新型能源汽车关键零部件研发汽车转向器的设计摘要表齿轮齿条计算结果齿轮强度计算齿轮精度等级材料及参数的选择考虑到转向器小齿轮在运动时它的转速不会很高，因此等级精度采用级。而齿轮模数值取值为，主动齿轮齿数为，压力角取齿轮螺旋角选为这些都是已知.主动小齿轮的材料采用制造并渗碳淬火回火，其硬度达到之间，取值，查机械设计基础可知接触疲劳极限弯曲疲劳极限齿轮的齿根弯曲强度校核。根据经验公式来校核。由机械设计基础表我们选载荷系数.斜齿轮的转矩.•由机械设计基础表这里选取齿宽系数齿轮齿数复合齿形系数由当量齿数查机械设计基础图和得齿形系数.应力修正系数.因齿轮两面工作，许用弯曲应力为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。试取计算载荷系数由机械设计手册查得齿轮使用系数根据和级精度，查表得齿轮动载系数齿向载荷分布系数齿间载荷分布系数则载荷系数修正值计算模数，故前取不变，弯曲强度符合要求。齿面接触疲劳强度校核依据经验公式，校核公式为许用接触应力查表得查得，安全系数查机械设计基础表得弹性系数．查表得区域系数螺旋角系数重合度系数齿面接触疲劳强度，满足设计要求。.齿轮轴的设计由于主动小齿轮选用材料制造并经渗碳淬火回火，因此轴的材料也选用材料制造并经渗碳淬火回火。查表得材料的硬度为，抗拉强度极限，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限，根据公式因此初选齿轮轴直径忽略磨损，根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为.，作用在齿轮上的轴向力为作用在齿轮上的切向力为弯曲疲劳强度校剪切疲劳强度校核符合强度要求，抗拉强度校核符合强度要求。因此齿轮轴最小直径取符合要求。第章转向传动机构设计为了让汽车转向轻便灵活和精准，转向轴的内外转向轮转角的比例要有定的范围，这样来达到汽车转弯时做纯滚动运动，而在齿轮齿条转向系中，我们通常用转向梯形来实现。图转向中心的不同轨迹圆.转向传动机构原理将转向器齿轮齿条中齿条的水平直线运动转变成转向轮的偏转，这就是转向传动机构的基本作用，如上图所示。而为了实现转向轮尽可能的做纯滚动运动，需要让两转向轮绕个共同的瞬时转向中心转动，而为了达到这个要求，就需要对转向梯形机构进行精确的设计。图齿轮齿条式转向器转向原理简图我们都知道齿轮齿条式转向器没有转向节臂和直拉杆，它的齿条左右两侧是直接铰链转向横拉杆的，转向横拉杆在铰接梯形臂，所以我们在这里把转向梯形臂作为转向节部分。.转向梯形的布置般而言，梯形机构布置在前轴的下后方，其高度离前轴的下表面大约，太高将于前轴发生干涉，太低的话，容易撞到地面的障碍物。但是当于丹发动机安装位置很低的时候，安装就非常困难，这个时候梯形臂只能安装于前轴的前面，并且横拉杆就需要安装的高些了。本课题的我们设计是把转向梯形置于前轴下后方，横拉杆置于前轴下表面以上处。.转向梯形机构尺寸的初步确定转向梯形的基本尺寸主要有梯形臂长用表示和梯形底角用表示。汽车的布置空间确定梯形臂长度，它也影响到横拉杆轴向力受力大小。根据经验公式，横拉杆轴向力式中，是作用于转向节上臂的力，般情况.为前轴负荷是纵拉杆轴向力作用力臂是横拉杆轴向力的作用力臂。由上式可以得出，梯形臂长度需要适当，其长度不能太短，也不能太长，由于当其他参数保持不变时，横拉杆轴向力和梯形臂长是成反比关系，随着减小增大。如果梯形臂太长，则布置起来会非常困难。查机械设计基础可知汽车梯形臂的上梯形臂长度值比上两主销中心距用表示的比值应该在范围内。在这里，我们初步选取的参数为则.。通常情况下，对于梯形底角的选取，左右转向轮的两梯形臂延长线交点应该处于前轴以后轴距的处左右。梯形底角通常情况在范围内。.梯形校核通常采用图解法进行校核。按照初选的梯形尺寸作转向梯形图，其中梯形下底，长度等于为梯形臂长度等于梯形底角。以为圆心梯形臂长为半径画弧，再以作为圆心以梯形臂长为半径画弧。用点作为圆心，在线上做圆心角，，要求是每隔圆心角分别为与弧相交于系列点，分别是，，再分别以这些点为圆心，以长为半径所画弧与弧相交于系列点，分别是，将点和各点相连线，测这些角度，，，即为外轮转角.。外轮转角和内轮转角的关系如表.。表外轮转角和内轮转角的关系根据得到的内外轮转角来画实际的特性曲线。用这条特性曲线与理论的特性曲线进行比较，得到若干组梯形臂长和梯形转角，再反复重复上述的画发可以得到系列的实际特性曲线，再进行比较，直到找出最接近理论曲线的特性曲线，这时所得新型能源汽车关键零部件研发汽车转向器的设计摘要出现自振的现象，否则会影响车辆的稳定性。车辆在行驶过程中，当悬架导向装置和转向传动机构同时工作的时候，车轮应该尽可能小的摆动。汽车应该满足小转弯行驶的要求，这就要求汽车有很高的灵活性。操纵轻便。驾驶员在驾驶车辆的时候应该尽可能做到不打手的状态。齿轮传动副要有间隙调整的机构，来调整因摩擦而产生的间隙。汽车的转向盘和转向轴应能满足当车辆发生车祸时减轻伤害的要求。转向梯形机构的设计和优化，可以满足第项的要求。为了防止转向轮的自振，我们在转向系里装有减震器，同时这个减震器也能降低转向盘反力，从而减轻驾驶疲劳。在对汽车转向系设计的过程中，往往尽可能的最大转向轮转角般要求是轿车轴距的到.倍，这样就可以满足车辆的灵活性。转向的轻便也是评价转向系性能的重要指标，通常情况下，驾驶员需要的转向手力和转向锁需要的总圈数来满足转向轻便性。般来说，轿车转向盘总圈数不能超过.圈，需要的转向手力不能超过到。第章汽车主要参数的选择.汽车参数基本资料五菱荣光款基本型生产厂商上汽通用五菱所属五菱荣光车体结构客车级别微面上市时间尺寸重量容积车身质量轴距轮距前后全车长度车身宽度车身高度总质量油箱容积标准座位数引擎参数标准引擎标准变速器档手动排放标准国最小转弯直径.最大功率.最大扭矩燃油系统多点电喷标准排量最高时速转向悬挂轮胎转向盘驱动方式中置后驱制动方式盘式鼓式前后转向器型式齿轮齿条机械式悬挂方式独立悬架纵置钢板弹簧前后轮胎气压.轮胎最大转角前后分配转向盘直径.基本要求汽车在转弯行驶过程中，应该转向敏捷。汽车在转弯行驶过程中需要在转向盘上的作用力应该小于。转向器的传动副间应有间隙调整机构。转向系的角传动比在之间，正效率在以上，逆效率在以上。转向盘和转向轴要有防止伤害的机构。第章转向系分析.转向操纵机构转向盘转向轴转向管柱是转向操纵机构的最主要组成部分。为了满足转向盘和转向轴有防伤害机构以及便于布置和便于拆装，从而降低部件的相对磨损带来的额外负载，我们在这里用到了柔性转向万向节，将它加装在转向轴和转向器输入端，如图。它能减轻转向轴的振动，且柔性万向节需要有定的强度，否则会直接降低转向系统的强度。图转向操纵机构转向万向节转向传动轴转向管柱转向轴转向盘.转向轴和转向管柱的结构设计转向轴起到的是把转向盘和转向器连接起来，并传递转向力矩的作用。转向管柱是套于转向轴的外面，是安装转向盘的支柱。转向轴和转向器的蜗杆之间般采用花键连接，这样将转向盘的转向运动转为转向器的水平直线运动。随着科技的不断发展，如今出现了种整体式转向轴，它就要求在转向轴和转向器之间有个弹性体连接轴，此不见机构能降低安装误差，还能定程度上的减小对驾驶员的方向盘反力。为了满足操作方便，转向轴通常装成大约度度左右，按照需求，有些汽车还安装能够适当调节角度的机构。低碳钢是最常用的转向轴制造材料，并且其直径要求能够承受转向盘的转向力多带来的力矩。近年来，为了满足汽车在撞车时驾驶员的安全，在转向盘受到冲击时，应该有能减轻冲击的装置。达到这要求的办法有很多种，通常采用转向盘缓冲装置来达到。转向轴最重要的组成部分是轴和管，用小齿连接在起，当发生碰撞时，转向盘在轴向力的作用下，轴缩至管中在这个过程中，滑动产生的摩擦力，可以定程度上吸收冲击的能量。相似的，我们把转向柱管设计为双层的套管，当发生碰撞时，它同样能缓冲部分的冲击，从而来保护驾驶员。另外，转向柱管的支撑托架也吸收部分冲击，降低对驾驶员的伤害。转向轴上半轴计算依据转向系设计的要求，选择使用号钢做为转向轴的材料。加在转向盘上的最大力为，转向盘直径是。则转向扭矩为••查材料力学知识可知查号钢的许用剪应力值为得转向轴上半轴的直径选取。转向轴下半轴设计计算因为转向轴要求是个主动安全装置，所以设计为分开的上轴和管形状的下转，以方便上下配合便，转向轴长度根据汽车车身的各装配约束来确定。管的外径取，取管的内径，计算强度。符合强度条件。塑料销强度校核根据材料力学，塑料销材料选取聚砜，查得其极限破坏强度值为取塑料销承受转向盘力矩为•，上转向轴直径为塑料销直径为。所以塑料销所受剪应力符合强度条件。.转角及最小转弯半径汽车参数里，汽车的最小转弯半径是及其重要的参数之，它体现出该车的灵活性，通常为满足这个灵活性需做到下面的要求是汽车最小转弯半径应该在该车轴距的到.倍这个范围，二是作用于方向盘的手力不应该大于.假设汽车转弯车轮做纯滚动，要满足上述对转向系的第条要求，其内外转向轮理想转向角关系如图示，由下式决定式中外转向轮转角内转向轮转角两转向主销中心线与地面交点间的距离汽车二轴的轴距。转向梯形保证内外转向轮转角的合理。图理想的内外转向轮转角间的关系根据公式可知影响到汽车的最小转弯半径的因素主要有最大转角与主销距轴距以及转向轮的转臂等。在汽车转弯的过程中，除了内外转向轮的转角以外，剩下的参数是固定的。最小转弯半径的定义是指汽车在转向轮处于最大转角的前提下以低速转弯时前外轮与地面接触点的轨迹构成圆周的半径。可按下式计算般情况为，为了减小值，值有时可达到。为了满足汽车转弯后方向盘能够自动回正，需要有合理的主销内倾角和主销后倾角。但是如果要使