇 液壓動力轉(zhuǎn)向系中，根據(jù)機械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者在轉(zhuǎn)向裝置中的布置和聯(lián)接關(guān)系的不同，液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置 分為整體式、組合式和分離式三種結(jié)構(gòu)形式。整體式結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間少，且適用于 循環(huán)球式 轉(zhuǎn)向器， 5. 實施計劃 2 周 調(diào)研，搜集、分析資料，明確具體任務(wù)，制定方案，撰寫開題報告 ； 2 周 完成轉(zhuǎn)向系及前橋計算、布置草圖 ； 3 周 完成轉(zhuǎn)向系及前橋總圖及零、部件圖設(shè)計 ； 2 周 編寫設(shè)計說明書和翻譯。 1 周 繪制設(shè)計中的典型零件圖、裝配圖、工作原理圖等。 1 周 撰寫設(shè)計計算說明書； 1 周 完善設(shè)計環(huán)節(jié)，準備答辯相關(guān)材料。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 I 重型自卸汽車設(shè)計（轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計） 摘 要 汽車在行駛的過程中，需要按照駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂的汽車轉(zhuǎn)向。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專用機構(gòu)，本文的研究內(nèi)容即是重型自卸汽車的轉(zhuǎn)向系設(shè)計。 本文針對的是與非獨立懸架相匹配的整體式兩輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)。利用相關(guān)汽車設(shè)計和連桿機構(gòu)運動學(xué)的知識，首先對汽車總體參數(shù)進行設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，對轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)進行選擇，接著再對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（主要是轉(zhuǎn)向梯形）進行設(shè)計，最后，利用軟件 成轉(zhuǎn)向梯形和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計圖紙。 轉(zhuǎn)向器在設(shè)計中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器，在對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計中，包括了螺桿 鋼球 螺母傳動副的設(shè)計和齒條 齒扇傳動副的設(shè)計，前者是基于參照同類汽車，確定出鋼球中心距，設(shè)計出一系列的尺寸，而后者則是根據(jù)汽車前軸的載荷來確定出齒扇模數(shù)，再由此設(shè)計出所有參數(shù)的。 轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計選用的是整體式轉(zhuǎn)向梯形，本文在設(shè)計中借鑒同類汽車轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計的經(jīng)驗尺寸對轉(zhuǎn)向梯形進行尺寸初選。再通過對轉(zhuǎn)向內(nèi)輪實際達到的最大偏轉(zhuǎn)角時與轉(zhuǎn)向外輪理想最大偏轉(zhuǎn)角度的差值的檢驗，和作為一個四桿機構(gòu)對其最小傳動角的檢驗，來判定轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計是否符 合基本要求。 本文在消化，吸收，總結(jié)，歸納前人的成果上，系統(tǒng)、全面地對機械動力轉(zhuǎn)向系進行理論分析，設(shè)計及優(yōu)化。為重型自卸汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計開發(fā)提供了一種步驟簡單的設(shè)計方法。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系，轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向梯形 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 F F n a to is to or a in of a of is of is at to of of of of of in to to of is of in of a is on to to of of a of is on to of of is a of is in a in of of to to in in of of as a of to of in 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 n up of to a 輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 錄 前言 . 1 第一章 從動橋結(jié)構(gòu)方案的確定 . 2 動橋總體方案確定 . 2 第二章 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)方案的確定 . 3 向系整體方案的分析 . 3 向器方案的分析 . 3 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 . 3 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類 . 4 向系整體方案的分析 . 5 第三章 從動橋的設(shè)計計算 . 6 動橋主要零件尺寸的確定 . 6 動橋主要零件工作應(yīng)力的計算 . 6 動工況下的前梁應(yīng)力計算 . 7 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應(yīng)力 計算 . 9 向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計算 . 10 制動工況下 . 10 側(cè)滑況下 . 11 銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計算 . 12 制動工況下 . 12 側(cè)滑工況下 . 13 第四章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計計算 . 15 向系主要性能參數(shù) . 15 向器的效率 . 15 動比的變化特性 . 16 定的主要計算參數(shù) . 16 向盤回轉(zhuǎn)總?cè)?shù) n . 17 向系計算載荷的確定 . 17 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的計算 . 18 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 V 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) . 18 桿、鋼球和螺母傳動副 . 18 條、齒扇傳動副設(shè)計 . 19 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強度的校核 . 21 球與滾道間的接觸應(yīng)力 . 21 的彎曲應(yīng)力 . 22 壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的計算 . 23 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 . 23 向動力缸的工作分析 . 24 向梯形機構(gòu)確定、計算及優(yōu)化 . 27 向梯形結(jié)構(gòu)方案 分析 . 27 體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 . 28 第六章 結(jié)論 . 34 參考文獻 . 35 致 謝 . 36 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 前言 自卸車是利用發(fā)動機動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)，將車廂傾斜一定角度從而達到自動卸貨，并依靠箱貨自重使其復(fù)位的專用汽車。 自卸車用途廣泛，在礦山、水利工程、城市建設(shè)、公路、環(huán)衛(wèi)等行業(yè)都有專用的自卸車，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中有著十分重要的地位還作用。這些年來，隨著經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)投資逐年增加，重型自卸車市場需求量急劇擴大，有著良好的市場前景。在這樣的背景下，我們對重型自卸汽車的設(shè)計就有著廣闊的發(fā)展空間和重要的現(xiàn)實意義。 本次畢業(yè)設(shè)計主要是完成重型自卸汽車的 前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計。對前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類和工作原理進行了深入的對比和分析，選出最優(yōu)方案來進行設(shè)計；對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)進行分析設(shè)計，選擇合適的機構(gòu)和零件。轉(zhuǎn)向系要求根據(jù)車型好轉(zhuǎn)向輕便、靈敏的原則，選擇轉(zhuǎn)向系的類型好計算轉(zhuǎn)向系的各項參數(shù)，并對轉(zhuǎn)向梯形進行優(yōu)化設(shè)計；前橋要求根據(jù)前橋載荷選擇前橋型式好校核前橋各部件的強度。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 2 第一章 從動橋結(jié)構(gòu)方案的確定 動橋總體方案確定 轉(zhuǎn)向從動橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷、主銷上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，輪轂等。 轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨立懸架相配合，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為主的高級車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，這種形式現(xiàn)在在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計就采用了非斷開式從動橋，所以前橋采用整體式前橋。 作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的，其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷的前梁拳部；為提高其抗彎強度，其較長的中間部分采用工字形斷面并相對兩端向下偏移一定距離，以降低發(fā)動機從而降低傳動系的安裝位置以及傳動軸萬向節(jié)的夾角。 為提高其抗扭強度，兩端與拳部相接的部分采用方形斷面，而靠近兩端使拳部與中間部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側(cè)還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。 轉(zhuǎn)向節(jié)用中碳合金鋼模級成整體式結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)通過主銷與前梁的拳部相連，使前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定的角度使汽車轉(zhuǎn)向。為減小磨損，轉(zhuǎn)向節(jié)銷孔內(nèi)設(shè)計時壓入青銅襯套，襯套上的潤滑油槽在上面端部是切通的，用裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上的油嘴注入潤滑脂潤滑，為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)和前梁拳部設(shè)有圓錐推力滾子軸承。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 第二章 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)方案的確定 用來改變或恢復(fù)汽車 行駛方向的專設(shè)機構(gòu)即稱作汽車的轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。 向系整體方案的分析 向器方案的分析 根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動副的不同，轉(zhuǎn)向器有多種。常見的有循環(huán)球式球面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式等。 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式，決定了其效率特性以及對角傳動比變化特性的要求。選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來決定，并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器效率高、工作可靠、平穩(wěn)，蝸 桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經(jīng)過磨削加工，所以耐磨且壽命較長。齒扇和齒條嚙合間隙的調(diào)整工作容易進行。和其它形式轉(zhuǎn)向器比較，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對主要零件加工精度要求較高。 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制，不能完全滿足設(shè)計者的意圖。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，因此制造容易，成本低，正、逆效率都高。為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤，必須選擇較大的傳動比，或裝有吸振裝置的減振器。 本設(shè)計采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級傳動副。第一級 是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。 轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個圓錐滾子軸承上。軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母的下平面上加工成齒條，與齒扇軸內(nèi)的齒扇部分相嚙合。通過車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 4 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向螺桿時，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動，只能軸向移動，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動。為了減小轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，其間裝有小鋼球以實現(xiàn)滾動摩擦。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面輪廓的螺旋管狀通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根導(dǎo)管，兩端分別插入螺母的一對通孔。導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球流道。轉(zhuǎn)向器工作是兩 列鋼球只是在各自封閉的流道內(nèi)循環(huán)，而不脫出。 轉(zhuǎn)向螺母上的齒條式傾斜的，因此與之嚙合的齒應(yīng)當是分度圓上的齒厚沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的變厚齒扇。因為循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動效率很高，操作輕便，使用壽命長。經(jīng)常用于各種汽車。 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類 目前，轎車上配置的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致分為三類：機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ）機械式液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機械式的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、 油罐等部件構(gòu)成。液壓泵靠發(fā)動機皮帶直接驅(qū)動，無論 車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在大轉(zhuǎn)向車速上浪費了能量。駕駛這類車，尤其是低速轉(zhuǎn)彎時，覺得方向比較沉，發(fā)動機也比較費力氣。又由于液壓泵的壓力較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，目前采用重型車普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ）電控式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要由儲油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動泵、轉(zhuǎn)向機、助力轉(zhuǎn)向傳感器（用來檢測轉(zhuǎn)向時方向盤的角度和汽車轉(zhuǎn)向的方向，為防側(cè)傾控制提供轉(zhuǎn)向信息）等構(gòu)成，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動泵是一個整體結(jié)構(gòu)。電子液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點。它所 采用的液壓泵不再靠發(fā)動機皮帶直接驅(qū)動，而是采用一個電動泵，動力來自于蓄電池。它所有的工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號計算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動電子液壓泵以高速運轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅(qū)動電子液壓泵以較低的速度運轉(zhuǎn)，在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要同時，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 ）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (簡稱 利用電動機產(chǎn)生的動力協(xié) 助駕車者進行動力轉(zhuǎn)向。 構(gòu)成，不同的車盡管結(jié)構(gòu)部件不一樣，但大體是雷同。一般是由轉(zhuǎn)向傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。汽車在轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向傳感器會“感覺”到轉(zhuǎn)向盤的力矩和擬轉(zhuǎn)動的方向，這些信號會通過數(shù)據(jù)總線發(fā)給電子控制單元，電控單元會根據(jù)傳動力矩、擬轉(zhuǎn)的方向等數(shù)據(jù)信號，向電動機控制器發(fā)出動作指令，從而電動機就會根據(jù)具體的需要輸出相應(yīng)大小的轉(zhuǎn)動力矩，從而產(chǎn)生了助力轉(zhuǎn)向。在電子控制單元控制下，汽車能容易地實現(xiàn)可變助力功能，即在車速較低的時候助力能量大，方向盤輕，車速高時 助力能量小，方向盤重，這樣給安全行車帶來好處。如果不轉(zhuǎn)向，則本套系統(tǒng)就不工作，處于休眠狀態(tài)等待調(diào)用。一般高檔轎車使用這樣的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較多。 向系整體方案的分析 此次畢業(yè)設(shè)計的是滿載質(zhì)量為 64t 的重型自卸車，析可知：采用液壓整體式助力轉(zhuǎn)向系，機械轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，分配閥采用轉(zhuǎn)閥，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形，且布置在前橋之后。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 6 第三章 從動橋的設(shè)計計算 動橋主要零件尺寸的確定 轉(zhuǎn)向從動橋采用工字形斷面的前梁 ， 可保證其質(zhì)量最小而在垂向平面內(nèi)的剛度大，強度高。工字形斷面尺寸的推薦值，見圖 4中虛線繪出的是其當量斷面。該斷面的垂向彎曲截面系數(shù)位為 3可近似取為： (3式中： 由經(jīng)驗公式：2200式中： l 取2l= 7252 1200 為前輪距，為 2650S 為前梁上兩鋼板彈簧中心間的距離，取為 1200 動橋主要零件工作應(yīng)力的計算 主要是計算前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承 (即轉(zhuǎn)向節(jié)襯套 )、轉(zhuǎn)向節(jié)推 力軸承或止推墊片等在制動和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。繪制計算用簡圖時可忽略車輪的定位角，即認為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角，車輪外傾角均為零，而左右轉(zhuǎn)向節(jié)軸線重合且與主銷軸線位于同一側(cè)向垂直平面內(nèi)。如下所示： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 1 2圖 3 1 轉(zhuǎn)向從動橋在制動和側(cè)滑工況下的受力分析簡圖 動工況下的前梁應(yīng)力計算 制動時前輪承受的制動力Z 傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩?？紤]到制動時汽車質(zhì)量向前，轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂直反力為：2 111 式中： 1G 汽車滿載靜止于水平路面時前橋給地面的載荷， 143992N； 1m 汽車制動時對前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)， g /)(11 ； 為輪胎與路面的附著系數(shù)，b 為整車質(zhì)心到后橋中心線的水平距離（ 146 1 g 41 11 前輪所承受的制動力： 1 輪胎與路面的附著系數(shù)取為 z 由于 1Z 和 前梁引起的垂向彎矩別為： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 8 2)2()( 112122 11212 N 中 ： 2l 見圖 3 1，取 2l =725mm 車輪 (包括輪毅、制動器等 )所受的重力， N；取229N； B 前輪輪距取 B=2650 S 前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為 1200v 100 4879002 120 0265 0)322 9141 833( 02472 120 0265 33制動力 使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩 T： T=式中： r 輪胎的滾動半徑取 680有 675 12440680992 83(a) -斷面 (b) -斷面 圖 3 2 33-車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 33- 6)(b 6262前梁在鋼板彈簧座附近危險斷面（ -斷面 ） 處的彎矩和扭矩最大。 彎曲應(yīng)力w（單位為： - 式中 :333- 61866 ) v ）（333- 6 ）（前梁應(yīng)力的許用值為 w=300 a=45，w= 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （單位為：， W T 47 6777 5675 1244 0)/(m 前梁橫截面的極慣性矩。443 前梁橫截面的最大寬度。故 a=45足使用條件。 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應(yīng)力計算 設(shè)車輛向左側(cè)滑，如汽車高速行駛時急速右轉(zhuǎn)彎，側(cè)滑時側(cè)向力達到最大。對右前輪接地點取距： )21(2111 1 11111 )21(2 式中：汽車質(zhì)心高度取為 14601 車輪與地面附著系數(shù)取為車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 10 此時 右作用。則有： 95)265 0 21(2 921 L 1 -、 -斷面所受彎矩為： L7824)140680(72 120 0265 95)(11L 257 72 120 0265 952 1-取 y=140mm，80 ，50 87 2618 782 4 000 696 18 ， 其中，32- 135 00006 v 向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計算 如圖 4 2 所 示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險斷面在軸徑為1 制動工況下 面處的軸徑僅受垂向彎矩和水平方向的彎矩而不受轉(zhuǎn)矩，因制動力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接由制動底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝平面。 所以合成彎矩為： L 033480992 83141 833 22212133 3 43001.0 ， 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 d 轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸根部直徑，取0； c 輪胎中心線至 -斷面的距離，取c 80。 圖 3 3 轉(zhuǎn)向節(jié)受力簡圖 則 0 0334 故 70軸頸滿足要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)采用 3040中碳合金鋼制造，心部硬度 285，高頻 淬火后表面硬度 65，硬化層深 軸根部的圓角液壓處理。 側(cè)滑況下 在側(cè)滑時左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險斷面 的彎矩是不等的，以向左側(cè)滑為例，有： NB 7)265 0 146 92)21(2 1 NB hY 65 0 146 92)21(2 1 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 12 NB 65 0 146 92)21(2 1 左右轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸處的彎矩為： - 0 95- 0 7- 因此左右轉(zhuǎn)向節(jié)都符合要求。 銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計算 主銷常采用 202020低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深 火后表面硬度為 5662簡化設(shè)計，設(shè)主銷后傾角和前輪外 傾角均為零，并假定力的作用點位于主銷襯套中點。受力分析見圖 33 圖 3 4 主銷受力簡圖 制動工況下 制動時，支撐力 Q、1，依據(jù)主銷上力矩平車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 衡關(guān)系，得： 0305 8331 0305 8331 制動力 平衡，取20 ，即： zQ、2： z 0165140 165992 832 z 2165140 140992 832 取00 ，轉(zhuǎn)向橫拉桿反力 N 在主銷支撐上產(chǎn)生兩個同向力3Q、3： 4165140 833 7165140 833 式中，為主銷內(nèi)傾角，=08。 通過制動底板傳來的制動力使轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢，主銷支撐上兩個反向力4Q、4用以制止其轉(zhuǎn)動趨勢： z 98165140 8344 綜上： 180 9)2()7857 90()()(22242231 側(cè)滑工況下 以向左側(cè)滑為例，分別計算左右主銷上下襯套上的作用力： 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 14 6165140)895)87)0 61165140)895)87)0 2165140)87)88)0 3165140)87)88)0 取Q、L、L、 ， 計算主銷在前軸拳部下端面處的彎曲應(yīng)力w和剪切應(yīng)力s： 30m 184 220m 式中： h 為主銷下襯套中點至前軸拳部下端面的距離（ 0 主銷的許用彎曲應(yīng)力 ，許用剪切應(yīng)力。 主銷襯套的擠壓應(yīng)力為： 180m 式中： l 為襯套長（ 經(jīng)校 核強度滿足要求。 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 第四章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計計算 向系主要性能參數(shù) 向器的效率 功率 1轉(zhuǎn)向器輸出所求得的效率稱為正效率，用符號表示， 121/)( ；反之稱為逆效率，用符號 23 /)( 。 其中，2 3為作用在齒條軸上的功率。 為了保證轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤輕便，要求正效率高；為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動回正，又需要一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至方向盤時應(yīng)盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。 轉(zhuǎn)向器的正效率： 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)果特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點與效率在前述的幾種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式的正效率比較高。 轉(zhuǎn)向器逆效率： 根據(jù)逆效率大小的不同，轉(zhuǎn)向器又分為可逆式、極限可逆式、和不可逆式三種。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式轉(zhuǎn)向器，其逆效率相當高，它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛的安全性。但是，在不平路面上行駛時，車輪受到的沖擊力能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神緊張；如果長時間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。 本車設(shè)計轉(zhuǎn)向器為循環(huán)球式，其傳動副之間用滾動摩擦代替滑動摩擦，如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮 嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計算： ) 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 16 00 式中：0 螺桿的螺線導(dǎo)程角； 摩擦角，； f 摩擦因數(shù)。 取00 8，： ，上式表明：增加導(dǎo)成角正逆效率均增大。受 增大的影響0不宜過大，一般000 10本車選用08。 動比的變化特性 1. 轉(zhuǎn)向系傳動比 轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。 2. 力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力間的關(guān)系 F a(4式中， a 為主銷偏移距此處122a 指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支撐平面的交點至車輪中心平面與支撐平面交線間的距離。作用在方向盤上的手力為2 hh (4式中， 將式 (4 (4入2 wp 后得到 r a(4有 (4，當 主銷偏移矩 a 小時，力傳動比 定的主要計算參數(shù) 軸距 L=4580輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 輪距前輪 2650胎 =1430=360胎氣壓： 750680小轉(zhuǎn)彎半徑小于等于 輪的最大轉(zhuǎn)角：9汽車總重： 23t(空載 )、 64t（滿載） 前軸載荷： 載）、 載） 向盤回轉(zhuǎn)總?cè)?shù) n 根據(jù)總布置設(shè)計，得到轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角在轉(zhuǎn)向系設(shè)計之初，可以根據(jù)車型和選擇的 轉(zhuǎn)向器型式，給出大致的轉(zhuǎn)向系角傳動比0 有了上述參數(shù)，可計算轉(zhuǎn)向盤總回轉(zhuǎn)圈數(shù) n。 360)(360 )( m axm 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角（度）； 外轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角（度 ）； 向系計算載荷的確定 轉(zhuǎn)向系全部零件的強度，是根據(jù)作用在轉(zhuǎn)向系零、部件上的力進行確定的。影響這個力的因素很多，如前軸負荷和路面阻力的變化等。駕駛員轉(zhuǎn)向輪所需克服的阻力，主要是車輪轉(zhuǎn)動阻力、車輪穩(wěn)定阻力和轉(zhuǎn)向系中特別是在轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向節(jié)中的摩擦阻力等所組成。 汽車在瀝青或者混凝土路面上原地轉(zhuǎn)向阻力矩： 中 :f輪胎和路面的摩擦因數(shù) ,取f 1G轉(zhuǎn)向軸負荷 1G p輪胎氣壓 P 代入得： 于轉(zhuǎn)向器和動力轉(zhuǎn)向器動力缸以前零件的 計車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 18 算載荷，應(yīng)取駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤輪緣上的最大瞬時力00 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的計算 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中螺桿、鋼球和螺母傳動副的結(jié)構(gòu)圖如圖 4 圖 4鋼球 ,螺母傳動副 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) 參考汽車設(shè)計表 7： 齒扇模數(shù) m=臂軸直徑 D=45球中心距1D=40桿外徑2D=38球直徑 d=距 P=作圈數(shù) W=流行數(shù)b=2， 螺母長度： 82扇齒數(shù)z=5，齒扇整圓齒數(shù) Z=15，齒扇壓力角為 2730，切削角=7 30，齒扇寬 B=38 桿、鋼球和螺母傳動副 D= 1+%)8%5( D=40%38 = 每個環(huán)路中鋼球的數(shù)量為： 螺桿的螺線導(dǎo)程角，選 8。 般取 45，以使軸向力和徑向力分配均勻。 ，對應(yīng)螺母移動距離 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 2 (4與此同 時齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過的弧長等與 s，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過p角，其關(guān)系： (4其中 聯(lián)立（ 4 4=2 ，將 對p求導(dǎo)，得轉(zhuǎn)向器角傳動比1i為： 12 2 . 滾動截面 一般取 條、 齒扇傳動副設(shè)計 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇為變厚齒扇，它的齒頂和齒根的輪廓是圓錐的一部分，分度圓上的齒厚是變化的，所以此傳動副的設(shè)計主要是變厚齒扇的設(shè)計。 表 4準剖面（ 1面）的齒形計算 名稱 公式 結(jié)果 (分度圓直徑 ( 1*1 ( *1 11 fa 11 2 aa 20 分度圓齒厚 01 1 0( 2 21101 01 頂圓齒厚 011 1 1 0 2( ) 61大變位系數(shù)剖面（ 2面）齒頂變尖核算 名稱 公式 結(jié)果（ 最大
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