机械毕业设计论文-轻型货车循环球式转向器实体设计全套三维图】

机械毕业设计论文-轻型货车循环球式转向器实体设计全套三维图】内容摘要：

 影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。 (1)转向器的类型、结构特点与效率 汽车上常用的转向器形式有循环球式、蜗杆滚轮式、齿轮齿条式和蜗杆指销式等几种。 齿轮齿条式。 循环球式转向器的正效率比较高，其正效率  可达到 85%。 同一类型的转向器，因结构不同，效率也有 较大差别。 如蜗杆滚轮式转向器的滚轮 汽车前轮转向系统毕业设计 6 与支持轴之间的轴承可以有滚针轴承、圆锥轴承和滚珠轴承三种结构。 第一种结构除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚轮侧翼与垫片之间还有滑动摩擦损失，故这种转向器的效率  仅达 54%左右。 根据试验，其余两种转向器结构的效率分别为 70%和 75%。 (2)转向器的结构参数与效率 蜗杆滚轮式转向器的传动副存在较大滑动摩擦，效率较低。 对于蜗杆和螺杆类转向器，如果忽略轴承和其他地方的抹茶损失，只考虑啮合副的摩擦损失，其效率为 00tantan( )    （ ） 式中 0 —— 蜗杆或螺杆的螺线导程角；  —— 摩擦角，  =arctanf ； f —— 摩擦系数。 2. 转向器逆 效率  根据逆效率大小不同，转向器又有可逆式、极限可逆式和不可逆式之分。 路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种转向器是可逆式的。 它能保证汽车转向后，转向轮和转向盘自动回正。 这既减少驾驶员疲劳，又提高了行驶安全性。 但是，在坏路上行驶时，车轮受到的冲击力，大部分都传给转向盘，驾驶员容易“打手”，使之精神状态紧张，如长时间在坏路上行驶，易使驾驶员疲劳，影响安全行驶。 因此，这类转向器适用于在良好路 面上行驶的车辆。 齿轮齿条式和循环球式都属于可逆式转向器。 不可逆式转向器，是指车轮受到的冲击力，不能传到转向盘的转向器。 该冲击力由转向传动机构的零件承受，因而这些零件容易损坏。 同时，它不能保证车轮自动回正，驾驶员又缺乏路面感觉。 因此，现代汽车基本不采用这种转向器。 极限可逆式转向器介于上述两者之间。 当车轮受有冲击力作用时，此力只有较小的一部分传至转向盘。 它的逆效率较低，因此在坏路上行驶时，驾驶员并不十分紧张，同时转向传动机构的零件，所受冲击力也比不可逆式转向器要小。 如果只考虑啮合副 的摩擦，忽略轴承和其他地方的摩擦损失，则逆效率可以用下式计算： 汽车前轮转向系统毕业设计 7 00tan( )tan   （ ） 式（ ）和（ ）表明：增加导程角，逆效率也增大。 因此，虽然增加导程角能提高正效率，但此时因为逆效率也增大，故导程角不应取得过大；当导程角小于或等于摩擦角时，逆效率为负值或者为零，此时表明该转向器是不可逆式转向器。 为此，导程角的最小值必须大于摩擦角。 通常螺线的导程角选在 8176。 ～ 10176。 之间。 传动比的变化特性 转向系的传动比包括转向系的角传动比 0wi 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 2F 与作用在转向盘上的手力 hF之比，称为力传动比，即 2/phi F F。 转向盘角速 度 Ww 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 dt di w d dt d   （ ） 式中， d 为转向盘转角增量； kd 为转向节转角增量； dt 为时间增量。 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 39。 0w wwi i i （ ） 转向盘角速度 Ww 与摇臂轴角速度 Pw 之比，称为转向器角传动比 wi ，即 /Ww P P Pw d dt di w d dt d   （ ） 式中， Pd 为摇臂轴转角增量。 此定义适用于除齿轮齿条式之外的转向器。 摇臂轴角速度 Pw 与同侧转向节偏转角速度 Kw 之比，称为转向传动机 构的角传动比 39。 wi ，即 汽车前轮转向系统毕业设计 8 39。 /P P Pw K K Kw d d t di w d d t d   （ ） 轮胎与地面之间的转向阻力 F 和作用在转向节上的转向阻力矩 rM 有如下关系： rMF a （ ） 式中 ,a 为主销偏移距，指从转向节主销轴线的延长线与支承平面的交点至车轮中心平面与支承平面交线间的距离。 作用在转向盘上的手力 hF 可用下式表示： 2 hhsMF D （ ） 式中， hM 为作用在转向盘上的力矩； sD 为转向盘直径。 将式 （ ） ， （ ） 代入 2p hFi F后得到 rsp hMDi Ma （ ） 分析式 （ ） 可知，主销偏移距 a 越小，力传动比 pi 越大，转向越轻便。 通常乘用车的 a 值在 ～ 倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取，而货车的 a 值在 40～60mm 范围内选取。 转向盘直径 sD 对轻便性有影响，选用尺寸小写的转向盘，虽然占用的空间少，但转向时需要对转向盘施以较大的力，而选用尺寸大些的转向盘又会使驾驶员进出驾驶室时入座困难。 根据车形不同，转向盘直径 sD 在 380 ~ 550mm的标准系列内 选取。 如果忽略摩擦损失， 2/rhMM可以用下式表示： 02 rhkM d iMd  （ ） 将式 （ ） 代入式 （ ） 后得到 汽车前轮转向系统毕业设计 9 02 sp iDi a （ ） 当 a 和 sD 不变时，力传动比 pi 越大，虽然转向越轻，但 0i 也越大，表明转向不灵敏。 0i 转向传动机构的角传动比，还可以近似地用转向节臂臂长 2l 与摇臂臂长 1l 之比来表示，即： 2139。 pkd li dl  （ ） 在现代汽车结构中， 2l 与 1l 的比值大约在 ～ 之间，可粗略认为其比值为1，即 39。 i 近似为 1，则： 0 pdiid  （ ） 由此可见，研究转向系的传动比特性，只需研究转向器的角传动比及其变化规律即可。 式 （ ） 表明：增大角传动比可以增加力传动比。 当转向阻力 F 一定时，增大力传动比能减少作用在转向盘上的手力 hF ，使操纵轻便。 考虑到 0ii ，由 0i 的定义可知：对于一定的转向盘角速度，转向轮偏转角速度与转向器角传动比成反比。 角传动比增加后，转向轮偏转角对同一转 向盘转角的响应变的迟钝，操纵时间增长，汽车转向灵敏性降低，所以“轻”和“灵”构成了一对矛盾。 为解决这对矛盾，可采用变速比转向器。 齿轮齿条式、循环球齿条齿扇式、蜗杆滚轮式及蜗杆指销式转向器都可以制成变速比转向器。 对于循环齿条齿扇式转向器的角传动比 2/i r P 。 因结构原因，螺距 P 不能 汽车前轮转向系统毕业设计 10 变化，但可以用改变齿扇啮合半径 r 的方法，达到使循环球齿条齿扇式转向器实现变速比的目的。 对于乘用车，推荐转向器角传动比 i 在 17～ 25 范围内选取；对于商用车， i 在23～ 32 范围内选取。 转向器传动副的传动间隙 传动间隙是指各种转向器中传动副（如循环球式转向器的齿扇和齿条）之间的间隙。 该间隙随转向盘转角大小的不同而改变，这种变化和转向器的使用寿命有关。 如何获得传动间隙特性将在后面转向器的设计中介绍。 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。 转向系的选择 汽车转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。 本设计采用的是机械式转向系。 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 所示为红旗 CA7220 型轿车的机械转向系统。 当汽车转向时，驾驶员对转向盘施加一个转向力矩。 该力矩通 过转向轴和柔性联轴节输入转向器，再经左，右横拉杆 ,传给固定于两侧转向节上的左、右转向节臂，使转向节和它所支撑的转向轮绕主销轴线偏移一定角度，实现转向。 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）。 如图 ，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，便可以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，其间也可以采用万向传动装置，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 汽车前轮转向系统毕业设计 11 的二者轴线实际上的不重合。 图 红旗 CA7220 型轿车的机械转向系统 图 汽车转向系示意图 转向盘在驾驶室内的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，驾驶员左方的视野较广阔，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。 汽车前轮转向系统毕业设计 12 动力转向系 为了减轻转向时驾驶员作用到转向 盘上的手力和提高行驶安全，在有些汽车上装设了动力转向机构。 发动机排量在 以上的乘用车，由与对其操纵轻便性的要求越来越高，采用或者可供选装动力转向器的逐渐增多。 转向轴轴载质量超过 的货车，可以采用动力转向；当超过 4t 时，应该采用动力转向。 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机（或电动机）的动力作为转向能源的转向系统。 动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。 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 50 吨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万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稳定可靠。 液压式动力转向由于油压工作压力高，动力缸尺寸，质量小，结构紧凑 ,油液具有不可压缩性，灵敏度高以及油液的阻尼作用可以吸收路面冲击等优点二被广泛应用。 图 为一汽轿车公司生产的 Mazda6 型轿车的液压助力转向系统。 其中属于动力转向装置的部件是：转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸。 当驾驶员逆时针转动转向盘时，转向摇臂带动转向直拉杆前移，直拉杆的力作用于转向节臂，并依次传到梯形臂和转向横拉杆，使之右移。 与此同时，转向直拉杆还带动转向控制阀中的滑阀，使转向动力缸的右腔接通液面压力为零的转向油罐。 油泵的高压油进入转向动力缸的左腔，于是转向动力缸的活塞上受到向右的液压作用力便经推杆施加在横拉杆上，也使之右移。 这样驾驶员施于转向盘上很小的转向力 矩，便能克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩。 随着转向轴负荷的增加，为转动转向轮驾驶员作用在转向盘上的力增加得也越多。 这不仅容易造成驾驶员疲。