《汽车转向器毕业论》word版.doc

宜宾职业技术学院宜宾职业技术学院 毕业设计 题目题目：基于 SolidWorks 转阀式转向器三维造型设计 系 部 现 代 制 造 工 程 系 专 业 名 称 汽 车 运 用 技 术 班 级 汽 车 班 姓 名 学 号 指 导 教 师 2009 年年 09 月月 21 日日 I 基于 SolidWorks 转阀式转向器三维造型设计 摘 要 近年来随着我国汽车工业的迅猛发展以及人们对于舒适、安全性能要求的不 断提高，作为汽车的重要安全部件之一的汽车转向器的生产水平也有了很大提高 。目前液压助力转向器在各种助力转向器中占据主导地位，而作为液压助力转向器 之一的转阀式液压助力转向器更是应用广泛。现在许多车型所采用的动力转向器多 为转阀式液压助力转向器，转阀式动力转向器由于其结构简单紧凑，轴向尺寸短， 且零件数目少，灵敏性能高等优点，成为当前动力转向器的发展趋势。本设计主要 是基于 Solid Works 对转阀式转向器进行三维造型。 对于液压助力转向器，控制阀是影响其性能的关键部件，而转阀就是一种能保 持液压助力转向器高性能的控制阀。本文研究的是转阀式液压助力转向器，文中分 析了此种助力转向器的结构和工作原理，在此基础上根据 SolidWorks 对其进行零 件的绘制以及爆炸图、工程图的生成。 关键词：汽车转向器； 转阀式液压助力转向器；SolidWorks II The 3D Modeling Design of the Turn Valve Type Redirector on SolidWorks Abstract Author：Yan Rong-qing Tutor:Yang Li In recent years, along with the rapid development of Chinas automobile industry for comfort, safety and to improve the performance of the car, as an important component of the safety of the production of automobile redirector level has greatly improved. Currently in various hydraulic booster steering the dominant power steering gear, as one of the hydraulic booster redirector turn valve type hydraulic power steering gear is widely used. Now many models used to turn more power steering gear hydraulic booster valve type redirector, turn valve type power steering gear due to its simple and compact structure, short axial dimensions, and the number of parts, sensitive, become the high performance of the development trend of the power steering gear. This design is mainly based on the valve type redirector given.this SolidWorks three-dimensional modelling. For hydraulic booster redirector, control valves is the key component, and performance of the valve is a turn can keep hydraulic booster redirector high- performance control valves. This research is turn valve type hydraulic power steering gear, the paper analyses the power steering structure and working principle, on the basis of its parts according to SolidWorks draw and explosion figure, engineering drawings. Keywords: automobile redirector； Turn valve type hydraulic power steering；SolidWorks. III 目目 录录 1 前言1 2 概述2 2.1 转向器结构方案分析2 3 转向器结构设计9 3.1 转向系计算载荷的确定9 3.2 齿轮齿条式转向器的设计9 3.3 循环球式转向器设计10 3.4 循环球式转向器零件强度计算15 4 SolidWorks 的转阀式转向器设计18 4.1 转阀式转向器零件的绘制18 4.2 转阀式转向器的装配21 4.3 转阀式转向器爆炸图的生成22 4.4 转阀式转向器工程图的生成22 结论结论23 致谢致谢24 参考文参考文献献25 宜宾职业技术学院毕业设计 1 1 前前 言言 当今汽车转向系统从过去的普通机械式发展到动力转向，一直到现代汽车 电子控制动力转向，逐步的发展和完善。汽车转向系统的技术状况，对于保障 汽车行驶安全，减轻驾驶员劳动强度，提高运输效率和延长车辆使用寿命均有 着十分重要的作用。 众所周知，汽车转向系在汽车上是必不可少的系统，它不仅可以改变汽车 的 驶方向，而且还可以克服由于路面测向干扰力使轮自行产生的转向，恢复汽 车 原来的行驶方向，它在汽车的发展占有重要的位置，改善汽车的操纵稳定性， 提高它的可靠性。 本设计主要是对转向器进行三维造型，以 SolidWorks 为基础，结合所学书 本知识及所搜索的网络资料，对转向器的分类、作用、工作原理等，结合各种 图进行了分析及阐述，运用 SolidWorks 软件对其进行了零件的绘制和工程图、 爆炸图、装配图的生成。 宜宾职业技术学院毕业设计 2 2 概概 述述 2.1 转向器转向器结构方案分析结构方案分析 2.1.1 转向器转向器的定义的定义 转向器又名转向机、方向机，它是转向系中最重要的部件，是转向系的执 行机构，在转向系的发展及工作中扮演着不可或缺的角色。 全液压转向器 全液压转向器广泛应用于车辆转向和船舶液压舵。驾驶人员 通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且在性能上安全、可靠、 操纵上灵活、轻便。 转向器的操纵是全液压式，也就是说在转向柱和转向轮之间没有机械连接， 在转向器与转向油缸之间是液压管或软管链接。 当转动方向盘，转向器根据方向盘转动比例输送相对的油量，该油量直接 流到操纵缸相应一侧，同时另一侧的油量回到油箱。 转阀式全液压转向器，具有以下特点：消除机械式联动装置，可以降低主 机成本，提供可靠轻便的结构，操纵灵活轻便，安全可靠，可以很小的力矩进 行连续无级控制转动，提供给控制回路以及主机尺寸广泛的选择面，能和多种 转向油泵及液压供应系统连接。 2.1.2 转向器转向器的作用的作用 汽车在行驶过程中需要改变行驶方向时，驾驶员通过汽车转向系使汽车转 向桥（一般是前桥）上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度，使汽车达到 转向的目的。另外，当汽车直线行驶时，转向轮往往会受到路面侧向干扰力的 作用而自动偏转，从而改变了原来的行驶方向，此时，驾驶员也可以通过汽车 转向系使转向轮向相反的方向偏转，恢复汽车原来的行驶方向。 汽车转向系的功用是改变和保持汽车的行驶方向，而作为转向系重要执行 机构的转向器的作用是：将转向盘的转动变为齿条轴的直线运动或转向摇臂的 摆动，降低传动速度，增大转向力矩并改变转向力矩的传动方向。 宜宾职业技术学院毕业设计 3 2.1.3 转向器转向器的分类的分类 转向器按结构形式可分为多种类型。历史上曾出现过许多种形式的转向 器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、 循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中第二、第四种分别是第一、第三种 的变形形式，而蜗杆滚轮式则更少见。如果按照助力形式，又可以分为机械 式（无助力），和动力式（有助力）两种，其中动力转向器又可以分为气压 动力式、液压动力式、电动助力式、电液助力式等种类。 （1）齿轮齿条式转向器 它是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条， 由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。转向 轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆， 就可使转向轮转向。所以，这是一种最简单的转向器。在汽车上得到广泛应 用。与其它形式转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要的优点是：结构简单、 紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成，转向器的质量比较小；传动效率高 达 90；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小 齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，可自动消除齿间间隙，这不仅可以提高转向 系统的刚度，还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用的体积小； 没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大；制造成本低。 图图 2-1 齿齿轮轮齿齿条条式式转转向向器器 齿轮齿条式转向器的主要缺点是：因逆效率高(6070)，汽车在不平 路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能传至转向盘，称 宜宾职业技术学院毕业设计 4 之为 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，对驾驶员造成伤害。 （2）蜗杆曲柄销式转向器 它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹， 手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向 时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边绕 转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机 构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。 图图 2-2 蜗蜗杆杆曲曲柄柄销销式式转转向向器器 （3）循环球式转向器 循环球式：这种转向装置是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。 这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使 用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与 螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减 小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内滚动，循环球式故 而得名。 循环球式转向器的优点是：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球， 将滑动摩擦变为滚动摩擦，因而传动效率可达到 7585；在结构和工艺上 宜宾职业技术学院毕业设计 5 采取措施，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；齿条和齿扇之间的间隙 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是：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精 度要求高。 循环球式转向器主要用于货车和客车上。 图图 2-3 循循环环球球式式转转向向器器 （4）齿轮齿条液压助力转向器 齿轮齿条液压助力转向器，是相对于齿轮齿条机械转向器而言的，主要 是增加了转向油泵、转向油壶、转向油管、转向阀、转向油缸等部件，以期 达到改善驾驶员手感，增加转向助力的目的的转向装置。国内经过10 多年 来的发展，已经形成成熟的研发和制造技术的厂家有豫北光洋转向器有限公 司等企业。 图图 2-4 齿齿轮轮齿齿条条液液压压助助力力转转向向器器 宜宾职业技术学院毕业设计 6 2.1.4 转向器的工作原理转向器的工作原理 （1）动力转向系统的工作原理 动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套动力辅助装置组成的。 如下图，转向油泵 6 安装在发动机上，由曲轴通过皮带驱动并向外输出液压 油。转向油罐 5 有进、出油管接头，通过油管分别与转向油泵和转向控制阀 2 联接。转向控制阀用以改变油路。机械转向器和缸体形成左右两个工作腔， 它们分别通过油道和转向控制阀联接。 当汽车直线行驶时，转向控制阀 2 将转向油泵 6 泵出来的工作液与油 罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向器不起助力作用。当汽车需要向 右转向时，驾驶员向右转动转向盘，转向控制阀将转向油泵出来的工作液与 R 腔接通，将 L 腔与油罐接通，在油压的作用下，活塞向下移动，通过传动 结构使左、右轮向右偏转，从而实现右转向。向左转向时，情况与上述相反。 图图 2-5 液压动力转向系统示意图液压动力转向系统示意图 l-转向操纵机构 2-转向控制阀 3-机械转向器与转向动力缸总成 4-转向传动结构 5-转向油罐 6-转向油泵 R-转向动力缸右腔 L-转向动力缸左腔 （2）转阀式液压助力转向器工作原理 汽车直线行驶时，阀芯与阀套的位置关系如图中所示。自泵来的液压油经 阀芯与阀套间的间隙，流向动力缸两端，动力缸两端油压相等。驾驶员转动方 向盘时，阀芯与阀套的相对位置发生改变，使得大部分或全部来自泵的液压油 流入动力缸某一端，而另一端与回油管路接通，动力缸促进汽车左传或右转。 宜宾职业技术学院毕业设计 7 图图 2-6 转阀式液压助力转向器工作原理转阀式液压助力转向器工作原理 当汽车直线行驶时，转发处于中间位置，如图 2-7（b）所示。来自转向油 泵 2 的工作液向阀套 8 的 3 个进油孔供油，油液通过预开隙进入阀芯 7 的凹槽， 再通过阀芯的回油孔进入阀芯 7 与扭力杆 6 间的空腔，再经过阀套 8 的回油孔 通过回油管流回油罐 1，形成油路循环。另一回路式由油泵 2 压入阀套 8 的由 经过预开隙进入阀套左右两侧的出油孔。由于左、右油缸均有油，且油压相等， 更由于油路连通回油道而建立不起高压，因此转向助力器没有助力作用，这即 是直线行驶状态。 当汽车右转弯时，转向盘带动转向轴转动并带动扭力杆 6 顺时针转动（如 图 2-7（a）所示），扭力杆端头与阀芯 7 以销钉连接，因而带动阀芯转动一个 角度，这是阀套 8 的进油口一侧的预开隙被关闭，另一侧的预开隙开度变大， 压力油压向转向器右缸，活塞向伸出转向器方向移动，也即将齿条推出转向器， 从而起到了转向助力的作用，汽车向右转弯。活塞左缸的油液被压出，通过阀 套孔、阀芯及阀芯与扭力杆间的间隙流回转向油罐 1。 当汽车左转弯时，转向盘带动转向轴转动并带动扭力杆 6 反时针转动（如 图 2-7（c）所示）。扭力杆端头与阀芯 7 连接，因而带动阀芯转动一个角度， 这是阀套 8 的进油口一侧的预开隙被关闭，另一侧的预开隙开度变大，压力油 压向转向器左缸，活塞向缩进转向器方向移动，也即将齿条推进转向器，从而 起到了转向助力的作用，汽车向左转弯。活塞右缸的油液被压出，通过阀套孔、 宜宾职业技术学院毕业设计 8 阀芯及阀芯与扭力杆间的间隙流回转向油罐 1。 当转向盘停在某一位置不再继续转动时，阀套随小齿轮在液力和扭力杆弹 力的作用下，沿转向盘转动方向旋转一个角度，使之与阀芯的相对角位移量减 小，左、右油缸油压差减小，但仍有一定的助力作用。此时的助力转矩与车轮 的回正力矩相平衡，使车轮维持在某一转向位置上。 在转向过程中，如果转向盘转动过快，阀套与阀芯的相对角位移量也大， 左、右动力腔的油压差也相应加大，前轮偏转的速度也加快，如转向盘转动速 度慢，前轮偏转的也慢，若转向盘停在某一位置上不变，对应着前轮也停在某 一位置上不变。此即称动力转向的“渐进随动作用”。 如果驾驶员放松转向盘，阀芯回到中间位置，失去了助力作用，此时转向 轮在回正力矩的作用下自动回位。 当汽车直线行驶偶遇外界阻力使转向轮发生偏转时，阻力矩通过转向传动 机构、齿轮齿条转向器、阀套下部销轴作用在阀套上，使之与阀芯之间产生相 对角位移，这样使动力缸左、右腔油压不等，产生了与转向轮转向方向相反的 助力作用。在此力的作用下，转向轮迅速回正，保证了汽车直线行驶的稳定性。 一旦液压助力装置失效，该动力转向器即变成机械转向器。此时转动转向 盘，通过转向柱带动阀芯转动，阀芯下端边缘有弧形缺口，转动一定角度后， 带动小齿轮转动，再通过齿条传给左右横拉杆，即可实现汽车转向。 宜宾职业技术学院毕业设计 9 3 转向器转向器结构设计结构设计 3.1 转向系计算载荷的确定转向系计算载荷的确定 为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系 零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向 轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮 绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。 精确地计算出这些力是困难的。为此推荐用足够精确的半经验公式来计算 汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩 () R MmmN （3-1） p Gf MR 3 1 3 式中，f 为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取 0.7；为转向轴负荷(N)；p 1 G 为轮胎气压()。 a MP 作用在转向盘上的手力为 （3-2） iDL ML F sw R h 2 1 2 式中，为转向摇臂长；为转向节臂长；为转向盘直径；为转向器角 1 L 2 L sw D i 传动比；为转向器正效率。 对给定的汽车，用式（3-2）计算出来的作用力是最大值。因此，可以用此 值作为计算载荷。然而，对于前轴负荷大的重型货车，用上式计算的力往往超 过驾驶员生理上的可能，在此情况下对转向器和动力转向器动力缸以前零件的 计算载荷，应取驾驶员作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力，此力为 700N。 3.2 齿轮齿条式转向器的设计齿轮齿条式转向器的设计 宜宾职业技术学院毕业设计 10 齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在 23mm 之间。主动小齿轮齿数多数在 57 个齿范围变化，压力角取 20，齿 轮螺旋角取值范围多为 91 5。齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时， 相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构在 1235范围内变化。此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。 主动小齿轮选用 16MnCr5 或 15CrNi6 材料制造，而齿条常采用 45 钢制造。为 减轻质量，壳体用铝合金压铸。 3.3 循环球式转向器设计循环球式转向器设计 3.3.1 主要尺寸参数的选择主要尺寸参数的选择 （1）螺杆、钢球、螺母传动副 钢球中心距 D、螺杆外径、螺母内径 尺寸 D、如图 3-1 1 D 2 D 1 D 2 D 所示。钢球中心距是基本尺寸，螺杆外径 、螺母内径及钢球直径 d 对确 1 D 2 D 定钢球中心距 D 的大小有影响，而 D 又对转向器结构尺寸和强度有影响。在保 证足够的强度条件下，尽可能将 D 值取小些。选取 D 值的规律是随着扇齿模数 的增大，钢球中心距 D 也相应增加(表 3-1)。设计时先参考同类型汽车的参数 进行初选，经强度验算后，再进行修正。螺杆外径通常在 2038mm 范围内 1 D 变化，设计时应根据转向轴负荷的不同来选定。螺母内径应大于，一般 2 D 1 D 要求。DDD%10%5 12 图图 3-1 螺杆、钢球、螺母传动副螺杆、钢球、螺母传动副 宜宾职业技术学院毕业设计 11 钢球直径 d 及数量 n 钢球直径尺寸 d 取得大，能提高承载能力，同时螺 杆和螺母传动机构和转向器的尺寸也随之增大。钢球直径应符合国家标准，一 般常在 79mm 范围内选用(表 3-1)。 增加钢球数量 n，能提高承载能力，但使钢球流动性变坏，从而使传动效 率降低。因为钢球本身有误差，所以共同参加工作的钢球数量并不是全部钢球 数。经验证明，每个环路中的钢球数以不超过 60 粒为好。为保证尽可能多的钢 球都承载，应分组装配。每个环路中的钢球数可用下式计算 d DW d DW n 0 cos 式中，D 为钢球中心距；W 为一个环路中的钢球工作圈数；n 为不包括环流导 管中的钢球数；为螺线导程角，常取=58，则 cos1。 0 0 0 滚道截面 当螺杆和螺母各由两条圆弧组成，形成四段圆弧滚道截面时， 见图 3-1，钢球与滚道有四点接触，传动时轴向间隙最小，可满足转向盘自由行 程小的要求。图中滚道与钢球之间的间隙，除用来贮存润滑油之外，还能贮存 磨损杂质。为了减少摩擦，螺杆和螺母沟槽的半径应大于钢球半径 d2，一 2 R 般取=(0.510.53)d 。 2 R 接触角 钢球与螺杆滚道接触点的正压力方向与螺杆滚道法面轴线间 的夹角称为接触角 ，如图 2-8 所示， 角多取为 45，以使轴向力和径向力分 配均匀。 图图 3-2 四段圆弧滚道截面四段圆弧滚道截面 宜宾职业技术学院毕业设计 12 螺距 P 和螺旋线导程角 转向盘转动角，对应螺母移动的距离 s 为 0 （3-3） 2 P s 式中，P 为螺纹螺距。 表表 3-1 循环球式转向器主要参数循环球式转向器主要参数 齿扇模数 /mm 3.03.54.04.55.06.06.5 摇臂轴直径 /mm 22263032 32 35 38 40 42 45 钢球中心距 /mm 20 23 25 2528 30 32 3540 螺杆外径 /mm 20 23 25 2528293438 钢球直径 /mm 5.556 5.556 6.350 6.3507.144 7.144 8.000 螺距/mm7.9388.7319.525 9.525 10.000 10.000 11.000 工作圈数1.5 1.5 2.5 2.5 环流行数2 螺母长度 /mm 41 45 52 46 47 58 56 59 62 72 78 80 82 齿扇齿数 3 5 5 齿扇整圆齿 数 12 13 13 13 14 15 齿扇宽 22 25 25 27 25 28 30 28 32 30 34 38 35 38 与此同时，齿扇节圆转过的弧长等于 s，相应摇臂轴转过角，其间关系 p 可表示如下： （3-4）rs p 式中，r 为齿扇节圆半径。 宜宾职业技术学院毕业设计 13 联立式（3-3） 、式（3-4）得，将对求导得循环球式转向器 p P r 2 p 角传动比为 ： （3-5） i P r i 2 由式（3-5）可知，螺距 P 影响转向器角传动比的值。在螺距不变的条件下， 钢球直径 d 越大，图 3-1 中的尺寸 b 越小，要求 b=P-d2.5mm。螺距 P 一般在 8llmm 内选取。 工作钢球圈数 W 多数情况下，转向器用两个环路，而每个环路的工 作钢球圈数 w 又与接触强度有关：增加工作钢球圈数，参加工作的钢球增多， 能降低接触应力，提高承载能力；但钢球受力不均匀、螺杆增长而使刚度降低。 工作钢球圈数有 1.5 和 2.5 圈两种。一个环路的工作钢球圈数的选取见表 3-1。 （2）齿条、齿扇传动副设计 如图 3-3 所示，滚迨相对齿扇作斜向进给运动加工齿扇齿，得到变厚齿扇。 如图 3-4 所示，变厚齿扇的齿顶和齿根的轮廓面是圆锥的一部分，其分度圆上 的齿厚是变化的，故称之为变厚齿扇。 图 3-4 中，若 0-0 截面的原始齿形变位系数 =0，且 II 剖面和剖面 分别位于 0-0 剖面两侧，则 II 剖面的齿轮是正变位齿轮，剖面中的齿 轮为负变位齿轮，故变厚齿扇在整个齿宽方向上，是由无数个原始齿形位移系 数逐渐变化的圆柱齿轮所组成。 图图 3-3 用滚刀加工变厚齿扇的进给运动用滚刀加工变厚齿扇的进给运动 宜宾职业技术学院毕业设计 14 图图 3-4 变厚齿扇的截面变厚齿扇的截面 对齿轮来说，因为在不同位置的剖面中，其模数优不变，所以它的分度圆 半径厂和基半径相同。因此，变厚齿扇的分度圆和基圆均为一圆柱，它在不 b r 同剖面位置上的渐开齿形，都是在同一个基圆柱上所展出的渐开线，只是其轮 齿的渐开线齿形相对基圆的位置不同而已，所以应将其归人圆柱齿轮的范畴。 变厚齿扇齿形的计算，如图 3-5 所示，一般将中间剖面 1-1 规定为基准剖 面。由 1-1 剖面向右时，变位系数 为正，向左则由正变为零(0-0 剖面)，再变 为负。若 0-0 剖面距 1-1 剖面的距离为，则其值为， 是切削角， 0 atan/ 0 ma 常见的有 630和 730两种。在切削角 一定的条件下，各剖面的变位系数 取决于距基准剖面 1-1 的距离 a。 进行变厚齿扇齿形计算之前，必须确定的参数有：模数 m，参考表 3-2 选 取；法向压力角，一般在 2030之间；齿顶高系数，一般取 0.8 或 1.0； 0 1 x 径向间隙系数，取 0.2；整圆齿数 z，在 1215 之间选取；齿扇宽度 B，一般在 2238mm 。 宜宾职业技术学院毕业设计 15 图图 3-5 变厚齿扇齿形计算简图变厚齿扇齿形计算简图 表表 3-2 循环球式转向器齿扇齿模数循环球式转向器齿扇齿模数 齿扇齿模数 mmm 3.03.54.04.55.06.06.5 轿 排量 m L 500 1000 1800 1600 2000 20002000 车 前轴 负荷 /N 3500 3800 4700 7350 7000 9000 8300 11000 10000 11000 货 车 和 前轴 负荷 N 3000 5000 4500 7500 5500 18500 7000 19500 9000 24000 17000 37000 23000 44000 大 客 车 最大 装载质 kg 350100025002700350060008000 3.4 循环球式转向器零件强度计算循环球式转向器零件强度计算 宜宾职业技术学院毕业设计 16 3.4.1 钢球与滚道之间的接触应力钢球与滚道之间的接触应力 用下式计算钢球与滚道之间的接触应力 （3-6） 3 2 2 2 2 2 3 rR rREF k 式中，k 为系数，根据 AB 值从表 2-3 查取， 2/1/1 2 RrA ；为滚道截面半径；r 为钢球半径；为螺杆外半径； 2/1/1 1 RrB 2 R 1 R E 为材料弹性模量，等于；为钢球与螺杆之间的正压力，可 25 /101 . 2mmN 3 F 用下式计算 （3-7） coscos 0 2 3 n F F 式中，为螺杆螺线导程角； 为接触角；n 为参与工作的钢球数；为作用 0 2 F 在螺杆上的轴向力，见图 3-6。 当接触表面硬度为 5864HRC 时，许用接触应力=2500。 2 /mmN 图图 3-6 螺杆受力简图螺杆受力简图 宜宾职业技术学院毕业设计 17 表表 3-33-3 系数系数 k k 与与 A AB B 的关系的关系 3.4.2 齿的弯曲应力齿的弯曲应力 w 用下式计算齿扇齿的弯曲应力 （3-8） 2 6 Bs Fh w 式中，F 为作用在齿扇上的圆周力；h 为齿扇的齿高；B 为齿扇的齿宽；s 为基 圆齿厚。 许用弯曲应力为=540。 w 2 /mmN 螺杆和螺母用 20CrMnTi 钢制造，表面渗碳。前轴负荷不大的汽车，渗碳 层深度在 0.81.2mm；前轴负荷大的汽车，渗碳层深度在 1.051.45mm。表面 硬度为 5863HRC。 此外，应根据材料力学提供的公式，对接触应力进行验算。 3.4.3 转向摇臂轴直径的确定转向摇臂轴直径的确定 用下式计算确定摇臂轴直径 d （3-9）3 0 2 . 0 R KM d 式中，K 为安全系数，根据汽车使用条件不同可取 2.53.5；为转向阻力矩； R M 为扭转强度极限。 0 摇臂轴用 20CrMnTi 钢制造，表面渗碳，渗碳层深度在 0.81.2mm。前轴 负荷大的汽车，渗碳层深度为 1.051.45mm。表面硬度为 5863HRC。 A B 1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1 k 0.388 0.400 0.410 0.440 0.468 0.4900.5360.600 0.716 0.970 宜宾职业技术学院毕业设计 18 4 SolidWorks 的的转阀式转向器转阀式转向器设计设计 4.1 转阀式转向器转阀式转向器零件的绘制零件的绘制 4.1.1 阀芯的绘制阀芯的绘制 （1）阀芯上视图 图图 4-1 阀芯上视图阀芯上视图 （2）阀芯下视图 图图 4-2 阀芯下视图阀芯下视图 宜宾职业技术学院毕业设计 19 （3）阀芯前视图 图图 4-3 阀芯前视图阀芯前视图 （4）阀芯右视图 图图 4-4 阀芯右视图阀芯右视图 4.1.2 阀套的绘制阀套的绘制 （1）阀套立体图 图图 4-5 阀套立体图阀套立体图 宜宾职业技术学院毕业设计 20 （2）阀套主视图 图