毕业设计（论文）微型汽车循环球式转向器设计（全套含图纸）

完整说明书、图纸请加叩153893706目 录摘要1Abstract2第一章 绪论.31.1简介31.2课题目的与意义41.3循环球式转向器的发展史41.4循环球式转向器的前景与市场71.5本课题研究的难点7第二章 汽车转向器的组成与分类.92.1汽车转向器的类型与组成92.1.1 机械式转向系10 2.1.2 动力转向器转向系11第三章 转向系设计概述.123.1对转向系的要求123.2转向传动机构133.3转向器143.4转角及最小转弯半径14第四章 汽车转向器的组成与分类.174.1齿轮齿条式转向器174.2循环球式转向器184.3蜗杆滚轮式转向器194.4蜗杆指销式转向器19第五章 转向系的主要性能参数.215.1转向系的效率215.1.1 转向系的正效率215.1.2 转向系的逆效率215.2传动比变化特性225.2.1 转向系传动比225.2.2 力传动比与转向系角传动比的关系23亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的Q&Q:153893706，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要5.2.3 转向器角传动比的选择245.3转向器传动副的传动间隙245.4转向盘的总转动圈数25第六章 转向器的设计计算.266.1转向系计算载荷的确定266.2转向器设计266.2.1 参数的选取266.2.2 计算参数276.3 循环球式转向器零件强度计算276.3.1 钢球与滚道之间的接触应力276.3.2 转向摇臂直径的确定28第七章 汽车转向器的组成与分类.297.1对动力转向机构的要求297.2液压式动力转向机构的计算297.2.1 动力缸尺寸计算297.2.2 分配阀的参数选择与设计计算307.3动力转向的评价指标32第八章 转向器传动机构设计.358.1转向传送机构的臂、杆与球销358.2 杆件设计结果35结论 37致谢 38参考文献 39英文翻译 40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。本文的主要内容：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 AbstractGear cars an important component of the initiative is decided automobile safety of the key assembly, It seriously affected the quality of the vehicle handling and stability. Along with the development of the auto industry, automobile steering gear is continuously improved, although the electronic steering gear has begun to use But mechanical steering gear is still widely been world motor vehicles and parts manufacturers adopted. And the mechanical steering gear, Rack cycle ball-type steering gear tooth fans as its own characteristics has been widely used in various types vehicles. The graduation design options main contents are : automotive steering gear components classification; assembly was to program analysis and data to identify and 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, than steering rack and pinion sensitivity. Therefore gradually being replaced by rack and pinion. However, with the power steering applications, the ball-type steering gear cycle and are widely used in recent years.Keywords； Diverter Ball handling and stability Cycle rack-type steering gear diverter 第一章 绪 论1.1.简介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。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843860万辆。当年汽车需求量为：271310万辆，其中轿车110121万辆，汽车工业增加值占GDP的1%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的支柱产业，汽车转向器是符合国家重点扶持和优惠政策的汽车关键零部件，是汽车重要的保安件之一。1.2.课题的目的与意义用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。 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，循环球式转向器已成为当今世界汽车上主要应用的转向器之一，本文针对微型汽车进行循环球式转向器的设计与研究。1.3循环球式转向器的发展史100多年前，汽车刚刚诞生后不久，其转向操作是模仿马车和自行车的转向方式，用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转实现转向的。由于操纵费力且不可靠，以致时常发生车毁人亡的事故。 第一辆不用马拉的四轮汽车问世时，它已经吧前桥和前轮组成为了一总成。该总成别安装在枢轴上，可以绕前桥中心的一个点转动，利用一个杆柱连接前桥的中点，通过地板往上延伸，转向盘就紧固再杆柱上端，以此操纵汽车。这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，还是很好用的，但当车速提高后，驾驶员就要求提高转向的准确性，以减少轮胎的磨损，延长轮胎的使用寿命。后来他们发现，正在探索的这种理论在1817年就已经呗阐明了。 1817年，德国人林肯斯潘杰提出了类似于现代汽车的将前轮用转向节与前梁连接方式。（即改进转向器的想法）。他研制了一种允许汽车前轮在主轴上独立回转的结构把车轮与转向节连接起来，转向节又用可转动的销轴与前轴连接，从而发明了转向梯形机构，并与第二年将其向英国政府申请专利的权力转让给了出版商、英籍德国人阿克曼。不久，阿曼克向英国专利局申请了“平行连杆式转向机构”专利。 1879年，法国四轮马车制造商杰特发明了第一个平行四边形转向联动机构。杰特的转向机构可以把转向中心点移向两侧。他把一根杆子与带有两个连接臂的转向节相连。当时称为转向臂和随动臂。杰特把转向柱的一端与转向臂连接，当转动转向柱时，通过转向臂和随动臂、横拉杆和车轮轴转动车轮，实现汽车转向。 1857年，英国的达吉恩蒸汽汽车是第一辆采用转向盘来实现汽车转向的机动车辆。 1872年苏格兰的查理士第一个把转向盘安装到煤气发动机车辆上。此前，想把转向盘安装到车辆上的多次尝试均未得到认可。 1878年，“现代汽车之父”、德国的卡尔本茨在他的三轮乘坐车上首次采用了所谓的齿轮齿条式转向器，但却考一根操纵杆来控制汽车行使方向。 1886年，英国的弗雷德里克斯特里克兰说服了他的朋友、汽车制造商雷克，把一个用于轮船上的转向柱和转向盘装到了一辆新的戴姆勒弗顿敞蓬车上。斯特里克是以建造蒸汽机船为职业的，德雷克则是戴姆勒英国公司的领导人。后来，向大西洋两岸销售的每一辆戴姆勒弗顿汽车都装上了舵柄（转向盘）。早期的那些试验，包括戴姆勒弗顿敞篷汽车上的转向器都已消亡，因为高踞在垂直转向柱上短的转向盘的高度几乎已达到驾驶员眼睛的位置，因此，对任何一个人来说，驾驶这种车辆都会感到困难。 汽车转向盘是关系着驾驶员与乘客生命安危的重要部件，它控制着车辆的行使方向。早期的蒸汽汽车上安装的转向盘都心爱用垂直安装方式，专项通过向上或下旋转实现。这种安装方式不利于驾驶员操纵，也常常妨碍驾驶视线。这一切在1887年秋因一次意外事故而发生了改变。1887年，一辆戴姆勒弗顿汽车呗送往英国考文垂的戴姆勒工厂作一次大修，当时汽车上的转向器仍能使用。大修需要把 车身与底盘分离，当车身落到转向柱上，把转向柱崖城倾斜状态。当一个工人上车做到驾驶员座位上时，立即发现转向柱和转向盘的倾斜角使驾驶条件大为改善。这个偶然的发现，促成了戴妙勒帕利生于1890年制成世界上第一辆转向柱与转向盘倾斜的汽车，从此，人类的汽车驾驶就踏上了更舒适、安全的旅程。此后，各国汽车公司纷纷效仿，使转向盘日臻完善并最终定性，于是转向盘就以现在的样子出现在我们的面前。 最早采用的传动减速机构蜗轮副，被安装在转向柱的末端。蜗杆驱动一个蜗轮，再有蜗轮副被装配在铸铁壳里，这个壳被固定在汽车的大桥梁上。基于蜗轮副的减速机构在汽车工业中应用已有很多年了，但还有两种结构是值得注意的。其中一种是于1908年投产的美国福特T型车采用的转向齿轮结构（行星齿轮转向器）。福特T型车装置了一套周转（或行星）轮系，把齿轮安装在减速器壳体内直接固定到转向盘的下方，行星齿轮盘直接驱动紧固在转轴上的主齿轮。这就把转向装置置于驾驶员的手下方，即转向柱的上端，而不是在转向柱的下端。 所谓“现在”齿轮齿条式转向器，是奔驰汽车于1885年首先采用的。这种形式的转向器同样也使用在1905年生产的凯迪拉克汽车和19111920年制造的许多其他型式的汽车上。 在20世纪初，汽车已经是一个沉重而又高速疾驰的车辆，充气轮胎代替了实心车轮。由于转向柱直接于转向节连接，所以转动车轮式很费劲的。即使是一个健壮的驾驶员，要控制转向仍然是很劳累的事情。因此，汽车常常冲出路外。于是，降低转向操纵力的问题就变得赐教迫切了。 为了使转向操纵轻便，工程师设计了在转向盘和转向节之间安装齿轮减速机构的转向器。从那时起，转向机构就一直被这样沿用下来。 从1903年开始，助力辅助转向机构不断出现，多数是用在可车上。助力辅助转向机构中，有一些采用真空助力，还有一些是采用压缩空气助力。 1905年出版的汽车时代杂志谈到了哥伦比亚汽车的助力转向器。据说这总简单的装置在车速为29公里/小时时，仍能使汽车保持不偏离路线。 1923年，美国底特律市的亨利马尔斯为了减少蜗轮副和滚动轴之间的接触摩擦力，在两者之间接触处放置滚珠支撑，这就出现了滚珠蜗轮转向器。这种型式的转向器就成为现在大家所熟知的循环球式转向器，目前仍被广泛地应用在美国和日本制造的汽车上。 1928年，弗朗西斯戴维斯所研制成功并首次应用了液压助力辅助转向器。这种转向器由维克斯公司制造，该公司并制定了此项标准，26后为汽车工业所采纳。第二次世界大战时期，汽车转向虽然采用了转向器，但对其实施操纵仍然不是一键轻松的事。当汽车质量增大、转向费劲时，驾驶员要求能有更好的办法来解决，这才重新推广了一种已经大约有3/4个世纪历史的助力辅助转向器。 1954年，凯迪拉克汽车公司首先把液压助力转向器应用于汽车上，助力专项的历史又回到了以前的道路。 早在第二次世界大战期间，较高级的助力转向系统就开始应用于各种军用车辆。20世纪50年代初期，由于出现了重型的汽车以及速度很高的高级小客车，指靠转向器本身的结构，既要是汽车转向操纵省力，又要灵活，显然已难以兼顾，于是把战争时期使用的助力转向器经过改进，使用在了中型汽车和高级小客车上。后来，因为得到普遍使用，在20世纪50年代末就研制出了质量小、结构紧凑、自行润滑的助力转向器。这种助力转向器使转向操纵十分省力，只要适当选择转向器传动比，就可以同时满足转向灵敏的要求。 1967年，美国的汤姆森制造了一辆四轮专项的印迪赛车，但未进行实际使用。 1981年，日本研制出能原地转向的汽车。他们在车身尾部下边装设了一直横向小车轮，只需按一下电钮就可使小车轮落地并把后轮抬起，在转动横向小车轮，汽车变以前轮为中心原地转向。 1985年，日本丰田公司的克雷西达汽车成了第一个采用计算机控制辅助转向系统的汽车产品，丰田公司称此系统为先进的动力齿轮齿条转向系。该机构在变速器力有个传感器，它可以监视车辆车速度，把信号输入计算机，计算机再根据此信号控制电磁液流控制阀，通过液压系统供给转向齿条高压动力油流。汽车在公路上高速行使使，转向需要的动力需要的动力较少，计算机液流控制阀降低油压，同时把转向器稳住，当停车或汽车低速行驶转向时，计算机液流控制阀提高油流压力，这就使得驾驶员很容易操纵转向盘。 1986年10月8日，日本本田汽车公司宣布，已研制出一种被称为4WS的四轮转向汽车。汽车转向盘转动的角度首先使前轮转向，同时经输出轴带动后转向机，使后轮与前轮同向或反向转动。现在，动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高。电动助力转向系统的英文缩写叫“EPS”（Electrical Power Steering），它利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。此类系统一般由转矩传感器(3)、电控单元（微处理器）(5)、电动机(4)、减速器(2)、机械转向器(1)和蓄电池电源(6)所组成。1.4循环球式转向器的前景与市场不过，随着转向助力技术的广泛应用，齿轮齿条式转向器很快后来居上，因为它的结构更简单从而更利于安装助力装置，另外，和循环球式转向器相比，齿轮齿条式转向器的转向更直接，反馈也更灵敏，这在强调路感的运动风格乘用车上更受欢迎，但对于经常在复杂路况上驾驶的越野车来说，循环球式转向器倒是更加安全也更加皮实，比如奔驰G级、吉普牧马人，以及过去的大小切诺基、丰田巡洋舰、三菱帕杰罗等等。 在中、大型商用汽车上循环球式转向器还扮演着重要角色，但是在小型乘用车当中，采用循环球式转向器的已经越来越少了，就连一直坚持用循环球转向的奔驰也逐步转变为齿轮齿条。1.5本课题研究的难点循环球式转向器主要由螺杆、螺母、转向器壳体以及许多小钢球等部件组成，所谓的循环球指的就是这些小钢球，它们被放置于螺母与螺杆之间的密闭管路内，起到将螺母螺杆之间的滑动摩擦转变为阻力较小的滚动摩擦的作用，当与方向盘转向管柱固定到一起的螺杆转动起来后，螺杆推动螺母上下运动，螺母在通过齿轮来驱动转向摇臂往复摇动从而实现转向。在这个过程当中，那些小钢球就在密闭的管路内循环往复的滚动，所以这种转向器就被称为循环球式转向器。相比齿轮齿条式转向器，循环球式转向器由于更多依靠滚动摩擦，所以具有较高的传动效率，操纵起来比较请便舒适，机械部件的磨损较小，使用寿命相对较长，因此如何提高传动效率、减小部件磨损是我要考虑的重要问题。第二章 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有太大变化，但实际上已经有了改进。由于转向助力装置的普及，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。2.1.1 机械式转向系机械式转向器的能量来源是人力，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。这种转向器有两对传动副组成，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。 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。当汽车转向时，驾驶员对转向盘施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴、转向万向节、和转向传动轴输入转向器。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂，再通过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂，使左转向节和它所支撑的左转向轮偏转。从转向盘到转向传动轴这一系列零件和部件，均属于转向操纵机构。有转向摇臂至转向梯形这一系列零件和部件（不含转向节），均属于转向传动机构。目前较常用的机械式转向器有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、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。方向盘转动使方向机蜗杆转动、涡杆与蜗轮咬合（也有循环球咬合的）涡轮轴带动方向机摇臂前后摆动，方向机摇臂通过球头销与竖拉杆相连、竖拉杆另一端与左前轮轴头摇臂相连，轴头摇臂通过立销（主销）与前桥相连，摇臂前后摆动就可使车轮轴头（沿主销）左右转向了，左前轮通过横拉杆与右车轮相连，这样转动方向盘就可以让左右前轮同时转向了2 汽车行驶中经常需要改变行驶方向，即所谓的转向，这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮(通常是前轮)的偏转动作。按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。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。2.1.2 动力转向器动力转向器是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需的能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过转向加力装置提供的。但在转向加力装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此，动力转向器是在机械转向器的基础上加设一套转向加力装置而形成的。动力转向器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。转向助力装置有以下几种：(1)液压式动力转向装置(2)电动式动力转向装置(3)电动液压式动力转向装置第三章. 转向系设计概述3.1对转向系的要求3 1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。2）汽车转向行驶时，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。6）操纵轻便。7) 转向轮碰撞到占该物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。8) 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。9) 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻上海的防伤装置。10) 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。3.2转向操纵机构转向操纵机构包括转向盘，转向轴，转向管柱。有时为了布置方便，减小由于装置位置误差及部件相对运动所引起的附加载荷，提高汽车正面碰撞的安全性以及便于拆装，在转向轴与转向器的输入端之间安装转向万向节，如图2-1。采用柔性万向节可减少传至转向轴上的振动，但柔性万向节如果过软，则会影响转向系的刚度。采用动力转向时，还应有转向动力系统。但对于中级以下的轿车和前轴负荷不超过3t的载货汽车，则多数仅在用机械转向系统而无动力转向装置。此处省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字杆的端部。以使杆长可调以便用于调节前束。其他杆端的球形铰接，其外壳应与杆件制成一个整体。球头与衬垫需润滑，并应采用有效结构措施保持住润滑材料及防止灰尘污物进入。球销与衬垫均采用低碳合金钢如12CrNi3A，18MnTi，或20CrN制造，工作表面经渗碳淬火处理，渗碳层深1.53.0mm，表面硬度HRC 5663。允许采用中碳钢40或45制造并经高频淬火处理，球销的过渡圆角处则用滚压工艺增强。球形铰接的壳体则用钢35或40制造。为了提高球头和衬垫工作表面的耐磨性，可采用等离子或气体等离子金属喷镀工艺；对于轿车亦可采用耐磨性好的工程塑料制造衬垫。后者在制造过程中可渗入专门的成分(例如尼龙二硫化钼)，对这类衬垫则可免去润滑。8.2杆件设计结果转向摇臂/mm140转向纵拉杆/mm240转向节臂/mm140转向梯形臂/mm200转向横拉杆/mm600结 论转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。本次设计，所选用的转向器为适用于各种车型的循环球式转向器，对于已知的汽车数据如轴距，整备质量等参数，计算转向系所需要的相关数据，并且对其进行了强度校核的分析。同时还进行了，转向器的正，逆效率计算，转向系传动比，力传动比，角传动比等计算。动力缸的设计计算以及常流式滑阀的设计计算。其计算结果符合设计要求，并且满足强度条件。但由于经验较少，所选用的杆件长度，均按同类车型尺寸选取，难免有不当之处，需要今后在实践自中总结经验。致 谢短短的半个学期毕业设计即将结束，我的大学生活也即将画上了圆满的句号。在这次设计过程中得到了许多老师的热心指导，尤其是刘克铭老师在百忙之中多次给与指导，在此表示衷心的谢意！通过这次毕业设计，使自己更加清醒地认识到知识的无穷无尽以及自己所学的微小。在实习中学到了许多书上所没有的东西，知识面得到了极大的扩展和丰富，特别是一些与实际联系密切的问题，如怎样设计更能满足操作人员的需要和具体工作环境的要求，还有设计的产品是否有一定的社会需求，通过这些，使我的专业知识更加坚实。毕业设计是对我们大学四年所学知识的一次总结，同时也是对我们各种能力的一次考验。设计过程中通过初步尝试、发现问题、寻找解决方法、确定方案的步骤，逐渐培养了我们独立思考问题的能力和创新能力，同时也是我们更加熟悉了一些基本的机械设计知识。本次设计几乎运用了我们所学的全部机械课程，内容涉及到机械设计、机械材料、力学、液压传动、机械图学等知识，以及一些生产实际方面的知识。通过设计巩固了理论知识，接触了实际经验，最令我印象深刻的就是，为了取得有关杆件的长度，我自己来到修车场，向一些资深的师父寻求答案，提高了设计能力和查阅文献的能力，为今后工作最后一次在学校充电。在我结束毕业设计的同时，也结束了我的大学生活。这意味着我进入了人生新的起点，我会用我在学校所学到的知识在崭新的生活中不断进取，发奋图强。用我的事业成就来报答学校和老师对我的栽培，回报社会对我的关爱！ 参考文献1高连兴 史岩 师帅兵主编.汽车设计学.下册.底盘及电气.北京:中国工业出版社，20002 Badawy A, Bolourchi F, Gaut S E. SteerTM System Redefines Steering Technology .Automotive EngineerJ. 1997, 105(9) :15-18 .3陈家瑞主编.汽车构造.下册.第三版.北京.人民交通出版社，19974（加）唐诺里斯，（美）杰克尔贾维克著；李卓森等译. 悬架系统及转向系统. 吉林科学技术出版社 / 1998.85幺居标主编.汽车底盘构造与维修.北京:机械工业出版社，20026高延龄主编.汽车运用工程.第二版.北京:人民交通出版社，20017清华大学 余志生主编.汽车理论.第2版.北京:机械工业出版社，19988肖盛云 徐中明编.汽车运用工程基础.重庆:重庆大学出版社，19979钟建国 廖耘 刘宏编著.汽车构造与驾驶.长沙:中南大学出版社，200210吉林工业大学汽车教研室.汽车构造.北京.中国机械出版社，198011德M.米奇克.汽车动力学.北京:机械工业出版社，198012华中农业大学主编.汽车学.第二册.拖拉机汽车构造（第二版）.北京.工业出版社，1995附录A译文随着汽车电子技术的迅猛发展,人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。汽车转向系统已从传统机械转向、液压助力转向(Hydraulic Power Steering ,简称HPS) 、电控液压助力转向( Elect ric Hydraulic PowerSteering , 简称EHPS) , 发展到电动助力转向系统(Elect ric Power Steering ,简称EPS) ,最终还将过渡到线控转向系统(Steer By Wire ,简称SBW)。机械转向系统是指以驾驶员的体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机械3大部分组成。通常根据机械式转向器形式可以分为:齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。应用最广的两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时) 。在循环球式转向器中,输入转向圈与输出的转向摇臂摆角是成正比的;在齿轮齿条式转向器中,输入转向圈数与输出的齿条位移是成正比的。循环球式转向器由于是滚动摩擦形式,因而正传动效率很高,操作方便且使用寿命长,而且承载能力强,故广泛应用于载货汽车上。齿轮齿条式转向器与循环球式相比,最大特点是刚性大,结构紧凑重量轻,且成本低。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘,所以具有对路面状态反应灵敏的优点,但同时也容易产生打手和摆振等现象,且其承载效率相对较弱,故主要应用于小汽车及轻型货车上,目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。随着车辆载重的增加以及人们对车辆操纵性能要求的提高,简单的机械式转向系统已经无法满足需要,动力转向系统应运而生,它能在驾驶员转动方向盘的同时提供助力,动力转向系统分为液压转向系统和电动转向系统2 种。其中液压转向系统是目前使用最为广泛的转向系统。液压转向系统在机械系统的基础上增加了液压系统,包括液压泵、V 形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。它借助于汽车发动机的动力驱动液压泵、空气压缩机和发电机等,以液力、气力或电力增大驾驶员操纵前轮转向的力量,使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向,减轻了劳动强度,提高了行驶安全性。液压助力转向系统从发明到现在已经有了大约半个世纪的历史,可以说是一种较为完善的系统,由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。它由液压泵作为动力源,经油管道控制阀向动力液压缸供油,通过活塞杆带动转向机构动作,可通过改变缸径及油压的大小来改变助力的大小,由此达到转向助力的作用。传统液压式动力转向系统一般按液流的形式可以分为:常流式和常压式2 种类型,也可根据控制阀形式分为转阀式和滑阀式。随着液压动力转向系统在汽车上的日益普及,人们对操作时的轻便性和路感的要求也日益提高,然而液压动力转向系统却存在许多的缺点: 由于其本身的结构决定了其无法保证车辆在任何工况下转动转向盘时,都有较理想的操纵稳定性,即无法同时保证低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性; 汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重; 转向传动比固定,使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化,驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿,从而控制汽车按其意愿行驶。这样增加了驾驶员的操纵负担,也使汽车转向行驶中存在不安全隐患;而此后出现了电控液压助力系统,它在传统的液压动力转向系统的基础上增加速度传感器,使汽车能够随着车速的变化自动调节操纵力的大小,在一定程度上缓和了传统的液压转向系统存在的问题。目前我国生产的商用车和轿车上采用的大多是电控液压助力转向系统,它是比较成熟和应用广泛的转向系统。尽管电控液压助力装置从一定程度上缓解了传统的液压转向中轻便性和路感之间的矛盾,然而它还是没有从根本上解决HPS 系统存在的不足,随着汽车微电子技术的发展,汽车燃油节能的要求以及全球性倡导环保,其在布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面的不足已越来越明显,转向系统向着电动助力转向系统发展。电动助力转向系统是现在汽车转向系统的发展方向,其工作原理是:EPS 系统的ECU 对来自转向盘转矩传感器和车速传感器的信号进行分析处理后,控制电机产生适当的助力转矩,协助驾驶员完成转向操作。近几年来,随着电子技术的发展,大幅度降低EPS的成本已成为可能,日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司、美国的Delphi 汽车系统公司、TRW公司及德国的ZF 公司都相继研制出EPS。Mercedes2Benz 和Siemens Automotive 两大公司共同投资6500万英镑用于开发EPS ,目标是到2002 年装车,年产300 万套,成为全球EPS 制造商。到目前为止,EPS 系统在轻微型轿车、厢式车上得到广泛的应用,并且每年以300 万台的速度发展。Steering is the term applied to the collection of components, linkages, etc. which allow for a vessel ( ship , boat ) or vehicle ( car ) to follow the desired course.转向是一个专业术语,适用于采集部件,联系等,其中允许一艘(舰船)或汽车(轿车)按照预期的方向行驶. An exception is the case of rail transport by which rail tracks combined together with railroad switches provide the steering function.一个例外的情况是铁路运输由路轨组合在一起铁路道岔提供转向功能。Many modern cars use steering mechanisms, where the steering wheel turns the pinion gear; the pinion moves the rack, which is a sort of linear gear which meshes with the pinion, from side to side.许多现代轿车使用齿轮齿条式转向器,在方向盘末端有转动齿轮;该齿轮带动齿条移动,它是一种线性的齿轮紧密配合,从一边到一边。这种运动把转矩通过转向横拉杆和一种叫做转向节臂的短形臂传递给转向轮的主销。mechanism, which is still found on trucks and utility vehicles.以前的设计往往采用循环球式转向器,而这种转向器仍然应用在卡车和多用途车辆。This is a variation on the older and thus steers the wheels.这是一种老式的螺母和齿扇设计，该转向管柱转动大螺丝(蜗轮),它与一个齿扇齿轮啮合,当蜗轮转动时，齿扇也随之转动，一个安装在齿扇轴上且与转向联动有关的摇臂带动转向节臂 ,从而使车轮转动. The recirculating ball version of this apparatus reduces the considerable friction by placing large ball bearings between the teeth of the worm and those of the screw; at either end of the apparatus the balls exit from between the two pieces into a channel internal to the box which connects them with the other end of the apparatus, thus they are recirculated.循环球式转向器通过安装滚珠减少螺母和螺杆之间的摩擦;两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流到”。The rack and pinion design has the advantages of a large degree of feedback and direct steering feel; it also does not normally have any , or slack.齿轮齿条式转向器设计具有很大程度的反馈和直接转向路感;它也通常不会有任何反弹,或呆滞。A disadvantage is that it is not adjustable, so that when it does wear and develop lash, the only cure is replacement.缺点是,它是不可调的,因此当它磨损唯一的解决办法更换。The recirculating ball mechanism has the advantage of a much greater , however, this is no longer an important advantage, leading to the increasing use of rack and pinion on newer cars.循环球式转向器的优点是机械优势,因此,它被使用在较大较重的车辆,而齿轮齿条式原本仅限于较小和较轻;由于几乎普遍采用动力转向系统,不过,这已不再是一个重要的优势,导致越来越多地在新型汽车应用齿轮齿条式转向器。 to account for wear, but it cannot be entirely eliminated or the mechanism begins to wear very rapidly.循环球式转向器设计在中心也有明显的冲击,或死点。凡一分钟交替方向盘出不来并不移动转向机构;这是很容易可调螺杆的端部来减少磨损,但它并不能完全消除或机制开始磨损很快。 This design is still in use in trucks and other large vehicles, where rapidity of steering and direct feel are less important than robustness, maintainability, and mechanical advantage.这项设计目前仍在使用中,在卡车和其他大型车辆,也应用于迅速转向,路感与稳健性,可维护性,和机械的优势相比不太重要的场合。 The much smaller degree of feedback with this design can also sometimes be an advantage; drivers of vehicles with rack and pinion steering can have their thumbs broken when a front wheel hits a bump, causing the steering wheel to kick to one side suddenly (leading to driving instructors telling students to keep their thumbs on the front of the steering wheel, rather than wrapping around the inside of the rim).较小程度的反馈,这样的设计也有时是一种优点;当前轮碰撞时，使用齿轮齿条转向的司机只有自己的大拇指受伤,造成方向盘揭开一边突然(因为驾驶教练告诉学生把自己的大拇指在前面的方向盘,而非放在左右的内边缘). This effect is even stronger with a heavy vehicle like a truck; recirculating ball steering prevents this degree of feedback, just as it prevents desirable feedback under normal circumstances.这种效果在像卡车一样的重型汽车更为明显;循环球式转向防止这种程度的反馈,只是因为它可以在正常情况下防止可取反馈。 转向连锁连接转向器和车轮通常符合一个阿克曼转向几何的变化,它交代了一个事实:当转向是,内轮转过的半径比外轮小得多，因此适合驾驶的直路,是不适合曲折。As vehicles have become heavier and switched to front wheel drive , the effort to turn the steering wheel manually has increased - often to the point where major physical exertion is required.由于车辆已成为较重而改用前轮驱动,为了扭转方向盘，通常的,主要的是体力。为了解决这一问题,汽车业发展的动力转向系统。 There are two types of power steering systemshydraulic and electric/electronic.有两种类型的助力转向系统-液压和电气/电子。 There is also a hydraulic-electric hybrid system possible.还有一种液压-电动混合系统。A hydraulic power steering (HPS) uses hydraulic pressure supplied by an engine-driven pump to assist the motion of turning the steering wheel.液压助力转向系统(hps)利用油压供应的一个发动机驱动泵,以协助将方向盘转转动。 Electric power steering (EPS) is more efficient than the hydraulic power steering, since the electric power steering motor only needs to provide assist when the steering wheel is turned, whereas the hydraulic pump must run constantly.电动助力转向系统(EPS)方式,是较有效率的液压助力转向系统,由于电动助力转向汽车只需要提供协助时,方向盘被转动,而液压泵必须不断运行。 In EPS the assist level is easily tunable to the vehicle type, road speed, and even driver preference.在EPS的帮助下是很容易调节车型,最高车速,甚至驾驶的喜好。 An added benefit is the elimination of environmental hazard posed by leakage and disposal of hydraulic power steering fluid.另外一个好处是,通过泄漏和处置动力转向液消除对环境构成危险 。An outgrowth of power steering is speed adjustable steering, where the steering is heavily assisted at low speed and lightly assisted at high speed.动力转向的分支是速度可调转向而转向是大量辅助以低速行驶,稍微协助高速。 The auto makers perceive that motorists might need to make large steering inputs while manoeuvering for parking, but not while traveling at high speed.汽