毕业设计（论文）-汽车循环球转向器的设计

1.3研究目的及意义现今，汽车在很多方面都得到很好使用。行车安全也成为急需要解决的一个重要难题，在全球范围内汽车交通事故每时每刻都在发生，该如何规避事故的发生？汽车的组成部件有许多，转向器是其中不可缺少的一个，它与行车安全息息相关，由此也可以看出转向系统与我们的生命紧密连在一起。经过这么多年的发展，汽车转向器的种类已经有很多种了，但是从目前国内外各类转向器被应用的情况来讲，汽车上应用最多的是循环球式。本次毕业设计就是根据自己所掌握的知识，以及通过资料，把握转向器的各种特点，设计出一款符合要求的循环球式转向器，根据所学知识并且结合相关资料书籍以及汽车设计要求，使设计符合使用要求。由于该转向器相对来说更加耐用，所以其对于经常在不平坦的道路上驾驶的越野车来说是比较好的选择。其在中、大型汽车上也可以广泛使用，而那些小型的乘用车却不是循环球式转向器最好，因此，现在小型商用车一般都会选择别的类型转向器。比如就连以前的忠实使用者奔驰，也开始放弃它转而让齿轮齿条式转向器来代替。1.4本设计研究内容1.收集与查阅轿车齿轮齿条转向系统的相关技术资料；2.进行轿车循环球式转向系统的总布置设计和其传动系统机构设计；3.绘制总成图及部分零件图；4.用UG软件进行三维设计；我们先通过自己去学习和了解一些与汽车设计有关的知识，然后再通过已经知道的各部件相关的参数以及结合一些理论上的知识，确定循环球式转向器各部件参数，最后要进行强度的校核，如果校核的结果不符合国家相关要求就需要重新计算，直到结果满足要求的时候为止，在确定转向器的相关尺寸大小之后，然后绘制相关的图纸。

第2章汽车转向系统设计汽车转向系，通俗一点来讲其实就是指那些专门用来可以改变或保持汽车运动方向的那些零部件的总称。司机可以通过转向系统来操纵汽车，改变其行驶的方向，使汽车按找司机意志运动。由此，很容易发现，汽车转向系非常重要，它关系到汽车是否可以正常行驶。2.1汽车转向系的类型和组成汽车转向系统是改变汽车在运动过程中的方向的一个系统，驾驶员就是通过转向器来控制汽车的运动方向，并且可以使汽车按照驾驶员的个人意愿来行驶。汽车转向系统与汽车的行驶安全有着密不可分的关系，如果转向器出现问题就很可能是汽车无法正常行驶，严重时将会造成人员伤亡。2.1.1机械转向系机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。图2-1机械转向系示意图1-转向盘；2-转向轴；3-转向万向节；4-转向传动轴；5-转向器；6-转向摇臂；7-转向直拉杆；8-转向节臂；9-左转向节；10、12-梯形臂；11-转向横拉杆；13-右转向节图2-1所示为机械转向系的组成和布置示意图。当汽车转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴2、转向万向节3和转向传动轴4输入转向器5。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂6，再经过转向直拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节13及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂10、12和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆11组成。从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。由转向摇臂至转向梯形这一系列部件和零件（不含转向节）均属于转向传动机构。目前，许多国内外生产的新车型在转向操纵机构中采用了万向传动装置（转向万向节和转向传动轴）。这有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化。只要适当改变转向万向传动装置的几何参数，便可满足各种变型车的总布置要求。即使在转向盘与转向器同轴线的情况下，其间也可采用万向传动装置，以补偿由于部件在车上的安装误差和安装基体（驾驶室、车架）的变形所造成的二者轴线实际上的不重合。转向盘在驾驶室安置位置与各国交通法规规定车辆靠道路左侧还是右侧通行有关。包括我国在内的大多数国家规定车辆右侧通行，相应地应将转向盘安置在驾驶室左侧。这样，驾驶员的左方视野较广阔，有利于两车安全交会。相反，在一些规定车辆靠左侧通行的国家和地区使用的汽车上，转向盘则应安置在驾驶室右侧。2.1.2动力转向系动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过动力转向装置提供的。但在动力转向装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此，动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。对最大总质量在50t以上的重型汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向。故这种汽车的动力转向装置应当特别可靠。

2.2基本设计参数表2-1原始数据参数数值参数数值中华骏捷1.8MT倒档3.167最大总质量1415kg减速比4.444发动机最大功率轮胎滚动半径0.229m变速箱速比3.455－1.944－1.286－0.969－0.8002.3转向器主要部件设计2.3.1转向操纵机构（1）转向盘的尺寸及布置转向盘有轮毂、轮缘和轮辐组成。若采用大直径的转向盘，会使驾驶人员进出驾驶室感到困难；若采用小直径的转向盘，则在转向时要求驾驶人员施加较大的力量。转向盘布置过高会影响人对道路和仪表盘的视野；转向盘布置过低，则在操纵离合器、制动踏板时影响驾驶人员腿部的动作。在选择转向盘直径时，应考虑与汽车的类型和大小相适应。乘用车、小型客车、小型商用车的转向盘直径参考直径为400mm；中型客车、中型商用车的转向盘参考直径为450mm或者500mm；大型客车和大型商用车的转向盘的参考直径为550mm。（2）转向轴的防伤安全措施根据交通事故统计资料和对汽车碰撞试验结果的分析表明：汽车在正面碰撞时，转向盘、转向管柱和转向器是使驾驶员受伤的主要元件。因此，要求汽车在以48km/h的速度、正面同其他物体碰撞的试验中，转向管柱和转向轴后移量在水平方向上不得大于127mm；在台架试验中，用人体模型的躯干以6.7m/s的速度碰撞转向盘时，作用在转向盘上的水平力不得超过11123N，见GB11557-1998。为此，需要在转向系中设计并安装能吸收冲击能量的机构，或者采取能减轻驾驶员受伤程度的措施。吸收能量的方法是使有关的转向系零件在撞击时产生塑性变形、弹性变形或摩擦等来实现。当转向轴采用万向节连接的结构，可以通过合理布置保证在汽车正面碰撞时，防止转向轴等向车身内移动，如图1-3[4]所示。这种结构虽然不能吸收碰撞能量，但其结构简单，主要万向节连接的两轴之间存在夹角，正面撞车后转向传动轴和转向盘就处在图中双点划线的位置，转向盘没有后移便不会影响驾驶员安全。转向轴上设置有万向节不仅提高安全性，而且有利于使转向盘和转向器在汽车上得到合理布置，提高了操纵方便性，拆装容易。图2-2转向操纵机构1-方向盘；2--转向轴；3-橡胶垫；4-转向铸管支架；5-转向铸管支座；6-转向操纵机构支架7-转向轴限位弹簧；8-上万向节；9-转向传动轴；10-花键防护套；11-下万向节；12转向柱管；13-转向节轴套2.3.2转向传动机构转向传动机构的结构图如下图（2-3）所示图2-3转向传动机构1-转向摇臂；2-转向纵拉杆；3-转向节臂；4-转向梯形臂；5-转向横拉杆2.3.3转向器机械转向器说到底其实就是一种力的传动装置，它就是简单的把驾驶员作用在转向盘的转动力改变成为转向摇臂上的摆动力，然后再按照一定的条件去进行传递。在遇到突发状况时，我们需要紧急刹车，这样就很容易使司机碰撞到方向盘，为了防出现这种不必要的伤害，我们就需要采取一些相对来说比较不错防范方法。通常我们可以安装安全气囊或者是在汽车内部安装防伤害的装置，以此预防不必要的受伤。2.4转角及最小转弯半径确定转向器的内、外转向轮转角存在着一定的关系，其大小由下式决定：(2-1)式中：表示外转向轮转角；表示内转向轮转角；L表示轴距；理想的转角关系如图2-4所示图2-4汽车内、外转向轮转角间的关系用表示汽车的最小转弯半径；与分别表示其内、外转向轮在最大转角；L表示轴距；K表示主销距；a表示转向轮的转臂，则汽车的最小转弯半径可以按找下式计算：(2-2)通常为35º～40º，为了减小值，值有时可达到45º；

2.5汽车转向器的组成与分类2.5.1齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器是继循环球式转向器之后第二大应用比较多的转向器，一般多用与乘用车上。2.5.2循环球式转向器此次设计所采用的是整体式循环球式液压助力转向器，液压阀采用的是转阀，这种动力转向器的结构主要由机械部分和液压部分组成，而其中的机械部分和普通的循环球式机械转向器基本上是一样的，由壳体、螺杆螺母、滚珠、齿条和齿扇、前盖、后盖、侧盖以及调整螺母等组成，而它的液压助力部分由控制阀、油缸、还有活塞（活塞和螺母是集成于一体的）等组成。具体如下图2-5。 图2-5循环球式液压转向器1－控制阀；2－螺杆；3－齿条活塞（螺母）；4－壳体；5－调整螺栓；6－侧盖；7－齿扇轴在这种转向器中，由于有液压油的存在，在转向器工作时，缸体所承受的压力是非常大的，最大的工作压力可以达到15MPa，而此次设计中，转向器所承受的最大工作压力为13.7MPa。由上图可以看出，在缸体的上端部分是油缸的工作油腔，左端油腔和右端油腔分别通过油道和转向器的转阀连接在一起，螺母和活塞集成于一体，既包含齿条，又有活塞的作用，螺杆和阀套集成在一起，转向轴和阀芯集成于一体，而转向轴和螺杆通过扭杆来连接。齿扇轴连接摇臂（图中没有绘制出）将转向力矩输出到车轮。这样的转向器做成一体的结构可以节省材料，减少零部件的加工量，但是对材料的要求很高，要求利用铝合金材料来做转向器的壳体。循环球式液压助力转向器的工作原理本次设计选用的是六槽式转阀，阀芯的油槽上开有3个相互成120°的油道与阀芯的内孔相接而直接和螺杆的中心孔相接，而螺杆的中心孔与其中一个油腔是连通的；而阀套上开有9个槽，3个接油箱为出油口，3个为进油口，还有三个接另一个油腔。方向盘转动时，输入轴转动，阀芯客服扭杆的弹性作用产生一个相对于阀套的小的角位移，即转阀中只有一侧油腔的油道口是全开的，另一侧全闭，这样油沿着打开的油道进入其中一侧的油腔，使得这一侧油腔的油压不断增大，另一侧的油腔油道封闭，油压不变，由于油是几乎不能被压缩的，这样两侧的油腔就会产生压力差，充满油的一侧油会推动活塞往另一侧移动，起到助力作用，这样驾驶员就不需要费太大的力气就可以轻松操纵方向盘，而且汽车的行驶也变得较为稳定。

第3章循环球式转向系统主要部件设计3.1循环球式转向器的结构选型3.1.1参数的确定循环球式液压助力转向器设计的主要参数包括缸径、工作压力、输出扭矩。而输出扭矩是设计条件中已知的，理论最大输出扭矩为1785Nm，设计条件中要求最大工作压力为13.7MPa。动力转向器的输出扭矩与其他参数的关系如下：M=P(S0-S1)RF式中：M——动力转向器输出扭矩（N·M）；P——油泵最大工作压力（MPa）；S0——油缸的工作面积（m2）；S1——螺杆外径所占的面积（m2）；RF——扇齿分度圆半径（m）。在这里，油缸的工作面积取决于油缸的缸径，而缸径的取值范围通常有110mm、100mm、90mm、80mm、70mm等，此次设计中我们选取100mm。3.1.2转向器结构的确定设计应满足以下条件：（1）壳体质量不能太大，各零部件要满足工作条件的前提下提高刚度和强度；（2）采用整体式：转向轴（转向器转矩输入轴）和阀芯集成于一体，阀套和螺杆集成于一体，螺母和活塞集成于一体；（3）采用六槽式转阀，采用贯通式螺杆和齿条活塞，采用三体式壳体；（4）在设计的同时要考虑装配的轻便性和可行性，要保证不会出现干涉现象，也要考虑加工的可行性；（5）在设计过程中要严格按照国家标准。根据要求，初步定下此次设计的转向器的结。3.1.3转向器的计算载荷的确定在设计转向器时，不能单纯的设计计算，必须要考虑到能够保证汽车行驶的安全性，因此必须保证转向器有足够的强度，而在计算零件强度时，需要用到汽车所受的载荷，所以必须要提前计算出汽车的载荷。由于我们采用的是循环球式转向器，转向器内的螺杆和螺母之间有滚珠，他们之间的滚动摩擦代替了原先传统转向器的滑动摩擦，而滚动摩擦是很小的，因此可以近似的认为转向器所受的载荷主要是由车轮转向时转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力。由半经验公式得汽车在路面上的原地转向阻力矩Mf：其中：f——轮胎与地面的摩擦系数，一般取0.7，故f=0.7；M——转向阻力矩，单位（N·mm）；G1——转向轴负荷，单位（N）；P——轮胎气压，这里取P=3.5kg/cm=0.343N/mm。计算得：而最大承受载荷（设计载荷）P约为前桥载荷的一半，那么P=0.5×G1=0.5×3500×9.8=17150（N）汽车在行驶过程中，作用在转向器的各个零件上的载荷是经常在变化的，只能用假定的方法对载荷进行计算。假定载荷计算的方法分为以下三种情况：（1）以驾驶员作用在方向盘的最大转向力来确定；（2）按照汽车在停止行驶时在原地转向所需要的转向力矩（和转向阻力矩相等）来计算；（3）以前桥负荷的一半来作为计算载荷。很显然以其他2种方法计算的载荷都很大，而且我们这次设计的转向器是为轻型汽车设计的，因此选用第一种假定方式计算，其他两种都是适合重型汽车的载荷设计。故采用驾驶员作用在方向盘上的最大转向力FHmax=600～700N，取前者即FHmax=600N来计算载荷。3.2转向器的结构设计与计算3.2.1螺杆、螺母基本参数的设计（1）螺距和齿扇分度圆半径的确定由结构关系可得：s=(φ/360)t（3-2-1）其中：s――活塞移动的距离；φ――转向盘转角；t――螺杆螺距。又由传动关系得到：β360∙2π∙rw=s其中：β――齿扇转角；rw――由式（3-2-2）、（3-2-3）得角传动比iw=式子中iw是已知的，而分度圆半径rw=mz2（其中：m――齿扇模数，m=6；Z――齿扇齿数，一般在12-18范围内取（具体参见齿扇轴的设计这一节），故取z=12。所以rw=所以代入式（3-2-4）中得到t=12mm，而查了相关资料，螺距t在范围t=8～13mm内选取，故满足要求。（2）螺杆外径和螺母内径的设计计算图3-1螺杆、钢珠和螺母传动副的结构由《汽车设计》这本书可以查出，螺旋线导程角在6°～11°之间选取，取=6°，则由，即可初步确定中心距D=36.34mm。而查资料可知螺杆外径D1=20～38mm，而且螺杆外径D1和螺母内径D2以及钢球中心距D之间满足关系：D2－D1=（5%～10%）D，所以综合计算之后，最终定下D=35mm，D1=34mm，D2=36mm。（3）钢球数量n的确定（3-2-5）其中：D――钢球中心距，D=35mm；

W――转向器的一个环路中的钢球的工作圈数，为了使得钢球之间的载荷能够分布均匀，一般W在1.5～2.5之间取值，当工作圈数大于2.5圈时，需要采用2个独立的钢球运动环路，在这里取W=2.5；D――钢球直径，查资料得知D在6～9mm之间取值，而且查相关标准，最终取国标值D=7.144mm；――螺杆螺旋线导程角，=6°。代入数据求得n=38.47个，取整数得n=39个，即单个工作环路中钢球个数为39个。（4）螺杆螺母钢球滚道截面的设计循环球式转向器的滚道截面有四点接触式、两点接触式和椭圆滚道截面等。在这里，为了轴向定位的稳定，在比较了几种截面后，我们选取四点接触式的滚道截面。这种滚道截面由四段圆弧组成，螺杆和螺母的滚道截面各有两段圆弧，加工较为复杂。具体如下图所示：图3-2四点接触式滚道截面图中θ角是钢球与螺杆（螺母）滚道接触点处的正压力的方向与螺杆（螺母）滚道截面的轴线的夹角，若增大θ角，则径向力增大轴向力减小，若减少θ角，则径向力减小轴向力增大，所以一般取θ=45°来使得径向力和轴向力分配均匀。R2是螺杆螺母的滚道截面中每段圆弧的半径，为了减少钢球和螺杆、螺母之间的摩擦，R2一般要满足R2＞d2，一般取R2=（0.51～0.55）D，所以在这里我们取R2=0.55×D=3.93mm（5）导管内径的确定在循环球式转向器中，螺母和螺杆之间运动的滚珠必须要形成一个运动循环的回路才能保证转向器能一直工作下去，这就要求螺母上有两个对应的孔，然后通过导管来连接，使得滚珠能够通过导管重新进入初始的轨道来完成循环运动。如下图：图3-3螺母上的导管导管内径D1满足：D1=D＋e其中：ｅ为钢球与导管内壁的间隙，e一般在0.4～0.8mm之间选取，初定e=0.8mm，则D1=D＋e=7.144＋0.8=7.944（mm），而导管壁厚我们取1mm。（6）螺杆和螺母材料的选取螺杆和螺母我们选择采用20CrMnTi钢来制造，其表面都需要经过渗碳淬火的热处理工艺，来提高螺杆、螺母的滚道部分和轴承部分的表面硬度，渗碳深度为0.8～1.2mm，而钢球的国标规定其表面硬度要大于HRC60，所以螺杆和螺母的滚道和轴承部分渗碳后硬度可达HRC56～64，其他部位就选择镀铜，心部的硬度应该要达到HRC32～38。螺杆和螺母的螺距精度要达到±0.005mm，四个螺距误差要小于0.015mm，而且滚道表面的粗糙度为Ra0.4，滚道中径的圆柱度要小于0.02mm。3.2.2齿条齿扇传动副的设计（1）齿扇的主要参数计算这种循环球式转向器的齿扇轴强度要求比普通的机械转向器的齿扇轴强度要大一些以便能够承受动力转向器较大的输出转矩。齿扇轴齿数一般多为三齿和五齿，而由于转角的变大，本次设计决定采用三齿齿扇。除此之外，齿扇的齿厚也是线性变化的，沿着齿宽方向变化，它的外观与普通的直齿圆锥齿轮相似。图3-4变厚齿扇由上小节可知，已知整圆齿数为z=12，要满足设计条件中的“输出摆角为±45°”则需保留的齿数为三个齿。模数已知为m=6，法向压力角α0根据图3-5选择α0=27°相应的齿顶高系数X1=1.0，X2=1.25，切削角根据图3-10选择γ=7.5°。初定扇齿宽F=30mm，截面B-B离基准平面O—O的距离为20mm，截面C图3-9齿扇计算用图图3-5循环球式转向器的部分参数齿扇计算依据如下图：图3-6齿扇计算依据由上述参数结合图3-6得：分度圆直径：D=mz=6×12=72mm齿顶高：h=m=1.0×6=6mm齿根高：h=m=1.25×6=7.5mm齿全高：h=h＋h=13.5mm径向间隙：c=h-h=1.5mm虽然齿厚在变，但是齿扇齿的分度圆、基圆半径是不变的，基圆半径为R0=D/2-h1=30mm最大变位系数：同理最小变位系数：=-0.219基准齿顶圆直径：D=（z＋2）m=（12＋2×1.0）×6=84mm最大齿顶圆（B—B处）直径：D=（z＋2＋2）m=（12＋2×1.0＋2×0.439）×6=89.3mm最小齿顶圆（C—C处）直径D=（z＋2＋2）m=（12＋2-2×0.219）×6=81.4mm基准分度圆弧齿厚s=最大分度圆弧齿厚（B-B处）s=（）m=（3.14/2＋2×0.439×tan27°）×6=12.1mm同理可得最小分度圆弧齿厚（C—C处）s=8.1mm （2）齿扇轴的材料选取采用20CrMnTi钢，齿扇轴表面和齿扇表面的硬度要达到HRC58—64，可以采用渗碳淬火；心部硬度要达到HRC25—30，多采用调质处理。（3）齿条参数的计算如下图：图3-6齿条参数计算参考图计算各参数如下表：表3-1齿条参数齿条压力角α齿距t=πm=18.85mm齿条节线齿厚S=t齿条齿顶高h齿条齿根高h工作齿高h0=2m=12顶隙cc=0.25m=1.5齿条全高H=13.5mmFFfFFe3.3液压式动力转向机构的计算3.3.1动力缸尺寸计算对于动力缸的设计我们需要知道其各部分相关的尺寸，这些都需要我们计算才能得到。如果用转向摇臂长度用表示；转向摇臂轴到动力缸活塞的距离用L表示。那么动力缸产生的推力F为可用下式表达：推力F、工作油液压力p和动力缸截面面积S三者之间存在这一定关系，其具体的关系如下式：(3-3-1)工作面积应依照较小一面来进行计算，用D表示动力缸内径；表示活塞杆直径，初选＝0.35D，压力p＝6.3MPa，即（3-3-2）通过式(3-3-1)和式（3-3-2）我们可以得到（3-3-3）=63mm所以d=22mm活塞厚度B=0.3D。动力缸的最大长度s为:

(3-3-4)=130mm要确定动力缸壳体壁厚t的大小,一般情况下，我们可以是通过计算轴向平面拉应力来确定的，即（3-3-5）式中，p表示油液压力；D表示表示动力缸内径；t表示动力缸壳体壁厚；n表示安全系数；表示壳体材料的屈服点，其中n=3.5~5.0;=350MPa。t=5mm3.2.2分配阀的设计对于分配阀的设计，我们需要知道的数据有很多，而这些都是需要我们去计算得出的。（1）油泵排量与油罐容积的确定油泵排量需要满足下列不等式：式中—油泵的容积，＝0.75～0.85；—泄漏系数，＝0.05～0.10；—动力缸缸径；—动力缸活塞移动速度；＝式中表示转向盘在转动时候可能频率的最大值，在计算的时后，如果对与轿车的值我们取在1.5~1.7之间；那么油泵排量Q我们可以表达为(3-3-6)=47L/s（2）预开隙的确定相对来说是比较重要的，通常情况下我们需要转向盘转角在的时候，滑阀要移动远。＝＝(3-3-7)＝0.2mm式中：—转向盘转角，（°）；（3）滑阀总移动量滑阀总移动量用e表示，对于e值的选取需要精心选择，以合适为主，不能大也不能小。(3-3-8)=0.49mm（4）局部压力降当汽车处于正常运动的时后，油液通过滑阀时就会产生局部压力降(MPa)，计算式为（3-3-9）式中—油液密度，kg/m3;—表示局部阻力系数，值取3.0；v—油液的流速，m/s。的允许值为0.03～0.04MPa。（5）油液流速的允许值[v]由的可以选取值[]=0.03~0.04MPa,代入（3-3-9）得到油液流速可以取的值；[v]＝(3-3-10)（6）滑阀直径d(3-3-11)=110mm式中—油液最大排量，L/min,取值要求：比发动机处于怠速状态的时候的油泵排量多0.5倍；—预开隙，mm;v—滑阀位于中间时，油液流速表达式，m/s(3-3-12)=5m/s（7）分配阀的泄漏量（3-3-13）=2.26cm/s式中—滑阀阀体的径向间隙，一般＝0.0005～0.00125cm;d—滑阀直径；—密封长度；—油液的动力粘度。3.2.3动力转向的评价指标（１）动力转向器的作用效能作用效能指标我们表示为。S我们一般可以去1~15之间。（２）路感司机在驾车行驶的过程中，可以通过方向盘上传来的力感觉出路面情况，在其转动方向盘的时候都需要克服一种阻力，这就是司机的路感。（３）转向灵敏度转向灵敏度、用转向盘行程和滑阀行程三者之间存在一定的关系，其关系可以用下式表达：(3-3-14)的大小与动力转向灵敏度有关系，当越小的时候，灵敏度相对来说反而会比较高。（４）静特性的分段图对于动力转向器来说，它的向右转和向左转的静特性是有一定的规律的，而其规律就是它是相互对称的。而一般对其对称性要求是其要大于0.85。图3-7静特性曲线分段图3.3转向传动机构设计转向传动机构不单单只是指某一个元件，而是对组成转向系的所有元件的统称，通俗得将就是它不是单独的而是由许多零部件所构成的。它的功用其实很简单，就是把转向器所输出的力，通过它传送到转向的那个车轮，从而使汽车完成转向，从而达到驾驶汽车的目的。3.3.1选材与表面处理传动机构的杆件的材料选取与后期处理也很重要，首先是材料的选取，一般我们采用无缝钢管（20、30或35号钢）制造，选用这些材料不但可以提高部件的刚性，而且还可以使其质量变得较轻。其次是对其表面进行处理，由于球头和垫片的工作表面磨损都很严重，所以就需要在工件的表面涂一层气体等离子金属，通过这种简单的工艺处理可以大大提高其耐磨度使其使用寿命的到增长。而各个杆件的外形不是固定的，可以根据整体需要进行合理设计。

3.3.2杆件设计结果 表3-2转向摇臂/mm140转向纵拉杆/mm240转向节臂/mm140转向梯形臂/mm200转向横拉杆/mm600

第4章零件的强度校核4.1钢球与滚道之间的接触应力已知接触表面硬度为HRC56～64，则许用接触应力的MPa.钢球与滚道之间的接触应力可用下式计算≤（4-1）式中：K——系数，根据A/B值从下图中查找，A/B=D1(2R2-D)/2R2(D1＋D)，得出A/B=0.08故得K=0.970；D1――螺杆外径，34mm；R2——滚道截面半径，3.93mm；D——钢球直径，7.144mm；图4-1系数K与A/B的关系E——材料弹性模量，E=2.1MPa；N——每个钢球与螺杆滚道的正压力：其中：（4-2）——转向盘圆周力；Fh=；FHmax=600N；D为钢球中心距，35mm；——转向盘轮缘半径；取R=210mm；——螺杆螺线导程角；；——钢球与滚道间的接触角；；——参与工作的钢球数；；――钢球接触点至螺杆中心线之距离，代入数据求得=21500N＜4.2齿的弯曲应力齿扇通常用20CrMnTi钢制造，需用弯曲应力=540MPa。齿扇的弯曲应力可由下式算得：（4-3）式中：P——设计载荷，17150Nh——齿扇的齿高，6mmB——齿扇的齿宽，30mmS——齿扇的齿厚，9.42mm带入数据得=231.9MPa<4.3转向摇臂轴直径的确定转向摇臂轴的直径可由下式计算：（4-4）式中：k——安全系数，一般取2.5～3.5，这里取3；M——转向阻力距，已知2.531N·mm；——扭转强度极限，20CrMnTi钢为300MPa=300N/mm2。带入数据得：D=36mm，而我们选取的转向摇臂轴的直径为38mm大于这个最小值，故而复合要求。

结论本次毕业论文的课题题目是循环球式转向器设计，通过翻阅资料，了解汽车设计的基本要求以及汽车组成，通过自我学习以及老师讲解设计出一款符合理论实际的循环球式转向器。首先，通过简单的论述讲述有关转向器的一些问题，不同类型转向器在各个国家使用情况以及对转向器研究的目地和意义。后面通过对简单的介绍讲述转向系和转向器的优缺点及其组成。此次需要设计的是在