转向系统设计手册

转向系统设计说明书设计原则：通过对所开发车型与已开发同类车型〔或标杆车〕的比较及所开发车型的前桥负荷,初步确定转向器总成的构造和相关参数。故在选取时应遵循以下原则；1、转向器构造选型原则：、依据整车布置尺寸，确定转向器构造尺寸。、依据使用和本钱状况，确定是否使用通气螺塞。2、转向器参数选型原则：、依据转向盘布置形式，确定是左置转向器或右置转向器。、依据前桥负荷，选定转向器输出扭矩及输入轴花键。、依据车型的最小转弯半径确定转向摇臂输出摆角能否满足使用要求。、依据产品信函〔或工程描述书〕转向传动比是否承受变传动比形式。、依据产品信函〔或工程描述书〕所描述的整车的使用状况，确定传动间隙特性。3、转向摇臂选型原则：、依据标杆车进展类比。、依据车型的最小转弯半径确定转向摇臂在转向器上的中间位置。、依据车型总布置，确定转向摇臂的偏距和长度。4、转向传动轴及管柱的选型原则：、依据标杆车进展类比。、依据点火开关和组合开关确定转向传动轴及管柱的形式。、依据整车需要或本钱考虑确定是否承受双万向节构造，转向盘可调构造或缓冲吸能构造。5、依据标杆车进展类比。、依据总布置确定转向盘直径。、依据整车需要或本钱考虑，是否承受防伤转向盘。一、转向机局部一．设计目标满足日本转向器样件的安装尺寸。在构造上我们参考样件和XXX。二．方案说明转向器形式产品主要技术性能参数转向器形式产品主要技术性能参数齿轮齿条式动力转向器适用前轴负荷〔Kg〕1000输出负荷〔N〕6500最高工作压力〔MPa〕7.84推举油泵流量〔L/min〕7.0转向器线角传动比40.84适宜温度范围〔℃〕-40～+135齿条行程范围〔mm〕138±1输入轴总圈数〔圈〕3.38±0.10转向器中心距〔mm〕16.25齿条直径〔mm〕φ25油缸内径〔mm〕φ41齿轮模数〔mm〕1.85扭杆与齿轮轴承受花键联结方式，其优点：此构造利用花键过盈联结，省去了打销过程，简化了工艺。增大了密封空间。齿条的支承型式聚甲醛材料的衬套，其主要优点是磨擦系数小，耐磨性好。齿条支承座的预紧型式齿条〔该间隙为调整螺塞与齿条支承座间的距离，该间隙可防止因加工或热处理时，齿轮齿条发生弯曲变形或转向器内进入杂质而0.12-0.3mm。2.4.1先将锁紧螺母松开,调整调整螺塞,使调整螺塞拧到底，然后再回退30°-60°后将锁紧螺母拧紧即可。1齿轮：mn=1.66；Z1=8；25〔右；mn=1.66Z2=35〔左n=5.22=2°齿条行程L=138=69×2；齿条外径φ25.5；中心距：a=16.25；20°线角传动比计算mZicosn

=5.22*8/cos5°=41.92方向盘总圈数：nL 138 3.29〔圈〕i 41.92依据公司常用的几个刀具模数，验算传动比i选择m=1.85；Z=7； 25〔右；n 1 mZ计算得出i

cosn

=40.84由于〔41.92-40.84〕/41.92=2.449%<5%所以取m=1.85；i=40.84；n=138/40.84=3.38〔圈〕n依据转向器本身构造特点以及中心距要求，选取齿轮轴的变位系数。求，一般齿轮的齿顶高系数取偏小值。而降低了重合系数。在进一步验证国外图纸时，此理论得到验证。参照同类产品，初步选定齿轮：ha0.627 ,x1 ha0.627，c

0.6，cn10.313

0.2752 n2齿轮与齿条的计算齿数Zmn压力角αn螺旋角βxn

齿 轮71.8520°右旋)0.6

261.8520°左旋〕0.6

备注左右手法则d1

d mZ1 t

mZn 14.289cosha

h (h*a1

x)mn

2.27

h h* ma2 a2

1.16hf

h (h*c*)m

1.74hf1(h*a2

cc1

)mn

f2 a1 2 nhhh1=h+h=2.82a1 f1h=h+h=2.92 a2 f2齿顶圆da齿顶圆dfd=d+2h=18.83a1 1a1d=d-2h=13.17f1 1 f1d d cos 13.26dbb11ttgt 21.88°tgncost齿顶圆压力角αat arccosdb145.235°at1 da1bb1cos2(25/2)2(ad1/2)2bad21xm Hn nH=7.9955 1 tg轴交角θ=20°25径线的距离 tg4h*xcos25bsin总重合度ε2.0052a1at1t1sin2ntn25satda2Z1.65

2xtgn Z

tgtg t at

t at而s 1.650.250.4mn0.4625~0.74符合齿顶不变尖的条,故参数选择是合理的atα为法面压力角；nα 为齿顶端面压力角；atα为端面压力角；tx为法面变位系数。n齿轮公法线长度及跨齿数的计算跨 齿 数 ：Z” 1k

2xtg11 n cos22x 2Z”n

tg

0.5costg tg t180tg tnn180

inv

Z”

nt式中Z”Zt

Z

9.263invnK=2wn

w*

w*mn式中w*2xn

sinnw*cosn

k0.5Z”invn

由以上公式得wn

9.191构造尺寸确实定设计原则:在保证转向器安装尺寸与原件全都的条件下，力求保证转向器的外形及外观尺寸与原件全都,其内部尺寸及构造利用我们现有的成熟产品构造加以设计。壳体：它部位干预，因此壳体的外形尺寸尽可能与原样件全都,同时考虑壳体与油缸要铆接,在壳体的右端要装密封圈,考虑到齿条的行程,参照我厂成熟技术的阀芯，油封,轴承等,综合考虑后,确定壳体、阀体的尺寸。油缸总成:为了保证转向器的输出力,考虑到活塞,齿条的尺寸及行程以及缸端限位套等,油缸的长度,内外径,通左,右腔的油口位置就可以确定。齿轮轴与齿条:依据转向器需要的线角传动比以及现有的刀具的模数来确定齿轮轴以及齿的位置等。阀套:由于阀芯总成是参照成熟工艺，故借用已有的阀套。输入轴:构造形式借用已有产品，花键为金杯转向器的输入轴花键。扭杆:刚度校核:由于FC-1转向器所用的阀与瑞风转向器所用的阀根本一样,转向器输出力也相近,故用类比法取扭杆直径为φ5.80 ,有效长度为80mm。0.05则扭杆所受的扭矩计算如下:Gd4Mk φ为输入轴相对扭杆的转角584LLG为剪切弹性模量，对于40Cr常用80.0Gpa-85.0GPa由输入轴与阀套的装配图来测出输入轴阀口的关闭角2.2097G=83.0Gpa五、工艺：1技术要求：扭杆在承受最大扭矩作用时，齿轮轴端的花键不被破坏。〔轴花键不失效。2但模数过小，抗扭强度就会下降。附注：扭杆压入齿轮轴，压入负荷：min9.8KN;：min7.85KN。(参考小红旗资料)3、阀芯总成在阀体壳体装配中的轴向间隙的掌握。分保证产品的性能。六、主要零件的理论计算圆柱销与齿轮轴间过盈量的计算：2.96N，依据机械设计手册中计算公式得到结合直径 df

3.5，结合长度l 3.1df

250.11E2106~2.35106MPa，包涵直径比qa

d dm

3.5250.14，泊松比0.3~0.31，查表得Ca

1.34，C1

0.74。Pfmin则

F d lx f f

)，Pfmin

Pfmax

eaminPfmindaCa/Ea，则eamin

522.743.51.34/2170000.011e

789.443.51.34/2170000.017e

P

d Cm 1

/E，则1elmin

522.743.50.74/2170000.006e

789.443.50.74/2170000.009

e

e

，S

e

e ，则lminSemin

0.0110.0060.017，S

0.0170.0090.026因此，为了满足最小过盈量的要求圆柱销的尺寸为3.50.0390.029依据实际状况将圆柱销分为两组：3.50.034，3.50.039圆柱销与输入轴间过盈量的计算：

0.029

0.034中的计算公式得到结合直径 df

3.5，结合长度lf

14.5，包涵条件外径d 10，摩擦系数0.11E2106~2.35106MPa，包涵直径比aq d da m

3.5100.35，泊松比0.3~0.31查表得C 1.579，Ca

0.979。Pfmin则

F (d lx f f

)，Pfmin

6KN(3.514.50.11)342.1N/mm2Pfmax

8KN(3.514.50.11)456.2N/mm2e

P d Cfmin a a

/E，则aeamin

342.13.51.579/2060000.009e

456.23.51.579/2060000.012e

P

d Cm 1

/E，则1elmin

342.13.50.979/2060000.006e

456.23.50.979/2060000.008

e

e

，S

e

e ，则lminSemin

0.0090.0060.015，S

0.0120.0080.020因此，为了满足最小过盈量的要求圆柱销的尺寸为3.50.0450.015依据实际状况将圆柱销分为两组：3.50.030，3.50.045输入轴与节叉联接处尺寸校核

0.029

0.030节叉也为设计，因此也是承受已有工艺。七、附录符号说明β－齿轮螺旋角ρβ－齿条倾角γi－－线角传动比xmha※－齿顶高变位a－－中心距Ｈ－－齿条中心线至分度线的距离附：转向力的计算XXX一般是对样机作出其力特性曲线，然后通过对阀芯的油口尺寸的掌握5Mpa时的扭矩来掌握。在设计过程中，通过XXX的成熟产品，根本可以做到对扭杆和输入轴的尺寸设计到达5Mpa扭矩。二、动力转向油管局部管性能不会因此受到影响。三、动力转向油泵局部〔一〕转向器参数最高使用压力7.84Mpa油泵推举流量7.0L/min油缸内径￠41齿条直径￠25适用前轴负荷1000Kg最大输出负荷6500N齿条行程137-139〕转向油泵参数:理论排量7.5ml流量曲线见功能图最大压力8Mpa旋向 右旋转速范围500~8000r/min〔三〕关于C工程的方案转向器为车的快速转向器,476发动机,xx公司所开发油泵特地为此发动机开发,参数和转向器参数相匹配。油泵参数可以依据要求作调整，以使转向系统配置到达最正确工作状态，关于转向系统其它配置参考意见：10.4L以上,5mg以下,可承受回油过滤过滤精度40μm左右,进油过滤可大点在80μm左右,油箱的布置位置离泵距离要尽量近,0.5m以内，并且油箱位置应高于油泵的位置。以减小吸油阻力。2〔国外根本上都承受件可实车进展变频管的选用试验。四、转向管柱局部1、产品来源和作用，起传递扭矩、防盗、被动安全防撞吸能等作用。依据供给的样件，结合国内外可调、防撞吸能转向管柱的先进标准和我公司二十年转向管柱设计开发和生产阅历，尤其近十年来对可调、防撞吸能转向管柱的争论开发，特别是湖南长丰猎豹〔日本三菱技术、荣成华泰〔韩国现代技术、万丰皮卡、秦川福莱尔、奇瑞QQ、塞宝等可调、防撞吸能转向管柱的开发成功并已批量供货。依据这些产品的C工程转向管柱总成作产品技术可行性分析。2、产品主要构造和技术性能2.1可调机构该转向管柱可进展前、前方向调整，以满足驾驶员的不同需要。沿顺时针方向转动手柄，调整机构翻开，上支架与上固定座马上松开，此时择到适宜位置时，反方向转动手柄调整机构锁紧。2.2防撞吸能构造该转向管柱具备三级防撞吸能。转向轴分上下两段，上转向轴〔扁轴〕装在下转向轴套〔扁套〕中，中间通〔扁套〕在上固定座及下支架槽内。当方向盘受到的冲击载荷超过了允许范围时，冲击能量传递给下转向轴套向〔防撞管、防撞衬圈〕也被挤压变形在槽内滑动，驾驶员的损害，起到了安全保护作用。2.3安全防盗构造GB15740-1995主要技术性能指标200N.m294N.m。196N.m定功能不能消灭任何特别现象。转向轴总成空转动扭矩不大于0.25N.m。0.20mm。3000N。万向节十字轴的转动扭矩不大于0.30N.m。万向节叉的摆角不小于90°。29.4N.m30′。69N以下。70-90N。490〔MI。上轴承拔离力5KN以上。锁定机构耐久试验：在锁键上使用42N.m扭矩，3000次无特别。调整机构耐久试验：10000次后无特别。振动试验：200万次后无特别。转动疲乏寿命试验：经50万次试验后无特别。试验条件：负荷±30N.m100～150转/分，回转角±180°。0.30mm2500N。静态压缩性能试验轴向力作用下，防撞衬片能被挤压变形，从而产生轴与套的相对滑移。转向传动轴、套管叉在1000～2000N轴向力作用下，防撞衬片能被挤压变形，从而产生轴与套的相对滑移。1300～2300N轴向力作用下，尼龙被挤压变形，从而能够在槽内滑移。动态性能试验依据GB11557-199〔FMVSS203，11123N。3、 主要零件

的速度水平撞击转向盘时，作用在转向盘上的水平自制件万向节叉〔3种〕外购件〔弹簧片上支架、上固定座、防护板、下支架、防撞卡块、固定片、手柄总成、调整块2种、防撞衬圈〔尼龙件、衬管、拉簧、上螺栓、锁紧螺母、六角螺母、小六角螺栓、小垫圈、防撞管〔尼龙件、带齿六角螺栓、弹性垫圈、下防撞衬片〔弹簧片、万向节总成〔2〕全部的外购件我们将在合格分承包方中择优选择：万向十字轴总成：杭州万向钱潮股份轴承：杭州万向钱潮股份或日本光洋精工公司4、 主要零部件及装配初始工艺流程上转向轴：→车轴承档、螺纹档→挤花键→滚螺纹→去毛刺→检验下转向轴套：→挤花键→去毛刺→检验锁止