汽车转向系统毕业论文 - 图文

哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）

因为端面齿距pt?pn/cos? ，齿条行程与齿轮转过弧长之比为：

s2pt2pn2/cos?2cos?1??? s1pt1pn1/cos?1cos?2于是s2?s1cos?1?167.45mm ，则齿条单向极限行程为smax?83mm cos?2齿条端面齿距pt2?pn2/cos?2?8mm

齿条齿数z2?s2/pt2?21.53取23。则齿条最大啮合行程=184.56mm. 齿条参数汇总见表2-10：

表2-10齿条参数汇总 序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 总长 直径 齿数 法向模数 压力角 螺旋方式 齿条端面齿距 尺寸参数(mm) 550 22 23 2.5 20° 右旋 8 2.5转向传动机构设计

为了让汽车转向轻便、灵活和精准，转向轴的内外转向轮转角的比例要

有一定的范围，这样来达到汽车转弯时做纯滚动运动，而在齿轮齿条转向系中，我们通常用转向梯形来实现。

图 2-11 转向中心的不同轨迹圆

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1，转向传动机构原理

将转向器齿轮齿条中齿条的水平直线运动转变成转向轮的偏转，这就是转向传动机构的基本作用，如上图2-11所示。而为了实现转向轮尽可能的做纯滚动运动，需要让两转向轮绕一个共同的瞬时转向中心转动，而为了达到这个要求，就需要对转向梯形机构进行精确的设计。

图2-12 齿轮齿条式转向器转向原理简图

我们都知道齿轮齿条式转向器没有转向节臂和直拉杆，它的齿条左右两侧是直接铰链转向横拉杆的，转向横拉杆在铰接梯形臂，所以我们在这里把转向梯形臂作为转向节一部分。

2，转向梯形机构尺寸的初步确定

转向梯形的基本尺寸主要有梯形臂长（用m表示）和梯行底角（用θ表示）。汽车的布置空间确定梯形臂长度，它也影响到横拉杆轴向力受力大小。

根据经验公式，横拉杆轴向力

FS?FQl1?FQ （2-10） l'msinθ式中FQ——作用于转向节上臂的力，一般情况FQ=0.5G1；

G1——前轴负荷；

l ——纵拉杆轴向力作用力臂；

l’——横拉杆轴向力FS的作用力臂。

由上式可以得出，梯形臂长度需要适当，其长度不能太短，也不能太长，由于当其他参数保持不变时，横拉杆轴向力和梯形臂长m是成反比关系，随着m减小FS增大。如果梯形臂太长，则布置起来会非常困难。

3，转向传送机构的臂、杆与球销

通常情况下，转向传动机构的杆件选取20、30或35号钢制造，这些材料的特点主要是质量小、强度好。各元件的连接形式选择球形铰接。球形铰接有这样一个优点就是可以防止由于磨损产生的间隙。球形铰接通常是采用

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弹簧把球头与衬垫压紧。并且需要润滑和防尘罩。

衬垫与球销最通常的材料是合金钢18MnTi，20CrN，或12CrNi3A，并且渗碳淬火处理，深度1.5～3.0mm，硬度达到HRC 56～63。球形铰接的壳体通常使用钢35或40制造。

4，转向横拉杆设计

转向横拉杆与梯形转向杆系的相似。球头销通过螺纹与齿条连接。当这些球头销依制造厂的规范拧紧时，在球头销上就作用了一个预载荷。防尘套夹在转向器两侧的壳体和转向横拉杆上，这些防尘套阻止杂物进入球销及齿条中[18]。

转向横拉杆端部与外端用螺纹联接。这些端部与梯形转向杆系的相似。侧面螺母将横拉杆外端与横拉杆锁紧[19]。

横拉杆的接头位于横拉杆的两端,主要作用是传递扭矩,使梯形臂转动。零件有一个螺纹孔，主要作用是连接横拉杆。还有一个内螺纹孔，主要作用是连接梯形臂。

转向横拉杆及接头的尺寸设计参数如表2-13所示

表2-13转向横拉杆及接头的尺寸汇总

序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 横拉杆总长 横拉杆直径 螺纹长度 外接头总长 球头销总长 球头销螺纹公称直径 外接头螺纹工程直径 尺寸参数（mm） 255 16 50 124.5 62 M10?1 M12?1.5 2.6齿轮轴校核

1.计算支撑反力 在垂直面上

FAy?Fr?FBy?579.2N

在水平面上

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FBx?FtL1/(L1?L2)?920.17N

FAx?Ft?FBx?1226.9N

2.画弯矩图

在水平面上，a-a剖面左侧、右侧

MaH1?MaHr?FAx.L1?36807N?mm 在垂直面上，a-a剖面左侧

MaV1?FAy?L1?17376N?mm a- a剖面右侧

MaVr?FAy?L2?10096.8N?mm

扭矩T?23640N

合成弯矩，a-a剖面左侧

Ma1?MAv12?MaH12?40702.34N?mm

a- a剖面右侧

Mar?MAvr2?MaHr2?38166.75N?mm

转矩T?23640N 3.判断危险剖面

显然，a-a截面左侧合成弯矩最大，扭矩为T，该截面左侧可能是危险剖面。

4.轴的弯扭合成强度校核

由《机械设计》查得[?]?[??1]?90MPa,[?0]b?150MPa

??a-a截面左侧

[??1]?0.6 [?0]b

M2?(?T)2?e??68.61MPa<[?]

W5.轴的疲劳强度安全系数校核

查《机械设计》表3.2得

查《机械设计》329页附录表1，得K??3.5 K??2.10

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