四轮汽车的转向机构设计
摘要：本文刚开始介绍了汽车的发展历史，以及它发展的现状，然后指出本文有要研究的内容是汽车的转向机构设计。首先要确定转向机构设计的方案，同时通过不同的转向机构组成部分的组合，设计出一种新的汽车转向机构。在转向机构中采用循环球式转向器使滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而具有较高的传动效率，同时使用寿命还大大增强，但它也有制造困难，机构复杂等缺点。
本文重点设计了循环球式转向器，并对转向器零件强度、刚度进行了校核，同时还对转向系计算载荷进行确定，同样也对所设计的转向机构进行了分析和研究，同时还提出了转向系容易出的一般故障及解决方法。
关键词： 转向系；转向机构；循环球式转向器
The design of automobile steering system
Abstract：This paper firstly introduced the development of automobile,then automobile steering system was pointed out the content of this paper.In order to design the automobile steering machine,so many datas should be lookupped.The new automobile steering machine designed in this paper is a combination of all kinds of parts. Because of used the cycle-ball steering gear,the automobile steering machine has very high of efficiency,although it is not easy to manufacture and very precious.
The focus of this paper is the design of the cycle-ball steering gear as well as steering gear parts strength and Stiffness calculated cooperation with the standard.Of course the analyse of the automobile steering machine is also introduced in this paper as well as some troubles of automobile steering machine, and the methods to solve these troubles.
Keywords: automobile steering machine；cycle-ball steering gear
前言
从第一辆汽车发明到现在以来，它已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车开始每小时18公里的速度到现在从零加速到一百只要三秒多钟，由此可见汽车的发展是巨大的。通用、福特、丰田和本田等这些著名的公司现在已经成为大家耳熟能详的名字。如今汽车的发展更是日新月异，一个多世纪以来，世界汽车业已如同一棵树木一样从幼苗长成了参天大树。汽车的各项技术也像树木一样已从树干发展到枝叶。在安全性方面，自1902年美国贝克工程师在纽约汽车竞赛中最早使用汽车安全带到现在，汽车的主动安全装置包括自动防抱死装置ABS、电子眼、全球定位系统GPS等，被动安全装置包括安全带、安全气囊、安全气帘等。在发动机方面，从最初的单缸到多缸，从化油器到燃油电子喷射、从往复式到转子式。随着科技的进步，各种新的技术还会源源不断地应用到汽车上，包括最新发展的油-电混合动力技术和燃料电池技术。进入21世纪后，轿车主体发展趋势将是系列化、轻量化、小型化、电子化、柴油化。
现在由于环境的因素，对汽车的环保要求也越来越高，为此近年来汽车业界一直在致力于开发油-电混合动力车和氢燃料电池车。其中较为领先的有日本丰田和本田、美国通用及戴-克集团等。氢燃料电池被称为“零污染”电池，由氢和氧发生反应产生能量，副产品只有水。目前，氢的来源一般是天然气和沼气。此外，可以通过电解水将氢和氧分离而提取氢。而电能则可以通过煤燃烧或核反应堆来产生。
汽车通常是由发动机、车身、电气设备、底盘等四部分组成。发动机是使供入其中的燃料燃烧而发出动力，也就是为汽车提供动力。车身是驾驶员工作地场所，也是装载乘客和货物地场所。车身应为驾驶员提供方便地操作条件，以及为乘客提供舒适安全地环境或保证货物完好无损。电气设备由电源组、发动机起动系和点火系、汽车照明和信号装置组成。此外，在现代汽车上愈来愈多地装用了各种电子设备：微处理机、中央计算机系统及各种人工智能装置等，显著提高了汽车的性能。底盘它包括传动系，行驶系，转向系，制动装置。
转向系作为汽车底盘的组成部分之一，由此可以看出那它的作用是显而易见的，在本文的以下内容中将重点介绍汽车转向系的组成，设计以及它的分析。图1为汽车的一个基本转向机构。
目录
第1章 绪论（1）
第2章 转向系的的参数设计（4）
第2.1节 转向器的效率（4）
第2.2节 转向系传动比及其变化特性（6）
第2.3节 转向系计算载荷的确定（7）
第3章 循环球式转向器的设计（8）
第3．1节 主要尺寸参数的选择（8）
第3.2节 循环球式转向器零件强度计算（11）
第4章 车辆转向机构设计和分析（15）
第4．1节 车辆转向机构设计（15）
第4.2车辆转向机构分析（18）
第5章 汽车转向系统各部分结构和作用（22）
第5．1节 悬架配用的转向传动机构以及作用（22）
第5．2节 助力转向器（25）
第6章 汽车转向系统常见故障分析及处理方法（28）
第7章 结论（30）
参考文献（31）
致谢（32）
第1章 绪论
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。
转向系一般由转向操纵机构、转向器和转向机构三部分组成。操纵机构就是所谓的方向盘，当转动方向盘时，转向轴和蜗杆随着转动，滚动与蜗杆啮合上下移动，使转向摇臂摆动，推动直拉杆前后移动。于是转动节以转向主销为中心，带动一侧前轮偏转，达到控制车辆转向的目的。
转向器又分为传统纯机械式和助力式。目前使用较多的是机械式转向器，不过近年来电动、电控动力转向器已得到较快发展，不久的将来可以转入商品装车使用。电控动力转向可以实现在各种行驶条件下转动转向盘的力都轻便。
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，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，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，保证转向盘与转向轮转动方向一致。
正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2．5倍。通常用转向时驾驶员作用·在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50—100N；有动力转向时，此力在20—50N。当货车从直线行驶状态，以10km／H速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N；有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2．0圈，货车则要求不超过3．0圈[1]。
川公网安备: 51019002004831号