輕型載重貨車設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì)有cad圖

1、輕型載重貨車設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì)）摘要在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，是關(guān)于輕型載貨汽車的前橋及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本著力 爭性能可靠，價(jià)優(yōu)，易造的設(shè)計(jì)構(gòu)想，同時(shí)也主要參照拖廠的同類車型，努力去 改造，去創(chuàng)新。轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋是通過懸架和車相連，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以傳遞車架與車 輪之間的各種力和力矩。汽車的轉(zhuǎn)向系是利用轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏轉(zhuǎn)一定角度以 實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。汽車的轉(zhuǎn)向系是用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，在 行駛中起到重要作用。主要可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系和電動(dòng)轉(zhuǎn)向系。其中 電動(dòng)轉(zhuǎn)向系是未來汽車轉(zhuǎn)向系的發(fā)展方向。綜合各種因素，本次設(shè)計(jì)采用采用轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前軸之后的整體式車 橋和采用了正效率

2、很高，操縱方便且使用壽命長的機(jī)械式循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。本次 設(shè)計(jì)包括對轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式的選擇，主要是計(jì)算前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷 上下軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的應(yīng)力校核。 還包括轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇及其設(shè)計(jì)計(jì)算并對轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中水平 有限，但希望能設(shè)計(jì)出一輛經(jīng)濟(jì)實(shí)用的輕型載貨汽車。關(guān)鍵詞：運(yùn)輸車，前橋，主銷，轉(zhuǎn)向軸THE DESIGNS OF THE STEERING SYSTEM ANDFRONT AXLE IN OWN UNLOAD AGRICULTURETRUCK TO TRANSPORT OF KD1080ABSTRACTIn this gradu

3、ated designs, my assignment is the light truck s front axle and stesystem. I shall try my best to design my assignmentwant the light truckacity is s csecure and the price is low. It is also easy to make,at the same time,I refer to the light truck which made in YT factory.I want to improve and innova

4、te it.Steering front axle connects the frame by suspension.Driven wheel are installed at the sides of the fore axle,which transmits kinds of forces and torques into the wheels. The steering knuckle link to the front axle causes the front wheels to turn to the right or left .The steering system enabl

5、es the driver to guide the automobile or wheeled tractor down the road and turn ringht or left.It is very important for the truck.there are mannnual steering,power steering and electric power steering.The electric power steering system will be the direction in the future.In view of all the factors,I

6、 adopt the ladder-shaped organization assigns after the front axle and very efficient that can be handled easily and had long performance life steering box of the circulation ball type. The design includes selection of the structure of the fore axle but most calculate the streys inspection under the

7、 break and the second slide of front axle ,steering knuckle inserts, king pin and ball bearing, thrust bearing and stop last spacer. Still include choosing and designing aslo calculating and carrying on optimization design ladder-shapedly of steering. The level is limited in the design, but I hope t

8、o design a economical and practical agricultural light truck.KEY WORDS: transporter, the front axle, king pin, steering shaftII主要符號表量的名稱汽車前軸靜載荷汽車質(zhì)心高度轉(zhuǎn)向阻力矩接觸應(yīng)力前輪承受的制動(dòng)力前輪承受的垂直力垂向彎矩水平彎矩車 輪所受 的重力前輪輪距兩鋼板彈簧座中心 距轉(zhuǎn)矩輪胎的滾動(dòng)半徑地面垂向反力地面?zhèn)认蚍戳αε季剌S承的軸向載荷量的符號單位G1NhgmmMrN.mm(TMPapNZiNMN.mmMhN.mmgwNBmmSmmTN.mmmmZNYNQN.m

9、mFaNCorKN3軸承靜承載容量軸承當(dāng)量靜載荷PoKN轉(zhuǎn)向軸輸入功率PlKw轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率p2Kw效率n導(dǎo)程角： 0rad附著系數(shù) TOC o 1-5 h z 前言 7 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 第一章概述 7 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 第二章從動(dòng)橋的方案確定 10 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 從動(dòng)橋總體方案確定 10 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 第三章轉(zhuǎn)向系的方

10、案確定 12 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 向系整體方案確定 12 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 向器結(jié)構(gòu)形式及選擇 12 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 13 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 第四章從動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 動(dòng)橋主要零件尺寸的確定 15 HYPERLINK l

11、 bookmark37 o Current Document 動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算 15在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算.17 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算.19主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 20 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 向節(jié)推力軸承的計(jì)算 23 HYPERLINK l bookmark158 o Current Document 第五章轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 HYPERLINK l bookmark160 o C

12、urrent Document 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) 24 HYPERLINK l bookmark162 o Current Document 轉(zhuǎn)向器的效率 24 HYPERLINK l bookmark164 o Current Document 傳動(dòng)比的變化特性 24 HYPERLINK l bookmark166 o Current Document 主要參數(shù)的確定 25給定的主要計(jì)算參數(shù) 25 HYPERLINK l bookmark168 o Current Document 選擇主要轉(zhuǎn)向參數(shù) 25車輪的左右最大轉(zhuǎn)角確定26 HYPERLINK l bookmark174 o Cur

13、rent Document 向梯形的選擇設(shè)計(jì) 27 HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化 28 HYPERLINK l bookmark178 o Current Document 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì) 31轉(zhuǎn)向器（循環(huán)球式）的效率31主要參數(shù)的選擇 31螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副 32齒條、齒扇傳動(dòng)副設(shè)計(jì) 33 HYPERLINK l bookmark196 o Current Document 向系主要性能參數(shù)確定 34轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比 34CO轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)n 34環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度的校核 34 HYPERLINK l book

14、mark226 o Current Document 鋼球與滾道間的接觸應(yīng)力。35 HYPERLINK l bookmark230 o Current Document 齒的彎曲應(yīng)力仃 35 HYPERLINK l bookmark242 o Current Document 向系其他元件的選擇及材料的確定36 HYPERLINK l bookmark244 o Current Document 第六章轉(zhuǎn)向系主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 37 HYPERLINK l bookmark246 o Current Document 計(jì)算載荷的確定 37 HYPERLINK l bookmark255 o C

15、urrent Document 要零件的強(qiáng)度計(jì)算 37總結(jié) 35致謝 40 HYPERLINK l bookmark259 o Current Document 參考文獻(xiàn) 41國ad圖案（3張）.dwg如需c&d圖等其他文件，請加q： 1985639755在目前金融危機(jī)的大環(huán)境下，伴隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，輕型貨運(yùn)汽車 在國民生產(chǎn)中扮演著更重要的角色。輕型載貨汽車各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對于它的設(shè)計(jì)是依據(jù)以往理 論知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在滿足其功用的前提下來進(jìn)行的。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來保 持或改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，它在整體設(shè)計(jì)中亦有其重要地位，對轉(zhuǎn)向 時(shí)車輪正確運(yùn)動(dòng)和汽車的安全行駛有重大影響，這就要求其工作

16、可靠、操 縱輕便。在目前的設(shè)計(jì)和使用方面，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由機(jī)械式和動(dòng)力式兩類，由于動(dòng) 力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，而且操作方便，所以到廣泛使用。機(jī) 械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于造價(jià)低廉，而且能夠滿足輕型貨車等一大部分汽車的轉(zhuǎn) 向需要，固也得到了廣泛的使用。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系由操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其重點(diǎn)是轉(zhuǎn)向器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)今國內(nèi)輕型汽車 多才用整體式循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，整體式后置梯形。本畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，主要講述了 案分析。對前橋前懸和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分 析，選出最優(yōu)方案來進(jìn)行設(shè)計(jì)；對于向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，前橋前懸和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)和方 類和工作原理進(jìn)行了深入的對比和分 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分轉(zhuǎn)

17、向器和轉(zhuǎn) 選擇合適的機(jī)構(gòu)和零件。第一章概述從動(dòng)橋通過懸架與車架相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以在車架與車 輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動(dòng)橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。根據(jù)從動(dòng)車輪能否轉(zhuǎn)向，從動(dòng)橋分為轉(zhuǎn)向橋與非轉(zhuǎn)向橋。一般汽車多 以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。 多軸汽車除前輪轉(zhuǎn)向外，根據(jù)對機(jī)動(dòng)性的要求，有時(shí)采用兩根以上的轉(zhuǎn)向 橋直至全輪轉(zhuǎn)向。一般載貨汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后橋驅(qū)動(dòng)的布置形式，故其前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向 從動(dòng)橋。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野汽車均為全輪驅(qū)動(dòng)，故它 們的前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋，稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。從動(dòng)橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷

18、開式與斷開式兩 種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開式從動(dòng)橋是一根支承于左、右從動(dòng)車輪 上的剛性整體橫梁，當(dāng)又是轉(zhuǎn)向橋時(shí)，則其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。 斷開式從動(dòng)橋與獨(dú)立懸架相匹配。為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具 有自動(dòng)回正的性能，轉(zhuǎn)向橋的主銷在汽車的縱向和橫向平而內(nèi)都有一定傾 角。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個(gè)丁角，稱為主銷后傾角。在橫 向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個(gè)3角，稱為主銷內(nèi)傾角。還有車輪外傾 角及前束。在汽車的設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使用中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn) 向車輪的擺振，它是指汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破 壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向

19、車輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類型。前 者是由于輪胎側(cè)向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個(gè)振動(dòng)周期中路 面作用于輪胎的力對系統(tǒng)作正功，即外界對系統(tǒng)輸入能量。如果后者的值 大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動(dòng)直至能量達(dá)到動(dòng)平衡狀 態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動(dòng)，形成擺振。其振動(dòng)頻率大致接近 系統(tǒng)的固有頻率而與車輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。 通常在低速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動(dòng)型。當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車輪失衡、端面跳動(dòng)、輪胎的幾何和機(jī)械 特性不均勻以及運(yùn)動(dòng)學(xué)上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性的擾動(dòng)。 在擾動(dòng)力周期性的持續(xù)作用下

20、，便會(huì)發(fā)生受迫振動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)的激勵(lì)頻率與 系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)便發(fā)生共振。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速 一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄（35km/h）。通常在 高速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動(dòng)型。轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因和制造 方面的因素.如車輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪 的定位角以及陀螺效應(yīng)的強(qiáng)弱等；又有裝配調(diào)整方面的影響，如前橋轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的間隙（影響系統(tǒng)的剛度）和摩擦系數(shù)（影響阻尼）等。合理 地選擇這些有關(guān)參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹配，精心地制造和裝配調(diào)整，就 能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中提高轉(zhuǎn)向器總成與

21、轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng) 的剛度及懸架的縱向剛度，提高輪胎的側(cè)向剛度，在轉(zhuǎn)向拉桿系中設(shè)置橫 向減震器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。第二章從動(dòng)橋的方案確定 2.1從動(dòng)橋總體方案確定轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉(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(dú)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(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，這 種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開式從動(dòng) 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

22、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(qiáng)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(dòng)機(jī)從而降 低傳動(dòng)系的安裝位置以及傳動(dòng)軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強(qiáng)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(jì)時(shí)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

23、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。主銷的幾種結(jié)構(gòu)型式如圖2-1所示，本次設(shè)計(jì)用（a）。10的 等 不 徑 直 為 端 下型 心 空 柱 圓型 心 實(shí) 柱 圓銷 主 的 細(xì) 立口 上 比 柱 圓 立口 下車輪輪轂通過兩個(gè)圓錐滾子軸承支撐 度可通過調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整。輪轂外 有油封，以防潤滑油進(jìn)入制動(dòng)器內(nèi)。在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸頸上，軸承的松緊端用沖壓的金屬外罩罩住。輪轂內(nèi)側(cè)11第三章轉(zhuǎn)向系的方案確定 3.1轉(zhuǎn)向系整體方案確定用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)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(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。在 現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，常用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系

24、依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn) 動(dòng)方向盤，經(jīng)過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車裝有防傷 機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振裝置。還有一些汽車的專門裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并借助此 機(jī)構(gòu)來減輕駕駛員的手力，以降低駕駛員的勞累程度。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械式轉(zhuǎn)向器。對轉(zhuǎn)向系的主要要求有：一、操縱輕便。本次設(shè)計(jì)針對輕型載貨貨車，要求方向盤最大手力不超過360N,方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。二、工作安全可靠。三、在轉(zhuǎn)向后，方向盤有自動(dòng)回正能力，能保持汽車有穩(wěn)定的直線行駛能 力。四、在前輪受到?jīng)_擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系傳遞反向沖擊到方向盤上要小。五、應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接處的間隙，間隙應(yīng)能自動(dòng)補(bǔ)償即調(diào)整，除了 設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選擇導(dǎo)向輪的定位角外，轉(zhuǎn)向盤在中間

25、式的自由行程應(yīng) 當(dāng)保證直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向盤相對導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)角的靈敏度。 3. 2轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動(dòng)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(dòng)比變化特性的12 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。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(jìn) 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

26、精度要求較 Wj O蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)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(jì)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(dòng)比， 或裝有吸振裝置的減振器。本設(shè)計(jì)采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 3.3循環(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(dòng)副。第一級是螺桿螺母傳動(dòng)副，第 二級是齒條齒扇傳動(dòng)副。轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個(gè)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。 通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動(dòng)，只能軸向移動(dòng)，并驅(qū)使齒

27、扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)現(xiàn)滾動(dòng)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(dú)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(dāng)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?yàn)檠h(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動(dòng)效 率很高，操作輕便，使用壽命長。經(jīng)常用于各種汽車。綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。1314第四章 從動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1從動(dòng)橋主要零件

28、尺寸的確定轉(zhuǎn)向從動(dòng)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(qiáng)度高。工字形斷面尺寸的推薦值，見圖5-1 ,圖中虛線 繪出的是其當(dāng)量斷面。該斷面的垂向彎曲截面系數(shù)WV和水平彎曲截面系數(shù)3Wh (單位為mm )可近似取為W；=20a3 =20 11.53 =3.04 103mm3 TOC o 1-5 h z 33_ _ _ 33Wh -5.5a =5.5 11.5 =8.36 10 mm(4-1)式中a-工字形斷面的中部尺寸，a=11.5 mm;由經(jīng)驗(yàn)公式：Wv = (4-2)2200式中 m-作用于前梁上的簧上質(zhì)量，m=806kg ;車輪中線至板簧中線的距離，l=335m

29、m403 335 103W/ 二220033= 122.732 10 mm動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算主要是計(jì)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(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。繪制計(jì) 算用簡圖時(shí)可忽略車輪的定位角，即認(rèn)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：15圖4 1轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的受力分析簡圖1-制動(dòng)工況下的彎矩圖2- 側(cè)滑工況下的彎矩圖制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算：制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力pz和垂直力Z1傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn) 矩?？紤]到制動(dòng)時(shí)汽車質(zhì)量向前，

30、轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂直反力為：Gimi(4-3)式中：Gi汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N；mi汽車制動(dòng)時(shí)對前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對轎車和載貨汽車的前橋可取1.5 ;質(zhì)量分配給前橋35%;,G1ml 1Z1 =-LJL=806 9.8 1.5 =5942.1N前輪所承受的制動(dòng)力：2=23(4-4)式中：*輪胎與路面的附著系數(shù)取為0.6 ;Pz =5942.10.6=3554.5N由于Z1和Pz對前梁引起的垂向彎矩Mv和水平方向的彎矩M h在兩鋼板彈 簧座之間達(dá)最大值，分別為：山=(乙0(G-gCB-mm(4-5)16G1B -S(4-6)M h = Rm12 =Z1M0

31、xl2 =m1MQm N mm22式中：12 見圖 4 1 ,取 12 =335 mmgw一車輪（包括輪毅、制動(dòng)器等）所受的重力，N;取gw=980N ;B一前輪輪距取B=1320 mm ;S 一前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為650 mm TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 1320 -6506M貝U Mv =(5924.1 -980戶=1.656 10 N *mmMh =13554.5m335 = 1.19m106N mm制動(dòng)力Pz還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩T :T= Pz m rr N mm（4-

32、7）式中：rr 一輪胎 的滾動(dòng) 半徑取rr =635/2=317.5 mm貝U 有 T=3554.5 M317.5=1129000N mm圖4-1給出了前梁在制動(dòng)工況下的彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖。前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力CTw （單位為M Pa）為：WvWh1.656 106304001.19 1068360二 196.92MPa(4-8)式中：Wv, Wh, T扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：見式（4-1 ）TJK / , - max1.129 1 0687.75MPa12866(4-9)式中：Wr-前梁在危險(xiǎn)截面處的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，mm;crmax -前梁橫斷面的最大厚度，mm;Jk-前梁橫截面的極慣性矩

33、，對工字型斷面：Jk =0.4 % h03 mm4=3.956106 mm4（4-10）h-工字型斷面矩形元素的長邊長，mm;。-工字型斷面矩形元素的短邊長，mm;前梁應(yīng)力的許用值【仃w】=340500MPa【” =150240MPa前梁可采用45,30 Cr ,40 Cr等中碳鋼或中碳 合金鋼 制造，硬度241285HB在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算17當(dāng)汽車承受最大側(cè)向力時(shí)無縱向力作用，左、右 前輪承受的地面垂向 反力Z1L和Z1R與側(cè)向反力Y1L, Yr（此時(shí)Y1L , Y1R向右作用），各不相等，前輪的地面反力（單位都為N）分別為：G2hqZ-。仔)2B1806 9.8 _

34、2 800 0.6、(4-11)(1 ) u6692.8NG1Z1R =萬(1-2hg 1Bi806 9.8 2 800 0.6、(1 ) =1204.6N21320(4 -12)、， G1 一Y1L =(122hg 1B1)1806 9.8 2 800 0.6、 (1 ) 0.6=4016.5N21320(4 -13)、， G1 -Y1R =(1 -22hg 1B1806 9.8 0 2 800 0.6、 (1 ) 0.6 = 772.76N21320(4-14)21320式中：hg -汽車質(zhì)心高度取為800 mm ; g -車輪與地面附著系數(shù)取為0.6 ;B1-前軸輪距取為1320mm;G

35、1-滿載時(shí)車廂分配給前橋的前軸載荷806Kg;側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對前梁的垂直作用T1L =0.5G1T1R =0.5Gl-G1 ;(hg -rr)-S則 有：T1L =0.5 父806 M9.8+806 父9.8父 0.6(800 317.5)+650 = 7467.4N (4-15) T2R=0.5 806 9.8 -806 9.8 0.6(800 - 317.5廣 650 = 431.4N (4-16)汽車側(cè)滑時(shí)左右前輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向力(單位為N)分別為S1L = :b% - abb Z1L = 233720 4016.5 一 2K0 6692.8 = 26543.8N(4-17)S

36、r=AY1r 捻乙口=招 772.6 泰 1204.6 = 6266N(4-18)S2L =*Y1l /Z1L =招 4016.5 號 6692.8 =33236.6N(4-19)S2R =MY1r -含乙口 =碧20 772.76-晟 1204.6 = 5061.5N(4 -20)公式中：rr -車輪的滾動(dòng)半徑；a- Sil, S1R至車輪中線的距離，mm ；b- S2L, S2R至車輪中線的距離，mm ；18求得乙l,Zir,Yil,Yr即可求得左右前輪輪轂內(nèi)軸承對輪轂的徑向支承 Sil,S|R和外軸承對輪轂的徑向支承S2L, S2R ,這樣就求出了輪轂軸承對軸輪 的徑向支承反力。根據(jù)這些

37、力及前梁在鋼板彈簧座處的垂向力T1L,T1R可繪 出前梁與輪軸在汽車側(cè)滑時(shí)的垂向受力彎矩圖(4-1 -2 ),汽車的最大彎矩 發(fā)生在側(cè)滑方向一側(cè)的主銷孔處，另一處在鋼板彈簧座處，可以按下式求 得：M i = YlG ZilIi = 4016.5父317.5 6692.8Ml15 = 0.5d06Nmm(4-21)M2/ = YRrr Z1Rl2 =772.6 317.5 1204.6 335 = 0.65 106Nmm(4-22)公式中：乙l,Zir-左右車輪承受地面的垂直反力，N;Yil,Yir-左右車輪承受側(cè)滑的反力，N;向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算如圖5 2所示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面在軸

38、徑為d1的輪軸根部即III-III 剖面處。圖4 2 轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計(jì)算用圖、在制動(dòng)工況下轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算III III 剖面處的軸徑僅受垂向彎矩M v和水平方向的彎矩M h而不 受轉(zhuǎn)矩，因制動(dòng)力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接由制動(dòng)底板傳給在轉(zhuǎn)向 節(jié)上的安裝平面。這時(shí)的M v , M h及III - III 剖面處的合成彎矩應(yīng)力 外(MPa)為：19Mv=(Z1-gw) l3 =(5924.1 -980) 40 =197764Nmm(4-23)M h = Z1 : l3 =5924.1 0.6 40 = 142178.4Nmm(4-24)-136.35MPa (4-25)0.1d130

39、.1 503:Mh Mv2 Mh2,1977642 142178.42式中：d一轉(zhuǎn)向節(jié) 的輪軸根部軸徑取為50mm,1=40 mm , ，】=550 MPa , 得：仃w E &w】故50mm的軸頸滿足要求。轉(zhuǎn)向節(jié)采用30Cr , 40Cr等中碳合金鋼制造，心部硬度HRC241285 , 高頻淬火后表面硬度HRC5765 ,硬化層深1.52.0mm。輪軸根部的圓角 液壓處理。、在側(cè)滑工況下轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算在側(cè)滑時(shí)左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面iii iii 處的彎矩是不等的，可分 別下式求得：MLw=YLr -Z1Ll3r =4016.5父317.56692.8M40 = 1M106Nmm ( 4-26

40、 ) rrMRw3 =Z1Rl3+YRrr=1024.6x40+772.76x317.5 = 0.3M106Nmm (4-27 )ri左右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力為：WLml田-W-=80MpaWR0.3 1060.1 503二 24MPa(4-28 )(4-29 )kw】二500MPa,故左右轉(zhuǎn)向節(jié)均滿足要求；銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算在制動(dòng)和側(cè)滑工況下，在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套的中心，即與輪軸中心線 相距分別為c , d的兩點(diǎn)處，在側(cè)向平面(圖4 2(c) 和縱向平面(圖4- 2(d) 內(nèi)，對主銷作用有垂直其軸線方向的力。一、在制動(dòng)工況下地面對前輪的垂向支承反力乙所引起的力矩

41、乙l1 ,由位于通過主銷軸 線的側(cè)向平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷的力Qmz所 形成的力偶矩Qmz ( c+d )所平衡(見圖4- 2(b),故有20Qmz乙llc d5429.1 11570 70二4460N(4-30)式中 li 取 150 , c 取 70mm, d=70 mm ;制動(dòng)力矩Pzi由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷的力Qmz所形成的力偶Qmz ( c+d )所平衡(見圖4 2(c)。故有QmzPzrr5924.1 0.6 317.570 70= 8060.8N(4-31)而作用于主銷的制動(dòng)力Pz ,則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力Qzu,Qzl平衡(見圖4

42、 - 2(c)，且有：QzuPzd3554.5 7070 70= 1777.3N(4-32)zlPzcc d3554.3 7070 70= 1777.3N(4-33)由轉(zhuǎn)向橋的俯視圖(圖4- 2(d)的下圖取l4 =80 ,l5=115)可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力N為：N=PzIil53 5545 1 1 5二 3554jN(4-34)力N位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離為|4 ,如將N的著力點(diǎn)移至主銷中心線與輪鈾中心線的交點(diǎn)處.則需對主銷作用一側(cè)向力矩 N14 (見圖4 2(b)。力矩NI4由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶矩所平Qmn ( c+d )衡，故有Qmnni4c d35

43、54.5 8070 70=2920N(4-35 )而力N則內(nèi)存整向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力QNu , QN|所平衡，且QnuNd _ 3554.5 70cd- 70 70二 1777.5N(4-36 )NlNl _ 3554.5 80c d = 70 70= 2031N(4-37 )由圖4 2(b)可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力Qu和下襯套的中心作用于主銷的合力、1分別為：21:.2 Z Z2 一(4-38 )(4-39 )Qu - QMZ QMN -QNu IIQMz -QTu=12500NQ1 = , QMZ . QMN . QNl ) - IQMz QTl =16600

44、N公式中：乙l,Zir-汽車左右前輪承受地面垂直反作用力，N;11 -車輪中心線到主銷軸線的距離，mm;rr -輪胎的滾動(dòng)半徑，mm;Yil ,Yir -汽車左右前輪承受地面的側(cè)向反力，N;由上兩式可見，在汽車制動(dòng)時(shí)，主銷的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點(diǎn)處，其值為Q1 =16600N 。二、在側(cè)滑工況下僅有在側(cè)向平面內(nèi)起作用的力和力矩，且作用于左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷的力Qmz是不相等的，它們可分別按下式求得：QMZLZ1Ll1 -Y1Lrr6692.8 335 -4016.5 317.5=6906 Nc d70 70(4-40 )QMZR_Zir1i 丫1cd1204.6 335 -772.76 3

45、17.570 70二 1130N(4-41 )取最大的作為主銷的計(jì)算載荷Qj = Qi = 31708.2N，計(jì)算主銷在前梁拳部下端面應(yīng)力又和剪切應(yīng)力is ：4Qj二 d。2。梟h=0 4 166003.14 242= 35.4MPa(4-42)(4-43)式中：d0 -主銷直徑取為24 mm ;h- 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離，(見圖4 2(a)取 h=21mm ;其中主銷的許可彎曲應(yīng)力w =440MPa ;許可剪切應(yīng)力h=66MPa。主銷采用20cr , 20CrNi , 20crMnTi 等低碳合金鋼 制造，滲 碳淬火，滲碳層深 1.0 1.5mm , HRC56 62。轉(zhuǎn)向

46、節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力晨為：22_Qj1660080 24= 8.65MPa :二tc l=50MPa c(4-44)式中：l -襯套長為80mm;Qj -取 Qi ,Qmzl ,Qmzr 中取大值；d0 -主銷直徑；在靜載荷下，上式的計(jì)算載荷取Qj-QmzZ1l15924.1 33511 =14175.5N Nc d 70 70(4-45)Qj14175.5ld080 24= 7.38MPa a=15MPa。c(4-46)向節(jié)推力軸承的計(jì)算對轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車以等速na = 40km / h ,沿半徑R= 50m的圓 周行駛的工況作為計(jì)算工況。如果汽車向右轉(zhuǎn)彎，外輪即左前左輪的地面 垂向反力Z

47、1L增大。2乙l =1十(2bg)( a ),(4-47)2B1Rg將上述計(jì)算工況的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，并設(shè)hg-= 0.5 ,則有：Z1L =1.2501 =0.625Gl,(4-48)B11L 21可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷Fa等于上述前外輪的地面垂向外 力，即：Fa =0.625Gl =4936.7N。鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對轉(zhuǎn)角不大及軸承滾輪使圓周破壞 帶來的危險(xiǎn)性，軸承的選擇按其靜承載容量C0r = 42.8KN進(jìn)行，且取當(dāng)量 靜載荷P0 =0.4Cr =17.12KN Fa,故此推力軸承滿足要求。23第五章轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算向系主要性能參數(shù)轉(zhuǎn)向器的效率功率Pl從轉(zhuǎn)向軸輸入

48、，經(jīng)轉(zhuǎn)向器輸出所求得的效率稱為正效率，用符 (Pl P2)(P3 P2)1 11 號”以示，P3;反之稱為逆效率，用符號”-表示，-P3。其中，P2為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率；P3為作用在齒條軸上的功率。為了保證 轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)回正，又需要一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行 駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至方向盤時(shí)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(diǎn)、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(diǎn)與效率 在前述的幾種轉(zhuǎn)向器中，齒 輪齒條式、

49、循環(huán)球式的正效率比較高。同一類型的轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效 率也不一樣。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。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式轉(zhuǎn)向器，其逆效率相當(dāng)高，它能保證轉(zhuǎn) 向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)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(shí)，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(shí)間在不平路面上 行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。 5.1.2 傳動(dòng)比的變化特性24.轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。.力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系輪胎與

50、地面之間的轉(zhuǎn)向阻力Fw和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩M r之 間的關(guān)系Mr(5-1)式中，a為主銷偏移距此處a=72 ,指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支撐平面的交點(diǎn)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Fh為Fh -2MhDsw(5-2)M h為作用在方向盤上的力矩；Dsw為方向盤的直徑。（5-1）、（5-2）代入ipip2FwFh后得到MrXDsw(5-3)有（5-3）知，當(dāng)主銷偏移矩a小時(shí)，力傳動(dòng)比i p應(yīng)取大些才能保持轉(zhuǎn)向 p參數(shù)的確定給定的主要計(jì)算參數(shù)軸距 L=2880mm輪距 前輪1320mm輪胎 6.00-20 D=635mm B=293mm最小轉(zhuǎn)彎半徑小于等于5

51、m選擇主要轉(zhuǎn)向參數(shù)25汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)需要有自動(dòng)回正能力，這需要轉(zhuǎn)向主銷在汽車的縱向和 橫向平面內(nèi)各有一定的傾角。所以選定主銷后傾角丫為2 30,主銷內(nèi)傾 角3為7,車輪外傾角a為1,前輪前束為10mm。轉(zhuǎn)向盤由輪轂、輪緣和輪輻構(gòu)成，方向盤的直徑D有一系列尺寸(如表5-1 )表5-1 轉(zhuǎn)向盤直徑汽車類型方向盤直徑D, mm轎車、小型客車、小載重量貨車400中型大客車、中等載重量貨車450、500大型客車、大載重量貨車550可選擇方向盤直徑400mm , 轉(zhuǎn)向軸是用雙萬向節(jié)，軸與萬向節(jié)的連接 用花鍵來實(shí)現(xiàn)。車輪的左右最大轉(zhuǎn)角確定為了避免在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生路面對汽車行駛的附加阻力和輪胎的過快 磨損，要求

52、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能保證汽車轉(zhuǎn)向時(shí)所有車輪均做純滾動(dòng)，這就需要所 有車輪的軸線都交于一點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)。此輕型貨車應(yīng)滿足轉(zhuǎn)向時(shí)候最小轉(zhuǎn)彎 半徑小于5米，而理想的車輪轉(zhuǎn)角a與3應(yīng)滿足理想關(guān)系式：(5-6):Kcot- =cot 一 + l式中a為車輪外轉(zhuǎn)角，3為車輪內(nèi)轉(zhuǎn)角，K為兩側(cè)主銷軸線與地面相交點(diǎn) 之間 的距離 (K=1320-2 父72 =1176mm ), 為 2880mm 。又因?yàn)槔硐肭闆r下，最小轉(zhuǎn)彎半徑4所與外轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角Umax的關(guān)系 1111nax為：minlSin 二 max(5-7)聯(lián)立(5-6 )( 5-7 )式得到：%耿=35.17 , max =44.6826圖5-1 理想內(nèi)外輪轉(zhuǎn)

53、角關(guān)系簡圖車輪的內(nèi)外轉(zhuǎn)向角度均大于35度，滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。向梯形的選擇設(shè)計(jì)圖5-2 整體式轉(zhuǎn)向梯形1-轉(zhuǎn)向橫拉桿2-轉(zhuǎn)向梯形臂3-前軸轉(zhuǎn)向梯形選擇的是整體式后置梯形（如圖5-2 ）,圖視為兩軸式時(shí)的圖形，L為假想的軸線距離，即是上圖的1, 丫為轉(zhuǎn)向梯形的底角，S為兩個(gè)梯形臂延長線與汽車中心線的交點(diǎn)與前軸的距離，一般為2/3 1.由公式cot 丫 =0.75 K(6-8 )27得轉(zhuǎn)向梯形的底角 丫 =72.98 轉(zhuǎn)向梯形臂的長度m,是參考現(xiàn)有汽車梯形臂長度與主銷中心距 0 比 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后進(jìn)行選擇，一般范圍是：m=(0.110.15)K=(129.36176.4)mm 。由于是輕型載重汽車，

54、固可取梯形臂長度m=150mm 。由圖形可知，轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度 跟K和丫有關(guān)，其關(guān)系式為：=K-2 x mx cos = =1088mm(5-9)則橫拉桿長度為1088 mm。向梯形的優(yōu)化轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用來保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車輪能繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中 心，在不同的圓周上做無滑動(dòng)的純滾動(dòng)。兩軸汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，若忽略輪胎側(cè) 偏影響，兩轉(zhuǎn)向前軸的延長線。轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化問題是一個(gè)小型的約束非線性規(guī)劃化問題，可用 符合形法來求解。優(yōu)化設(shè)計(jì)程序如下：#include#includemath.h#define HUDU 3.1415926/180 main()int m1;int m;double r;dou

55、ble g;double fx=0;28double a;double b;double c;double d;double e;double f;double n;double r1;double min=100000;for(m=246;m=336;m+)for(r=69.5;r=90;r+=0.5)f or(g=1;g1)|fabs1f=1;if(g=10)fx+=1.5*fabs(r-asin(e)/c-acos(f)/c -1);else if(10gfx)if(n=0)min=fx;j=m;r1=r ;30）優(yōu)化的結(jié)果為：轉(zhuǎn)向梯形臂長m=149.72mm,轉(zhuǎn)向梯形底角72 033

56、1環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向器（循環(huán)球式）的效為保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤 車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)回正 員在不平路面上的疲勞，防止打手，正效率的計(jì)算公式：二 tan 二 0tan（：0：）其中。0為螺桿的螺線導(dǎo)程角，選6。；為摩擦日率的輕便，要求正效率高；為了保證汽 ,又需要一定的逆效率；為減輕駕駛 又要求逆效率盡可能低。（5-10 ）I, =arctan?； ?為摩擦因數(shù)，選 0.04,則=2.29。數(shù)據(jù)代入（4-10 ）解得。十=72.1% 。逆效率的計(jì)算公式： 5.5.2二 tan.。- ：)一 tan 二 0=71.3%(5-11 )主要參數(shù)的選擇主要參數(shù)參考汽車設(shè)計(jì)表7-1模數(shù)搖臂

57、軸直徑螺桿外徑鋼球直徑螺距工作圈數(shù)環(huán)流數(shù)m=4D=25D1=25d=6.350P=9.5251.5b=2螺母長度齒扇齒數(shù)齒扇整圈齒數(shù)齒扇壓力角切肖1J角齒扇寬4651327.56.5B=2531螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副(5-12 )螺 母內(nèi)徑 D3 = D2 +8% D1 =27mm每個(gè)環(huán)路中鋼球的數(shù)量為二 DWn 二d cos 0i=19(5-13 )其中Q0為螺桿的螺線導(dǎo)程角，選6接觸角0是鋼球與螺桿滾道接觸點(diǎn)的正壓力方向與螺桿滾道法向截面軸線間的夾角，一般取45以使軸向力和徑向力分配均勻。圖5-3 螺桿，鋼球，螺母傳動(dòng)副向盤轉(zhuǎn)動(dòng)空角，對應(yīng)螺母移動(dòng)距離s為：PPS 二(5-14 )(5與此同

58、時(shí)齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過的弧長等與s,相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過Pp角，其關(guān)系：-15)中r為齒扇節(jié)圓半徑。立（5-14)(5-15 )得手=Bp ，將于對以求導(dǎo)，得轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)C1 r2 mZ2二 mZ一=17.142P(5-16 )32齒條、齒扇傳動(dòng)副設(shè)計(jì)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(dòng)副的設(shè)計(jì)主要是變厚齒扇 的設(shè)計(jì)。一二工二里 2圖5-4 變厚齒扇齒形計(jì)算簡圖將中間剖面1-1規(guī)定為基準(zhǔn)剖面。由1-1剖面向右時(shí)，變位系數(shù)七為正， 向左則正變?yōu)榱悖?-0剖面），再變?yōu)樨?fù)。在切削角一定的情況下，各剖面 的變位系數(shù)e取決于距基準(zhǔn)剖面1-1的距離a

59、;、在0-0剖面處的齒形系數(shù)齒頂高系數(shù)：h* =0.8 ； 齒頂高 ha =mMha*=3.2mm ；( 5-17 )齒根高系數(shù)：hf =0.95 ； 齒根高 hf = (ha*+c*)m=3.8mm ；(5-18)頂隙系數(shù)：c*=0.25 ;全齒高 h= ha +hf =7mm( 5-19 )分度圓直徑： d = mz=52mm( 5-20 )齒頂圓直徑：da =d +2ha =58.4mmm;( 5-21 )齒根圓直徑： d f = d - 2hf =44.4 mm:( 5-22 )變厚齒扇小端（3-3剖面）齒形系數(shù)：變位系數(shù)：X3 =btanr25 tan6.53m=-0.237(5-2

60、3 )齒頂圓直徑：da3= dao + 2x3m = 56.504mm( 5-24 )齒根圓直徑：df3 =da3 2Mh =42.504mm(5-25)1 3 a 3小端齒厚：Smin =(n/2+2，minMtan%)m=5.59mm(5-26 )33變厚齒扇大端（2-2剖面）處齒形系數(shù):變位系數(shù)：x2 =?？?=舞絲=0.438。113 4(5-27 )齒頂圓直徑：da2=dao + 2x?m = 61.904mm(5-28 )齒 根 圓 直(5-29 )大 端 齒 厚(5-30 )徑 ： df2 =da2-2父 h = 47.904mmSmax =(二 / 2 2 . max tan