齿轮齿条式转向器设计.doc

3.3齿轮齿条式转向器的设计与计算3.3.1转向系计算载荷的确定为了保证行驶安全，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MR(N·mm)。表3-1原地转向阻力矩MR的计算设计计算和说明计算结果式中f——轮胎和路面间的滑动摩擦因数；——转向轴负荷，单位为N；P——轮胎气压，单位为。f=0.7=10902.5Np=0.179=627826.2作用在转向盘上的手力Fh为：表3-2转向盘手力Fh的计算设计计算和说明计算结果EQ式中——转向摇臂长,单位为mm；——原地转向阻力矩,单位为N·mm——转向节臂长,单位为mm；——为转向盘直径,单位为mm；Iw——转向器角传动比；η+——转向器正效率。因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故、不代入数值。=627826.2=400mmiw=15=90%=290.7N对给定的汽车，用上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。梯形臂长度的计算：表3-3梯形臂长度L2的计算设计计算和说明计算结果轮辋直径=16in=16×25.4=406.4mm梯形臂长度=×0.8/2=406.4×0.8/2=162.6mm,取=160mm=160mm轮胎直径的计算RT：表3-4轮胎直径RT的计算设计计算和说明计算结果=406.4+0.55×205=518.75mm取=520mm=520mm转向横拉杆直径的确定：表3-5转向横拉杆直径的计算设计计算和说明计算结果=;取=15mm初步估算主动齿轮轴的直径：表3-6主动齿轮轴的计算设计计算和说明计算结果=140MPa取=18mm3.3.2齿轮齿条式转向器的设计1.EPS系统齿轮齿条转向器的主要元件1)齿条齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。齿条代替梯形转向杆系的摇杆和转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆臂平行。齿条可以比作是梯形转向杆系的转向直拉杆。导向座将齿条支持在转向器壳体上。齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆，使前轮转向(图3.3-1）。图3.3-1齿条表3-7齿条的尺寸设计参数序号项目符号尺寸参数()1总长7672直径303齿数204法向模数32)齿轮齿轮是一只切有齿形的轴。它安装在转向器壳体上并使其齿与齿条上的齿相啮合。齿轮齿条上的齿可以是直齿也可以是斜齿。齿轮轴上端与转向柱内的转向轴相连。因此，转向盘的旋转使齿条横向移动以操纵前轮。齿轮轴由安装在转向器壳体上的球轴承支承。斜齿的弯曲增加了一对啮合齿轮参与啮合的齿数。相对直齿而言，斜齿的运转趋于平稳，并能传递更大的动力。表3-8齿轮轴的尺寸设计参数序号项目符号尺寸参数(mm)1总长1982齿宽603齿数74法向模数35螺旋角14°6螺旋方向左旋3)转向横拉杆及其端部转向横拉杆与梯形转向杆系的相似。球头销通过螺纹与齿条连接。当这些球头销依制造厂的规范拧紧时，在球头销上就作用了一个预载荷。防尘套夹在转向器两侧的壳体和转向横拉杆上，这些防尘套阻止杂物进入球销及齿条中。转向横拉杆端部与外端用螺纹联接。这些端部与梯形转向杆系的相似。侧面螺母将横拉杆外端与横拉杆锁紧（见图3.3-2）。图3.3-2转向横拉杆外接头横拉杆2-锁紧螺母3-外接头壳体4-球头销5-六角开槽螺母6-球碗7-端盖8-梯形臂9-开口销注：转向反馈是由前轮遇到不平路面而引起的转向盘的运动。表3-9转向横拉杆及接头的尺寸设计参数序号项目符号尺寸参数()1横拉杆总长2812横拉杆直径153螺纹长度604外接头总长1205球头销总长626球头销螺纹公称直径M10×17外接头螺纹公称直径M12×1.58内接头总长65.39内接头螺纹公称直径M16×1.54)齿条调整一个齿条导向座安装在齿条光滑的一面。齿条导向座1和与壳体螺纹连接的调节螺塞3之间连有一个弹簧2。此调节螺塞由锁紧螺母固定4。齿条导向座的调节使齿轮、齿条间有一定预紧力，此预紧力会影响转向冲击、噪声及反馈（见图3.3-3）。图3.3-3齿条间隙调整装置表3-10齿条调整装置的尺寸设计参数序号项目符号尺寸参数(mm)1导向座外径402导向座高度293弹簧总圈数6.434弹簧节距7.925弹簧外径296弹簧工作高度34.597螺塞螺纹公称直径M44×28螺塞高度289锁止螺塞高度1010转向器壳体总长/高615/146.511转向器壳体内/外径40/562.转向传动比当转向盘从锁点向锁点