目 录摘要1Abstract21 前言31.1转向系的发展31.2汽车转向器国外现状41.3 设计的主要容62转向系系统的分析72.1转向系统的设计要求72.2转向系统总体性能112.3转向系的空间位置及结构特点142.4 转向传动机构93 转向器总体方案设计153.1转向器的作用153.2 转向器的分类153.3 齿轮齿条式转向器的结构153.4齿轮齿条式转向器的布置形式173.5齿轮齿条啮合传动的特点173.6 转向器效率的理论分析204转向器的强度校核234.1齿条的强度计算264.1.1 齿条的受力分析264.1.2 齿条杆部受拉压的强度计算284.1.3齿条齿部弯曲强度的计算294.2小齿轮的强度计算304.2.2齿轮齿跟弯曲疲劳强度计算:35结论39总结与体会40辞41参考文献42某轻型车转向器设计摘要本次设计设计一款用于轻型汽车的转向器。论文首先对转向系的作用,基本构成、要求和转向系统的总体性能进行了分析,同时对转向系的空间位置及结构特点进行分析,确定了转向梯形的型式,简单的概述了转向传动机构。确定了转向器的结构和布置形式,分析了转向器的啮合传动的特点和传动效率。根据汽车工程参考某款轻型汽车的转向器的参数,对转向器进行设计,并对齿轮齿条的齿面接触强度和齿根弯曲强度进行校核,同时利用AUTOCAD软件绘制装配图和零件图。关键词：汽车 转向系统 转向器 齿轮齿条 强度The designe of light vehicle vergence implementsAbstractThe vergence implement design is used for light automobile originally time. Effect that the thesis is first to vergence, the population function basically, composing , demanding system has carried out analysis. The characteristic has carried out analysis on space location and structure changing to a department at the same time , simple summary changing to transmission-mechanism. Have ascertained the structure changing to an implement and have arranged a form, have analysed the characteristic and drive efficiency changing to the implement falling-in drive. And the project consults some light automobile of money vergence implement parameters according to the automobile , design that to changing to an implement be in progress, the flank of a tooth to gear wheel rack contacts the intensity and the curved intensity of dedendum carrying out the core of school , makes use of the AUTOCAD software to draw assembling picture and part picture at the same time.Key words： AutomotiveSteering System Steering Gear Gear and Rack Strength1 前言1.1转向系的发展转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构,转向系统应准确,快速、平稳地响应驾驶员的转向指令,转向行使后或受到外界扰动时,在驾驶员松开方向盘的状态下,应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。汽车工业是国民经济的支柱产业,代表着一个国家的综合国力,汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天,汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了,它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系统也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。传统的汽车转向系统是机械式的转向系统,汽车的转向由驾驶员控制方向盘,通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转,从而实现转向。 随着上世纪五十年代起,液压动力转向系统在汽车上的应用,标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变为人力加液压助力。液压助力系统HPSHydraulic Power Steering是在机械式转向系统的基础上增加了一个液压系统而成。该液压系统一般与发动机相连,当发动机启动的时候,一部分发动机能量提供汽车前进的动能,另外一部分则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。这种助力转向系统主要的特点是液压力支持转向运动,减小驾驶者作用在方向盘上的力,改善了汽车转向的轻便性和汽车运行的稳定性。 近年来,随着电子技术在汽车中的广泛应用,转向系统中也愈来愈多地采用电子器件。转向系统因此进入了电子控制时代,相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两类 ：电动液压助力转向系统EHPSElectro-Hydraulic Power Steering和电控液压助力转向ECHPSElectronically Controlled Hydraulic Power Steering。电动液压助力转向系统是在液压助力系统基础上发展起来的,与液压助力系统不同的是,电动液压助力系统中液压系统的动力来源不是发动机而是电机,由电机驱动液压系统,节省了发动机能量,减少了燃油消耗。电控液压助力转向也是在传统液压助力系统基础上发展而来,它们的区别是,电控液压助力转向系统增加了电子控制装置。电子控制装置可根据方向盘转向速率、车速等汽车运行参数,改变液压系统助力油压的大小,从而实现在不同车速下,助力特性的改变。而且电机驱动下的液压系统,在没有转向操作时,电机可以停止转动,从而降低能耗。虽然电液助力转向系统克服了液压助力转向的一些缺点。但是由于液压系统的存在,它一样存在液压油泄漏的问题,而且电液助力转向系统引入了驱动电机,使得系统更加复杂,成本增加,可靠性下降。 为了规避电液助力转向系统的缺点,电动助力转向系统EPSElectric Power Steering便应时而生。它与前述各种助力转向系统最大的区别在于,电动助力转向系统中已经没有液压系统了。原来由液压系统产生的转向助力由电动机来完成。电动助力式转向系统一般由转矩传感器、微处理器、电动机等组成。基本工作原理是 ：当驾驶者转动方向盘带动转向轴转动时,安装在转动轴上的转矩传感器便将转矩信号转化为电信号并传送至微处理器,微处理器根据转矩信号并结合车速等其他车辆运行参数,按照事先在程序中设定的处理方法得出助力电动机助力的方向和助力的大小。自1988年日本铃木公司首次在其Cervo车上装备该助力转向系统至今,电动助力转向系统己经得到人们的广泛认可。此后,电动助力转向技术得到迅速发展,其应用围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。1.2汽车转向器国外现状转向器是转向系主要构成的关键零件,随着电子技术在汽车中的广泛应用,转向装置的结构也有很大变化。从目前使用的普遍程度来看,主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式、蜗杆滚轮式、循环球式、齿条齿轮式。这四种转向器型式,已经被广泛使用在汽车上。据了解,在世界围,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。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。我国的转向器生产,除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器,东风汽车用蜗杆肖式转向器之外,其它大部分车型都采用循环球式结构,并都具有一定的生产经验。目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器,并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。由此看出,我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展在国外,循环球式转向器实现了专业化生产,同时以专业厂为主、大力进行试验和研究,大大提高了产品的产量和质量。在日本精工公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量大,逐步占领日本市场,并向全世界销售它的产品。德国ZF公司也作为一个大型转向器专业厂著称于世。它从1948年开始生产ZF型转向器,年产各种转向器200多万台。还有一些比较大的转向器生产厂,如美国德尔福公司SAGINAW分部；英国BURM#0；AN公司都是比较有名的专业厂家,都有很大的产量和销售面。专业化生产已成为一种趋势,只有走这条道路,才能使产品质量高、产量大、成本低,在市场上有竞争力。齿轮齿条式转向器和循环球式转向器,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。循环球式转向器的优点：效率高,操纵轻便,有一条平滑的操纵力特性曲线,布置方便,特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；易于传递驾驶员操纵信号；逆效率高、回位好,与液压助力装置的动作配合得好。可以实现变速比的特性,满足了操纵轻便性的要求。中间位置转向力小、且经常使用,要求转向灵敏,因此希望中间位置附近速比小,以提高灵敏性。大角度转向位置转向阻力大,但使用次数少,因此希望大角度位置速比大一些,以减小转向力。由于循环球式转向器可实现变速比,应用正日益广泛。通过大量钢球的滚动接触来传递转向力,具有较大的强度和较好的耐磨性。并且该转向器可以被设计成具有等强度结构,这也是它应用广泛的原因之一。齿轮齿条式转向器的主要优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝合金或镁合金压铸而成,转向器的质量比较小；传动效率高达90%；齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后,利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧,能自动消除间隙,这不仅可以提高转向系统的刚度,还可以防止工作时产生冲击和噪声；转向器占用体积小；制造成本低。 基于以上调查和转向器的优点,循环球式转向器和齿轮齿条式转向器将是以后转向器的发展的趋势和潮流。1.3 设计的主要容 本次设计的课题来源于长安汽车集团XX公司,以某款轻型汽车转向器的参数作为依据,设计一款适用于本公司某轻型车的转向器。根据该车型对于市场的定位及对制造成本的考虑,同时参考同类车