车辆工程毕业设计论文-吉利微型车转向系设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-吉利微型车转向系设计(编辑修改稿)内容摘要：

11转向横拉杆 12拉杆支架 13转向节 图 齿轮齿条式转向器 齿轮齿条转向器的主要缺点是：因逆效率高 60%70%面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至转向盘产生反冲，反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车行驶方向，转 向盘突然转动又会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。 循环球式转向器 循环球式转向器 由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 其结构如图。 13 1螺母 2弹簧垫圈 3转向螺母 4转向器壳体密封垫圈 5转向器壳体底盖 6转向器壳体 7导管夹 8加油 （通气）螺塞 9钢球导管 10球轴承 1 23油封 12转向螺杆 13钢球 14调整垫片 15螺栓 16调整垫圈 17侧盖 18调整螺钉 19锁紧螺母 22滚针轴承 21齿扇轴（摇臂轴） 图 循环球式转向器 循环球式转向器的主要优点：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到 75％ —80％；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加 工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条与齿扇之间的间隙调整工作容易进行；适合用来做整体式动力转向器。 循环球式转向器的主要缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。 蜗杆滚轮式转向器 蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。 蜗杆滚轮式转向器的主要优点是：结构简单；制造容易；因为滚轮的齿面和蜗杆上的螺纹呈面接触，所以有比较高的强 14 度，工作可靠，磨损小，寿命长；逆效率低。 蜗杆滚轮式转向器的主要缺点是：正效率低；工作齿面磨损后，调整啮 合间隙比较困难；转向器的传动比不能变化。 蜗杆指销式转向器根据其销子能否自转分为固定销式蜗杆指销式转向器和旋转销式转向器。 根据销子数量不同，又分为单销和双销之分。 蜗杆指销式转向器的优点是：转向器的传动比可以做成不变的或者变化的；指销和蜗杆之间的工作面磨损后，调整间隙工作容易进行。 固定销蜗杆指销式转向器的结构简单、制造容易；但是因销子不能自转，销子的工作部位基本保持不变，所以磨损快、工作效率低。 旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。 转向器是转向系中的减速增扭转动装置 [9]，其功用是增大转向盘传动转向节 的力并改变力的传递方向。 曾经出现过的转向器结构型式很多，但有些已趋于淘汰。 现代汽车的转向器已演变定型，中型和重型汽车多采用循环球式转向器，小型车多采用齿轮齿条式转向器。 在循环球式转向器中，输入转向圈与输出的转向摇臂摆角是成正比的；在齿轮齿条式转向器中，输入转向圈数与输出的齿条位移是成正比的。 目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统，本 次 为 微型 车转向器设计，故采用齿轮齿条式转向器。 本章小结 本章主要讲述转向系统的各种形式， 根据选用的参数 采用机械式转向系统。 并 在机械式转向系统中进行转向 器的选择，对比分析各种转向器的 优缺点 ， 最终 选择齿轮齿条转向器。 第 3 章 机械式转向系总体设计 转向系的主要性能参数 转向系的主要性能参数有转向系的效率、传动比的变化特性、转向器传动副的传动间隙特性、转向盘的总转动圈数以及转向盘的自由行程。 转向系的效率 15 功率 p 从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率为正效率，用符号 η+表示，反之称为逆效率，用符号 η表示，为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便，要求正效率高 [10]；为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回直线行驶位 置，又需要有一定的逆效率。 转向器的正效率与转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等有关。 在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是鼓动销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显低一些。 齿轮齿条式转向器的正效率可达 90%，循环球式转向器的传动副为滚动摩擦，摩擦损失小，其正效率可达 85%，球面蜗杆滚轮式转向器正效率可达 77%82%，蜗杆指销式转向器和蜗杆滚轮式转向器的传动副存在较大滑动摩擦，正效率 68%75%比较低。 同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。 逆效率表示转向 器的可逆性。 根据逆效率值的大小，转向器又可分为可逆式、极限可逆式与不可逆试三种。 可逆式转向器的逆效率较高，这种转向器可将路面作用在车轮上的大部分力传递到转向盘上，使司机的路感好。 在汽车转向后也能保证转向轮与转向盘的自动回正，使转向轮行驶稳定。 但在坏路面上，当转向轮上作用有侧向力时，转向轮受到的冲击大部分会传给转向盘，为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳，车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小，防止打手，这又要求此逆效率尽可能低。 因此，可逆式转向器宜用于在良好路面上行驶的车辆。 循环球式和齿轮齿条式转 向器均属于这一类。 本文设计齿轮齿条转向器逆效率为 60％ 70％。 不可逆式转向器不会将转向轮受到的冲击力传到转向盘上。 由于它既使司机没有路感，又不能保证转向轮的自动回正，现代汽车已不采用。 极限可逆式转向器介于上述两者之间。 其逆效率较低，适用于在坏路面上行驶的汽车。 当转向轮受到冲击力时，其中只有较小的一部分传给转向盘。 通常，由转向盘至转向轮的效率即转向系的正效率  的平均值为 67%82%；当向上述相反方向传递力时逆效率的平均值为 58%63%。 转向系传动比 转向系的传动比包括转向系的角传动比 owi 和转向系的力传动比 pi。 从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力 2 WF 与作用在转向盘上的手力 hF之比，称为力传动比。 转向盘角速度 w 与同侧转向节偏转角速度 kw 之比，称为转向系 16 角传动比。 转向盘角速度 w 与同侧转向节偏转角速度 kw 之比，称为转向系角传动比 0wi ，即 0 //ww k k kw d d t di w d d t d   （ ） 式中： d —转向盘转角增量； kd —转向节转角增量； dt—时间增量。 0wi 又由转向器角传动比 wi 和转向传动机构角传动比 39。 wi 所组成，即 wo w wi i i （ ） 式中： wi —转向器的角传动比； wi —转向传动机构的角传动比。 现代汽车转向传动机构的角传动比多在 之间，即近似于 1。 现代汽车转向器的角传动比也常采用不变的数值：轿车取 wi =1422；货车取 wi =2025。 本次设计 wi 取15。 0w w wi i i =1 15=15 转向传动机构的力传动比与转向传动机构的结构布置型式及其杆件所处的转向位置有关。 pi = 0 /2w swi D a 75 （ ） 式（ ）中： a —主销偏移距，取值在 4060mm，取 40mm； swD —转向盘直径，取 400mm。 转向器的传动副的间隙特性 转向器的传动间隙是指转向器传动副之间的间隙 [11]。 该间隙随转向盘转角的改变而改变。 通常将这种变化关系称为转向器的传动间隙特性。 研究该传动间隙特性的意义在于它对汽车直线行驶时的稳定性和转向器的寿命都有直接影响。 当转向盘处于中间位置即汽车作直线行驶时，如果转向器有传动间隙则将使转向轮在该间隙范围内偏离直线行驶位置而失去稳定性。 为防止这种 情况发生，要求当转向盘处于中间位置时转向器的传动副为无隙啮合。 这一要求应在汽车使用的全部时间 17 内得到保证。 汽车多直行行驶，因此转向器传动副在中间部位的磨损量大于其两端。 为了保证转向器传动副磨损最大的中间部位能通过调整来消除因磨损而形成的间隙，调整后当转动转向盘时又不致于使转向器传动副在其他啮合部位卡住。 为此应使传动间隙从中间部位到两端逐渐增大，并在端部达到其最大值，如图 ，利于间隙的调整及提高转向器的使用寿命。 不同结构的转向器其传动间隙特性亦不同。 图 转向器传动副传动间隙特性 循环球式转向器的 齿条齿扇传动副的传动间隙特性，可通过将齿扇齿做成不同厚度来获取必要的传动间隙，既将中间齿设计成正常齿厚，从靠近中间齿的两侧齿到离开中间齿最远的齿，其厚度依次递减。 齿轮齿条式转向器转向传动副的主动件是一斜齿圆柱小齿轮，它和装在外壳中的从动件 ——齿条相啮合，齿轮齿条式转向器是依靠齿条背部靠近主动小齿轮处装置的可调节压力的弹簧来消除齿轮齿条传动副的齿间间隙的。 球面蜗杆滚轮式转向器的传动副是球面蜗杆及滚轮，球面蜗杆滚轮式转向器利用轴向移动摇臂以改变滚轮与蜗杆中心距的方法来调整传动间隙。 蜗杆指销式转向器的传动副为圆柱 蜗杆及指销，双销型由于其结构复杂，尺寸及质量也较大，且对两指销间的位置精度、蜗杆上螺纹槽的形状及尺寸精度要求较高，角传动比的变化特性及传动间隙特性的变化也受到限制，因此应用上多为齿轮齿条和循环球式转向器所取代。 本次设计中为使汽车保持一定的稳定性，要求传动副的传动间隙在转向盘处于及其附近位置时要极小，一般在 10176。 ～ 15176。 转向盘的总转动圈数 转向盘从一个极端位置转到另一个极端位置时所转过的圈数称为转向盘的总转动圈数。 它与转向轮的最大转角及转向系的角传动比有关，并影响转向的操纵轻便性和 18 灵敏性。 轿车转 向盘的总转动圈数较少，一般约在 圈以内；货车一般不宜超过 6圈。 单从转向操纵的灵敏性而言，最好是转向盘和转向节的运动能同步开始并同步终止。 然而，这在实际上是不可能实现的。 因为在整个转向系统中，各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙将随着零件的磨损而增大。 在转向盘转动过程的开始阶段，驾驶员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用来克服转向系统内部的摩擦的，使各传动件运动到其间的间隙完全消失，故可以认为这个阶段是转向盘空转阶段。 此后，才需要对转向盘施加更大的转向力矩，以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩 ，从而实现使各转向轮的偏转。 转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由行程。 转向盘自由行程对于缓冲路面冲击及避免使驾驶员过度紧张是有利的，但不宜过大，以免影响灵敏性。 一般来说，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过 10176。 ～ 15176。 当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过 25176。 ～ 30176。 时，必须进行调整。 转向盘的选择 转向盘即通常所说的方向盘。 转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。 轮辐一般为三根辐条或四根辐条，也有用两根辐条的。 转向盘轮毂孔具有细牙内花键，借此与转向轴连接。 转向盘内部 有金属制成的骨架，是用钢、铝合金或镁合金等材料制成，采用焊接或铸造等工艺制造。 骨架的外侧一般包有柔软的合成橡胶或树脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的转向盘。 转向盘外皮要求有某种程度的柔软度，这样可有良好的手感，而且能防止手心出汗时握转向盘打滑，还需要有耐热性，如图。 1轮缘 2喇叭按纽 3轮毂 4轮辐 图 转向盘 转向盘的功能：转向盘位于司机的正前方，是碰撞时最可能伤害到司机的部件， 19 因此需要转向盘具有很高的安 全性，在司机撞在转向盘上时，骨架能够产生变形，吸收冲击能，减轻对司机的伤害。 转向盘的惯性力矩也是很重要的，惯性力矩小，我们就会感到 “轮轻 ”，操做感良好，但同时也容易受到转向盘的反弹 (即 “打手 ”)的影响，为了设定适当的惯性力矩，就要调整骨架的材料或形状等。 现在的转向盘与以前的看似没有太大变化，但实际上已经有了改进。 由于转向助力装置的普及，转向盘外径变小了，而手握处却变粗了，采用柔软材料，使操作感得到了改善。 现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。 现在的转向盘与以前的看似没有 太大变化，但实际上已经有了改进。 由于转向助力装置的普及，转向盘外径变小了，而手握处却变粗了，采用柔软材料，使操作感得到了改善。 现在有越来越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。 转向盘的集电环：转向盘上有喇叭开关，必须时刻与车身电器线路相连，而旋转的转向盘与组合开关之间显然不能用导线直接相连，因此就必须采用集电环装置。 集电 环好比环形的地铁轨道，喇叭开关的触点就象奔跑在轨道上的电车，时刻保持接通的状态。 由于是机械接触，长时间使用触点会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭不鸣甚至气囊不工作。 因此，最近装备气囊的汽车开始装用电缆盘，代替集电环。 转向盘的端子与组合开关的端子用电缆线连接，电缆盘将电线卷入盘内，类。