轻型货车转向系统设计及建模

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5.1.3转向器计算载荷的确定 .............................................................................. 26 5.1.4循环球式转向器零件强度计算 .................................................................. 27 5.2整体式转向梯形结构 ............................................................................................. 29 5.3基于Matlab的转向梯形机构优化设计 ................................................................ 33 5.3转向系结构元件 ..................................................................................................... 39 5.4本章小结 ................................................................................................................. 40 第6 章 基于CATIA的循环球转向系统的三维建 .......................................................... 41

6.1 CATIA软件简介 ................................................................................................. 41 6.2 循环球式转向系统的主要部件 CATIA 三维设计............................................. 41 结 束 语 ............................................................................................................................... 50 致 谢 ............................................................................................................................... 51 参考文献 ............................................................................................................................... 52 附录 程序清单 ..................................................................................................................... 53

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第1章 绪 论

1.1转向系概述

转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各

转向轮之间有协调的转角关系。

机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。采用动力转向的汽车，还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。 对转向系提出的要求有：

1）汽车转弯行驶时，理想情况下全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。否则会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性；

2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶；

3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动； 4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小；

5） 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力； 6） 操纵轻便；

7） 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小；

8） 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构； 9） 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置；

10） 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。 较

1.2轻型货车转向系统设计主要内容

本设计以循环球式转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影

响；二是机械转式向器的设计；三是转向传动机构的设计；四是转向梯形机构设计。因此本设计在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动转向器螺杆旋

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转，与螺杆配合的螺母外齿与扇形齿轮啮合，通过安装在扇形轴上的转向臂向转向拉杆机构传递操作力，实现转向。 (1)汽车转向系方案的设计。 (2)汽车转向器方案的设计。 (3)汽车转向传动机构的设计。 (4)转向系的设计计算。

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第2章 汽车转向系方案

2.1转向系主要性能参数

转向系的主要性能参数有转向系的效率，转向系的角传动比与力传动比，转向

器传动副的传动间隙特性，转向系的刚度以及转向盘的总转动圈数。

2.1.1转向器的效率

转向系的效率?0由转向器的效率?和转向操纵机构的效率?'决定，即：

?0????' （2.1）

转向器效率?又有正效率??与逆效率??之分。功率P1由转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，反之为逆效率。

??????式中 P1——作用在转向轴上的功率； P2——转向器中的摩擦功率； P3——作用在转向摇臂轴上的功率。 1.正效率??

(P1?P2) （2.2）

P1(P3?P2) （2.3） P3 影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。

(1)转向器的类型、结构特点与效率

汽车上常用的转向器形式有循环球式、蜗杆滚轮式、齿轮齿条式和蜗杆指销式等几种。齿轮齿条式。循环球式转向器的正效率比较高，其正效率??可达到85%。同一类型的转向器，因结构不同，效率也有较大差别。如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以有滚针轴承、圆锥轴承和滚珠轴承三种结构。第一种结构

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