轻型货车转向器设计

本科学生毕业设计 轻型货车液压转向器设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程BW07-3 学生姓名： 王伟 指导教师： 田芳 职 称： 实验师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Design for Vans Hydraulic Steering GearCandidate：wangweiSpecialty：Construction MachineryClass: BW07-3Supervisor：TianfangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin摘 要本设计是一款轻型货车的转向器。通过有关资料对转向器的分类,结构性能，工作原理，发展方向做一系列的调查了解，决定本设计的转向器，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。设计的主要内容包括总体设计方案的确定、主要性能参数的确定、齿轮齿条转向器的尺寸计算和齿轮齿条的几何传动关系计算，对齿轮齿条进行了设计计算并进行了校核，其中着重对主动小齿轮的齿根弯曲强度进行了校核。最后查阅有关资料对其进行动力辅助液压装置的相关设计，主要对液压动力缸直径的计算，分配阀和反作用阀有关参数的确定，油罐容积和油泵排量的设计等，根据计算利用AutoCAD画出装配图和零件图。关键词：轻型货车；转向器；齿轮齿条；转向助力；转向系统。AbstractThis design is a light wagon steering gear. Through the relevant material to the classification of steering gear, structure performance, principle of work, doing a series of development direction, decided to investigate the design of steering gear, mainly based on the type, front axle load, use conditions to decide, and should consider its efficiency characteristics, Angle changes to use characteristics of transmission ratio of the conditions of the adaptability and other properties, life the products, manufacturing process, etc.Design of the main content including overall design scheme, the main property parameter determination of the determination of the size of the steering gear, gear rack calculation and super-modulus gear geometry calculation of gear transmission relations, the designing calculation rack and checks, which focuses on the initiative of the small gear tooth root bending strength check. Finally consult relevant material to the auxiliary power of hydraulic equipment related design, mainly to the hydraulic power cylinder the diameter of the calculation, and adverse effect on distributing valve valve of parameters, volume and oil pump oil tank displacement of design, according to the calculated using AutoCAD draw assembly drawings and drawing.Keywords: Vans, Redirector; Rack-and pinion; Steering system.目 录摘要Abstract 第1章 绪论1 1.1研究的目的意义1 1.2转向器的发展现状1 1.3 确定设计方案5 1.4 本章小结7第2章 主要性能参数的确定92.1确定转向盘直径92.2计算转向系效率92.3计算转向系传动比112.4 本章小结12第3章 转向器机械部分的设计计算133.1 齿轮齿条尺寸结构的设计133.2齿轮齿条几何传动的关系143.3齿轮强度的校核163.4 本章小结26第4章 转向器液压动力辅助系统设计274.1液压动力缸直径设计274.2分配阀有关参数确定284.3反作用阀和回位弹簧参数确定294.4油罐容积和油泵排量设计304.5结论30结论31参考文献 32致谢33附录A34附录B36IV第1章 绪 论1.1研究的目的和意义汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。汽车的转向系统是用来改变汽车行驶方向和保持汽车直线行驶的机构。转向操纵机构主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。转向器将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。早期的汽车转向是用舵柄或横杆(即一种两端带有手柄的水平杆)进行操纵，转向比是1：1，因而汽车转向时的操作是很吃力的。后来，带有齿轮减速比的转向机构很快被推广使用，但是，这种机构的方向盘不象舵柄或横杆要置放在汽车中线的位置，而是要置放在汽车的左边或右边，这样触发了方向盘位置的争论。这场争论旷日持久，导致了今天的汽车分成了两大类方向盘装置法：一类以美国，中国，俄罗斯等世界上大多数国家和地区采用的左置方向盘，实行右上左下的汽车行驶规则；另一类以英国及英联邦，日本等少数国家和地区采用的右置方向盘，实行右下左上的汽车行驶规则。 几十年来，汽车都使用蜗杆扇形齿轮转向器，现在的循环球式转向器也是这种转向器的一种变型，轿车也经常使用。在这种转向器中，蜗杆与扇形齿轮之间嵌入了钢珠，大大降低了摩擦力，使汽车的转向操纵变得比较轻松。1.2转向器的发展现状由于汽车转向器属于汽车系统中的关键部件，它在汽车系统中占有重要位置，因而它的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。近年来随着我过汽车工业的迅猛发展，作为汽车的重要安全部件汽车转向器的生产水平也有了很大的提高。在汽车转向器生产行业里，70年代推广循环球转向器，80年代开发和推广了循环球变传动比转向器，到了90年代，驾驶员对汽车转向器性能的要求有了进一步的提高，要求转向更轻便，操纵更灵敏。随着汽车的高速比和超低压扁轮胎的通用化，过去的采用循环球转向器和循环球变传比转向器只能相对的解决转向轻便性和操纵灵敏性问题，现在虽然转向器以向动力转向发展，但大部分汽车还应用机械型转向器，如何改进转向器的设计，使之更加适合驾驶者，是最重要的，因此还需不断改进。充分考虑安全性、轻便性随着汽车车速的提高，驾驶员和乘客的安全非常重要，目前国内外在许多汽车上已普遍增设能量吸收装置，如防碰撞安全转向柱、安全带、安全气囊等，并逐步推广。从人类工程学的角度考虑操纵的轻便性，已逐步采用可调整的转向管柱和动力转向系统。 低成本、低油耗、大批量专业化生产随着国际经济形势的恶化，石油危机造成经济衰退，汽车生产愈来愈重视经济性，因此，要设计低成本、低油耗的汽车和低成本、合理化生产线，尽量实现大批量专业化生产。对零部件生产，特别是转向器的生产，更表现突出。 作为汽车的一个重要组成部分，汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段。机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，这样一来，占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车由于转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。齿条齿轮式转向系统已成为汽车、小型货车及SUV上普遍使用的转向系统类型。 其工作机制非常简单。齿条齿轮式齿轮组被包在一个金属管中，齿条的各个齿端都突出在金属管外,并用横拉杆连在一起 。转动方向盘时，齿轮就会旋转，从而带动齿条运动。齿条各齿端的横拉杆连接在转向轴的转向臂上。齿条齿轮式齿轮组有两个作用： 1、将方向盘的旋转运动转换成车轮转动所需的线性运动。 2、提供齿轮减速功能，从而使车轮转向更加方便。 在大多数汽车中，一般要将方向盘旋转三到四周，才能让车轮从一个锁止位转到另一个锁止位（从最左侧转到最右侧）。齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，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。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。不过齿轮啮合过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。 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。循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球-齿条齿扇式和另一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落幕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。循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。循环球式转向器的传动效率高、工作平稳、可靠，螺杆及螺母上的螺旋槽经渗碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、寿命长。齿扇与齿条啮合间隙的调整方便易行，这种结构与液力式动力转向液压装置的匹配布置也极为方便。所以循环球转向器凭借这些特点在汽车中得到了广泛应用。齿轮齿条的优点：1、构造筒单,结构轻巧。由于齿轮箱小,齿条本身具有传动杆系的作用,因此,它不需耍循环球式转向器上所使用的拉杆。2、因齿轮和齿条直接啮合,操纵灵敏性非常高。3、滑动和转动阻力小,转矩传递性能较好,因此,转向力非常轻。4、转向机构总成完全封闭,可免于维护。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625，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肖式转向器，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；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。动力转向是发展方向。动力转向系统的应用日益广泛，不仅在重型汽车上必须装备，在高级轿车上应用的也较多，在中型汽车上的应用也逐渐推广。主要是从减轻驾驶员疲劳，提高操纵轻便性和稳定性出发。虽然带来成本较高和结构复杂等问题，但由于优点明显，还是得到很快的发展动力转向有3种形式：整体式、半分置式及联阀式动力转向结构。目前3种形式各有特点，发展较快，整体式多用于前桥负荷38t汽车，联阀式多用于前桥负荷5-18t汽车，半分置式多用于前桥负荷6t以上到超重型汽车。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。动力转向机是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置。随着最近汽车发动机马力的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，因此动力转向机构越来越普及。值得注意的是，转向助力不应是不变的，因为在高速行驶时，轮胎的横向阻力小，转向盘变得轻飘，很难捕捉路面的感觉，也容易造成转向过于灵敏而使汽车不易控制。所以在高速时要适当减低动力，但这种变化必须平顺过度。1.液压式动力转向装置 液压式动力转向装置重量轻，结构紧凑，利于改善转向操作感觉，但液体流量的增加会加重泵的负荷，需要保持怠速旋转的机构。它使汽车在低速行驶或车辆就位时，驾驶员只需用较小的操作力就能灵活进行转向;而在高速行驶时，则自动控制，使操作力逐渐增大，实现了稳定操纵。虽然这种转向器具有很多优点，在目前的技术水准下它仍然存在某些不足之处，例如助力较小等;因此，目前液压式动力转向器仍然占据着很大的市场份额，其性能也在不断地提高。对于液压助力型动力转向器的研究有着非常深远的意义. 2.电动式动力转向装置 电动式动力转向装置是最新形式的转向装置，由于它节能，故受到人们的重视。它是利用蓄电池转动电机产生推力。由于不直接使用发动机的动力，所以大大降低了发动机的功率损失(液压式最大损失5-10马力)，且不需要液压管路，便于安装。尤其有利于中置发动机后轮驱动的汽车。但目前电动式动力转向装置所得动力还比不上液压式，所以只限用于前轮轴轻的中置发动机后驱动的汽车上。 3.电动液压式动力转向装置 即由电机驱动转向助力泵并由计算机控制的方式，它集液压式和电动式的优点于一体。因为是计算机控制，所以转向助力泵不必经常工作，节省了发动机的功率。这种方式结构紧凑，便于安装布置，但液压产生的动力不能太大，所以适用排量小的汽车。 我国转向器制造技术应在吸收国内外先进制造技术的基础上，根据本国国情，加快发展，主要发展目标有以下几个方面： （1）加大软件开发和在转向器中的应用。引进国外高新技术，改善设计过程，简化设计结构，提高生产效率。（2）在自力更生研究开发的同时，积极引进、吸收国外的先进技术与系统，并加以创新，提高加工精度，减小误差，保证制造产品的合格率。（3）积极开拓国际市场，加大高新技术产品在国际市场上的占有率。（4）既注重技术创新，又注重其与机制创新、管理创新的结合，处理好机制创新、管理创新和技术创新的关系。要以机制创新带动管理创新，以管理创新带动技术创新。采取有效的协同研发方式以及符合市场经济规律的运行机制，组织好本领域的相关技术、装备与软件系统的研发，以及研究成果的推广应用。随着经济全球化和我国加入 WTO，我国产业结构将有重大调整，而制造业在工业化过程中起着主导作用，是经济发展中的主要增长点之一，没有制造业的提高和发展，其它产业也不可能良性发展，因此制造业将是产业结构调整中的主要着力点之一。在此内外环境的影响下，我国转向器制造业必须充分考虑产品的研发、生产、营销和服务各环节的协调发展，吸收先进制造技术，逐步走上以自主开发为主的道路，使我国汽车转向器工业从“转向器制造大国”走向“转向器制造强国”，这是我们面临的最重要的任务。1.3 确定设计方案齿轮齿条转向器有四种形式：中间输入两端输出；侧面输入两端输出；侧面输入中间输出；侧面输入一段输出。1、采用侧面输入两端输出时，转向拉杆长度受到限制，容易与悬架导向机构产生干涉。图2-1 齿轮齿条式转向器在转向系中的位置图2-2 齿轮齿条式转向器传动副的布置方案2、如果齿轮齿条式转向器采用直齿圆柱齿轮，直齿齿条啮合，则运转平稳性降低，冲击大，噪声增加。齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角只能是直角，所以选择斜齿。图2-3齿轮齿条式转向器侧面输入两端输出图2-4齿轮齿条式转向器侧面输入两端输出3、采用侧面输入中间输出方案时拉杆摆动角减小，有利于减少车轮上，下跳动时转向系与悬架系的干涉。但因结构的关系会降低拉杆的强度。经综合考虑选择侧面输入两端输出的方式并采用斜齿齿轮，齿条。中间输出的齿轮齿条式转向器，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。循环球式转向器 循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，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道。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。1.4本章小结本章详尽的讲述了齿轮齿条转向器的几种形式，要想把它做的好，还应该做到对待实施的新方案，应进行必要的了解，经验证可靠后方可着手正式设计。处理好使用与制造之间的关系，首先应满足使用需求，这是由工艺设备的特性决定的。转向器对制造业提出了越来越高的要求，优良的制造、装配质量是提高机器的工艺性能、工作可靠性和使用寿命所不可缺少的。第2章 主要性能参数的确定表2.1轻型货车基本参数参数名称具体参数值传动比20轴距 2950整车装备质量 1760承载质量 815前后配重 55%，45%最高时速 105km/h转向盘回转总圈数3.5圈最小转弯直径12.5m转向盘直径380 2.1确定转向盘直径转向盘直径的选取可在380550的标准内选取。所以取=380。2.2计算转向器效率转向器正效率+影响转向器正效率的因素有：转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。1转向器类型、结构特点与效率，在前述四种转向器中，齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高，而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。同一类型转向器，因结构不同效率也不一样。如蜗杆滚轮式转向器的滚轮与支持轴之间的轴承可以选用滚针轴承、圆锥滚子轴承和球轴承等三种结构之一。第一种结构除滚轮与滚针之间有摩擦损失外，滚轮侧翼与垫片之间还存在滑动摩擦损失，故这种转向器的效率ly+仅有54。另外两种结构的转向器效率，根据试验结果分别为70和75。转向摇臂轴轴承的形式对效率也有影响，用滚针轴承比用滑动轴承可使正或逆效率提高约10。45.35 （3.51）齿顶厚半角 （3.52） =25.27当量齿轮齿顶载荷作用角 （3.53） =38.49弯曲力臂与模数之比 （3.54）=0.9 弯曲力臂mm齿形系数由公式（4-56）确定：2.815、应力修正系数对于齿形角为20的齿轮，可按下式计算：（适用范围为） （3.55）式中：为齿根危险截面处齿厚与弯曲力臂的比值， (3.56)为齿根危险截面齿厚为弯曲力臂为齿根圆角参数，其值为为30切线切点处曲率半径则： =1.076、应力修正系数齿形角为20的齿轮，可按下式计算：（适用范围为） （3.57）其中： 1.12 (3.58)7、弯曲强度计算的重合度系数重合度系数：将载荷由齿顶转换到单对齿啮合区外界点的系数。公式如下：0.69 (3.59)8、弯曲强度计算的螺旋角系数螺旋角系数：是考虑螺旋角造成的接触线倾斜对齿根应力产生影响的系数，公式如下： (3.60)当时，按计算，当时，取；当时，按 计算1-0.250.41=0.90，合格0.95，合格9、试验齿轮的弯曲疲劳极限=190N/mm2主动小齿轮为双向运转工作的齿轮，查表得值乘上系数0.7。齿轮的弯曲疲劳极限=1900.7=133 N/mm210、弯曲强度的寿命系数寿命系数：是考虑齿轮寿命小于或大于持久寿命条件循环次数时，其可承受的弯曲应力值与相应的条件循环次数时疲劳极限应力的比例系数。淬火钢，持久寿命条件循环次数应力循环次数的取值范围为，取上限弯曲强度的寿命系数公式为： (3.61)11、弯曲强度尺寸系数尺寸系数：是考虑应尺寸增大使材料强度降低的尺寸效应因素，用于弯曲强度计算。查图，=0.97512、相对齿根圆角敏感系数相对齿根圆角敏感系数：是考虑所计算齿轮的材料、几何尺寸等对齿根应力的敏感度与实验齿轮不同而引进的系数。当齿根圆角参数在的范围时，可近似地取为1。13、相对齿根表面状况系数齿根表面状况系数：是考虑齿廓根部的表面状况，主要是齿根圆角处的粗糙度对齿根弯曲应力的影响。查表：=1.12014、齿轮弯曲强度校核查表，使用系数取1.0，动载系数取1.0齿根应力的基本值：12.11 (3.62)式中： 为端面内分度圆上的名义切向力，N为工作齿宽（齿根圆处），mm为法向模数，mm为载荷作用于单对齿啮合区外界点时的齿形系数为载荷作用于单对齿啮合区外界点时的应力修正系数为螺旋角系数计算齿轮的弯曲极限应力公式为： =188.7 （3.63）式中： 为实验齿轮的齿根弯曲疲劳极限，N/mm2为实验齿轮的应力修正系数为弯曲强度计算的寿命系数为相对齿根圆角敏感系数为相对齿根表面状况系数为弯曲强度计算的尺寸系数117.9 N/mm2 式中：为计算齿轮的弯曲极限应力为弯曲强度的最小安全系数14.532 N/mm2 （3.64）式中：为使用系数，查表取1.0，为动载系数，查表取1.0为弯曲强度计算的齿向载荷分布系数为弯曲强度计算的齿间载荷分布系数为齿根应力的基本值，N/mm2则，合格。3.4本章小结为确保本设计所设计转向器能够正常运作，本章通过参考首先对齿轮齿条进行了相关的结构计算，主要有齿轮齿条几何尺寸的计算和考虑齿轮齿条相对运动的计算，随后对齿轮齿条机构进行了校核，着重对主动小齿轮进行了详细的校核，对其轮齿抗弯曲强度和承载能力进行了详细的计算，经过几次修改数据，使得计算全部合格，完成校核。 第4章 转向器液压辅助系统设计41液压动力缸直径设计1、缸径尺寸的公式为： （4.1） 取 mm式中：为转向传动机构的力传动比 为转向传动机构的效率 为活塞与缸筒间的摩擦系数 为齿轮的啮合角 为转向螺杆的直径 为车轮原地阻力矩 为转向盘上的切向力2、活塞行程的计算活塞行程公式为：mm （4.2）式中：为转向盘的最大转角，单位rad。 为主动小齿轮的分度圆直径,单位mm。活塞移至有活塞杆一端的极限位置时，与缸体端面间还应有的间隙以利活塞杆的导向；另一端也应有10mm的间隙，以免与缸盖碰撞。3、动力缸缸筒壁厚的计算其公式为： （4.3）mm式中：为缸内压力为动力缸的内径为缸体材料的屈服极限为安全系数，通常取3.5542分配阀有关参数确定1、预开隙一般要求转向盘转角25时滑阀就移动预开隙的距离。mm （4.4）式中：为相应的转向盘转角，一般为25为齿条的齿距，单位mm2、滑阀的总移动量通常，当滑阀的总移动量为时，转向盘允许转动的角度约为20左右。mm3、局部压降汽车直行时，滑阀处于中间平衡位置，阀全部开启，油液流经滑阀后再回到油箱。油液流经滑阀时产生的局部压力降的允许值为0.030.04MPa。取MPa油液流速的允许值0.03m/s （4.5）式中：局部压降的允许值，MPa油液的密度， kg/m3局部阻力系数，通常取=3.04、滑阀的直径滑阀的直径（cm）：mm （4.6）式中：为溢流阀限制下的油液最大排量，单位L/min,约为发动机急速时油泵排量的1.5倍。为预开隙，单位cm为滑阀在中间位置时的油液流速，单位m/s将代入上式中的，求出滑阀的直径，用滑阀标准直径表圆整。5、滑阀在中间位置时的油液流速0.3m/s (4.7)6、分配阀的泄漏量分配阀的泄漏量（m/s）：1.5% (4.8)式中：为滑阀与阀体间的径向间隙，cm，一般=0.00050.00125，计算时取最大间隙 为滑阀进出口油液的压力差，单位MPa为滑阀的外径，单位cm为密封长度，单位cm为油液的动力粘度，单位Pa.s(5%10%)4.3反作用阀和回位弹簧参数确定1、回位弹簧的预紧力N (4.9)式中：为动力转向开始起作用时在转向盘上的切向力应达到的预定值，根据不同的车型，它的取值范围为20100N为转向盘的直径，单位mm为反作用阀的对数，在现有的车上=14为活塞的直径，单位mm为齿轮的啮合角，2、反作用阀的直径反作用阀的直径，其公式为： (4.10) =15mm式中：为动力缸内液压的最大值为个回位弹簧的刚度为在动力缸的最大液压作用下，作用于转向盘上的切向力的取值为反作用阀的行程4.4油罐容积与油泵排量的设计1、油泵排量，公式为：Q4.5L (4.11)式中：为油泵的计算排量为动力缸的直径为活塞的直径，mm为转向盘转动的最大可能频率，计算时轿车取1.51.7s-1为齿轮的啮合角为漏泄系数，=0.050.10为油泵的容积效率，计算时一般取=0.750.852、油罐的容积容积应大小适中，否则会使高压油路产生气泡。通常油罐容积可取油泵在溢流阀限制下最大排量的15%20%，油泵排量为4.5L，所以容积应在0.625L-0.9L之间选取，取0.8L。4.5 本章小结 本章主要对液压辅助动力装置进行了相关计算，通过有关参数计算动力缸直径，分配阀与反作用阀的相关计算，使设计在理论上能够合理运转。结 论本设计根据所给数据进行轻型货车转向器的设计，首先对转向器的发展史以及国内外的发展状况进行了解，同时查阅相关资料对转向器的作用、类型、其类型的优劣、布置形式、发展方向进行分析，选出适合的设计方案。再根据大学所学知识结合参考资料对转向器的几何尺寸，齿轮齿条的运动关系进行设计，为了确保转向器能正常运作和保证使用寿命，对其进行强度校核，尤其对主动小齿轮的校核。根据转向器的基本数据设计液压动力辅助装置，运用Auto CAD画出装配图和零件图。参考文献1齐晓杰主编，液压、液力与气压传动M.化学工业出版社，2007.2成大先主编,机械设计手册M.化学工业出版社,2002.3吴宗泽主编,机械设计实用手册M.化学工业出版社,20034李学雷主编,机械设计基础M.科学出版社,2004.5机械设计手册编委会,机械设计手册M.机械工业出版社,2004.6余志生主编,汽车理论M.机械工业出版社,2006.7刘惟信主编,汽车设计M.清华大学出版社,2006.8王望予主编,汽车设计(第4版) M.机械工业出版社,2005.9陈家瑞主编,汽车构造M.人民交通出版社,2006.10吴宗泽，罗圣国主编，机械设计课程设计手册M.高等教育出版社，2006.11臧杰，阎岩主编，汽车构造M.机械工业出版社，2005.12朱秀琳主编.汽车机械基础.北京：电子工业出版社，2005.113常明主编.汽车底盘构造.北京：国防工业出版社，2005.314董宝承主编.汽车底盘.北京：机械工业出版社.2004.915张红伟主编.汽车底盘构造及维修.北京：高等教育出版社.2005.116李春明主编.现代汽车底盘技术.北京：北京理工大学出版社.2002.917赵建柱主编.汽车底盘使用维修问答300例.化学工业出版社.2006.118张汛主编.汽车底盘维修.浙江科学技术出版社.2005.1019J.Reimpell,H.stoll.TheAutomotiveClassis:EngtineeingPrinciples.Warrendale,PA15096,USA,SAE,1996.20Handbook of Power Drives.2nd Edi.Trade and Technical Press LTD,1986.21R.E.Kaufman.SingularSolutioninBurmesterTheory.ASMEPublicarion,1972 致 谢为期一个学期的毕业设计已接近尾声了，我的四年大学生涯也即将圈上一个句号。此刻我的心中却有些怅然若失，因为那些熟悉的汽车系系的恩师们和各位可爱的同学们，我们也即将挥手告别了。四年间，每次走进汽车系教室都会让我感受到一种亲切热情的氛围。无论是学习、工作生活上的问题，恩师们都会悉心给以指导解答，让我倍受感动。也就是在这里，给我的大学生涯设计点上了第一个逗号。我毕业设计的开始，也是从这里起步的。从某种意义上可以说，今日的毕业设计其实从大一时已经开始了。汽车系的老师们，给我四年的学习、成长创造了一个良好的环境，引导我充分利用学校的学习资源，去发展、充实自我，而不曾虚度光阴。在此，我真诚的向你们道一声：“谢谢！”。很荣幸能遇到我的指导老师田芳老师，能在教给我们知识的同时，她也传授了许多为人、做学问的道理，可谓诲人不倦。她实事求是的态度，对设计质量的严格要求，和不厌其烦的指导修改，给我留下了深刻地印象。“不积跬步无以至千里”，这次毕业设计能够最终顺利完成，归功于各位老师四年间的认真负责，使我能够很好的掌握专业知识，并在毕业设计中得以体现。也正是你们长期不懈的支持和帮助才使得我的毕业设计最终顺利完成。最后，我向黑龙江工程学院汽车系的全体老师们再次表示衷心感谢：谢谢你们，谢谢你们四年的辛勤栽培！ 附 录 A一、课题国内外现状转向器又名转向机、方向机，它是转向系中最重要的部件。转向器的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。转向器按结构形式可分为多种类型。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。如果按照助力形式，又可以分为 机械式（无助力），和动力式（有助力）两种，其中动力转向器又可以分为气压动力式、液压动力式、电动助力式、电液助力式等种类。转向器的工作原理就是，当驾驶员左右转动方向盘时，通过带有万向传动装置的转向柱转动，使转向螺杆转动，循环球在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。钢球在管状通道内绕行两周后，流出转向螺母而进入导管的一端，再沿导管经导管的另一端流回螺旋管状通道。故在转向器工作时，两列钢球在各自的封闭管道内循环，而不致脱出。钢球流动的同时，推动螺母沿螺杆前后移动。然后，齿条带动齿扇摆动，使摇臂轴发生转动。最后，通过转向传动机构推动转向轮偏转，实现汽车转向。近年来，我国汽车工业呈现出稳定快速增长的态势。作为汽车关键部件之一的转向器也得到了较为快速地发展，在产销规模不断增长的同时，技术水平也得到了一定程度的提升。在国内汽车配装的转向器产品中，商用车（主要是载货车）有95%以上是自主品牌转向器。在中高档轿车中，2/3车辆使用的是中外合资企业或外商独资企业生产的转向器，1/3的车辆使用自主品牌转向器。低档轿车则几乎全部使用自主品牌转向器4。汽车转向器机构涉及整车的操纵性、稳定性和安全性，它的质量也反映了车辆的质量，是直接关系到车辆性能的关键部件。对转向系统的要求，最主要的是转向的灵敏性和操纵的轻便性。高的转向灵敏性，要求转向器具有小的传动比；好的操纵轻便性，则要求转向器具有大的传动比。这个矛盾一直都以一个很难解决的问题。而循环球式转向器的传动效率可达到75%85%；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容易；适合用来做整体式动力转向器，达到矛盾的平衡。二、研究主要成果1、做成整体式动力转向器应用于各种工况的多种车辆中。2、制成变传动比转向器解决转向灵敏度和转向力之间的矛盾。3、可逆式转向器保证转向后转向轮和转向盘自动回证，减轻驾驶员疲劳，提高行驶安全性。4、采用变厚齿扇简单了转向器的传动间隙调整机构，保证了转向的灵敏度。三、发展趋势随着生产技术的发展，动力转向系统在体积、价格和所消耗的功率等方面都取得了惊人的进步。电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围己经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、木田汽车公司，美国Oelph公司，英国Lueas公司，德国的ZF公司，都研制出了各白的EPS。EPS技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，为此其应用范围将越来越大。在国内，越来越多的企业参与到转向器生产研发中来，江门兴江、沙市久隆、荆州恒隆等一些本土企业开始将液压动力转向器作为企业的战略重点来发展，而国内外资企业如上海采埃孚、广州昭和、一汽光洋等主要生产轿车用液压动力转向器。2006年我国27家主要汽车转向器生产企业的产量达804.3万台。出口规模超过进口，出口数量达3048.1万千克，实现创汇14451. 8万美元。但需要注意到的是，我国本土企业采用国内设备为主，生产设备加工精度低，过程控制不规范，很多流程被简略掉了。山于生产技术方而的积累和创新比较少，本土企业主要依靠引进和模仿国外的先进技术来改进产品。所以提倡本土生产的国内汽车还广泛的应用传统的机械式转向器。 附 录 BA situation at home and abroad, and subject.Steering gear and name to machine, machine, it is the direction of the most important to the parts. The role of steering gear is: increase steering wheel steering transmission mechanism to the force and change the direction of the force transmission.Steering gear in the form of the structure can be divided into DuoZhong type. At present the more commonly used have super-modulus gear type, worm crank refers to pin type, circulation ball-rack tooth fan type, circulation ball crank refers to pin type, worm wheel type, etc. If in power, can divide again to form (no power), the mechanical and the power type (help) two kinds, in power steering gear and can be divided into the air pressure power type, hydraulic power type, electric power type, such as type electric hydraulic booster species.The working principle of steering gear is, when the driver to turn right or left, through the steering wheel with universal transmission device of the rotation of the steering to screw rotation, circulation ball in a spiral tubular channels in rolling, and formed a ball flow. Steel ball in tubular channels in around two weeks later, the outflow to one end of the catheter into the nuts, along with an catheter to the other end of the flow back to spiral tubular channels. So in the steering gear work, two columns of steel ball in their respective closed cycle, and do not send in the pipeline to get out. The flow of steel ball while pushing nuts along the screw moved back and forth. Then, rack drive teeth, make swing door lock shaft rotation happened. Finally, through the steering wheel drive mechanism to promote deflection, and to make the turn to.In recent years, automobile industry in our country present a steady and rapid growth trend. As one of the key components of the automobile redirector also obtained fast development, the scale of production and marketing in growing at the same time, the technical level also got some degree of ascension.In the domestic cars equipped with the steering gear products (mainly trucks, commercial vehicle) more than 95% is the independent brand steering gear. In the upscale cars, two-thirds of the vehicle use is a sino-foreign joint venture or a wholly foreign owned enterprise production of steering gear, a third of the vehicle use independent brand steering gear. Cheap car is almost all of the use of the independent brand steering gear 4.Automobile redirector agencies involved in the vehicle handling, stability and safety, its quality also reflect the quality of the vehicle, is directly related to vehicle performance of the key components.To turn to the requirements of the system, the most is to the sensitivity of the portabili