【《汽车电动助力转向系统的的设计计算过程案例》2400字】

汽车电动助力转向系统的的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u20798汽车电动助力转向系统的的设计计算过程案例 1310771.1对动力转向机构的要求 173241.2齿轮齿条转向器的设计与计算 114401.2.1转向系计算载荷的确定 285901.2.2齿轮齿条式转向器的设计 471721.2.3齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 1021321.2.4齿轮齿条传动受力分析 1174191.2.5齿轮轴的强度校核 111.1对动力转向机构的要求(1)当方向盘受到切向力时（取决于汽车的形状），动力转向被激活(2)随着转向阻力的增加（或减少），手握方向盘的力量也会增加（或减少），称为"路感"。(3)保持车轮转向角和方向盘转角之间的角传动比。(4)转向后，为保持汽车稳定的直线，方向盘必须具有自动回正能力。(5)灵敏度能满足对复杂路况转向要求。(6)电动助力部分和机械转向部分必要时单独工作，不互相影响。1.2齿轮齿条转向器的设计与计算根据输入齿轮输入位置和齿条输出方式不同，齿轮齿条式转向器分为四种形式：中间输入，两端输出（图4-1a）；侧面输入，两端输出（图4-1b）；侧面输入，中间输出（图4-1c）；侧面输入，一端输出图（图4-1d）[13]。本次设计考虑到电机布置位置，结合电动机齿条助力式方案，采用侧面输入，两端输出（图4-1b）图4-1齿轮齿条式转向器的布置形式1.2.1转向系计算载荷的确定转向系的载荷计算主要集中与对齿轮齿条转向器的受力力分析和校核，这些脆弱而精密的传动部分对于转向系的性能和寿命有着至关重要的作用。根据这些力对齿轮齿条转向器的强度和刚度计算，以便采取更加经济有效的结构方案。一般方法是用经验公式完成这些力的初步计算。(4-1)式中：——车辆原地转向阻力()；——前轴载荷，为整备质量（1220kg）的58%取707.6kg；——摩擦系数，标准路面为0.7；——轮胎气压()，取值区间，取。代入下式计算：转向器角传动比：（4-2）由表2-2可知：，内轮，外侧，转向盘可转动圈数，取整：作用在方向盘上的力（4-3）——转向节臂，齿轮齿条转向器在计算时取1；——转向盘直径，考虑到驾驶员的驾驶空间有限取；——正效率，车辆实际行驶过程中，由于内外环境因素，效率低于理论值取梯形臂计算：梯形臂长度=×0.8/2=406.4×0.8/2=162.6mm取整：取160mm轮胎直径的计算：由表2-1数据计算：（4-4）转向横拉杆直径的确定：（4-5）圆整，得——梯形臂长度；——转向横拉杆许用应力，查机械设计，初步估算主动齿轮轴的直径：由以下经验公式计算可得：——许用应力，查表得，——转向盘最大力矩，。所以取=18mm1.2.2齿轮齿条式转向器的设计（1）齿条齿条轴齿条部分与齿轮啮合，该部分对轮齿条强度、加工精度、寿命等要求高。远离齿的一端加工为与滚珠式减速机构相连接的螺杆，加工要求相对较低，为减轻重量，齿条断面为V型。齿轮轴直接在轴上加工一个齿轮，形成一个齿轮轴以获得足够的强度刚度。从斜齿轮的特点可以看出，增加螺旋角可以改善齿轮比，增加运转的平稳性，从而增加使用寿命。斜齿轮的曲率增加了齿轮啮合齿数，传递更多的动力，运行更平稳。转向横拉杆图4-2转向横拉杆外接头横拉杆与外接头壳体通过螺纹联接。当这些球销按照制造商的规格被拧紧时，球销就会有预载。转向器两侧的壳体和转向器之间的交叉连接处应安装防尘套，以防止杂物进入转向器。齿条调整：通过转动锁紧螺母改变小齿轮与齿条之间的间隔，弹簧在此期间弹簧预紧力发生改变，进而改善齿轮齿条工作状态。（图4-3）为齿轮齿条装配图图4-3齿轮齿条装配图三种类型的齿条断面：圆形、V形和Y形。转向传动比当方向盘从中间位置转到极限位置，转向角比率应是这样的：需要更大的转向角才能使前轮转过相同的角度。对于乘用车，转向角比应选择在15和20之间。在这种情况下，比率为16:1，即在这个比率下，每16°的转向角，前轮就会转动1°。齿轮齿条转向器的安装：该转向器一般安装在前横梁上，转向器外部应套上保护套，起到防尘、保护精密零件的作用。齿轮齿条式转向器的设计要求：该转向器的小齿轮通常是斜齿轮。模数一般在2到3毫米之间。齿轮齿数一般较少，通常在6个左右。在本次的设计中，变传动比的齿条压力角变化不大，与之啮合的齿轮压力角一般大于9度并且小于15度，以保证高效的传动效率和齿轮齿条零部件寿命长久。齿轮轴和齿条的设计计算齿轮材料选取和许用应力的计算①选材②确定和b)（4-7）式中——齿轮转速（r/min）；——齿轮转一周，啮合的次数；c）应力计算取,（4-8）（4-9）（4-10）（4-11）（2）.初步确定齿轮的基本参数a.选择齿轮类型齿轮采用斜齿圆柱齿轮，与齿轮啮合的齿条为保持啮合状态一样加工为斜齿。b.选择齿轮传动精度等级7级精度c.齿轮预备参数初选按当量齿数d.首次计算模数在本设计中，选取转向器输入端施加的扭矩转矩（4-12）=2.31e.载荷系数的计算，由,对称布置，取；取f.（4-13）圆整为标准值，取（3）.确定齿轮传动主要参数和几何尺寸a.齿宽b（4-14）b.齿顶圆直径==21（4-16）c.齿根圆直径（4-17）d.e.模数根据传动比变化特性（4-18）齿轮为齿条为即，齿条模数为f.（4-19）g.（4-20）h.（4-21）（4）.校核齿面接触疲劳强度查机械设计表，查图，取，带入可得=1678.6齿强度合格。1.2.3齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析假设车轮从中间位置向左极限位置转动，齿条左端点到右端点的距离为，车轮从中间位置向右极限位置转动，齿条位移距离，那么为齿条理论最短长度。当车轮从中间位置向左极限位置转动图4-5转向横拉杆的运动分析简图同理当车轮从中间位置向右极限位置转动，=80=339.3=80+339.3-340理论齿条长度=80.7+79.3=160取L=2001.2.4齿轮齿条传动受力分析齿轮与齿条齿面摩擦很小，在受力分析时不予考虑。将作用点的力分解为沿轴向力，沿径向力。=2×20000/16=2500=937.8=623.31.2.5齿轮轴的强度校核(1).轴的受力分析①画轴的受力简图（见本章末）。②计算支承反力在垂直面上在水平面上③计算弯矩1在垂直面上，a-a剖面左侧a-a剖面右侧计算计算合成弯矩，a-a剖面左侧a-a剖面右侧计算④计算转矩转矩（2）.判断危险剖面经比对上述弯矩大小发现a-a截面左侧合成弯矩最大，该截面左侧可能是危险剖面。（3）轴的弯扭合成强度校核由《机械设计》[4]查得，，=60/100=0.6。