（优秀毕业全套设计）东风轻型货车转向系统设计（整套下载）

但在动力转向装置失效时，般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。

因此，动力转向系是在机械转向系的基础上加设套动力转向装置而形成的。

对最大总质量在吨以上的重型汽车而言，旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于万向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向。

故这种汽车的动力转向装置应当特别稳定可靠。

.液压式动力转向机构液压式动力转向由于油压工作压力高，动力缸尺寸，质量小，结构紧凑，油液具有不可压缩性，灵敏度高以及油液的阻尼作用可以吸收路面冲击等优点二被广泛应用。

图.为汽轿车公司生产的型轿车的液压助力转向系统。

其中属于动力转向装置的部件是转向油罐转向油泵转向控制阀和转向动力缸。

当驾驶员逆时针转动转向盘时，转向摇臂带动转向直拉杆前移，直拉杆的力作用于转向节臂，并依次传到梯形臂和转向横拉杆，使之右移。

与此同时，转向直拉杆还带动转向控制阀中的滑阀，使转向动力缸的右腔接通液面压力为零的转向油罐。

油泵的高压油进入转向动力缸的左腔，于是转向动力缸的活塞上受到向右的液压作用力便经推杆施加在横拉杆上，也使之右移。

这样驾驶员施于转向盘上很小的转向力矩，便能克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩。

.车速感应型动力转向机构随着转向轴负荷的增加，为转动转向轮驾驶员作用在转向盘上的力增加得也越多。

这不仅容易造成驾驶员疲劳，而且疲劳驾驶也极易引发交通事故。

为了满足在任何行驶工况下转向行驶都能保证良好的操纵轻便性和操纵稳定性，就必须采用车速传感型动力转向机构。

图.型轿车动力转向系统示意图目前已有的车速感应型动力转向机构，有电控液压动力转向机构和电动助力转向机构两种。

.本章小结本章主要对转向系统的方案进行设计。

包括通过转向器的效率公式确定导程角，通过传动比的变化特性确定传动比及转向盘的总转动圈数和机械转向系的确定，为下面的设计过程做铺垫。

第章汽车转向器方案的设计.机械式转向器的选择根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构形式有多种。

常见的有齿轮齿条式循环球式球面蜗杆滚轮式蜗杆指销式等。

对转向器结构型式的选择，主要是根据汽车的类型，前轴负荷，使用条件等来决定，并要考虑其效率特性，角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能，寿命，制造工艺等。

本设计选用的是循环球齿条齿扇式转向器。

齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器图.由与转向轴做成体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成体的齿条组成。

与其他形式的转向器比较，齿轮齿条式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，转向器的质量比较少传动效率高达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。

齿轮齿条式式转向器最主要的缺点是因逆效率高，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转至转向盘，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，转向盘突然转动又会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。

循环球式转向器循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成，如图.。

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，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到在结构和工艺上采取措施后，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。

图.齿轮齿条式转向器示意图图.循环球式转向器示意图循环球式转向器的缺点是逆效率高，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商用车上。

蜗杆滚轮式转向器蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。

其主要优点是结构简单制造容易因为滚轮的齿面和蜗杆上的螺纹呈面接触，所以有较高的强度，工作可靠，磨损小，寿命长逆效率低。

蜗杆滚轮式转向器主要缺点是正效率低工作齿面磨损以后，调整啮合间隙比较困难转向器的传动比不能改变。

这种转向器曾在汽车上广泛使用过。

蜗杆指销式转向器蜗杆指销式转向器的销子若不能自转，称为固定销式蜗杆指销式转向器销子除随同摇臂轴转动外，还能绕自身轴线转动的，称为旋转销式转向器。

根据销子数量不同，又有单销和双销之分。

蜗杆指销式转向器的优点是转向器的传动比可以做成不变的或者变化的指销和蜗杆之间的工作面磨损后，调整间隙工作容易。

固定销蜗杆指销式转向器的结构简单，制造容易但是因销子不能自转，销子的工作部位基本保持不变，所以磨损快，工作效率低。

旋转销式转向器的效率高，磨损慢，但结构复杂。

蜗杆指销式转向器应有较少。

.本章小结本章主要对转向器进行选择，通过对齿轮齿条式转向器循环球式转向器蜗杆滚轮式转向器和蜗杆指销式转向器的对比，选择了循环球式齿条齿扇转向器，为下面的设计做准备。

第章汽车转向传动机构的设计.转向传动机构的选择从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。

转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

与非独立悬架配用的转向传动机构．转向传动机构的组成转向传动机构由转向摇臂转向直拉杆转向节臂和转向梯形等零部件共同组成，其中转向梯形由梯形臂转向横拉杆和前梁共同构成，如图.。

图.与非独立悬架配用的转向传动机构示意图．转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。

转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接，小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接，如图.。

．转向直拉杆转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。

在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，三者之间的连接件都是球形铰链，如图.。

图.转向摇臂示意图图.转向直拉杆示意图．转向横拉杆转向横拉杆是转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。

其特点是长度可调，通过调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束，如图.。

与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时，为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。

与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连。

图.解放型汽车转向横拉杆.转向摇臂.转向直拉杆.左转向横拉杆.右转向横拉杆.左梯形臂.右梯形臂.摇杆.悬架左摆臂.悬架右摆臂.齿轮齿条式转向器图.断开式转向传动机构示意图.转向梯形的选择转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有关。

无论采用哪种方案，都必须正确选择转向梯形参数，做到汽车转弯时，保证全部车轮绕个瞬时转向中心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的纯滚动运动。

同时，为达到总体布置要求的最小转弯直径值，转向轮应有足够大的转角。

本设计中由于采用的是非独立式悬架，应当选用与之配用的整体式转向梯形。

整体式转向梯形整体式转向梯形是由转向横拉杆转向梯形臂和汽车前轴组成，如下图所示。

.转向横拉杆.转向梯形臂.前轴图.整体式转向梯形其中梯形臂呈收缩状向后延伸。

这种方案的优点是结构简单，调整前束容易，制造成本低主要缺点是侧转向轮上下跳动时，会影响另侧转向轮。

当汽车前悬架采用非独立式悬架时，应当采用整体式转向梯形。

整体式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或者前轴前称为前置梯形。

对于发动机位置低或前轮驱动汽车，常采用前置梯形。

前置梯形的梯形臂必须向前外侧方向延伸，因而会与车轮或制动底版发生干涉，所以在布置上有困难。

为了保护横拉杆免遭路面不平物的损伤，横拉杆的位置应尽可能布置得高些，至少不低于前轴高度。

断开式转向梯形转向梯形的横拉杆做成断开的，称之为断开式转向梯形。

断开式转向梯形的主要优点是它与前轮采用独立悬架相配合，能够保证侧车轮上下跳动时，不会影响另侧车轮。

与整体式转向梯形比较，由于其杆系球头增多，所以结构复杂制造成本高并且调整前束比较困难。

横拉杆上断开点的位置与独立悬架形式有关。

采用双横臂独立悬架，常用图解法基于三心定理确定断开点的位置。

其求法如下延长与，交于立柱的瞬心点，由点作直线。

点为转向节臂球销中心在悬架杆件双横臂所在平面上的投影。

当悬架摇臂的轴线斜置时，应以垂直于摇臂轴的平面作为当量平面进行投影和运动分析。

延长直线与，交于点，连直线。

连接和点，延长直线。

作直线，使直线与间夹角等于直线与间的夹角。

当点低于点时，线应低于线。

延长与，相交于点，此点便是横拉杆铰接点断开点的理想的位置。

图.断开式转向梯形以上是在前轮没有转向的情况下，确定断开点位置的方法。

此外，还要对车轮向左转和向右转的几种不同的工况进行校核。

图解方法同上，但点的位置变了当车轮转向时，可认为点沿垂直于主销中心线的平面上画弧不计主销后倾角。

如果用这种方法所得到的横拉杆长度在不同转角下都相同或十分接近，则不仅在汽车直线行驶时，而且在转向时，车轮的跳动都不会对转向产生影响。

双横臂互相平行的悬架能满足此要求，见图.和。

图.断开点的确定.本章小结本章对转向传动机构进行设计，由于本设计选用的是非独立式悬架，因此选用与非独立悬架配用的转向传动机构，转向梯形也选用与之配用的整体式转向梯形，为下章的整体式转向梯形结构优化设计做准备。

第章转向系的设计计算本设计主要参照东风轻型货车，其基本参数为两轴式驱动平头货车，最高车速，装载质量，最小转弯直径不大于，最大爬坡度不小于.。

.转向器的结构型式选择及其设计计算循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球齿条齿扇式和另种即循环球曲柄销式。

它们各有两个传动副，前者为螺杆钢球和螺母传动副以及螺母上的齿条和摇臂轴上的齿扇传动副后者为螺杆钢球和螺母传动副以及螺母上的销座与摇臂轴的锥销或球销传动副。

两种结构的调整间隙方法均是利用调整螺栓移动摇臂轴来进行调整。

本设计选用的循环球齿条齿扇式转向器。

螺杆钢球螺母传动副的设计表.各类汽车循环球转向器的齿扇模数齿扇模数.乘用车排量前桥负荷商用车前桥负荷.最大装载质量由设计要求可知最大装载质量为，由前面的整体设计知满载时前轴负荷为.，即，所以根据表.，齿扇模数选.。

钢球中心距螺杆外径和螺母内径钢球中心距是基本尺寸。

螺杆外径，螺母内径及钢球直径对确定钢球中表.循环球式转向器主要参数齿扇模数.摇臂轴直径钢球中心距螺杆外径钢球直径.螺距.工作圈数环流行数螺母长度齿扇齿数齿扇整圆齿数齿扇压力角切削角齿扇宽心距的大小有影响，而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，尽可能将值取小些。

选取值的规律是随着扇齿模数的增大，钢球中心距也相应增加表.。

设计时先参考同类汽车的参数进行初选，经强度验算后，再进行修正。

螺杆外径通常在范围内变化，设计时应根据转向轴负荷的不同来选定。

螺母内径应大于，般要求。

根据表.，本设计初选钢球中心距为，螺杆外径所以螺母内径为。

钢球直径及数量钢球直径尺寸取得大，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加。

钢球