本田锋范轿车齿轮齿条转向器设计开题报告 - 图文

题目：本田锋范轿车齿轮齿条转向器设计

毕业设计(论文)开题报告

2013年 12月 10日

本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理 一、毕业设计（论文）综述 1．题目背景及研究意义 伴随着中国汽车市场的繁荣发展，为整车企业做配套供应的零部件企业正在慢慢转变角色，特别是拥有核心技术的零部件企业，将与专攻总成或系统开发的企业展开更多的合作，与整车企业建立同步开发或超前开发的新型整零配套合作的模式也在逐步形成。 汽车转向系统作为汽车操控总成的重要组成部分，用来保持或者改变汽车行使方向的机构，转向系统应准确、快速、平稳地响应驾驶员的转向指令，转向系统受到外界扰动时，在驾驶员松开方向盘的状态下，应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。转向系统是汽车零部件中安全系数要求很高的产品之一，其未来发展的情况，将会对整个汽车行业产生至关重要的影响。 2.国内外相关研究情况 转向器是转向系主要构成的关键零件，随着电子技术在汽车中的广泛应用，转向装置的结构也有很大变化。从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(RP型)。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。 齿轮齿条式转向器是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向。所以，这是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单，成本低廉，转向灵敏，体积小，可以直接带动横拉杆。在汽车上得到广泛应用。循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮、蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。 在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90％；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50％，法国已高达95％。在世界范围内，汽车循环球式转向器占45％左右，齿条齿轮式转向器占40％左右，蜗杆滚轮式转向器占10％左右，其它型式的转向器占5％。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。 日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62．5％，发展到现今的90％以上了。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65％，齿条

齿轮式占 35％。 由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。齿轮齿条式转向器的主要优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除间隙，这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；制造成本低。 而现代汽车转向器的发展趋势如下： 1.适应汽车高速行驶的需要 从操纵轻便性、稳定性及安全行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。 2.充分考虑安全性、轻便性 随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。 3.低成本、大批量专业化生产 随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。 4. 汽车转向器装置的电脑化 汽车的转向器装置，必定是以电脑化为唯一的发展途径。 二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 1.主要内容 1.1转向系的发展及国内转向器发展状况 1.2转向系系统分析 1.2.1转向系的设计要求 1.3.转向器设计与计算 1.3.1转向系计算载荷的确定 1.3.1.1原地转向阻力矩 1.3.1.2转向盘手力 1.3.2齿轮齿条设计

1.3.3齿条的强度计算 1.3.3.1齿条的受力分析 1.3.3.2齿条杆部受拉压的强度计算 1.3.3.3齿条齿部弯曲强度的计算 1.3.4小齿轮的强度计算 1.3.4.1齿面接触疲劳强度计算 1.3.4.2曲疲劳强度计算 2.采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 研究方案 （1）齿轮齿条式转向器布置形式的选择 根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，在汽车上有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位于前轴前方，前置梯形。 （2）齿轮齿条啮合参数的选择 齿轮齿条啮合传动时，根据小齿轮螺旋角与齿条齿倾角的大小和方向不同，可以构成不同的传动方案。在设计时，只要合理的选取这几个参数就可以获得需要的传动比。但是小齿轮的模数不能太小，否则会使齿条齿廓在啮合时啮合点离齿顶太近，齿根的弯曲应力增大，易产生崩齿。同时小齿轮的变位系数不能太大，否则会造成齿条齿顶平面与小齿轮齿根圆柱面的间隙过小，对润滑不利，而且容易造成转向器卡死的现象。 （3）转向器效率的分析 转向器的效率分为正效率η+与逆效率η-。齿条输出功率与转向器小齿轮轴输入功率之比称为转向器的正效率；小齿轮轴的输出功率与齿条的输入功率之比称为转向器的逆效率。转向器的正逆效率主要受转向器内摩擦功率的影响，P入=P出+P摩擦，所以当摩擦功率不变时，随着负载的增大，转向器的效率也增大。但是如果负载的方向与齿条轴线方向重合时，有可能使转向器的内摩擦功率增大，是转向器的效率下降。下面的计算认为转向器中摩擦副的摩擦因数为常数，而且作用的齿条上的力是沿齿条轴线方向的。 （4）转向器的强度校核 转向器有EPS与非EPS两种状态，两种状态都有相应的转向器与之匹配。要求两种状态下转向梯形结构不变，转向器使用相同的壳体，齿条行程相同，小齿轮花键规格相同，齿条直径以及齿条螺纹部分相同，唯一不同的是齿轮与齿条的参数。 （5）运用AutoCAD软件绘制转向器总装配图以及主要部件的零部件； 2.2 已知参数