循环球转向器设计

汽车课程设计计划

一、题目: 货车总体设计及各总成选型设计

二、要求:

分别为给定基本设计参数的汽车，进行总体设计，计算并匹配合适功率的发动机，轴荷分配和轴数，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数；详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总成的装配图和部分零件图。其余参数如表1：

表1

三、设计计算要求

3.1.根据已知数据，选取汽车类型、确定轴数、驱动形式、布置形式。注意国家道路交通法规规定和汽车设计规范。

选择轴数：2根驱动形式：4×2 布置形式：平头式发动机前置后驱

3.2.确定汽车主要参数：

1）主要尺寸，可从参考资料中获取；

平头式货车长4000mm 宽1500mm 高2000mm 轴距2500mm 轮距1500mm 前悬300mm 后悬1200mm 车头长度1400mm

2）进行汽车轴荷分配；

4×2后轮单胎满载时：前轴35％后轴65％空载时：前轴55％后轴45％

3）百公里燃油消耗量；

设计的货车百公里燃油消耗量：3L（100t·km）-1

4）最小转弯直径

货车的最小转弯直径:10.0m

5）通过性几何参数

通过性几何参数：hmin 200mmγ1 50°γ2 30°ρ1 5m

6)制动性参数

表2 制动性参数

3.3.选定发动机功率、转速、扭矩。可以参考已有的车型。

发动机最大功率Pemax=（m a gf r v amax／3600＋C D Av amax3／76140）／ηTηT为传动系效率，汽车可取90％，m a为汽车总质量；g为重力加速度；f r为滚动阻力系数，对货车取0.02；C D为空气阻力系数，货车取1.00；A为汽车正面投影面积。代入数值；得Pemax=115.7kw 转速n p取5000r／min 最大转矩转速：T emax=9549×α×P emax／n p α为转矩适应性系数，一般在1.1-1.3之间选取，此时取1.2，故T emax =265N·m 因n p／n T在1.4-2.0之间选取，故n T取2500 r／min。

目录

一循环球式转向器角传动比 (4)

二循环球式转向器结构 (4)

三主要尺寸参数的选择 (5)

3.1螺杆、钢球、螺母传动副 (5)

3.1.1 钢球中心距 (6)

3.1.2 螺杆外径 (6)

3.1.3 螺母内径 (6)

3.1.4 钢球直径 (6)

3.1.6 接触角 (7)

3.1.7 螺距 (7)

3.1.8 螺旋线导程角 (7)

3.1.9 工作钢球圈数 (7)

3.1.10 导管内径 (7)

3.2齿条、齿扇传动副 (8)

3.2.1 齿扇模数 (9)

3.2.2 齿扇齿数 (9)

3.2.3 齿扇整圆齿数 (9)

3.2.4 齿扇压力角 (9)

3.2.4 切削角 (9)

四循环球式转向器强度计算 (9)

4.1钢球与滚道之间的接触应力 (9)

五转向摇臂轴直径的确定 (11)

循环球式转向器设计

摘要：循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球-齿条齿扇式，和另一种即循环球-曲柄销式。它们各有两个传动副，前者为：螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的齿条与摇臂轴上的齿扇传动副；后者为：螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的销座与摇臂轴上的锥销或球销传动副。两种结构的调整间隙方法均是利用调整螺栓移动摇臂轴来进行调整。循环球式转向器的传动效率高、工作平稳、可靠，螺杆及螺母上的螺旋槽经渗碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、寿命长。齿扇与齿条啮合间隙的调整方便易行，这种结构与液力式动力转向液压装置的匹配布置也极为方便。

关键词：循环球式转向器

一循环球式转向器角传动比

由循环球式转向器的结构关系可知：当转向盘转动ψ角时，转向螺母及其齿条的移动量应为S=(ψ/360)t

式中t——螺杆或螺母的螺距。

这时，齿扇转过β角。设齿扇的啮合半径为r w，则β角所对应的啮合圆弧长应等于s,即

(β/360)2π●r

w

=s

由以上两式可求得循环球式转向器的角传动比

w w

2r i

t

π

ψ

β

==

式中r w——齿扇的啮合半径；

t——螺杆或螺母上的钢球滚道的螺距。

二循环球式转向器结构

采用循环球——齿条齿扇式转向器，结构形式如图1：

他有两级传动副，一级是与转向轴连接的转向螺杆和转向螺母，另一极是齿条和齿扇。

转向螺母既是第一级传动副的从动件，又是第二级传动副的主动件。为了减少转向螺杆与转向螺母之间的摩擦与磨损，二者的螺纹不直接接触，而是做成滚珠的内外滚道，中间装有许多滚珠，以实现滚动摩擦。转向螺母上装有两个滚珠导管，每个滚珠导管的两端分别插入转向螺母侧面的孔中，滚珠导管也装满了滚珠，形成两个各自独立的封闭通道。

1 轴承

2 转向螺杆

3 转向螺母

4 扇形齿轮轴 5滚珠

三 主要尺寸参数的选择

3.1 螺杆、钢球、螺母传动副

螺杆、钢球、螺母传动副与通常的螺杆、螺母、传动副的区别在于前者是经过滚动的钢球将力由螺杆传至螺母，变滑动摩擦为滚动摩擦。螺杆和螺母上的相互对应的螺旋槽构成钢球的螺旋滚道。转向时转向盘经转向轴转动螺杆，使钢球沿螺母上的滚道循环地滚动（如图2）。为了形成螺母上的循环轨道，在螺母上与其齿条相反的一侧表面（通常为上表面）需钻孔与螺母的螺旋滚道打通以形成一个环路滚道的两个导孔，并分别插入钢球导管的两端导管。钢球导管是由钢板冲压成具有半圆截面的滚道，然后对接成导管，并经氰化处理使之耐磨。插入螺母螺旋滚道两个导孔的钢球的两个导管的中心线应与螺母螺旋滚道的中心线相切。螺杆与螺母的螺旋滚道为单头（单螺旋线）的，且具有不变的螺距，通常螺距t 约在8-13mm 范围内,螺旋线导程角0 约为6°-11°。转向盘与转向器左置时转向螺杆为左旋，右置时为右旋。钢球直径d 约为6-9mm 。一般应参考同类型汽车的转向器选取钢球直径d 并应使之符合国家标准。钢球直径尺寸差应不超过128×10-5

d 。显然，大直径的钢球其承载能力亦大，但也使转向器的尺寸增大。钢球的数量也影响承载能力，增多钢球使承载能力增大，但也使钢球的流动性变差，从而要降低传动效率。经验表明在每个环路中n 以不大于60为好。

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5 图1 循环球—齿条齿扇式转向器结构