汽车转向器毕业设计说明书

1、I / 47摘要汽车转向器是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键 总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。随着汽车工业的发展，汽车 转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向 器仍然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式 转向器中，循环球齿条 -齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级 各类汽车上。本文选择 GX1608/型循环球齿条-齿扇式转向器作为研究课题, 其主要内容有：汽车转向器的组成分类；转向器总成方案分析及其数据确 定和转向器的设计过程。这种转向器的优点是,操纵轻便,磨损小,寿命长。缺点是结构复杂, 成本高,转向灵敏度不如齿

2、轮齿条式。因此逐渐被齿轮齿条式取代。但随 着动力转向的应用,循环球式转向器近年来又得到广泛使用。关键词； 转向器 操纵稳定性 循环球齿条 - 齿扇式转向器2 / 47AbstractGear cars an important component of the initiative is decided automobilesafety of the key assembly, It seriously affected the quality of the vehicle handlingand stability. Along with the development of the aut

3、o industry, automobile steeringgear is continuously improved, although the electronic steering gear has begun touse But mechanical steering gear is still widely been world motor vehicles andparts manufacturers adopted. And the mechanical steering gear, Rack cycleball-type steering gear tooth fans as

4、 its own characteristics has been widely usedin various types vehicles. The graduation design options GX1608A cycle gearball-type steering gear rack as a research topic, Its main contents are : automotivesteering gear components classification; assembly was to program analysis anddata to identify an

5、d steering gear design process.The advantage of such steering gear, and manipulating light, wear and tear,long life. The disadvantage is that the structure is complicated and costly, thansteering rack and pinion sensitivity. Therefore gradually being replaced by rackand pinion. However, with the pow

6、er steering applications, the ball-type steeringgear cycle and are widely used in recent years.Keywords；Diverter Ball handling and stabilityCycle rack-type steering geardiverter3 / 47目录摘 要.IAbstract. II1绪论 .1.2汽车转向系的组成及分类 .3.2.1 汽车转向系的类型和组成 . 32.1.1机械式转向系 .62.1.2动力转向器 .72.2 转向系主要性能参数 . 82.2.1转向器的效率

7、.82.2.2传动比的变化特性 .102.2.3转向盘自由行程 .132.3 转向操纵机构及转向传动机构 . 132.3.1转向操纵机构 .132.3.2转向传动机构 .143转向器总成方案分析 .1.53.1 转向器设计要求 . 153.2 转向器总成方案设计 . 164循环球式转向器主要尺寸参数的选择 .1. 95转向器输出力矩的确定 .2.36轴的设计计算及校核 .2.46.1 转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 . 246.1.1材料的选择 .246.1.2结构设计 .246.1.3轴的设计计算 .246.2 螺杆轴设计计算及主要零件的校核 . 286.2.1材料选择 .286.2.

8、2结构设计 .284 / 476.2.3轴的设计计算 .296.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 .31参考文献 .3.3.致 谢 .3.4.附录 .3.6.1 / 471绪论循环球式转向器的英文名称是 Recirculating Ball Steering Gear。循环球式转向器由两对传动副组成，一对是螺杆、螺母，另一对是齿条、 齿扇或曲柄销。在螺杆和螺母之间装有可循环滚动的钢球，使滑动摩擦变 为滚动摩擦，从而提高了传动效率。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

9、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循环 滚动，循环球式故而得名这种转向器的优点是，操纵轻便，磨损小，寿命长。缺点是结构复杂， 成本高，转向灵敏度不如齿轮齿条式。因此逐渐被齿轮齿条式取代。但随 着动力转向的应用，循环球式转向器近年来又得到广泛使用。本文选择 GX1608A 型循环球

10、齿轮-齿条式转向器作为研究课题，其主要内容有：汽车转向器相关知识，循环球式转向器的主要参数选择及其设计。 设计部分还包括转向摇臂轴，渐开线花键，扇形齿轮轴以及螺杆轴的设计 与校核。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。在当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录中，汽车关键 零部2 / 47件开发和制造被列为重点扶持的项目，国家计委和科技部也将汽车关 键零部件划入当前国家优先发展的高技术产业化重点领域，所以，具有先 进水平的汽车转向器的研发、生产将会得到有力的政策

11、支持。随着全球汽 车工业的迅速发展，汽车的需求量大幅攀升，汽车制造已向发展中国家转 移。随着国际上汽车行业开始实行零部件“全球化采购”策略及国际跨国 汽车企业推行本土化策略，国内汽车市场将出现巨大的零部件配件缺口。 到 2010 年，中国汽车零部件国内产值将突破1 万亿元，市场前景广阔。按 照汽车零部件工业“十五”发展目标，到 2005 年中国汽车保有量为 21982315 万辆，其中轿车 843 860 万辆。当年汽车需求量为： 271310 万辆，其中轿车 110 121 万辆，汽车工业增加值占 GDP勺 19 左右，汽车 零部件工业产值将占汽车工业总产值的 25%左右。因此作为关键零部件

12、的汽 车转向器在中国销售市场上前景广阔。“十五”期间，我国机动车行业包括汽车、农用车、工程机械等将发 展成为国民经济勺支柱产业，汽车转向器是符合国家重点扶持和优惠政策 勺汽车关键零部件，是汽车重要勺保安件之一。3 / 472汽车转向系的组成及分类2.1汽车转向系的类型和组成汽车转向系可按转向能源的不同分为机械式转向系和动力转向系两大 类。汽车转向器是用来保持或改变汽车形式方向的机构，在汽车转向行使 时，还要保证各转向轮之间有协调的转角关系。驾驶员通过操纵转向系统， 使汽车保持直线或转弯运动状态，或者上述两种运动状态相互转换。机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵 机构（方

13、向盘 ） 、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操 纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动 （ 严格讲是近似直线运动 ） 的 机构，是转向系的核心部件。 动力转向系除具有以上三大部件外，其最 主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压 系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电 路系统中的电池、 导线、开关、电机和地线的作用。 转向操纵机构 转 向盘即通常所说的方向盘。转向盘内部有金属制成的骨架，是用钢、铝合 金或镁合金等材料制成。由圆环状的盘圈、插入转向轴的转向盘毂，以及 连接盘圈和盘毂的辐条构成。采用焊接或铸造等工艺制造，转向轴是由

14、细 齿花键和螺母连接的。骨架的外侧一般包有柔软的合成橡胶或树脂，也有 采用皮革包裹以及硬木制作的转向盘。转向盘外皮要求有某种程度的柔软 度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材质， 还需要有耐热、 耐候性。转 向盘的功能：转向盘位于司机的正前方，是碰撞时最可能伤害到司机的部 件，因此需要转向盘具有很高的安全性， 在司机撞在转向盘上时， 骨架能 够产生变形，吸收冲击能，减轻对司机的伤害。转向盘的惯性力矩也是很 重要的，惯性力矩小，我们就会感到“轮轻” ，操做感良好，但同时也容易 受到转向盘的反弹（即“打手” ）的影响，为了设定适当的惯性力矩，就要 调整骨架的材料或形状等。 现在的转向盘与以前的看似没

15、有太大变化， 但实际上已经有了改进。由于转向助力4 / 47装置的普及，转向盘外径变小了， 而手握处却变粗了，采用柔软材料，使操作感得到了改善。 现在有越来 越多的汽车在转向盘里安装了安全气囊，也使汽车的安全性大大提高了。 转向盘的集电环：转向盘上有喇叭开关，必须时刻与车身电器线路相连， 而旋转的转向盘与组合开关之间显然不能用导线直接相连，因此就必须采 用集电环装置。集电环好比环形的地铁轨道，喇叭开关的触点就象奔跑在轨道上的电车，时刻保持接通的状态。由于是机械接触，长时间使用触点 会因磨损影响导电性，导致紧急时刻喇叭不鸣甚至气囊不工作。因此，最 近装备气囊的汽车开始装用电缆盘，代替集电环。转向盘的端子与组合开关的端子用电缆线连接，电缆盘将电线卷入盘 内，类似于吸尘器的电线卷取机构，在转向盘旋转范围内，电线 * 卷筒自由 伸缩。转向器分类 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