汽车齿轮齿条式转向器设计

1、汽车设计课程设计说明书题目：汽车齿轮齿条式转向器设计 （3）系 另y： 机电工程系专 业：车辆工程班 级：姓 名：学 号：指导教师：日 期：2012年7月汽车齿轮齿条式转向器设计摘要根据对齿轮齿条式转向器的研究以与资料的查阅，着重阐述了齿轮齿 条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型 齿轮齿条式转向器应用状况。根据原有数据首先分析转向器的特点，确定 总体的结构方案，并确定转向器的计算载荷以与转向器的主要参数，然后 确定齿轮齿条的形式，接着对齿轮模数的选择确定，主动小齿轮齿数的确 定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定，通过确定转向器的线传动比计算 其力传动比以与齿轮齿条的结

2、构参数，在以上的基础上选择主动齿轮、齿 条的材料，受力分析，与对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度 校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器 的设计，选取出相关的零件如：螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零 件的零件图。通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图 2 张、装配图 1 张。关键词 ：齿轮齿条，转向器，设计计算目录序 言 01. 汽车转向装置的发展趋势 12. 课程设计目的 33. 转向系统的设计要求 44. 齿轮齿条式转向器方案分析 85. 确定齿轮齿条转向器的形式 96. 齿轮齿条式转向器的设计步骤 136.1 已知设计参数 136.2 齿轮模数的确

3、定、主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定 146.3 确定线传动比、转向器的转向比 156.4 小齿轮的设计 166.5 小齿轮的强度校核 196.6 齿条的设计 226.7 齿条的强度计算 236.8 主动齿轮、齿条的材料选择 267. 总结 26参考文献 错误 ! 未定义书签。2 / 3529致谢序言转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，转向系统应准确、 快速、平稳地响应驾驶员的转向指令，转向行使后或受到外界扰动时，在 驾驶员松开方向盘的状态下，应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。汽车工业是国民经济的支柱产业，代表着一个国家的综合国力，汽车 工业随着机械和电子技术的

4、发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯 机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转 向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。齿轮齿条式转向器的主要优点：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，能自动消除间隙，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；转向器占用体积小；制造成本低。基于以上的优点，齿轮齿条式转向器将是以后转向器的发展的趋势和 潮流。本次设计以乘用车转向器的参数作为依据，设计一款某轻型

5、车的转向 器。根据该车型对于市场的定位与对制造成本的考虑，同时参考同类车型 的转向系统，将该车的转向系统设计为一款机械式转向系统，对转向系系 统做简单分析，并进行转向器零件设计、工艺性与尺寸公差等级分析，同 时按以下步骤对转向器与零部件进行设计方案论证：第一步对所选的转向 器总成进行剖析；第二部利用所学的知识对总成中的零部件进行力学分析和分析；第三步对分析中发现的不合理的设计进行改进。1. 汽车转向装置的发展趋势随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向 器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有 4 种： 有蜗杆销式 （WP 型）、蜗杆滚轮式 （WR 型）、

6、循环球式 （BS 型）、齿条齿轮式 （BP 型）。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占 45% 左右，齿条齿轮 式转向器占 40% 左右，蜗杆滚轮式转向器占 10%左右，其它型式的转向 器占 5% 。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮 式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比 重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向 器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由 60 年代的 62.5% ，发展 到现今的 100% 了 （蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰 ）。大、小 型货车大

7、都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型 货车用循环球式转向器占 65% ，齿条齿轮式占 35% 。综合上述对有关转向器品种的使用分析，得出以下结论：循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的 两种转向器；而蜗轮蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器，正在逐步被淘汰 或保留较小的地位。在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转 向器，比率都已达到或超过 90% ；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比 率超过 50% ，法国已高达 95% 。由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用（ 包括小客车、小型货车或客货两用车 ）得到突飞猛进的发展； 而大型

8、车辆则以循环球式转 向器为主要结构。从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转 阀结构是目前发展的方向。由于动力转向系统还是新的结构，各国的生产 厂家都正在组织力量，大力开展试验研究工作，提高使用性能、减小总成 体积、降低生产成本、保证产品质量稳定，以便逐步推广和普与。随着科学技术的发展，国际经济形势的变化对汽车乃至汽车转向器的 生产都有很大影响。特别是西方国家实行石油禁运以来，世界经济形势受 冲击很大。随着能源危机的发展，汽车工业首当其冲，其发展方向有很大 变化。从汽车设计、制造到各总成部件的生产都随着能源危机的发生而变 化，表现在能源消耗、材料消耗、操纵轻便等各个方面。我

9、国加入WTO ，给汽车工业带来新的机遇，也带来挑战，国产汽车与零部件将会得到进一 步发展。2. 课程设计目的1. 课程设计是一次综合性训练，通过课程设计，既有助于巩固学生们 所学专业知识，培养独立设计能力，提高综合运用知识的能力，同时也有 助于为以后的毕业设计打下基础。2. 通过这次课程设计使学生们懂得理论知识与实际相结合是很重要 的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实际相结合， 从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独 立思考的能力。3. 通过设计，获得根据原始数据的要求，设计出高效、经济、合理、 能保证设计产品的能力。4. 学会使用手册与图表资料。培

10、养查阅各种资料的能力，同时掌握与 本设计有关的各种资料。3. 转向系统的设计要求转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，包括转向操纵机构（转向盘、转向上、下轴） 、转向器、转向传动机构（转向拉杆、转向节） 等。转向系统应准确、快速、平稳地响应驾驶员的转向指令，转向行使后 或受到外界扰动时，在驾驶员松开方向盘的状态下，应保证汽车自动返回 稳定的直线行使状态。一般来说，对转向系统的要求如下：（1）转向系传动比包括转向系的角传动比（方向盘转角与转向轮转角 之比）和转向系的力传动比。在转向盘尺寸和转向轮阻力一定时，角传动 比增加，则转向轻便，转向灵敏度降低；角传动比减小，则转向沉重，转 向灵敏度提

11、高。转向角传动比不宜低于15 16 ；也不宜过大，通常以转向盘转动圈数和转向轻便性来确定。一般来说，轿车转向盘转动圈数不宜 大于 4 圈，对轿车来说，有动力转向时的转向力约为20 50 ；无动力转向时为 50 100N 。（2）转向轮应具有自动回正能力。转向轮的回正力来源于轮胎的侧偏 特性和车轮的定位参数。汽车的稳定行使，必须保证有合适的前轮定位参 数，并注意控制转向系统的内部摩擦阻力的大小和阻尼值。（ 3）转向杆系和悬架导向机构共同作用时， 必须尽量减小其运动干涉。 应从设计上保证各杆系的运动干涉足够小。（4）转向器和转向传动机构的球头处，应有消除因磨损而产生的间隙 的调整机构以与提高转向系

12、的可靠性。（5）转向轴和转向盘应有使驾驶员在车祸中避免或减轻伤害的防伤机 构。（ 6）汽车在作转向运动时， 所以车轮应绕同一瞬心旋转， 不得有侧滑； 同时，转向盘和转向轮转动方向一致。（7）当转向轮受到地面冲击时，转向系统传递到方向盘上的反冲力要 尽可能小，在任何行使状态下，转向轮不应产生摆振。（8）机动性是通过汽车的最小转弯半径来体现的，而最小转弯半径由 内转向车轮的极限转角、汽车的轴距、主销偏移距决定的，一般的极限转 角越大，轴距和主销偏移距越小，则最小转弯半径越小。（9）转向灵敏性主要通过转向盘的转动圈数来体现，主要由转向系的 传动比来决定。操纵的轻便性也由转向系的传动比决定，但其与转向

13、灵敏 性是一对矛盾，转向系的传动比越大，则灵敏性提高，轻便性下降。为了 兼顾两者，一般采用变传动比的转向器，或者采用动力转向，还有就是提 高转向系的正效率，但过高正效率往往伴随着较高的逆效率。（10）转向时内外车轮间的转角协调关系是通过合理设计转向梯形来 保证的。对于采用齿轮齿条转向器的转向系来说，转向盘与转向轮转角间 的协调关系是通过合理选择小齿轮与齿条的参数、合理布置小齿轮与齿条 的相对位置来实现的，而且前置转向梯形和后置转向梯形恰恰相反。（11 ）转向轮的回正能力是由转向轮的定位参数（主销内倾角和主销 后倾角）决定的，同时也受转向系逆效率的影响。选取合适的转向轮定位 参数可以获得相应的回

14、正力矩，但是回正力矩不能太大又不能太小，太大 则会增加转向沉重感，太小则会使回正能力减弱，不能保持稳定的直线行 驶状态。转向系逆效率的提高会使回正能力提高，但是会造成“打手”现 象。（12）转向系的间隙主要是通过各球头皮碗和转向器的调隙机构来调整的4. 齿轮齿条式转向器方案分析1-方向盘；2-转向上轴；3-托架；4-万向节；5-转向下轴；6- 防尘罩；7-转向器；8-转向拉杆图4.1转向系2齿轮齿条转向器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。与其它形式的转向器比较，齿轮齿条式转向器的优 点：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

15、达90% ；转向灵敏；齿轮与齿条之间因磨损出现间歇后， 利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节弹簧，能自动消 除齿间间歇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。特别适于与烛式和麦费逊式悬架配用，便于布置 等优点。因此，目前它在轿车、微型、轻型货车上得到广泛的应用。例如 一汽的红旗 CA7220 型轿车、奥迪 100 型轿车、捷达轿车、上海桑塔纳 轿车、天津夏利轿车以与天津 TJ1010 型微型货车和南京依维柯轻型货车 等，都采用了这种齿轮齿条式转向器。齿轮齿条式转向器的主要缺点是

16、： 因逆效率高（ 60%-70% ），汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路 面之间冲击力的大部分能传至转向盘，称之为反冲。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，方向盘突然转动会造成打手， 同时对驾驶员造成伤害。5. 确定齿轮齿条转向器的形式根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式： 中间输入，两端输出（图 5.1a ）、侧面输入，两端输出（图 5.1b ）、侧面 输入，中间输出 （图 5.1c） 、侧面输入，一端输出 （图 5.1d） 。采用侧面输入，中间输出方案时，由图 5.2 可见，与齿条固连的左、 右拉杆延伸到接近汽车总想对称平面附近。由于拉杆长

17、度增加，车轮上、 下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮上下跳动时转向系与悬架系的运 动干涉。拉杆与齿条用螺栓固定连接，因此，两拉杆与齿条同时向左或向 右移动，为此在转向器壳体上开有轴向的长槽，从而降低了它的强度。采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受限制，容易与悬架系统 导向机构产生运动干涉。但其结构简单，制造方便，且成本低等特点，常 用于小型车辆上采用侧面输入，一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在平 头货车上。如果齿轮齿条式转向器采用直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合，则运转平稳性降低，冲击力大，工作噪声增加。此外，齿轮轴线与齿条轴线之间的 夹角只能是直角，为此，因与总体布置不适应而遭淘汰。采用斜齿圆

18、柱齿 轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击与 噪声均降低，而且齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要 求。因为斜齿工作时有轴向力作用，所以转向器应该采用推力轴承，是轴承寿命降低，还有斜齿轮的滑磨 比较大事它的缺点。图5.1齿轮齿条转向器的四种形式 2根据对四种不同类型转向器的对比选择，本课题将采用侧面输入两端 输出的齿轮齿条转向器。重合度增加，运转平稳，冲击与噪声均降低，而 且齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要求。因为斜齿工 作时有轴向力作用，所以转向器应该采用推力轴承。使轴承寿命降低，还有斜齿轮的滑磨比较大是它的缺点。图5.2拉杆与齿条的连接

19、2齿条断面形状有圆形（图5.3 ）、V形（图5.4 ）和Y形（图5.5 ）三种。圆形断面齿条的制作工艺比较简单。V形和Y形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，约节约 20%，质量小；位于齿下面的两斜面与齿条 托座接触，可用来防止齿条绕轴线转动；Y形的断面齿条的齿宽可以做的宽一些，因而强度得到增加。在齿条与托座之间通常装有碱性材料（如聚 四氟乙烯）做的垫片，以减少滑动摩擦。当车轮跳动、转向或转向器工作 时，如在齿条上作用有能使齿条旋转的图5.3圆形断面齿条2力矩时，应选用 V形和Y形断面齿条，用来防止因齿条旋转而破坏齿条、齿轮的齿不能正确啮合的情况出现。图5.4 V形断面齿条图5.5 Y形断面

20、齿条根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同，齿轮齿条式 转向器在汽车上有四种布置形式：转向器位于前轴后方，后置梯形；转向 器位于前轴后方，前置梯形；转向器位于前轴前方，后置梯形；转向器位 于前轴前方，前置梯形。齿轮齿条式转向器广泛用于乘用车上，载质量不 大，前轮采用独立悬架的货车和客车有些也用齿轮齿条式转向器。根据设计的成本与要求而定。图5.6齿轮齿条式转向器的四种布置形式26. 齿轮齿条式转向器的设计步骤 确定齿轮齿条的形式 齿轮模数的确定 主动小齿轮齿数的确定 压力角的确定 齿轮螺旋角的确定 确定线传动比、转向器的转向比 齿轮齿条结构参数的确定 验算齿轮的齿轮的抗弯强度和接触强度

21、 主动齿轮、齿条的材料选择最后作课程设计总结。6.1已知设计参数适用车辆相关数据：乘用车FF4X2、发动机位置：前置、横置、前盘后鼓、机械式转向器、 两轴式、手动五挡；表6.1原始数据表长X宽乂高（mm ）4249 X 1690 X 1505轴距(mm)2665前轮距/后轮距(mm)1462/1457发动机最大转矩m/(r/min)131/4200发动机最大功率(kw/(r/mi n)76/6000最咼车速(km/h)170最小转弯直径(m )10.5整备质量(kg )1060总质量(kg )1435前轴负荷率满载55%空载60%轮胎型号175/65 R146.2齿轮模数的确定、主动小齿轮齿数

22、的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定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2-3mm 之间。主动小齿轮齿数多数在 5-7个齿范围变化，压力角取20 0，齿轮螺旋角取值范围多为 9 0-15 0 o齿条齿数应根据转向轮达到最大 偏转角是，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12 0 -35 0范围内变化。此外，设计是应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。根据以上的要求选取齿轮的模数m为2mm，主动小齿轮齿数z为8(根据经验公式)，压力角取20 0，齿轮螺旋角取12 0 o6.3确定线传动比、转向器的转向比(1 )原地转向阻力矩Mr (N-

23、 mm，即M R=(6.1 )式中，f为轮胎和路面间的滑动摩擦因素，一般取 0.7 ; G为转向轴负荷(N ), Gi=550% mag ; p为轮胎气压(MPa )，这里取0.35Mpa (根 据 GB/2977-2008)。将数据代人6.1式中，得：“0.7 ：(55% 1435 9.8) 轮胎与地面之间的转向阻力Fw ( N ): OCQOQO _ MM R=268289.56 N - mm30.35(2) 作用在转向盘上的手力 Fh (N )为：(6.2)式中，L1为转向摇臂长；L2为转向节臂长；因为齿轮齿条式转向器无转向摇臂和转向节臂，所以无数值，都视为“1”计算；转向盘的直径有一系

24、列尺寸。选用大的直径尺寸时，会使驾驶员进出驾驶室感若选用小的直径尺寸，转向时，驾驶员要施加较大的力量，从而使汽车难于操纵，根据车型的不同，转向盘直径Dsw在380-550mm 的标准系列内选取，因而取400mm ; i为转向器角传动比，在齿轮齿条式转向器中称线角传动比，根据汽车设计课程设计指导书i取36.84 ;为转向器的正效率，齿轮齿条式转向器的正效率可达90%，故取85%。将数据代人6.2式中，得：2M R 2 268289.56FhR42.84NDswi400 36.84 85%Fw =(6.3)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

25、线间的距离。通常乘用车的a值在0.4-0.6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取，这 里取0.5倍轮胎的胎面宽度尺寸，已知轮胎型号为175/65 R14 ，所以a值为：a=0.5 x 175mm=87.5mm则：Fw=MR268289.56 3066.17Na87.5(4) 作用在转向盘上的手力 Fh为：(6.4)式中，Mh为作用在转向盘上的力矩；Dsw为转向盘直径值为400mm则：Mh 阿円 42844008568N mm2 2(5) 转向系的力传动比ip的计算(将式6.3与式6.4代入后)得到:(6.5)代入数据得：6.4小齿轮的设计由6.2选取齿轮的模数 m为2mm，主动小齿轮齿数z为8，压力

26、角 取20 0，齿轮螺旋角 取12 0，顶隙系数c为0.25，齿顶高系数ha为1 由于设计的是斜齿轮，所以法向模数mn为2mm。齿轮分度圆直径：4d = mnz cos(6.6)代入数据：d = mnz cos =16.4mm齿顶咼：4ha= hamn(6.7)代入数据：ha=2mm齿根高：4hf= ( ha+ c ) mn(6.8)代入数据：hf =2.5mm齿轮齿顶圆直径：4da2hamnd(6.9)代入数据：da 20.4mm齿轮齿根圆直径：4df d 2hf(6.10 )代入数据：df 11.4mm齿轮全齿高：4h ha hf(6.11 )代入数据：h =4.5mm齿轮的齿宽 b ：4

27、b dd4（6.12 ）代入数据：b =14mm齿轮的齿距：4Pmn（ 6.13 ）代入数据：P 2s 2e=6.28（ e为分度圆上的齿厚，s为分度圆上的齿槽宽）在斜齿轮的传动中，作用于齿面上的法向载荷Fn 仍垂直于齿面，作用于主动轮上的Fn位于法面内，与节圆柱的切面倾斜一法向啮合角an为20 0，力Fn可沿齿轮的周向、径向与轴向分成三个垂直的分力（Ft、Fr、Fa）：轮齿上的作用力：圆周力：Ft=（6.14 ）Ti为小齿轮上的转矩，其值等于Mh，贝y：Ft=1044.88N径向力：Fr =（ 6.15 ）贝： Fr =388.81N轴向力：(6.16 )4Fa = Ft tan则：Fa=2

28、22.10N6.5小齿轮的强度校核1.齿轮齿跟弯曲疲劳强度计算齿轮受载时，齿根所受的弯矩最大，因此齿根处的弯曲疲劳强度最弱 当齿轮在齿顶处啮合时，处于双对齿啮合区，此时弯矩的力臂最大，但力 并不是最大，因此弯矩不是最大。根据分析，齿根所受的最大玩具发生在 轮齿啮合点位于单对齿啮合最高点时。因此，齿根弯曲强度也应按载荷作 用于单对齿啮合区最高点来计算。斜齿轮啮合过程中，接触线和危险截面位置在不断的变化，要精确计 算其齿根应力是很难的，只能近似的按法面上的当量直齿圆柱齿轮来计算 其齿根应力。将当量齿轮的有关参数代入直齿圆柱齿轮的弯曲强度计算公式，可得到斜 齿圆柱齿轮的弯曲疲劳强度计算校核公式：2K

29、TYFaYsaY4FFbdmn（6.17）使用系数Ka=1.0动载荷系数Kv=1.2齿间载荷分配系数KK = 1.0齿向载荷分配系数KK = 1.4载荷系数K= KA KV K K = 1.68齿形系数YFaYFa2.92校正系数YsaYsa = 1.4丫为螺旋角影响系数Y =0.7端面重合度=1.211校核齿根弯曲强度：=148.15Mpa2 1.68 8568 2.92 1.4 0.714 16.4 2 1.211选取20Cr为齿轮材料;弯曲强度最小安全系数SFminSF min =1.25计算弯曲疲劳许用应力:K FN弯曲疲劳寿命系数KFN = 1.5可得， F = 1.5 X 850/

30、1.25 = 1020MPa所以F < F因此，本次设计与满足了小齿轮的齿面接触疲劳强度又满足了小齿轮的弯曲疲劳强度，符合设计要求。综上所述，齿轮齿条式转向器的设计满足设计的强度要求2.齿面接触疲劳强度计算校核公式：4r2KT1H ZeZhZ . bd 1.68 8568 3.32 1:14 16.423.321467.09MPa小齿轮接触疲劳强度极限许用接触应力H lim1 = 1500 MPa计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数S = 1 ,可得:（6.18）弹性系数ZE=189.8MPa区域系数Zh=2.5螺旋角系数Z cos 0.979ZeZhZ2KT一 bd2189

31、.8 2.5 0.979H limS1500Mpa/11500MPa由此可得：H <H虽然齿轮所选的参数粗略满足齿轮设计的齿面接触疲劳强度要求，但是非常接近最咼许用值，根据经验公式选取齿宽b =40mm。6.6齿条的设计根据小齿轮的分度圆直径可以求出齿条的长度L :L 4 d（ 6.19）代入数据：L =206mm其它参数考虑：考虑到转型过程中的自由间隙，L实际取220mm。由于齿条与小齿轮是相啮合的，所以轮齿的尺寸是大致相同的，对于齿条的直径，通过查表，根据设计的需要以与小齿轮的直径，取值为 30mm。表6.2齿轮齿条的结构尺寸名称齿轮齿条分度圆直径di16.4齿顶咼ha22齿根高hf

32、2.52.5齿全高h4.54.5齿顶圆da20.4名称齿轮齿条齿宽b4024.72表6.3齿轮齿条的主要参数名称齿轮齿条齿数Z832模数Mn22压力角n200200螺旋角1201206.7齿条的强度计算在本设计中，选取转向器输入端施加的扭矩Ti= M h=8568N - mm齿轮传动一般均加以润滑， 啮合齿轮间的摩擦力通常很小， 计算轮齿受力时,可不予考虑.齿轮齿条的受力状况类似于斜齿轮,齿条的受力分析如图6.4，作用于齿条齿面上的法向力 Fn，垂直于齿面，将Fn分解成沿齿条径向的分力（径向力）Fr，沿齿轮周向的分力（切向力）Ft，沿齿轮轴向的分力（轴向力）Fx。各力的大小为:Ft =Fr =

33、Fx = Ft tan4Fn(6.20)齿轮轴分度圆螺旋角n法面压力角齿轮轴受到的切向力:Ft =2Ti=1044.88NdTi为作用在输入轴上的扭矩,Tj 取 8568 Nmm。d为齿轮轴分度圆的直径。齿条齿面的法向力：Fn = = 1136.78N齿条牙齿受到的切向力：Fxt Fn cos n=1068.23N齿条杆部受到的力：F Fxt cos = 1044.88N计算出齿条杆部的拉应力：2=2.50N/mmF齿条受到的轴向力由于强度的需要，齿条长采用45钢制造，其抗拉强度极限是b2690N/mm，（没有考虑热处理对强度的影响）。因此 < b所以，齿条设计满足抗拉强度设计要求。齿条

34、牙齿的单齿弯曲应力：24F0 6 Fxt hi/b s(6.21)式中：Fxt齿条齿面切向力b危险截面处沿齿长方向齿宽 hi 齿条计算齿高S 危险截面齿厚从上面条件可以计算出齿条牙齿弯曲应力:F06 1068.23 4.524.72 3.1422118.34 N/mm上式计算中只按啮合的情况计算的，即所有外力都作用在一个齿上了，实际上齿轮齿条的总重合系数是2.63 （理论计算值），在啮合过程中至少有2个齿同时参加啮合，因此每个齿的弯曲应力应分别降低一倍F01F0.2 = 59.17N/mm齿条的材料我选择是 45刚制造，因此：2抗拉强度 b 690N/mm（没有考虑热处理对强度的影响）齿部弯曲安全系数S = b /F01=九67因此，齿条设计满足弯曲疲劳强度设计要求。又满足了齿面接触强度, 符合本次设计的具体要求。6.8 主动齿轮、齿条的材料选择通过计算所得，根据强度的需要以与常规的选取与做法，主动小齿轮 选取的材料是 20Cr ，并经渗碳淬火，齿条选取的材料是 45 钢。由于转向 器齿轮转速低，是一般的机械，故选 8 级精度。7. 总结两周的课程设计结束了，