hgc1050輕型商用車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科學(xué)位論文

PAGE7PAGE27PAGE7第1章緒論1.1概述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤(pán)的重要組成部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，它對(duì)于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已從純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS），發(fā)展到利用現(xiàn)代電子和控制技術(shù)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SBW）。按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來(lái)源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤(pán))、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng))的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動(dòng)力來(lái)源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開(kāi)泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。通常，對(duì)轉(zhuǎn)向系的主要要求是:(1)保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，在有限的場(chǎng)地面積內(nèi)，具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力，同時(shí)操作輕便;(2)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，全部車輪應(yīng)繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)有側(cè)滑;(3)傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖要盡可能的小;(4)轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)自動(dòng)回正，并應(yīng)使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài);(5)發(fā)生車禍時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向軸由于車架和車身變形一起后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最好有保護(hù)機(jī)構(gòu)防止傷及乘員。1.2汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)汽車自19世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí)18公里的速度行駛，到現(xiàn)在的從零至百公里加速只需要三秒鐘的超級(jí)跑車，汽車的發(fā)展直接影響著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)的繁榮。同時(shí)，汽車工業(yè)也造就諸如通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)汽車無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍然很大。直到近年來(lái)，中國(guó)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，居民收入的持續(xù)增長(zhǎng)以及擴(kuò)大內(nèi)需、拉動(dòng)消費(fèi)的財(cái)政政策，特別是在中國(guó)加入WTO以后，汽車關(guān)稅不斷下調(diào)，國(guó)外知名的汽車巨頭也瞄準(zhǔn)了中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng)，陸續(xù)在華投資設(shè)廠，越來(lái)越多款式新穎、乘坐舒適安全的汽車隨之進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，加速了轎車進(jìn)入家庭的步伐。隨著我國(guó)汽車的銷量的猛增，特別是轎車的銷量取得了大幅增長(zhǎng)，有些產(chǎn)品如雅閣、波羅等還供不應(yīng)求，甚至有的還出現(xiàn)需要“加價(jià)”才能購(gòu)買(mǎi)的情況。由此可見(jiàn)，中國(guó)汽車市場(chǎng)火爆的局面也似乎預(yù)示著中國(guó)汽車工業(yè)迎來(lái)了真正發(fā)展的春天。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來(lái)看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿曲柄指銷式（WP型）、蝸桿滾輪式（WR型）、循環(huán)球式（BS型）、齒輪齒條式（RP型）。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來(lái)越大，日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的62.5％發(fā)展至今已達(dá)100％(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。中、輕型商用車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65％，齒輪齒條式占35％。據(jù)資料顯示，截至到2007年，中國(guó)生產(chǎn)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)品的企業(yè)有150多家，其中民營(yíng)企業(yè)占70％，國(guó)營(yíng)企業(yè)占14％，合資企業(yè)占10％，獨(dú)資企業(yè)占6%。轉(zhuǎn)向行業(yè)中，規(guī)模較大的企業(yè)有上海ZF、恒隆集團(tuán)、一汽光洋、新鄉(xiāng)豫北和湖北三環(huán)等20多家，生產(chǎn)集中度約為80%。轉(zhuǎn)向器行業(yè)的企業(yè)總資產(chǎn)約為130億元，年生產(chǎn)能力超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)（套）。2007年國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向器產(chǎn)銷量約940萬(wàn)臺(tái)（套），總產(chǎn)值約為120億元，出口創(chuàng)匯約2.2億美元。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本合理，能覆蓋國(guó)內(nèi)全系列汽車，基本滿足整車產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。轉(zhuǎn)向器發(fā)展的趨勢(shì)是：(1)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位；(2)在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異，美國(guó)和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過(guò)90％；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過(guò)50％，法國(guó)已高達(dá)95％；(3)由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。1.3課題研究的目的和意義1、目的：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關(guān)鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國(guó)外有很多國(guó)家的轉(zhuǎn)向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過(guò)百萬(wàn)臺(tái)，壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，并且銷售點(diǎn)遍布了全世界。隨著我國(guó)汽車轉(zhuǎn)向器市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。了解國(guó)內(nèi)外汽車轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分關(guān)鍵。2、意義：由于汽車轉(zhuǎn)向器屬于汽車系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它在汽車系統(tǒng)中占有重要位置，因而它的發(fā)展同時(shí)也反映了汽車工業(yè)的發(fā)展，它的規(guī)模和質(zhì)量也成為了衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。隨著汽車高速化和超低扁平胎的通用化，過(guò)去采用循環(huán)球轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球變傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器只能相對(duì)地解決轉(zhuǎn)向輕便性和操縱靈便性的問(wèn)題，要想從跟本上解決這兩個(gè)問(wèn)題只有安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。因此，除了重型汽車和高檔轎車早已安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器外，近年來(lái)在中型貨車、豪華客車及中檔轎車上都已經(jīng)開(kāi)始安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，隨著動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)水平的提高、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和市場(chǎng)的需要，其他的一些車型也必須陸續(xù)安裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。雖然液壓助力型轉(zhuǎn)向器具有很多優(yōu)點(diǎn)，在目前的技術(shù)水準(zhǔn)下它仍然存在某些不足之處，例如助力較小等。因此，目前液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器仍然占據(jù)著很大的市場(chǎng)份額，其性能也在不斷地提高。對(duì)于液壓助力型動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的研究有著非常深遠(yuǎn)的意義。因此本課題在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向齒條嚙合，從而促使轉(zhuǎn)向齒條直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸短，且零件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)又能增加助力，從而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏性。本題是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的主減速器作為設(shè)計(jì)原型，在給定汽車主要尺寸參數(shù)、最低穩(wěn)定車速等條件下，要求本人獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，著重設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)及對(duì)其校核計(jì)算，轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的參數(shù)及校核。在對(duì)各種結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了分析計(jì)算后，繪制出轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配圖及主要零件的零件圖。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分析提高了我對(duì)所學(xué)專業(yè)的認(rèn)知度，掌握了一下本人畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有利于綜合訓(xùn)練本人的專業(yè)知識(shí)，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以綜合訓(xùn)練《汽車設(shè)計(jì)》、《汽車?yán)碚摗?、《機(jī)械設(shè)計(jì)》等專業(yè)知識(shí)，也能夠幫助自己對(duì)Pro/E等相關(guān)工程軟件的理解和掌握。通過(guò)設(shè)計(jì)和撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，增強(qiáng)了本人對(duì)事物的分析和判斷能力，加強(qiáng)思維的嚴(yán)密性和科學(xué)性。第2章轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)概述2.1對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求1.汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。2.汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。3.汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤(pán)沒(méi)有擺動(dòng)。4.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。5.保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。6.操縱輕便。7.轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖力要盡可能小。8.轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。9.進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。2.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時(shí)為了布置方便，減小由于裝配位置誤差及部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)，如圖3-1。采用柔性萬(wàn)向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng)，但柔性萬(wàn)向節(jié)如果過(guò)軟，則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng)。目前，許多國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的新車型在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中采用了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置（轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸）。這有助于轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器等部件和組件的通用化和系列化。只要適當(dāng)改變轉(zhuǎn)向萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的幾何參數(shù)，便可滿足各種變型車的總布置要求。即使在轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向器同軸線的情況下，其間也可采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，以補(bǔ)償由于部件在車上的安裝誤差和安裝基體（駕駛室、車架）的變形所造成的二者軸線實(shí)際上的不重合。轉(zhuǎn)向盤(pán)在駕駛室安置位置與各國(guó)交通法規(guī)規(guī)定車輛靠道路左側(cè)還是右側(cè)通行有關(guān)。包括我國(guó)在內(nèi)的大多數(shù)國(guó)家規(guī)定車輛右側(cè)通行，相應(yīng)地應(yīng)將轉(zhuǎn)向盤(pán)安置在駕駛室左側(cè)。這樣，駕駛員的左方視野較廣闊，有利于兩車安全交會(huì)。相反，在一些規(guī)定車輛靠左側(cè)通行的國(guó)家和地區(qū)使用的汽車上，轉(zhuǎn)向盤(pán)則應(yīng)安置在駕駛室右側(cè)。圖2.1轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)1-轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)；2-轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸；3-轉(zhuǎn)向管柱；4-轉(zhuǎn)向軸；5-轉(zhuǎn)向盤(pán)2.3轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見(jiàn)圖2.2）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。圖2.2轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-轉(zhuǎn)向搖臂；2-轉(zhuǎn)向縱拉桿；3-轉(zhuǎn)向節(jié)臂；4-轉(zhuǎn)向梯形臂；5-轉(zhuǎn)向橫拉桿2.4轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用來(lái)保證轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)汽車的車輪均能繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心在不同半徑的圓周上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)中首先是要確定轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的幾何尺寸參數(shù)，其次是進(jìn)行零件的強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)有整體式的和分段式的兩種。整體式的用于非獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向輪；分段式的用于獨(dú)立懸架的轉(zhuǎn)向輪。通常是將轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前轉(zhuǎn)向橋之后，且高度不低于前橋橫梁或其他防撞件；當(dāng)布置在前橋之后有困難時(shí)，例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或汽車前驅(qū)動(dòng)時(shí)，也可以布置在前橋之前。2.4.1轉(zhuǎn)向梯形理論特性以整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)為例：轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)實(shí)際上不能完全精確地滿足公式的要求，而只能以足夠的工程精度接近該式。即轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)使公式中的L值不再是汽車的軸距L，而是。若令，L愈接近，則該轉(zhuǎn)向梯形愈能精確地反映公式的要求，轉(zhuǎn)向亦愈順暢。如圖2-3中的ΔOAB有（2.1）梯形臂長(zhǎng)度與兩主銷中心距之比在0.11~0.15間，m/K=0.11~0.15取0.15即：m=0.151290=193.5計(jì)算結(jié)果取200mm轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的幾何尺寸參數(shù)有：兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離K，轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端球鉸接中心間的距離轉(zhuǎn)向梯形臂長(zhǎng)m和梯形底角，根據(jù)汽車的總體布置或轉(zhuǎn)向橋的布置圖，首先可找出汽車的軸距L及轉(zhuǎn)向主銷間距K，再按，在關(guān)系曲線圖上找出，則有（2.2）當(dāng)K,L確定后根據(jù)y的三種取值方式可求得轉(zhuǎn)向梯形的三種尺寸方案，有了這些方案就可對(duì)一系列按大小排列的值以圖解法確定其相應(yīng)的值，進(jìn)而求出的值。計(jì)算方案：當(dāng)取0.70時(shí)，則當(dāng)取0.65時(shí)，則當(dāng)取0.6時(shí)，則第一種方案：x=0.7y=0.12:2則第二種方案：x=0.65y=0.11:3第三種方案：x=0.6y=0.162.5轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑汽車的機(jī)動(dòng)性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)衡量，但汽車的高機(jī)動(dòng)性則應(yīng)由兩個(gè)條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時(shí)前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的2~2.5倍范圍內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比。兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上述對(duì)轉(zhuǎn)向系的第(2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖2.3所示，由下式?jīng)Q定：（2.3）式中：—外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；—內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；K—兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離；L—軸距內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來(lái)保證。圖2.3理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系第一種方案：第二種方案：第三種方案：因此，取第二種方案為最終設(shè)計(jì)方案。汽車的最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角與、軸距L、主銷距K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂a等尺寸有關(guān)。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外，其他參數(shù)是不變的。最小轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時(shí)前外輪與地面接觸點(diǎn)的軌跡構(gòu)成圓周的半徑?？砂聪率接?jì)算：（2.4）取7600通常為35o～40o，為了減小值，值有時(shí)可達(dá)到45o。操縱輕便型的要求是通過(guò)合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比、力傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率。對(duì)轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤(pán)或轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)回正的要求和對(duì)汽車直線行駛穩(wěn)動(dòng)性的要求則主要是通過(guò)合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來(lái)達(dá)到。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對(duì)轉(zhuǎn)向系的最后兩條要求則主要是通過(guò)合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來(lái)解決。轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級(jí)以及上轎車、載貨汽車底盤(pán)干重的1.0%～1.4%；小排量以及下轎車干重的1.5%～2.0%。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式對(duì)汽車的自身質(zhì)量影響較小。2.6汽車轉(zhuǎn)向系方案的選擇機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動(dòng)），并按一定的角轉(zhuǎn)動(dòng)比和力轉(zhuǎn)動(dòng)比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級(jí)轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，由于液體的阻尼作用，吸收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。為了避免汽車在撞車時(shí)司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤(pán)的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤(pán)中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。為了緩和來(lái)自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的震動(dòng)，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求，有時(shí)要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目，制止采用全輪轉(zhuǎn)向。2.6.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其他形式的轉(zhuǎn)向器比較，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動(dòng)效率高達(dá)90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙以后，利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧。能自動(dòng)消除齒間間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度。還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用的體積小；沒(méi)有轉(zhuǎn)向搖臂和直拉桿，所以轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角可以增大；制造成本低。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要缺點(diǎn)是：因逆效率高，汽車在不平路面上行駛時(shí)，發(fā)生在轉(zhuǎn)向輪與路面之間沖擊力的大部分能傳至轉(zhuǎn)向盤(pán)，稱之為反沖。反沖現(xiàn)象會(huì)使駕駛員精神緊張，并難以準(zhǔn)確控制汽車行駛方向，轉(zhuǎn)向盤(pán)突然轉(zhuǎn)動(dòng)又會(huì)造成打手，同時(shí)對(duì)駕駛員造成傷害。根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向起有四種形式，如圖2.4所示：中間輸入，兩端輸出(a)；側(cè)面輸入，兩端輸出(b)；側(cè)面輸入，中間輸出(c)；側(cè)面輸入，一端輸出(d)。圖2.4齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條連的左，右拉桿延伸到接近汽車縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿會(huì)與齒條同時(shí)向左或右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低它的強(qiáng)度。采用兩端輸出方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)降低，沖擊大，工作噪聲增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)樾饼X工作時(shí)有軸向力作用，所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用推力軸承，使軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大是它的缺點(diǎn)。齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡(jiǎn)單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省20%，故質(zhì)量??；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；Y形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強(qiáng)度得到增加。在齒條與托座之間通常裝有用減磨材料（如聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動(dòng)摩擦。當(dāng)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用V形和Y形斷面齒條，用來(lái)防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。為了防止齒條旋轉(zhuǎn)，也有在轉(zhuǎn)向器殼體上設(shè)計(jì)導(dǎo)向槽的，槽內(nèi)嵌裝導(dǎo)向塊，并將拉桿、導(dǎo)向塊與齒條固定在一起。齒條移動(dòng)時(shí)導(dǎo)向塊在導(dǎo)向槽內(nèi)隨之移動(dòng)，齒條旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)向塊可防止齒條旋轉(zhuǎn)。要求這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向塊與導(dǎo)向槽之間的配合要適當(dāng)。配合過(guò)緊會(huì)為轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向輪回正帶來(lái)困難，配合過(guò)松齒條仍能旋轉(zhuǎn)，并伴有敲擊噪聲。校核公式為（1）許用接觸應(yīng)力查表得由圖得安全系數(shù)（2）查表得彈性系數(shù)．（3）查表得區(qū)域系數(shù)．（4）重合度系數(shù)＝（5）螺旋角系數(shù)＝MPa1650MPa由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。4.5齒條幾何尺寸的確定根據(jù)齒輪齒條的嚙合特點(diǎn):（1）齒輪的分度圓永遠(yuǎn)與其節(jié)圓相重合,而齒條的中線只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時(shí)才與其節(jié)圓相重合.（2）齒輪與齒條的嚙合角永遠(yuǎn)等于壓力角.因此,齒條模數(shù)m=2.5,壓力角齒條斷面形狀選取圓形選取齒數(shù)z＝28，螺旋角端面模數(shù)端面壓力角法面齒距π端面齒距齒頂高系數(shù)法面頂隙系數(shù)齒頂高齒根高齒高h(yuǎn)=ha+hf=法面齒厚端面齒厚4.6齒輪軸的設(shè)計(jì)由于齒輪的基圓直徑，數(shù)值較小，若齒輪與軸之間采用鍵連接必將對(duì)軸和齒輪的強(qiáng)度大大降低，因此，將其設(shè)計(jì)為齒輪軸．由于主動(dòng)小齒輪選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，因此軸的材料也選用20MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火．查表得：20MnCr5材料的硬度為60HRC，抗拉強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，轉(zhuǎn)速n=10r/min圖4.1齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)公式忽略磨損，根據(jù)能量守衡，作用在齒輪齒條上的阻力矩為328.8N·M，作用在齒輪上的軸向力為，作用在齒輪上的切向力為彎曲疲勞強(qiáng)度校核＝Ｆ／＝/3.14MPa<525MPa剪切疲勞強(qiáng)度校核=F/=/3.14＜300MPa抗拉強(qiáng)度校核滿載時(shí)的阻力矩為齒輪軸的最小直徑為d=８mm，在此截面上的軸向抗拉強(qiáng)度為＝Ｆ／=1/3.1414=MPa<1100Mpa本設(shè)計(jì)選擇齒輪軸直徑D=204.7其它零件的選擇1.六角螺栓的選擇根據(jù)GB5780-2000選取螺紋規(guī)格d=M6圖4.2六角螺栓的選擇2.彈簧的選擇根據(jù)GB1358--93選擇代號(hào)為Y1的冷卷壓縮彈簧總?cè)?shù)n1=12有效圈數(shù)n=10材料直徑d=5節(jié)距t=10取彈簧中徑D=42彈簧內(nèi)徑彈簧外徑具體的數(shù)據(jù)如下圖圖4.3彈簧的選擇3墊圈的選擇根據(jù)GB848-85,選擇相配合的螺紋規(guī)格為d=8,具體數(shù)據(jù)如下圖:圖4.4墊圈的選取4油封的選擇根據(jù)JB/ZQ4606-86和軸徑選取氈圈油封,主要參數(shù)如下:圖4.5油封的選擇5滾動(dòng)軸承的選擇根據(jù)GB/T5801-1994選取滾針承的型號(hào)為NKI10/12，主要參數(shù)如右上圖圖4.6滾動(dòng)軸承的選擇6推力軸承的選擇根據(jù)GB/T301-1995選取推力7、止推螺母的參數(shù)，如下圖軸承的型號(hào)為51102，主要參數(shù)如下圖圖4.7推力軸承的選取4.8動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.8.1對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求1.運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角之間有一定比例關(guān)系。2.隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增大（或減小），作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力必須增大（或減?。Q之為“路感”。3.當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力≥0.025～0.190kN時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就開(kāi)始工作。4.轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。5.工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長(zhǎng)到最大值。6.動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。7.密封性能好，內(nèi)、外泄漏少。4.9液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算4.9.1動(dòng)力缸尺寸計(jì)算動(dòng)力缸的主要尺寸有動(dòng)力缸內(nèi)徑、活塞行程、活塞桿直徑和動(dòng)力缸體壁厚。動(dòng)力缸產(chǎn)生的推力F為式中，為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)度；L為轉(zhuǎn)向搖臂軸到動(dòng)力缸活塞之間的距離。推力F與工作油液壓力p和動(dòng)力缸截面面積S之間有如下關(guān)系(4.1)因?yàn)閯?dòng)力缸活塞兩側(cè)的工作面積不同，應(yīng)按較小一側(cè)的工作面積來(lái)計(jì)算，即（4.2）式中，D為動(dòng)力缸內(nèi)徑；為活塞桿直徑，初選＝0.35D，壓力p＝6.3Mpa。聯(lián)立式(4.1)和式（4.2）后得到（4.3）=50mm所以d=22mm活塞行程是車輪轉(zhuǎn)制最大轉(zhuǎn)角時(shí)，由直拉桿的的移動(dòng)量換算到活塞桿處的移動(dòng)量得到的。活塞厚度可取為B=0.3D。動(dòng)力缸的最大長(zhǎng)度s為

(4.4)=130mm動(dòng)力缸殼體壁厚t,根據(jù)計(jì)算軸向平面拉應(yīng)力來(lái)確定，即（4.5）式中，p為油液壓力；D為動(dòng)力缸內(nèi)徑；t為動(dòng)力缸殼體壁厚；n為安全系數(shù)，n=3.5~5.0;為殼體材料的屈服點(diǎn)。殼體材料用球墨鑄鐵采用QT500－05，抗拉強(qiáng)度為500MPa,屈服點(diǎn)為350MPa。t=5mm活塞桿用45剛制造，為提高可靠性和壽命，要求表面鍍鉻并磨光。4.9.2分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算分配閥的要參數(shù)有:滑閥直徑d、預(yù)開(kāi)隙密封長(zhǎng)度、滑閥總移動(dòng)量e、滑閥在中間位置時(shí)的液流速度v、局部壓力降和泄漏量等。1.油泵排量與油罐容積的確定轉(zhuǎn)向油泵的排量應(yīng)保證轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸能比無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)以更高的轉(zhuǎn)向時(shí)汽車轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，否則動(dòng)力轉(zhuǎn)向反而會(huì)形成快速轉(zhuǎn)向的輔加阻力。油泵排量要達(dá)到這一要求，必須滿足如下不等式：(4.6)式中—油泵的計(jì)算排量；—油泵的容積，計(jì)算時(shí)一般取＝0.75～0.85；—泄漏系數(shù)，＝0.05～0.10；—?jiǎng)恿Ω赘讖?；—?jiǎng)恿Ω谆钊苿?dòng)速度；＝式中—轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大可能頻率，計(jì)算時(shí)對(duì)轎車?。?.5~1.7;則動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的油泵排量Q可表達(dá)為(4.7)=47L/s2.預(yù)開(kāi)隙預(yù)開(kāi)隙，為滑閥處于中間位置時(shí)分配閥內(nèi)各環(huán)形油路沿滑閥軸向的開(kāi)啟量，也是為使分配閥內(nèi)某油路關(guān)閉所需的滑閥最小移動(dòng)量。值過(guò)小會(huì)使油液常流時(shí)局部阻力過(guò)大；值過(guò)大則轉(zhuǎn)向盤(pán)需轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)大的角度才能使動(dòng)力缸工作，轉(zhuǎn)向靈敏度低。一般要求轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角時(shí)滑閥就移動(dòng)的距離。＝＝(4.8)＝0.2mm式中—相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，（°）；t—轉(zhuǎn)向螺桿的螺距，mm.3.滑閥總移動(dòng)量滑閥總移動(dòng)量e過(guò)大時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)向盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后滑閥回到中間位置的行程長(zhǎng)，致使轉(zhuǎn)向車輪停止偏轉(zhuǎn)的時(shí)刻也相應(yīng)“滯后”，從而使靈敏度降低；如e值過(guò)小，則使密封長(zhǎng)度過(guò)小導(dǎo)致密封不嚴(yán)，這就容易產(chǎn)生油液泄漏致使進(jìn)、回油路不能完全隔斷而使工作油液壓力降低和流量減少。通常，當(dāng)滑閥總移動(dòng)量為e時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)允許轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為20°左右。(4.9)=0.49mm4.局部壓力降當(dāng)汽車宜行時(shí)，滑閥處于中間位置，油液流經(jīng)滑閥后再回到油箱。油液流經(jīng)滑閥時(shí)產(chǎn)生的局部壓力降(MPa)為（4.10）式中—油液密度，kg/m3;—局部阻力系數(shù)，通常?。?.0；v—油液的流速，m/s。的允許值為0.03～0.04MPa。5.油液流速的允許值[v]由于的允許值[]=0.03~0.04MPa,代入上式，則可得到油液流速的允許值[v]＝(4.11)6.滑閥直徑d(4.12)=110mm式中—溢流閥限制下的油液最大排量，L/min,—般約為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)油泵排量的1.5倍；—預(yù)開(kāi)隙，mm;—滑閥在中間位置時(shí)的油液流速，m/s7.滑閥在中間位置時(shí)的油液流速v(4.13)=5m/s8.分配閥的泄漏量（4.14）=2.26cm/s式中—滑閥也閥體建的徑向間隙，一般＝0.0005～0.00125cm;—滑閥進(jìn)、出口油液的壓力差；d—滑閥直徑；—密封長(zhǎng)度；—油液的動(dòng)力粘度。4.10轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)向搖臂至左、右轉(zhuǎn)向車輪之間用來(lái)傳遞力及運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向桿、臂系統(tǒng)。其任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的轉(zhuǎn)向搖臀的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不向軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來(lái)保證。非獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。后者與左、右轉(zhuǎn)向梯形臂又組成轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器在汽車上應(yīng)這樣安置：首先應(yīng)使轉(zhuǎn)向搖臂下端與縱拉桿鉸接的球頭中心在轉(zhuǎn)向過(guò)程中是在平行于汽車縱向平面的平面內(nèi)移動(dòng)；其次，為了使轉(zhuǎn)向縱拉桿與縱置鋼板彈簧協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)以避免轉(zhuǎn)向車輪的擺振。4.11轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如35Cr，40，40Cr和40CrNi用模鍛加工制成。多采用沿其長(zhǎng)度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向搖臂軸用三角花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有一定的錐度以得到無(wú)隙配合，裝配時(shí)花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對(duì)中以保證轉(zhuǎn)向搖臂的正確安裝位置。轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置及傳動(dòng)比等因素有關(guān)，一般在初選時(shí)對(duì)小型汽車可取100～150mm，我的設(shè)計(jì)尺寸為140mm。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20、30或35號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管制造，其沿長(zhǎng)度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接．球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。彈簧沿拉桿軸線壓緊的結(jié)構(gòu)制造容易，常為中、重型載貨汽車所采用。但這種結(jié)構(gòu)有明顯的缺點(diǎn)，即彈簧的壓緊力必須顯著地大于汽車在最壞的行駛條件下作用于拉桿上的軸向力，這對(duì)于球頭和襯墊的壽命也有不利的影響。彈簧沿球銷軸線壓緊的結(jié)構(gòu)無(wú)上述缺點(diǎn)。在這種結(jié)構(gòu)中彈簧的彈性壓緊力必須顯著地大于由于車輪通過(guò)不平路面而產(chǎn)生的作用于拉桿的最大垂向慣性力。以免在球形鉸接處出現(xiàn)間隙。整體式轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端和分段式橫拉桿左右邊桿外端的球形鉸接應(yīng)作為單獨(dú)組件，組裝好后以其殼體上的螺紋旋到桿的端部。以使桿長(zhǎng)可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。其他桿端的球形鉸接，其外殼應(yīng)與桿件制成一個(gè)整體。球頭與襯墊需潤(rùn)滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A，18MnTi，或20CrN制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深1.5～3.0mm，表面硬度HRC56～63。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；對(duì)于轎車亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過(guò)程中可滲入專門(mén)的成分(例如尼龍——二硫化鉬)，對(duì)這類襯墊則可免去潤(rùn)滑。桿件設(shè)計(jì)結(jié)果：轉(zhuǎn)向搖臂/mm140轉(zhuǎn)向縱拉桿/mm240轉(zhuǎn)向節(jié)臂/mm140轉(zhuǎn)向梯形臂/mm200轉(zhuǎn)向橫拉桿/mm12774.12本章小結(jié)以上內(nèi)容是對(duì)轉(zhuǎn)向器各個(gè)參數(shù)的具體計(jì)算，包括零件尺寸和強(qiáng)度的計(jì)算以及校核，齒輪等零件的等級(jí)材料的選擇，和齒條尺寸的確定。并針對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向部分的方案選擇并進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以及其它零件選擇。結(jié)論轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。本次設(shè)計(jì)，所選用的轉(zhuǎn)向器為適用于輕型商用車的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，對(duì)于已知的汽車數(shù)據(jù)如軸距，整備質(zhì)量等參數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)向系所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度校核的分析。同時(shí)還進(jìn)行了，轉(zhuǎn)向器的效率計(jì)算，轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比，力傳動(dòng)比，角傳動(dòng)比等計(jì)算。動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算以及常流式滑閥的設(shè)計(jì)計(jì)算。其計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，并且滿足強(qiáng)度條件。但由于經(jīng)驗(yàn)較少，所選用的桿件長(zhǎng)度，均按同類車型尺寸選取，難免有不當(dāng)之處，需要今后在實(shí)踐自中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)[1]卞學(xué)良，王志強(qiáng).基于R-W方法的麥弗遜懸架轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].《兵工學(xué)報(bào)》，2009.[2]孫玉華.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其特性的研究[D].西華大學(xué)：車輛工程，2009.[3]陳金根.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)百年演變及今后的發(fā)展方向[J].《中國(guó)科技博覽》-2010年15期.[4]王維冬.電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)[D].江蘇大學(xué)：車輛工程，2009.[5]劉亞輝，季學(xué)武.汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可變助力特性的設(shè)計(jì)[J].汽車工程，2010