齿轮齿条式转向器设计设计.doc

齿轮齿条式转向器设计摘 要该设计在对齿轮齿条式转向器的结构及工作原理进行分析的基础上，完成齿轮齿条动力总成的设计。包括齿轮齿条式转向器、转向助力装置、动力缸、转向控制阀总成及齿轮、齿条、动力缸等零件的设计，同时还进行了相关校核工作。经校核计算及理论分析，该齿轮齿条式转向器动力总成能够满足相关规范及工作要求。对于只用前桥转向的三轴汽车，由于中轮和后轮的轴线总是平行的，故不存在理想的转向中心。计算转弯半径时，可以用一根与中、后轮轴线等距离的平行线作为假想的与原三轴汽车相当的双轴汽车的后轮轴线。对于用第一、第三两车桥转向的三轴汽车，可以第二桥车轮轴线为基线，分别利用上式求出第一桥和第三桥两侧车轮偏转角之间的理想关系式，作为设计上述两车桥的转向梯形的依据。动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用1。关键词：转向器；齿轮齿条；设计AbstractThe steering assembly with rack and pinion was designed based on the analyse of the structure and working principle of steering gear.The design included some assemblys,suah as steering gear,power steering gear,steering control valve.The design included some element too,such as rack,pinion,power steering cylinder,verifications were done at the same time.The steering gear could work and meet the related standards.Mechanical steering system is the energy source of manpower, all-edge pieces are mechanical, to manipulation by the institutions (steering wheel), the steering gear, transmission mechanism to three major components. Redirector is the manipulation of the rotary motion into linear motion drive mechanism (strictly speaking is similar to linear motion), is the shift of the core components.Power steering in addition to these three components, its main power source is the power steering device. The power steering devices most commonly used is a hydraulic system, and there is inseparable from the pump, tubing, valves, piston and storage tanks, each equivalent circuit system of batteries, wires, switches, motors and the role of ground.Redirector (also often called to the machine), is completed by the otary motion to linear motion (or approximate linear motion), a group of gears, but lso to a slowdown in the transmission of the device. History, there have been various forms of redirector Xu, a more commonly used rack-and worm that crank pins, recycling the ball - rack-tooth fans, circulating that the ball crank the first and the third form of the deformation, and worm wheel is a rare even.Key words：Steering gearrack ； pinion；design - II -目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 引言11.2 齿轮齿条式动力转向器的工作原理41.2.1 齿轮齿条转向器工作原理41.2.2 动力转向系统的工作原理4第2章 转向器的整体结构设计方案82.1 动力转向器的整体结构及附属机构82.2 转向器结构方案分析102.3 液压动力转向特点分析102.3.1 液压动力转向系统132.3.2 常流式液压动力转向系统132.3.3 常流式液压助力转向系统的结构布置方案142.3.4 转向油罐与转向油泵16第3章 转向器结构方案的确定和具体设计203.1 转向器结构确定203.1.1 阿克曼几何学203.1.2 最小转弯半径213.1.3 转向系的效率223.1.4 转向系的角传动比与力传动比233.2 齿轮齿条传动副设计253.2.1 变传动比齿轮齿条的原理分析253.2.2 斜齿圆柱齿轮的设计263.2.3 传动副传动方案的设计273.2.4 齿条的设计273.3 动力缸结构设计283.3.1 作用力的计算283.3.2 动力缸尺寸计算29结 论31致 谢32参考文献33附 录34千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- III -第1章 绪论1.1 引言汽车行驶时要经常改变行驶方向，这就需要有一套能够按照驾驶需要使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮（通常是前轮）的偏转动作。这套机构就是汽车的转向系。转向系通过对左、右车轮不同转角的合理匹配来保证汽车沿着设想的轨迹运动3。按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构（方向盘）、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动（严格讲是近似直线运动）的机构，是转向系的核心部件。动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用1。转向器（也常称为转向机），是完成由旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。历史上曾出现过许多种形式的转向器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更是少见2。齿轮齿条传动方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反应灵敏的优点，但同时也容易产生打手和摆振等现象。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。不过齿轮啮合过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。正是为了改善这些问题，才使动力式齿轮齿条转向器得到广泛应用2。动力转向器是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置。随着最近汽车发动机功率的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构越来越普及。值得注意的是，转向助力不应是不变的，因为在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得轻飘，很难捕捉路面的感觉，也容易造成转向过于灵敏而使汽车不易控制。所以在高速时要适当减低动力，但这种变化必须平顺过度。汽车动力转向器均采用液压作动力源，液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，也无须润滑，油液的阻尼作用还可以吸收路面冲击力，有利于改善转向操作感觉，但液体流量的增加会加重泵的负荷，需要保持怠速旋转的机构，并且产品结构复杂，对加工精度和密封的要求相对较高1。目前，轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器，其基本组成如下图1-1所示。图1-1为桑塔纳轿车转向器组成图捷达轿车转向器的安装及布置如下图所示，其转向器通过两个U形支架和橡胶管支承并固定在副车架上，两个转向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。如下图1-2所示。图1-2为捷达轿车转向器的安装及布置如下图有些轿车转向齿条的动力不是两端输出，而是中间输出，如下图1-3所示。图1-3为中间输出的齿轮齿条式转向器1.2 齿轮齿条式动力转向器的工作原理 齿轮齿条动力转向器主要是由齿轮齿条转向器工作原理和动力转向系统的工作原理等构成。1.2.1 齿轮齿条转向器工作原理齿轮齿条式转向器中作为传动副主动件的转向齿轮安装在壳体中，与水平布置的转向齿条啮合。弹簧通过压块将齿条压靠在转向齿轮上，以保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺钉调整。工作时，转向齿条的中部与转向拉杆托架联接，转向左.右横拉杆与转向节臂相连。当转动转向盘时，转向齿轮转动，使与之啮合的转向齿条沿轴向移动，从而使左右