《(98)--讲稿-7.4机械式转向器设计与计算.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(98)--讲稿-7.4机械式转向器设计与计算.doc（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、7.4 机械式转向器设计与计算（人物居中）同学们，大家好！今天我们学习机械式转向器的设计及计算。P2为了保证行驶安全，组成转向系的各零件应有足够的强度。欲验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服的阻力，包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。精确地计算出这些力是困难的。为此推荐用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩Mn式中，f 为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取07；G1为转向轴负荷(N)；p 为轮胎气压(MPa)。 作用在转向盘上的
2、手力为式中，L1为转向摇臂长；L2为转向节臂长；Dsw为转向盘直径；iw为转向器角传动比； +为转向器正效率。对给定的汽车，用经验公式计算出来的作用力是最大值。因此，可以用此值作为计算载荷。（人物居中）然而，对于前轴负荷大的重型货车，用上式计算的力往往超过驾驶员生理上的可能，在此情况下对转向器和动力转向器动力缸以前零件的计算载荷，应取驾驶员作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力，此力为700N。P3 首先看齿轮齿条式转向器的设计齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在23mm之间。主动小齿轮齿数多数在57范围变化，压力角取20，齿轮螺旋角取值范围多为915。齿条齿数应根据转向轮
3、达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构在1235范围内变化。此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。主动小齿轮选用合金材料制造，而齿条常采用45钢制造。为减轻质量，壳体用铝合金压铸。P4 循环球式转向器的主要参数有以下所述。1 螺杆、钢球、螺母传动副(1)钢球中心距D、螺杆外径D1、螺母内径D2 尺寸D、Dl、D2如图所示。（动画一）钢球中心距是基本尺寸，螺杆外径D1、螺母内径D2及钢球直径d对确定钢球中心距D的大小有影响，而D又对转向器结构尺寸和强度有影响。（动画二）在保证足够的强度条件下，尽可能将D值取小些。选取D值的规律是随着扇齿模数的增
4、大，钢球中心距D也相应增加。（动画三）设计时先参考同类型汽车的参数进行初选，经强度验算后，再进行修正。P5 螺杆外径Dl通常在2038mm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D2应大于Dl，一般要求D2Dl= (510)D。2)钢球直径d及数量n 钢球直径尺寸d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大。钢球直径应符合国家标准，一般常在79mm范围内选用。增加钢球数量n，能提高承载能力，但使钢球流动性变坏，从而使传动效率降低。因为钢球本身有误差，所以共同参加工作的钢球数量并不是全部钢球数。经验证明，每个环路中的钢球数以不超过60粒为好。为保证尽可
5、能多的钢球都承载，应分组装配。每个环路中的钢球数可用下式计算。钢球数量n：增大n，每个钢球的载荷减少，但流动性变坏，效率低；每个独立环路中的钢球数：P6 (3)滚道截面 当螺杆和螺母各由两条圆弧组成，形成四段圆弧滚道截面时，见图720，钢球与滚道有四点接触，传动时轴向间隙最小，可满足转向盘自由行程小的要求。图中滚道与钢球之间的间隙，除用来贮存润滑油之外，还能贮存磨损杂质。为了减少摩擦，螺杆和螺母沟槽的半径R2应大于钢球半径d/2，一般取R2 =(051053)d。P7(4)接触角 钢球与螺杆滚道接触点的正压力方向与螺杆滚道法面轴线间的夹角称为接触角，如图所示。角多取为45，以使轴向力和径向力分
6、配均匀。P8（全屏或小窗口）(5)螺距P螺距P影响转向器角传动比的值，P越大，角传动比越小。在螺距不变的条件下，钢球直径d越大，图中的尺寸b越小，要求b=P-d25mm。螺距P一般在1218mm内选取。P9 (6)工作钢球圈数W 多数情况下，转向器用两个环路，而每个环路的工作钢球圈数W又与接触强度有关：增加工作钢球圈数，参加工作的钢球增多，能降低接触应力，提高承载能力；但钢球受力不均匀、螺杆增长而使刚度降低。工作钢球圈数有15和25圈两种。P10 （全屏或小窗口）2齿条、齿扇传动副设计前面我们学习过，一般采用变齿厚的齿扇，来实现转向器的变角传动比特性。那么如何实现变齿厚的齿扇呢？（动画1）首先，滚道相对齿扇作斜向进给运动加工齿扇齿，得到变厚齿扇。（动画2）其次，齿扇在齿宽方向各横截面的齿形应为模数相同变位系数不同的齿。（动画三）第三，齿扇的大端为正变位齿，小端为负变位齿。P11 变厚齿扇齿形的计算进行变厚齿扇齿形计算之前，必须确定的参数有：模数m，法向压力角、齿顶高系数x1、径向间隙系数、整圆齿数z、齿扇宽度B。然后，参考同类型车根据公式计算。（人物居中）本节课我们学习了两种转向器的结构尺寸参数设计，具体的计算过程和计算依据，请同学们课后参考相关设计手册进行详细的分析及校核计算。本节课我们上到这里，谢谢大家。