1、液压助力齿轮齿条转向器的设计摘 要转向器是汽车在行驶过程中的运用较多的一个部分，虽然在行驶中看不见。驾驶员是通过转动方向盘通过转向器作为媒介，使轮胎发生偏移从而达到转向大的作用，所以说转向器在汽车中有着不可替代的作用，转向器的效率更是对在行驶过程中起着重要的影响。为此，收集特定模型的运动参数，对此加以理解分析，然后从各种角度分析多种转向器的助力方法和优点缺点，最终选择了采用液压助力齿轮条转向器为本次设计的主要方案。采用液压方式使转向盘在转动时不那么费力，大多是导向的作用，液体推动活塞才是大部分的动力来源，而且对其校核并修正参数，同时用压块来对间隙弹簧进行控制，从而达到让齿条和齿轮的工作寿命由一
2、定保证。这就是液压助力齿轮齿条转向器的魅力。关键词：液压助力；转向器；齿条；齿轮 AbstractThe steering gear is a part of the car that is used more in the course of driving, although it is not visible during travel. The driver is by turning the steering wheel through the steering gear as a medium, so that the tire offset to achieve a large
3、steering effect, so the steering instrument in the car has an irreplaceable role, the efficiency of the steering is an important influence in the course of driving. To this end, the motion parameters of a particular model are collected, this is understood and analyzed, and then from various angles t
4、o analyze the power methods and advantages and disadvantages of various steering gear, and finally chose the use of hydraulic power gear gear bar steering as the main design. The use of hydraulic means to make the steering wheel in rotation is not less laborious, mostly the role of guidance, liquid
5、push piston is the majority of the power source, and its calibration and correction of parameters, while using pressure blocks to control the gap spring, so as to achieve the operating life of the rack and gear by a certain guarantee. This is the charm of the hydraulically assisted gear rack steerin
6、g.Key Words：Hydraulic Power ；Rack Steering； Rack； Gear目录本科生毕业设计（论文）I摘 要IIIAbstractIV目录V1.绪 论11.1课题背景11.1.1前言11.1.2 动力转向系统的介绍11.2 转向器的发展概况21.2.1 国外的发展概况21.2.2 国内的发展概况22.转向器方案的选择22.1 所选车辆的基本参数22.2 转向器的选择22.2.1分类22.2.2 转向器类型选择结果42.3 转向器方案的选择与研究42.3.1 转向梯形的结构42.3.2布置方案42.4电机助力式和液压动力式的选择53.转向器的运算63.1 转向器
7、中效率的确定63.2 转向器传动比的确定63.3 前轮两主销中心距的计算83.4前轮俩车轮的角的计算84 齿轮齿条式转向器的设计94.1 材料的选择94.2 计算齿轮参数94.2.1 齿轮模数的计算94.2.2 齿轮尺寸计算104.3 计算齿条参数104.4 齿轮轴的尺寸设计与计算114.4.1 传动受力分析114.4.2齿轮轴参数设计114.5 尺寸参数归纳124.5.1 齿轮轴参数归纳124.5.2 齿条参数归纳134.6 校核134.6.1 齿面接触疲劳强度校核134.6.2 齿根弯曲疲劳强度校核144.6.3 齿轮轴的校核145 液压缸的设计165.1 液压缸材料的选择165.2 液压
8、缸的校核165.2.1活塞杆的强度165.2.2 缸筒壁厚的176 其他零件的设计176.1 轴承176.1.1 轴承的选择176.1.2 轴承的校核186.2 间隙调整弹簧196.2.1 弹簧的材料选择196.2.2 弹簧参数的计算196.2.3 弹簧校核20结 论21致 谢22参考文献23IV1.绪 论1.1课题背景1.1.1前言18世纪中期，工业革命逐渐开始并且广泛传播。汽车也发展起来。中国身为全球最大的发展中国家，少不了因汽车工业带来的繁荣昌盛。在这种大环境下，汽车各方面的技术也在极速发展。人民对物品的要求在提高，因此对汽车的要求也偏向简易舒适。但是，大约50年前，因为战争导致的石油危
9、机，太高的油耗反而成为汽车制造商的命门，从之前的价格战，到如今大家都是看汽车的油耗，每每问道汽车配置时大家总离不开这个话题，制造商也把怎么降低油耗作为科学研究的重点，毫无疑问，降轻车体本身的重量是条捷径，但时这并不是说降低了本身重量，汽车动力系统就可以偷懒退而求其次，反而更轻的重量对汽车配置要求更高，现在一半以上的车辆重量其实都是在车辆的前半身，但前轮往往时导向轮，也就是转向轮，所以研发者们需要着重解决的重点问题之一就是研究设计一个安全、可靠、经济为一体的汽车辅助助力转向系统。1.1.2 动力转向系统的介绍现在的车辆大部分是前置后驱，就是说车的前半身是用来布置，前车轮用来导向，后轮用来驱动车子
10、向前移动。在转向的传动比一定的状态下，当汽车需要转弯时，驾驶员转动方向盘，不可能直接转动前面两个车轮进行导向，总会有动力装置进行辅助，转向器其实就是这么一个装置，在你想做出转弯操作时，他会从方向盘下方接到通知开始运转，帮助你完成转向，比如一开始的循环球式转向器，一开始就是为了提高转向器效率才发明的，毕竟车子能准确快速的读懂驾驶员的想法，并迅速完成驾驶所需要的操作，才是重点，毕竟一秒转弯和3秒有着不可逾越的鸿沟，往往几毫秒就会威胁到驾驶员的生命。 1930 年汽车动力转向系统的安装开始被研究。它主要用于在重型大型的车辆上面 。到20世纪50年代初，汽车显然正朝着大规模和高速发展的方向发展，尤其是
11、在美国。此外，为了提高在行驶中的舒适性，轮胎的气压也同时降低了。汽车的大度意味着其前桥的负载增加，和轮胎压力的降低，因此增加了前轮的转向阻力。这种设计的变化意味着动力转向系统对于降低转向力或至少恢复到以前的水平至关重要。1.2 转向器的发展概况1.2.1 国外的发展概况外国生产的车辆使用的转向器有两种主流。当中的齿条齿轮转向器发展的趋势可以说是大势所趋。在西方欧洲各国的小轿车里，齿条齿轮式转向器非常的受欢迎。他们着重往这种转向器发展，市场的占有率超过五成，其中法国占有率更是达到九成以上。微型货车用循环球式转向器占6.5成，齿条齿轮式占3.5成。由此可知外国的齿条齿轮转向器是想走向专业化生产，以
12、此为基础、着力科研，显著提高了生产效率和产品质量12。1.2.2 国内的发展概况关于国内汽车制造业里转向器的研究发展，我国一开始制造的汽车用的是比较落后不怎么实用的蜗杆或者蜗杆滚轮式的转向器。后来随着我国汽车行业的逐步进步，开始使用了当今世界主流的循环球式结构的转向器，而且已经在此领域有了一定的实力。然而目前五菱宝骏在着力研究循齿条齿轮的转向器，而且在某车型上普及使用。照这样看来中国在齿条齿轮转向器发展上面有着一定的前景1。2.转向器方案的选择2.1 所选车辆的基本参数本次使用的某车辆的基本参数如下表格； 2.1基本参数2.2 转向器的选择2.2.1分类（1）齿轮齿条转向器齿轮齿条式转向器由转
13、向拉横杆、防尘套、球头座、转向齿条、转向器壳体的组成，当方向盘传出信号，转向齿条开始转动，引起转向横拉杆一起转动，因为车的拉杆为平行四边形结构，所以可以完成车轮的转动。如图2.1。齿轮齿条式转向器的特点包括:结构相对简易;成本较低;效率比较高,转向时相对轻便能避免齿轮和机架之间的松动;占用空间小(这是所有前置前轮驱动型轿车都采用这种转向器的原因)。（2）循环球式转向器因为它属于整体式转向器(输出元件是转向摇臂轴的转向器)，其中缺点主要是其很难在前置.前轮驱动型式的轿车上采用，因为没有布置转向连杆系统的空间。经济性还是齿轮齿条转向器。2.2.2 转向器类型选择结果齿轮齿条转向器相对来说占用空间小
14、，结构比较简单，并且这次因为使用麦弗逊悬架。齿轮齿条转向器用起来更贴合，能完成工作要求，而循环球式转向器太整体，导向车轮都是安在前面，没有空间安装这种类型的转向器。所以还是选择齿轮齿条转向器。2.3 转向器方案的选择与研究2.3.1 转向梯形的结构如图所示，第一张图为整体式梯形结构，第二张图为断开式梯形结构一般的转向梯形根据分析应该选择第一张图的整体式梯形结构6。图2.3 两种转向梯形结构理由也很简单，整体式梯形结构完成起来更加的简单，并且因为需要的材料少，所以方便很好调整而且生产所需的成本比较低。2.3.2布置方案因为齿轮齿条转向器的安置方式布局多种多样，如下图2.5 a，b，c，d四类安置
15、的方式10图2.4 齿轮齿条式转向器的四类安置方式2.4电机助力式和液压动力式的选择这种车型的动力系统大约有两种一种是电机助力式，另一个就是液压动力式，液压动力式的需求空间较小，因为车体空间有限，所以说其实很多数人都会选择液压动力式，主要还是液压动力式比较实惠。电动助力系统因为目前发展水平不够，所以选择液压助力式。3.转向器的运算3.1 转向器中效率的确定转向器的效率分为正效率+与逆效率，+与的计算公式如下：+=（P1P2)/P1 (式3.1)=(P3P2)/P3 (式3.2)其中：P1为轴上输入的功率 P2为摩擦功率 P3为轴上的功率转向器的工作效率对车辆在行驶中的感觉有很大得影响，转向器效率高汽车在转向过程中就不需要很大的力去来完成转向，紧紧需要轻轻转动方向盘就可以完成车辆的转向和回正，如果转向器效率不高，在车辆行驶时也会有危险的发生，所以说转向器的效率很重要，当然，转向器的要求远不止此，他的
