哈佛H6轎車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)-齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器含CAD圖

哈佛H6轎車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)-齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器含CAD圖,哈佛,H6,轎車,轉(zhuǎn)向,設(shè)計(jì),齒輪,齒條,電動(dòng),助力,轉(zhuǎn)向器,CAD 哈佛H6轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 摘要 本文主要研究了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對轉(zhuǎn)向傳動(dòng)路線進(jìn)行了簡要分析。以此為理論基礎(chǔ)，以某汽車的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向器。包括前輪轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算，后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的設(shè)計(jì)，齒條等強(qiáng)度的計(jì)算。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系主要是通過車速傳感器、前輪轉(zhuǎn)角傳感器、前輪轉(zhuǎn)速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、發(fā)送信號(hào)到轉(zhuǎn)向控制器內(nèi)，信號(hào)經(jīng)過處理，得出后輪所需的轉(zhuǎn)角大小及方向，控制執(zhí)行器完成轉(zhuǎn)向。此系統(tǒng)可以改善車輛低速的轉(zhuǎn)向靈活性和高速時(shí)的操縱穩(wěn)定性，使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)向能力強(qiáng)，直線行駛穩(wěn)定。前輪轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)部件，是電機(jī)助力的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。后輪執(zhí)行器是驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向的主要部件。通過對前輪轉(zhuǎn)向器和后輪執(zhí)行器的設(shè)計(jì)，為轉(zhuǎn)向技術(shù)整體設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)向，齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器 目錄 摘要 I 第一章 緒論 1 2.1 各傳感器位置確定 2 2.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 3 2.3 轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì) 3 第三章 齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 4 3.1 轉(zhuǎn)向器的效率 4 3.2 轉(zhuǎn)向器正效率η+ 4 3.3 轉(zhuǎn)向器逆效率η- 5 3.4 傳動(dòng)比的變化特性 6 3.4.1力傳動(dòng)比與角傳動(dòng)比的關(guān)系 6 3.5 參數(shù)選擇 8 3.5.1轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算 8 3.6 轉(zhuǎn)向系載荷確定 9 3.7 轉(zhuǎn)向器的主要元件設(shè)計(jì) 10 3.7.1選擇齒輪齒條材料 10 3.7.2齒輪齒條基本參數(shù) 11 3.7.3轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部 12 3.7.4齒條調(diào)整 13 3.8 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析 13 參考文獻(xiàn) 15 II 第一章 緒論 轉(zhuǎn)向（Four Wheel Steer）控制技術(shù)就是在汽車行駛轉(zhuǎn)向時(shí)通過引入一定的轉(zhuǎn)向來增強(qiáng)汽車在高速行駛或在側(cè)向風(fēng)力作用時(shí)的操縱穩(wěn)定性、行駛安全性及改善低速時(shí)汽車的機(jī)動(dòng)靈活性。我們知道普通汽車的轉(zhuǎn)向是靠駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，從而帶動(dòng)前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，前輪為轉(zhuǎn)向輪。前輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，車身方向跟著改變，無轉(zhuǎn)向的后輪與車身的行進(jìn)方向產(chǎn)生差距，產(chǎn)生偏離角，從而發(fā)生彎力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向。第二章 設(shè)計(jì)方案選擇 2.1 各傳感器位置確定 1．車速傳感器：安裝在變速內(nèi)。車速傳感器將與車速相關(guān)的電壓信號(hào)送到四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制模塊，這個(gè)車速信號(hào)也被送到自動(dòng)變速器內(nèi)的電子控制模塊。 2．前/后輪轉(zhuǎn)速傳感器：安裝在車輪輪轂上，前/后輪轉(zhuǎn)速傳感器將前/后輪轉(zhuǎn)速電壓信號(hào)送到四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制模塊，這個(gè)車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)也被送到ABS電子控制模塊。 3．前輪轉(zhuǎn)角傳感器：前輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝在前輪電機(jī)內(nèi)這個(gè)傳感器含有一個(gè)隨循環(huán)球螺桿旋轉(zhuǎn)的脈沖環(huán)，電子霍爾傳感元件直接安裝在脈沖環(huán)上部，如圖（2-1） 圖（2-1） 當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)子上的“轉(zhuǎn)角傳感器檢測凸臺(tái)”隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，套在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)角傳感器的霍爾傳感元件向電子控制模塊發(fā)出脈沖數(shù)字電壓信號(hào)，顯示轉(zhuǎn)角。 4.后輪轉(zhuǎn)角傳感器：后輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝后輪執(zhí)行器電機(jī)內(nèi),此傳感器與前輪轉(zhuǎn)角傳感器相似，如上圖，當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)子上的“轉(zhuǎn)角傳感器檢測凸臺(tái)”隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，套在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)角傳感器的霍爾傳感元件向電子控制模塊發(fā)出脈沖數(shù)字電壓信號(hào)，顯示后輪轉(zhuǎn)角。 5.方向盤轉(zhuǎn)角傳感器：安裝在組合開關(guān)下方的轉(zhuǎn)向柱上。轉(zhuǎn)角傳感器采用霍爾效應(yīng)原理結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)角傳感器檢測轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)角傳感器向電子控制模塊傳送前輪轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)。 6.轉(zhuǎn)向力矩傳感器：安裝在小齒輪內(nèi)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器根據(jù)小齒輪桿的旋轉(zhuǎn)情況，檢測出轉(zhuǎn)向力的大小并輸送至控制單元。如圖（2-2） 圖（2-2） 2.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 1．運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。 2．隨著轉(zhuǎn)向輪阻力增大（或減小），作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必須增大（或減?。?，稱之為“路感” 3．當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力0.0250.190KN時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就應(yīng)開始工作。 4．轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正，并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。 5．工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。 6．轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。 2.3 轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì) 阿克曼原理：汽車在行駛（直線行駛和轉(zhuǎn)彎行駛）過程中，每個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，都必須完全符合它的自然運(yùn)動(dòng)軌跡，從而保證輪胎與地面間處于純滾動(dòng)而無滑移現(xiàn)象。 兩輪轉(zhuǎn)向汽車阿克曼原理如圖（2-3） 轉(zhuǎn)角關(guān)系= （2.1） 圖（2-3）L:前后輪軸距 K:兩輪轉(zhuǎn)向主銷距離 但實(shí)際上的轉(zhuǎn)向中心O不再后輪延長線上，這時(shí)汽車將產(chǎn)生側(cè)傾力，將導(dǎo)致重心偏移即重心測偏角。通過四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)，后輪微小的轉(zhuǎn)角（±3°）來控制車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾角，使重心側(cè)偏角減小為零。這樣車輛在高速行駛時(shí)能迅速改變車道，車身又不致產(chǎn)生大的擺動(dòng)，減少了產(chǎn)生擺尾的可能性，同時(shí)也改善了前輪轉(zhuǎn)向不足的問題。 四輪轉(zhuǎn)向汽車阿克曼原理如圖（2-4） 轉(zhuǎn)角關(guān)系 第三章 齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 轉(zhuǎn)向器的效率 功率P1從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向軸輸出所求得的效率稱為正效率，用符號(hào) η+表示，η+=(P1—P2)／Pl；反之稱為逆效率，用符號(hào)η-表示，η- =(P3—P2)／P3。式中，P2為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率；P3為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便，要求轉(zhuǎn)向器傳遞正效率高。為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小，防止打手又要求逆效率盡可能低。 3.2 轉(zhuǎn)向器正效率η+ 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 在前述四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式的固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。 同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支撐軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。第一種結(jié)構(gòu)除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故這種轉(zhuǎn)向器的效率僅有54％。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為70％和75％。 轉(zhuǎn)向軸承的形式對效率也有影響，用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10％。 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算 （3.1） 式中，為螺桿的螺線導(dǎo)程角；為摩擦角，；f為摩擦因數(shù)。 3.3 轉(zhuǎn)向器逆效率η- 根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，車輪受到的沖擊力，能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神狀態(tài)緊張，如果長時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員又缺乏路面感覺；因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。它的逆效率較低，在不平路面上行駛時(shí)，駕駛員并不十分緊張，同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算 （3.2） 式(3.1)和式(3.2)表明：增加導(dǎo)程角,正、逆效率均增大。受η-增大的影響不宜取得過大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于摩擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必須大于摩擦角。通常螺線導(dǎo)程角選在8°～10°之間。 3.4 傳動(dòng)比的變化特性 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力2Fw與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比，稱為力傳動(dòng)比，即 =2Fw／ （3.3） 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比，即；式中，為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量； 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量；為時(shí)間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 所組成，即= 。 轉(zhuǎn)向盤角速度與搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比, 即。 式中,為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。此定義適用于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。 搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比，即。 3.4.1力傳動(dòng)比與角傳動(dòng)比的關(guān)系 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 之間有如下關(guān)系 （3.4） 式中，α為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力可用下式表示 （3.5） 式中，——作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩； ——為轉(zhuǎn)向盤直徑。 將式(3.4)、式(3.5)代入式（3.3）得到 （3.6） 分析式(3.6)可知，當(dāng)主銷偏移距a小時(shí)，力傳動(dòng)比 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。通常轎車的 a 值在0．4～0．6倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取，而貨車的d值在40～60mm范圍內(nèi)選取。轉(zhuǎn)向盤直徑 根據(jù)車型不同在JB4505—86轉(zhuǎn)向盤尺寸標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系列內(nèi)選取。 如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2／可用下式表示 （3.7） 將式(3.7)代人式(3.6)后得到 （3.8） 當(dāng) 和 不變時(shí)，力傳動(dòng)比 越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但 也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。 根據(jù)相互嚙合齒輪的基圓齒距必須相等， 即 =。其中齒輪基圓齒距，齒條基圓齒距 。由上述兩式可知：當(dāng)齒輪具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角與一個(gè)具有變模數(shù)、變壓力角的齒條相嚙合，并始終保持 時(shí)，它們就可以嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)。如果齒條中部(相當(dāng)汽車直線行駛位置)齒的壓力角最大，向兩端逐漸減小(模數(shù)也隨之減小)，則主動(dòng)齒輪嚙合半徑也減小，致使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)某同一角度時(shí)，齒條行程也隨之減小。因此，轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比是變化的。 隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的因素，主要是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小，在轉(zhuǎn)向盤全轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，駕駛員不存在轉(zhuǎn)向沉重問題。裝用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，因轉(zhuǎn)向阻力矩由動(dòng)力裝置克服，所以在上述兩種情況下，均應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比并能減少轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的總?cè)?shù)，以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。 轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過小。過小則在汽車高速直線行駛時(shí)，對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角過分敏感和使反沖效應(yīng)加大，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。直行位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜低于15～16。 3.5 參數(shù)選擇 1.本系統(tǒng)車型為前置前驅(qū) 長/寬/高：4640/1825/1690(mm) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為110KW / 5600r/min；最大扭矩為210 N.m / 2200-4500r/min 最高車速：180km/h 軸距：2680mm；前/后輪距：1565/1565 mm 輪胎規(guī)格：225/65R17 整車整備質(zhì)量：1588kg；座位數(shù)：5個(gè) 驅(qū)動(dòng)橋速比：4.222 表3.1 項(xiàng)目 轉(zhuǎn)向小齒輪 轉(zhuǎn)向齒條 模數(shù) 2.5 2.5 齒數(shù) / 6 28 法相壓力角 20 20 螺旋角/齒傾角 140 80 變位系數(shù) Xn 0 0 齒頂高系數(shù) 1 1 頂隙系數(shù) 0.25 0.25 3.5.1轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算 說明：此四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)為主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)，后輪微小轉(zhuǎn)角（）考慮當(dāng)后輪執(zhí)行器失靈時(shí)，汽車按二輪轉(zhuǎn)向技術(shù)行駛，所以轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角按二輪轉(zhuǎn)向汽車方法計(jì)算如圖（3-1） 。 Sin0.43 （3.9） 25.470 tan0.665 （3.10） 33.620 3.6 轉(zhuǎn)向系載荷確定 為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。 線角傳動(dòng)比i i=47.58 (3.11) 方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n n= 3.15 (3.12) 角傳動(dòng)比 =19.19 (3.13) 原地轉(zhuǎn)向阻力距的計(jì)算： 455557.72N.mm (3.14) f ——輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù) G ——轉(zhuǎn)向前輪負(fù)荷。單位為N P ——輪胎氣壓，單位為MPa 作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 =131.89N (3.15) ——原地轉(zhuǎn)向阻力矩 ——轉(zhuǎn)向盤直徑 ——轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 ——轉(zhuǎn)向器正效率 主銷偏移距a a﹦0.5×205﹦102.5mm 作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩 ﹦26378N.mm 力轉(zhuǎn)動(dòng)比 =6.9 輪輞直徑 16in﹦16×25.4﹦406.4mm 梯形臂長度 ×(0.8/2) ﹦162.56mm 取162mm 輪胎直徑 55%×2×205 ﹦631.9mm 取632mm 齒寬系數(shù)=1.2 15.46mm 齒條寬度 . 1.2×15.46﹦18.55mm 圓整取﹦20mm則取齒輪齒寬 +10=20+10=30mm 3.7 轉(zhuǎn)向器的主要元件設(shè)計(jì) 3.7.1選擇齒輪齒條材料 小齒輪：齒輪通常選用國內(nèi)常用、性能優(yōu)良的20CrMnTi合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為HRc5863/。齒輪是一只切有齒形的軸。它安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合。齒輪齒條上的齒選用斜齒。斜齒的彎曲增加了一對嚙合齒輪參與嚙合的齒數(shù)。相對直齒而言，斜齒的運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，并能傳遞更大的動(dòng)力齒輪軸上端與轉(zhuǎn)向柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連。因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以操縱前輪。齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上的球軸承支承。 表（3-2）齒輪軸的設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目 符號(hào) 尺寸參數(shù)（mm） 總長 165 齒寬 30 齒數(shù) 6 法向模數(shù) Mn 2.5 螺旋角 140 旋向 左旋 齒條：選用與20CrMnTi具有較好匹配性的40Cr作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度HRc5056。齒條是在金屬殼體內(nèi)來回滑動(dòng)的，加工有齒形的金屬條。轉(zhuǎn)向器殼體是安裝在前橫梁或前圍板的固定位置上的。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當(dāng)?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行。齒條可以比作是梯形轉(zhuǎn)向桿系的轉(zhuǎn)向直拉桿。導(dǎo)向座將齒條支撐在轉(zhuǎn)向器殼體上。齒條的橫向運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)或推動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿，使前輪轉(zhuǎn)向 （圖3.4.1） （圖3.1） 表（3-3）齒條尺寸設(shè)計(jì)參數(shù) 項(xiàng)目 符號(hào) 尺寸參數(shù)(mm) 總長 763 直徑 30 齒數(shù) 28 3.7.2齒輪齒條基本參數(shù) 齒輪： 分度圓直徑 15.46mm 齒頂高 ﹦1.2×15.46﹦18.55mm 齒頂圓直徑 ﹦15.46＋2×2.5﹦20.46mm 齒根高 ﹦2.5×(1-0＋0.25)﹦3.125mm 齒根圓直徑 =15.46-2×2.5(1-0＋0.25)﹦9.21mm 齒條： 齒頂高 ﹦2.5×(1=0)﹦2.5mm 齒根高 ﹦ 2.5×(1-0＋0.25)﹦3.125mm ——齒頂高系數(shù)取1 ——頂隙系數(shù)取0.25 3.7.3轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部 轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷按制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷上產(chǎn)生了一個(gè)預(yù)載荷。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，防塵套阻止雜物進(jìn)入球銷及齒條中。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊如圖（3-2）。 1— 橫拉桿 2—鎖緊螺母 3—外接頭殼體 4—球頭銷 5—六角開槽螺母6—球碗 7—端蓋 8—梯形臂 9—開口槽 圖（3-2） 表（3-4）橫拉桿尺寸 項(xiàng)目 符號(hào) 尺寸參數(shù)（mm） 橫拉桿總長 376 螺紋長度 62 外接球頭總長 68 外接頭螺紋公稱直徑 M12 橫拉桿直徑 18 3.7.4齒條調(diào)整 一個(gè)齒條導(dǎo)向座安裝在齒條光滑的一面。齒條導(dǎo)向座和與殼體螺紋連接的調(diào)節(jié)螺塞之間連有一個(gè)彈簧。調(diào)節(jié)螺塞由鎖緊螺母固定。齒條導(dǎo)向座的調(diào)節(jié)使齒輪、齒條間有一定預(yù)緊力，預(yù)緊力會(huì)影響轉(zhuǎn)向沖擊、噪聲及反饋。 表（3-5）導(dǎo)向座 項(xiàng)目 符號(hào) 尺寸參數(shù)（mm） 導(dǎo)向座外徑 38 導(dǎo)向座高度 40 彈簧總高度 19 彈簧外徑 26 螺塞螺紋公稱直徑 8 螺塞高度 28 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比：當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每只前輪大約從其正前方開始轉(zhuǎn)動(dòng)30°，因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)大約60°。若傳動(dòng)比是1:1，轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)1°，前輪將轉(zhuǎn)向1°，轉(zhuǎn)向盤向任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)30°將使前輪從鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)向鎖點(diǎn)。這種傳動(dòng)比過于小，因?yàn)檗D(zhuǎn)向盤最輕微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使車輛突然改變方向。轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比必須使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)同樣角度時(shí)需要更大的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。 19.19:1的傳動(dòng)比較為合理。在這樣的傳動(dòng)比下，轉(zhuǎn)向盤每轉(zhuǎn)動(dòng)19.19°，前輪轉(zhuǎn)向1°。為了計(jì)算傳動(dòng)比，可將鎖點(diǎn)到鎖點(diǎn)過程中轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的度數(shù)除以此時(shí)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的度數(shù)。 3.8 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析 圖（3-3） 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每只前輪大約從其正前方開始轉(zhuǎn)動(dòng)，因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)約60°。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪右轉(zhuǎn)30°，即梯形臂或轉(zhuǎn)向節(jié)由OC繞圓心O轉(zhuǎn)至?xí)rOA，齒條左端點(diǎn)E移至EA的距離為 OD = OACOS162 DC = OC 齒輪齒條嚙合長度應(yīng)大于 A A C A 同理計(jì)算轉(zhuǎn)向輪左轉(zhuǎn)35°，轉(zhuǎn)向節(jié)由OC繞圓心O轉(zhuǎn)至OB時(shí)，齒條左端點(diǎn)E移至的距離為 DB=DA=68.46mm DC=B B’ 即 L=95.3+94.74=190.04 取L=200mm 參考文獻(xiàn) 1 郭新華 汽車構(gòu)造 高等教育出版社 2008.9 2 余志生 汽車?yán)碚? 機(jī)械工業(yè)出版社 2009.3 3 王宇忘 汽車設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.8 4 王黎欽 機(jī)械設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2008.8 5 李涵武 汽車電器與電子技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2006.7 15