汽車轉(zhuǎn)向器畢業(yè)論文.pdf

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1、宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目：基于SolidWorks轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向器三維造型設(shè)計(jì) 系部現(xiàn) 代 制 造 工 程 系專業(yè)名稱汽 車 運(yùn) 用 技 術(shù)班級汽 車 班姓名學(xué)號指導(dǎo)教師 2009年09月21日 I 基于SolidWorks轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向器三維造型設(shè)計(jì)摘要近 年 來 隨 著 我 國 汽 車 工 業(yè) 的 迅 猛 發(fā) 展 以 及 人 們 對 于 舒 適 、 安 全 性 能 要 求 的 不斷 提 高 ， 作 為 汽 車 的 重 要 安 全 部 件 之 一 的 汽 車 轉(zhuǎn) 向 器 的 生 產(chǎn) 水 平 也 有 了 很 大 提 高 。目 前 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 在 各 種 助 力

2、轉(zhuǎn) 向 器 中 占 據(jù) 主 導(dǎo) 地 位 ， 而 作 為 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 之一 的 轉(zhuǎn) 閥 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 更 是 應(yīng) 用 廣 泛 。 現(xiàn) 在 許 多 車 型 所 采 用 的 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 多 為轉(zhuǎn) 閥 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 ， 轉(zhuǎn) 閥 式 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 由 于 其 結(jié) 構(gòu) 簡 單 緊 湊 ， 軸 向 尺 寸 短 ， 且 零 件 數(shù) 目 少 ， 靈 敏 性 能 高 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 成 為 當(dāng) 前 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 的 發(fā) 展 趨 勢 。 本 設(shè) 計(jì) 主 要 是基 于 SolidWorks對 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 進(jìn) 行 三 維 造 型 。對

3、于 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 ， 控 制 閥 是 影 響 其 性 能 的 關(guān) 鍵 部 件 ， 而 轉(zhuǎn) 閥 就 是 一 種 能 保持 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 高 性 能 的 控 制 閥 。 本 文 研 究 的 是 轉(zhuǎn) 閥 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 ， 文 中 分析 了 此 種 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 的 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理 ， 在 此 基 礎(chǔ) 上 根 據(jù) SolidWorks對 其 進(jìn) 行 零 件的 繪 制 以 及 爆 炸 圖 、 工 程 圖 的 生 成 。關(guān)鍵詞： 汽 車 轉(zhuǎn) 向 器 ； 轉(zhuǎn) 閥 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 ； SolidWorks II The 3D Mo

4、deling Design of the Turn Valve Type Redirectoron SolidWorksAbstract Author： YanRong-qingTutor:YangLiIn recent years, alongwiththerapid development of Chinas automobileindustryfor comfort, safety and to improve the performance of the car, as an important component of the safety of the production of

5、automobile redirector level has greatlyimproved. Currently in various hydraulic booster steering the dominant powersteering gear, as one of the hydraulic booster redirector turn valve type hydraulicpower steering gear is widely used. Now many models used to turn more powersteering gear hydraulic boo

6、ster valve type redirector, turn valve type power steeringgear due to its simple and compact structure, short axial dimensions, and the numberof parts, sensitive, become the high performance of the development trend of thepower steering gear. This design is mainly based on the valve type redirectorg

7、iven.thisSolidWorksthree-dimensionalmodelling.For hydraulic booster redirector, control valves is the key component, and performance of the valve is a turn can keep hydraulic booster redirectorhigh-performance control valves. This research is turn valve type hydraulic powersteering gear, the paper a

8、nalyses the power steering structure and working principle,on the basis of its parts according to SolidWorks draw and explosion figure,engineeringdrawings.K eywords: automobile redirector； Turn valve type hydraulic power steering；SolidWorks. III 目錄1前言.................................................

9、...........................................................................12概述............................................................................................................................22.1 轉(zhuǎn) 向 器 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析 ..........................................................................

10、............23轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)........................................................................................................93.1 轉(zhuǎn) 向 系 計(jì) 算 載 荷 的 確 定 ..................................................................................93.2 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 設(shè) 計(jì) .........................................

11、.....................................93.3 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) ....................................................................................103.4 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 零 件 強(qiáng) 度 計(jì) 算 ....................................................................15 4 SolidWorks的轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)................................

12、..........................................184.1 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 零 件 的 繪 制 ............................................................................184.2 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 裝 配 ....................................................................................214.3 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 爆 炸 圖 的 生 成 ................

13、........................................................224.4 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 工 程 圖 的 生 成 ........................................................................23結(jié) 論 ..............................................................................................................................24致 謝 ....

14、..........................................................................................................................25參 考 文 獻(xiàn) ......................................................................................................................26 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 1 前 言當(dāng) 今 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)

15、從 過 去 的 普 通 機(jī) 械 式 發(fā) 展 到 動 力 轉(zhuǎn) 向 ， 一 直 到 現(xiàn) 代 汽 車 電子 控 制 動 力 轉(zhuǎn) 向 ， 逐 步 的 發(fā) 展 和 完 善 。 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 技 術(shù) 狀 況 ， 對 于 保 障 汽 車行 駛 安 全 ， 減 輕 駕 駛 員 勞 動 強(qiáng) 度 ， 提 高 運(yùn) 輸 效 率 和 延 長 車 輛 使 用 壽 命 均 有 著 十 分重 要 的 作 用 。眾 所 周 知 ， 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 在 汽 車 上 是 必 不 可 少 的 系 統(tǒng) ， 它 不 僅 可 以 改 變 汽 車 的駛 方 向 ， 而 且 還 可 以 克 服 由 于 路 面 測 向 干 擾

16、 力 使 輪 自 行 產(chǎn) 生 的 轉(zhuǎn) 向 ， 恢 復(fù) 汽 車原 來 的 行 駛 方 向 ， 它 在 汽 車 的 發(fā) 展 占 有 重 要 的 位 置 ， 改 善 汽 車 的 操 縱 穩(wěn) 定 性 ， 提高 它 的 可 靠 性 。 本 設(shè) 計(jì) 主 要 是 對 轉(zhuǎn) 向 器 進(jìn) 行 三 維 造 型 ， 以 SolidWorks為 基 礎(chǔ) ， 結(jié) 合 所 學(xué) 書本 知 識 及 所 搜 索 的 網(wǎng) 絡(luò) 資 料 ， 對 轉(zhuǎn) 向 器 的 分 類 、 作 用 、 工 作 原 理 等 ， 結(jié) 合 各 種 圖進(jìn) 行 了 分 析 及 闡 述 ， 運(yùn) 用 SolidWorks 軟 件 對 其 進(jìn) 行 了 零 件 的 繪

17、制 和 工 程 圖 、 爆炸 圖 、 裝 配 圖 的 生 成 。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 2 概 述2.1 轉(zhuǎn) 向 器 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析2.1.1 轉(zhuǎn) 向 器 的 定 義轉(zhuǎn) 向 器 又 名 轉(zhuǎn) 向 機(jī) 、 方 向 機(jī) ， 它 是 轉(zhuǎn) 向 系 中 最 重 要 的 部 件 ， 是 轉(zhuǎn) 向 系 的 執(zhí) 行機(jī) 構(gòu) ， 在 轉(zhuǎn) 向 系 的 發(fā) 展 及 工 作 中 扮 演 著 不 可 或 缺 的 角 色 。全 液 壓 轉(zhuǎn) 向 器 全 液 壓 轉(zhuǎn) 向 器 廣 泛 應(yīng) 用 于 車 輛 轉(zhuǎn) 向 和 船 舶 液 壓 舵 。 駕 駛 人 員通 過 它 可 以 用 較 小 的 操 縱

18、 力 實(shí) 現(xiàn) 較 大 的 轉(zhuǎn) 向 力 控 制 ， 并 且 在 性 能 上 安 全 、 可 靠 、操 縱 上 靈 活 、 輕 便 。 轉(zhuǎn) 向 器 的 操 縱 是 全 液 壓 式 ， 也 就 是 說 在 轉(zhuǎn) 向 柱 和 轉(zhuǎn) 向 輪 之 間 沒 有 機(jī) 械 連 接 ，在 轉(zhuǎn) 向 器 與 轉(zhuǎn) 向 油 缸 之 間 是 液 壓 管 或 軟 管 鏈 接 。當(dāng) 轉(zhuǎn) 動 方 向 盤 ， 轉(zhuǎn) 向 器 根 據(jù) 方 向 盤 轉(zhuǎn) 動 比 例 輸 送 相 對 的 油 量 ， 該 油 量 直 接 流到 操 縱 缸 相 應(yīng) 一 側(cè) ， 同 時(shí) 另 一 側(cè) 的 油 量 回 到 油 箱 。轉(zhuǎn) 閥 式 全 液 壓 轉(zhuǎn) 向 器 ，

19、具 有 以 下 特 點(diǎn) ： 消 除 機(jī) 械 式 聯(lián) 動 裝 置 ， 可 以 降 低 主 機(jī)成 本 ， 提 供 可 靠 輕 便 的 結(jié) 構(gòu) ， 操 縱 靈 活 輕 便 ， 安 全 可 靠 ， 可 以 很 小 的 力 矩 進(jìn) 行 連續(xù) 無 級 控 制 轉(zhuǎn) 動 ， 提 供 給 控 制 回 路 以 及 主 機(jī) 尺 寸 廣 泛 的 選 擇 面 ， 能 和 多 種 轉(zhuǎn) 向 油泵 及 液 壓 供 應(yīng) 系 統(tǒng) 連 接 。2.1.2 轉(zhuǎn) 向 器 的 作 用 汽 車 在 行 駛 過 程 中 需 要 改 變 行 駛 方 向 時(shí) ， 駕 駛 員 通 過 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 使 汽 車 轉(zhuǎn) 向橋 （ 一 般 是 前 橋

20、 ） 上 的 車 輪 相 對 于 汽 車 縱 軸 線 偏 轉(zhuǎn) 一 定 的 角 度 ， 使 汽 車 達(dá) 到 轉(zhuǎn) 向的 目 的 。 另 外 ， 當(dāng) 汽 車 直 線 行 駛 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 向 輪 往 往 會 受 到 路 面 側(cè) 向 干 擾 力 的 作 用 而自 動 偏 轉(zhuǎn) ， 從 而 改 變 了 原 來 的 行 駛 方 向 ， 此 時(shí) ， 駕 駛 員 也 可 以 通 過 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 使轉(zhuǎn) 向 輪 向 相 反 的 方 向 偏 轉(zhuǎn) ， 恢 復(fù) 汽 車 原 來 的 行 駛 方 向 。汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 的 功 用 是 改 變 和 保 持 汽 車 的 行 駛 方 向 ， 而 作 為 轉(zhuǎn) 向 系 重 要

21、 執(zhí) 行 機(jī)構(gòu) 的 轉(zhuǎn) 向 器 的 作 用 是 ： 將 轉(zhuǎn) 向 盤 的 轉(zhuǎn) 動 變 為 齒 條 軸 的 直 線 運(yùn) 動 或 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 的 擺動 ， 降 低 傳 動 速 度 ， 增 大 轉(zhuǎn) 向 力 矩 并 改 變 轉(zhuǎn) 向 力 矩 的 傳 動 方 向 。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 2.1.3 轉(zhuǎn) 向 器 的 分 類轉(zhuǎn) 向 器 按 結(jié) 構(gòu) 形 式 可 分 為 多 種 類 型 。 歷 史 上 曾 出 現(xiàn) 過 許 多 種 形 式 的 轉(zhuǎn)向 器 ， 目 前 較 常 用 的 有 齒 輪 齒 條 式 、 蝸 桿 曲 柄 指 銷 式 、 循 環(huán) 球 -齒 條 齒 扇 式 、循 環(huán)

22、 球 曲 柄 指 銷 式 、 蝸 桿 滾 輪 式 等 。 其 中 第 二 、 第 四 種 分 別 是 第 一 、 第 三種 的 變 形 形 式 ， 而 蝸 桿 滾 輪 式 則 更 少 見 。 如 果 按 照 助 力 形 式 ， 又 可 以 分 為機(jī) 械 式 （ 無 助 力 ） ， 和 動 力 式 （ 有 助 力 ） 兩 種 ， 其 中 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 又 可 以 分為 氣 壓 動 力 式 、 液 壓 動 力 式 、 電 動 助 力 式 、 電 液 助 力 式 等 種 類 。（ 1） 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器它 是 一 種 最 常 見 的 轉(zhuǎn) 向 器 。 其 基 本 結(jié) 構(gòu) 是 一 對

23、 相 互 嚙 合 的 小 齒 輪 和 齒 條 ， 由 與 轉(zhuǎn) 向 軸 做 成 一 體 的 轉(zhuǎn) 向 齒 輪 和 常 與 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 做 成 一 體 的 齒 條 組 成 。轉(zhuǎn) 向 軸 帶 動 小 齒 輪 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 齒 條 便 做 直 線 運(yùn) 動 。 有 時(shí) ， 靠 齒 條 來 直 接 帶 動橫 拉 桿 ， 就 可 使 轉(zhuǎn) 向 輪 轉(zhuǎn) 向 。 所 以 ， 這 是 一 種 最 簡 單 的 轉(zhuǎn) 向 器 。 在 汽 車 上得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 與 其 它 形 式 轉(zhuǎn) 向 器 比 較 ， 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 最 主 要 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ：結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 緊 湊 ； 殼 體

24、 采 用 鋁 合 金 或 鎂 合 金 壓 鑄 而 成 ， 轉(zhuǎn) 向 器 的 質(zhì) 量 比 較 小 ； 傳動 效 率 高 達(dá) 90％ ； 齒 輪 與 齒 條 之 間 因 磨 損 出 現(xiàn) 間 隙 后 ， 利 用 裝 在 齒 條 背 部 、 靠近 主 動 小 齒 輪 處 的 壓 緊 力 可 以 調(diào) 節(jié) 的 彈 簧 ， 可 自 動 消 除 齒 間 間 隙 ， 這 不 僅 可 以 提高 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 剛 度 ， 還 可 以 防 止 工 作 時(shí) 產(chǎn) 生 沖 擊 和 噪 聲 ； 轉(zhuǎn) 向 器 占 用 的 體 積 小 ；沒 有 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 和 直 拉 桿 ， 所 以 轉(zhuǎn) 向 輪 轉(zhuǎn) 角 可 以 增 大 ；

25、 制 造 成 本 低 。 圖 2-1 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 主 要 缺 點(diǎn) 是 ： 因 逆 效 率 高 (60％ ～ 70％ )， 汽 車 在 不 平 路面 上 行 駛 時(shí) ， 發(fā) 生 在 轉(zhuǎn) 向 輪 與 路 面 之 間 的 沖 擊 力 ， 大 部 分 能 傳 至 轉(zhuǎn) 向 盤 ， 稱 之 為 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 反 沖 。 反 沖 現(xiàn) 象 會 使 駕 駛 員 精 神 緊 張 ， 并 難 以 準(zhǔn) 確 控 制 汽 車 行 駛 方 向 ， 轉(zhuǎn) 向 盤 突然 轉(zhuǎn) 動 又 會 造 成 打 手 ， 對 駕 駛 員 造 成 傷 害

26、。（ 2） 蝸 桿 曲 柄 銷 式 轉(zhuǎn) 向 器它 是 以 蝸 桿 為 主 動 件 ， 曲 柄 銷 為 從 動 件 的 轉(zhuǎn) 向 器 。 蝸 桿 具 有 梯 形 螺 紋 ，手 指 狀 的 錐 形 指 銷 用 軸 承 支 承 在 曲 柄 上 ， 曲 柄 與 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 軸 制 成 一 體 。 轉(zhuǎn)向 時(shí) ， 通 過 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動 蝸 桿 、 嵌 于 蝸 桿 螺 旋 槽 中 的 錐 形 指 銷 一 邊 自 轉(zhuǎn) ， 一邊 繞 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 軸 做 圓 弧 運(yùn) 動 ， 從 而 帶 動 曲 柄 和 轉(zhuǎn) 向 垂 臂 擺 動 ， 再 通 過 轉(zhuǎn) 向傳 動 機(jī) 構(gòu) 使 轉(zhuǎn) 向 輪 偏 轉(zhuǎn) 。 這 種 轉(zhuǎn)

27、 向 器 通 常 用 于 轉(zhuǎn) 向 力 較 大 的 載 貨 汽 車 上 。 圖 2-2 蝸 桿 曲 柄 銷 式 轉(zhuǎn) 向 器（ 3） 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器循 環(huán) 球 式 ： 這 種 轉(zhuǎn) 向 裝 置 是 由 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 將 來 自 轉(zhuǎn) 向 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 力 進(jìn) 行 減速 ， 使 轉(zhuǎn) 向 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 變 為 渦 輪 蝸 桿 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 ， 滾 珠 螺 桿 和 螺 母 夾 著鋼 球 嚙 合 ， 因 而 滾 珠 螺 桿 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 變 為 直 線 運(yùn) 動 ， 螺 母 再 與 扇 形 齒 輪 嚙合 ， 直 線 運(yùn) 動 再 次 變 為 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動 ， 使 連 桿 臂

28、 搖 動 ， 連 桿 臂 再 使 連 動 拉 桿 和橫 拉 桿 做 直 線 運(yùn) 動 ， 改 變 車 輪 的 方 向 。 這 是 一 種 古 典 的 機(jī) 構(gòu) ， 現(xiàn) 代 轎 車 已大 多 不 再 使 用 ， 但 又 被 最 新 方 式 的 助 力 轉(zhuǎn) 向 裝 置 所 應(yīng) 用 。 它 的 原 理 相 當(dāng) 于利 用 了 螺 母 與 螺 栓 在 旋 轉(zhuǎn) 過 程 中 產(chǎn) 生 的 相 對 移 動 ， 而 在 螺 紋 與 螺 紋 之 間 夾 入 了 鋼 球 以 減 小 阻 力 ， 所 有 鋼 球 在 一 個(gè) 首 尾 相 連 的 封 閉 的 螺 旋 曲 線 內(nèi) 滾 動 ，循 環(huán) 球 式 故 而 得 名 。循

29、環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 在 螺 桿 和 螺 母 之 間 因 為 有 可 以 循 環(huán) 流 動 的 鋼 球 ，將 滑 動 摩 擦 變 為 滾 動 摩 擦 ， 因 而 傳 動 效 率 可 達(dá) 到 75％ ～ 85％ ； 在 結(jié) 構(gòu) 和 工 藝 上采 取 措 施 ， 包 括 提 高 制 造 精 度 ， 改 善 工 作 表 面 的 表 面 粗 糙 度 和 螺 桿 、 螺 母 上 的 螺 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 旋 槽 經(jīng) 淬 火 和 磨 削 加 工 ， 使 之 有 足 夠 的 硬 度 和 耐 磨 損 性 能 ， 可 保 證 有 足 夠 的 使 用壽 命 ；

30、 轉(zhuǎn) 向 器 的 傳 動 比 可 以 變 化 ； 工 作 平 穩(wěn) 可 靠 ； 齒 條 和 齒 扇 之 間 的 間 隙 調(diào) 整 工作 容 易 進(jìn) 行 ； 適 合 用 來 做 整 體 式 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 。循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 主 要 缺 點(diǎn) 是 ： 逆 效 率 高 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 制 造 困 難 ， 制 造 精 度要 求 高 。循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 主 要 用 于 貨 車 和 客 車 上 。 圖 2-3 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器（ 4） 齒 輪 齒 條 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器齒 輪 齒 條 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 ， 是 相 對 于 齒 輪 齒 條 機(jī) 械

31、轉(zhuǎn) 向 器 而 言 的 ， 主要 是 增 加 了 轉(zhuǎn) 向 油 泵 、 轉(zhuǎn) 向 油 壺 、 轉(zhuǎn) 向 油 管 、 轉(zhuǎn) 向 閥 、 轉(zhuǎn) 向 油 缸 等 部 件 ，以 期 達(dá) 到 改 善 駕 駛 員 手 感 ， 增 加 轉(zhuǎn) 向 助 力 的 目 的 的 轉(zhuǎn) 向 裝 置 。 國 內(nèi) 經(jīng) 過 10多 年 來 的 發(fā) 展 ， 已 經(jīng) 形 成 成 熟 的 研 發(fā) 和 制 造 技 術(shù) 的 廠 家 有 豫 北 光 洋 轉(zhuǎn) 向 器有 限 公 司 等 企 業(yè) 。 圖 2-4 齒 輪 齒 條 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 2.1.4 轉(zhuǎn) 向 器 的 工 作 原 理（ 1）

32、 動 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理動 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 在 機(jī) 械 式 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) 上 加 一 套 動 力 輔 助 裝 置 組 成的 。 如 下 圖 ， 轉(zhuǎn) 向 油 泵 6 安 裝 在 發(fā) 動 機(jī) 上 ， 由 曲 軸 通 過 皮 帶 驅(qū) 動 并 向 外 輸出 液 壓 油 。 轉(zhuǎn) 向 油 罐 5 有 進(jìn) 、 出 油 管 接 頭 ， 通 過 油 管 分 別 與 轉(zhuǎn) 向 油 泵 和 轉(zhuǎn)向 控 制 閥 2 聯(lián) 接 。 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 用 以 改 變 油 路 。 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 器 和 缸 體 形 成 左 右兩 個(gè) 工 作 腔 ， 它 們 分 別 通 過 油 道 和

33、轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 聯(lián) 接 。當(dāng) 汽 車 直 線 行 駛 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 2 將 轉(zhuǎn) 向 油 泵 6 泵 出 來 的 工 作 液 與 油罐 相 通 ， 轉(zhuǎn) 向 油 泵 處 于 卸 荷 狀 態(tài) ， 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 不 起 助 力 作 用 。 當(dāng) 汽 車 需 要 向 右 轉(zhuǎn) 向 時(shí) ， 駕 駛 員 向 右 轉(zhuǎn) 動 轉(zhuǎn) 向 盤 ， 轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 將 轉(zhuǎn) 向 油 泵 出 來 的 工 作液 與 R 腔 接 通 ， 將 L 腔 與 油 罐 接 通 ， 在 油 壓 的 作 用 下 ， 活 塞 向 下 移 動 ， 通過 傳 動 結(jié) 構(gòu) 使 左 、 右 輪 向 右 偏 轉(zhuǎn) ， 從 而 實(shí)

34、現(xiàn) 右 轉(zhuǎn) 向 。 向 左 轉(zhuǎn) 向 時(shí) ， 情 況 與上 述 相 反 。 圖 2-5 液 壓 動 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 示 意 圖l-轉(zhuǎn) 向 操 縱 機(jī) 構(gòu) 2-轉(zhuǎn) 向 控 制 閥 3-機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 器 與 轉(zhuǎn) 向 動 力 缸 總 成 4-轉(zhuǎn) 向 傳 動 結(jié) 構(gòu)5-轉(zhuǎn) 向 油 罐 6-轉(zhuǎn) 向 油 泵 R-轉(zhuǎn) 向 動 力 缸 右 腔 L-轉(zhuǎn) 向 動 力 缸 左 腔（ 2） 轉(zhuǎn) 閥 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 工 作 原 理汽 車 直 線 行 駛 時(shí) ， 閥 芯 與 閥 套 的 位 置 關(guān) 系 如 圖 中 所 示 。 自 泵 來 的 液 壓 油 經(jīng)閥 芯 與 閥 套 間 的 間 隙 ， 流 向

35、 動 力 缸 兩 端 ， 動 力 缸 兩 端 油 壓 相 等 。 駕 駛 員 轉(zhuǎn) 動 方向 盤 時(shí) ， 閥 芯 與 閥 套 的 相 對 位 置 發(fā) 生 改 變 ， 使 得 大 部 分 或 全 部 來 自 泵 的 液 壓 油流 入 動 力 缸 某 一 端 ， 而 另 一 端 與 回 油 管 路 接 通 ， 動 力 缸 促 進(jìn) 汽 車 左 傳 或 右 轉(zhuǎn) 。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 圖 2-6 轉(zhuǎn) 閥 式 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 工 作 原 理當(dāng) 汽 車 直 線 行 駛 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 發(fā) 處 于 中 間 位 置 ， 如 圖 2-7（ b） 所 示 。 來 自 轉(zhuǎn) 向

36、油 泵2的 工 作 液 向 閥 套 8的 3個(gè) 進(jìn) 油 孔 供 油 ， 油 液 通 過 預(yù) 開 隙 進(jìn) 入 閥 芯 7的 凹 槽 ， 再通 過 閥 芯 的 回 油 孔 進(jìn) 入 閥 芯 7與 扭 力 桿 6間 的 空 腔 ， 再 經(jīng) 過 閥 套 8的 回 油 孔 通 過回 油 管 流 回 油 罐 1， 形 成 油 路 循 環(huán) 。 另 一 回 路 式 由 油 泵 2壓 入 閥 套 8的 由 經(jīng) 過 預(yù)開 隙 進(jìn) 入 閥 套 左 右 兩 側(cè) 的 出 油 孔 。 由 于 左 、 右 油 缸 均 有 油 ， 且 油 壓 相 等 ， 更 由 于油 路 連 通 回 油 道 而 建 立 不 起 高 壓 ， 因

37、 此 轉(zhuǎn) 向 助 力 器 沒 有 助 力 作 用 ， 這 即 是 直 線 行駛 狀 態(tài) 。當(dāng) 汽 車 右 轉(zhuǎn) 彎 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 向 盤 帶 動 轉(zhuǎn) 向 軸 轉(zhuǎn) 動 并 帶 動 扭 力 桿 6順 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動 （ 如 圖 2-7（ a） 所 示 ） ， 扭 力 桿 端 頭 與 閥 芯 7以 銷 釘 連 接 ， 因 而 帶 動 閥 芯 轉(zhuǎn) 動 一 個(gè) 角 度 ，這 是 閥 套 8的 進(jìn) 油 口 一 側(cè) 的 預(yù) 開 隙 被 關(guān) 閉 ， 另 一 側(cè) 的 預(yù) 開 隙 開 度 變 大 ， 壓 力 油 壓向 轉(zhuǎn) 向 器 右 缸 ， 活 塞 向 伸 出 轉(zhuǎn) 向 器 方 向 移 動 ， 也 即 將 齒 條 推

38、出 轉(zhuǎn) 向 器 ， 從 而 起 到了 轉(zhuǎn) 向 助 力 的 作 用 ， 汽 車 向 右 轉(zhuǎn) 彎 。 活 塞 左 缸 的 油 液 被 壓 出 ， 通 過 閥 套 孔 、 閥 芯及 閥 芯 與 扭 力 桿 間 的 間 隙 流 回 轉(zhuǎn) 向 油 罐 1。當(dāng) 汽 車 左 轉(zhuǎn) 彎 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 向 盤 帶 動 轉(zhuǎn) 向 軸 轉(zhuǎn) 動 并 帶 動 扭 力 桿 6反 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動 （ 如 圖2-7（ c） 所 示 ） 。 扭 力 桿 端 頭 與 閥 芯 7連 接 ， 因 而 帶 動 閥 芯 轉(zhuǎn) 動 一 個(gè) 角 度 ， 這 是閥 套 8的 進(jìn) 油 口 一 側(cè) 的 預(yù) 開 隙 被 關(guān) 閉 ， 另 一 側(cè) 的 預(yù) 開 隙

39、 開 度 變 大 ， 壓 力 油 壓 向 轉(zhuǎn)向 器 左 缸 ， 活 塞 向 縮 進(jìn) 轉(zhuǎn) 向 器 方 向 移 動 ， 也 即 將 齒 條 推 進(jìn) 轉(zhuǎn) 向 器 ， 從 而 起 到 了 轉(zhuǎn) 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 向 助 力 的 作 用 ， 汽 車 向 左 轉(zhuǎn) 彎 。 活 塞 右 缸 的 油 液 被 壓 出 ， 通 過 閥 套 孔 、 閥 芯 及 閥芯 與 扭 力 桿 間 的 間 隙 流 回 轉(zhuǎn) 向 油 罐 1。當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 盤 停 在 某 一 位 置 不 再 繼 續(xù) 轉(zhuǎn) 動 時(shí) ， 閥 套 隨 小 齒 輪 在 液 力 和 扭 力 桿 彈 力的 作 用 下 ， 沿 轉(zhuǎn) 向

40、盤 轉(zhuǎn) 動 方 向 旋 轉(zhuǎn) 一 個(gè) 角 度 ， 使 之 與 閥 芯 的 相 對 角 位 移 量 減 小 ，左 、 右 油 缸 油 壓 差 減 小 ， 但 仍 有 一 定 的 助 力 作 用 。 此 時(shí) 的 助 力 轉(zhuǎn) 矩 與 車 輪 的 回 正力 矩 相 平 衡 ， 使 車 輪 維 持 在 某 一 轉(zhuǎn) 向 位 置 上 。在 轉(zhuǎn) 向 過 程 中 ， 如 果 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動 過 快 ， 閥 套 與 閥 芯 的 相 對 角 位 移 量 也 大 ， 左 、右 動 力 腔 的 油 壓 差 也 相 應(yīng) 加 大 ， 前 輪 偏 轉(zhuǎn) 的 速 度 也 加 快 ， 如 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動 速 度 慢 ，前 輪

41、 偏 轉(zhuǎn) 的 也 慢 ， 若 轉(zhuǎn) 向 盤 停 在 某 一 位 置 上 不 變 ， 對 應(yīng) 著 前 輪 也 停 在 某 一 位 置 上不 變 。 此 即 稱 動 力 轉(zhuǎn) 向 的 “ 漸 進(jìn) 隨 動 作 用 ” 。 如 果 駕 駛 員 放 松 轉(zhuǎn) 向 盤 ， 閥 芯 回 到 中 間 位 置 ， 失 去 了 助 力 作 用 ， 此 時(shí) 轉(zhuǎn) 向 輪在 回 正 力 矩 的 作 用 下 自 動 回 位 。當(dāng) 汽 車 直 線 行 駛 偶 遇 外 界 阻 力 使 轉(zhuǎn) 向 輪 發(fā) 生 偏 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 阻 力 矩 通 過 轉(zhuǎn) 向 傳 動 機(jī)構(gòu) 、 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 、 閥 套 下 部 銷 軸 作 用 在

42、 閥 套 上 ， 使 之 與 閥 芯 之 間 產(chǎn) 生 相 對 角位 移 ， 這 樣 使 動 力 缸 左 、 右 腔 油 壓 不 等 ， 產(chǎn) 生 了 與 轉(zhuǎn) 向 輪 轉(zhuǎn) 向 方 向 相 反 的 助 力 作用 。 在 此 力 的 作 用 下 ， 轉(zhuǎn) 向 輪 迅 速 回 正 ， 保 證 了 汽 車 直 線 行 駛 的 穩(wěn) 定 性 。一 旦 液 壓 助 力 裝 置 失 效 ， 該 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 即 變 成 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 器 。 此 時(shí) 轉(zhuǎn) 動 轉(zhuǎn) 向 盤 ，通 過 轉(zhuǎn) 向 柱 帶 動 閥 芯 轉(zhuǎn) 動 ， 閥 芯 下 端 邊 緣 有 弧 形 缺 口 ， 轉(zhuǎn) 動 一 定 角 度 后 ， 帶 動 小

43、齒 輪 轉(zhuǎn) 動 ， 再 通 過 齒 條 傳 給 左 右 橫 拉 桿 ， 即 可 實(shí) 現(xiàn) 汽 車 轉(zhuǎn) 向 。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 3 轉(zhuǎn) 向 器 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì)3.1 轉(zhuǎn) 向 系 計(jì) 算 載 荷 的 確 定為 了 保 證 行 駛 安 全 ， 組 成 轉(zhuǎn) 向 系 的 各 零 件 應(yīng) 有 足 夠 的 強(qiáng) 度 。 欲 驗(yàn) 算 轉(zhuǎn) 向 系 零件 的 強(qiáng) 度 ， 需 首 先 確 定 作 用 在 各 零 件 上 的 力 。 影 響 這 些 力 的 主 要 因 素 有 轉(zhuǎn) 向 軸 的負(fù) 荷 、 路 面 阻 力 和 輪 胎 氣 壓 等 。 為 轉(zhuǎn) 動 轉(zhuǎn) 向 輪 要 克 服 的

44、阻 力 ， 包 括 轉(zhuǎn) 向 輪 繞 主 銷轉(zhuǎn) 動 的 阻 力 、 車 輪 穩(wěn) 定 阻 力 、 輪 胎 變 形 阻 力 和 轉(zhuǎn) 向 系 中 的 內(nèi) 摩 擦 阻 力 等 。精 確 地 計(jì) 算 出 這 些 力 是 困 難 的 。 為 此 推 薦 用 足 夠 精 確 的 半 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 來 計(jì) 算 汽車 在 瀝 青 或 者 混 凝 土 路 面 上 的 原 地 轉(zhuǎn) 向 阻 力 矩 RM ( mmN ? )pGfMR 313? （ 3-1）式 中 ， f 為 輪 胎 和 路 面 間 的 滑 動 摩 擦 因 數(shù) ， 一 般 取 0.7； 1G 為 轉(zhuǎn) 向 軸 負(fù) 荷 (N)； p為 輪 胎 氣 壓 (

45、aMP )。作 用 在 轉(zhuǎn) 向 盤 上 的 手 力 為???? iDL MLF sw Rh 2 12 （ 3-2）式 中 ， 1L 為 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 長 ； 2L 為 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 臂 長 ； swD 為 轉(zhuǎn) 向 盤 直 徑 ； ?i 為 轉(zhuǎn) 向 器 角 傳動 比 ； ?? 為 轉(zhuǎn) 向 器 正 效 率 。對 給 定 的 汽 車 ， 用 式 （ 3-2） 計(jì) 算 出 來 的 作 用 力 是 最 大 值 。 因 此 ， 可 以 用 此值 作 為 計(jì) 算 載 荷 。 然 而 ， 對 于 前 軸 負(fù) 荷 大 的 重 型 貨 車 ， 用 上 式 計(jì) 算 的 力 往 往 超 過駕 駛 員 生 理 上 的

46、可 能 ， 在 此 情 況 下 對 轉(zhuǎn) 向 器 和 動 力 轉(zhuǎn) 向 器 動 力 缸 以 前 零 件 的 計(jì) 算載 荷 ， 應(yīng) 取 駕 駛 員 作 用 在 轉(zhuǎn) 向 盤 輪 緣 上 的 最 大 瞬 時(shí) 力 ， 此 力 為 700N。3.2 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 設(shè) 計(jì)齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 齒 輪 多 數(shù) 采 用 斜 齒 圓 柱 齒 輪 。 齒 輪 模 數(shù) 取 值 范 圍 多 在 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 2～ 3mm之 間 。 主 動 小 齒 輪 齒 數(shù) 多 數(shù) 在 5～ 7個(gè) 齒 范 圍 變 化 ， 壓 力 角 取 20， 齒 輪螺 旋 角

47、 取 值 范 圍 多 為 9～ 15。 齒 條 齒 數(shù) 應(yīng) 根 據(jù) 轉(zhuǎn) 向 輪 達(dá) 到 最 大 偏 轉(zhuǎn) 角 時(shí) ， 相 應(yīng)的 齒 條 移 動 行 程 應(yīng) 達(dá) 到 的 值 來 確 定 。 變 速 比 的 齒 條 壓 力 角 ， 對 現(xiàn) 有 結(jié) 構(gòu) 在 12～35范 圍 內(nèi) 變 化 。 此 外 ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 驗(yàn) 算 齒 輪 的 抗 彎 強(qiáng) 度 和 接 觸 強(qiáng) 度 。主 動 小 齒 輪 選 用 16MnCr5或 15CrNi6材 料 制 造 ， 而 齒 條 常 采 用 45鋼 制 造 。 為 減輕 質(zhì) 量 ， 殼 體 用 鋁 合 金 壓 鑄 。3.3 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì)3.3.

48、1 主 要 尺 寸 參 數(shù) 的 選 擇 （ 1） 螺 桿 、 鋼 球 、 螺 母 傳 動 副① 鋼 球 中 心 距 D、 螺 桿 外 徑 1D 、 螺 母 內(nèi) 徑 2D 尺 寸 D、 1D 、 2D 如 圖 3-1所 示 。 鋼 球 中 心 距 是 基 本 尺 寸 ， 螺 桿 外 徑 1D 、 螺 母 內(nèi) 徑 2D 及 鋼 球 直 徑 d對 確定 鋼 球 中 心 距 D的 大 小 有 影 響 ， 而 D又 對 轉(zhuǎn) 向 器 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 和 強(qiáng) 度 有 影 響 。 在 保證 足 夠 的 強(qiáng) 度 條 件 下 ， 盡 可 能 將 D值 取 小 些 。 選 取 D值 的 規(guī) 律 是 隨 著 扇 齒

49、模 數(shù)的 增 大 ， 鋼 球 中 心 距 D也 相 應(yīng) 增 加 (表 3-1)。 設(shè) 計(jì) 時(shí) 先 參 考 同 類 型 汽 車 的 參 數(shù) 進(jìn)行 初 選 ， 經(jīng) 強(qiáng) 度 驗(yàn) 算 后 ， 再 進(jìn) 行 修 正 。 螺 桿 外 徑 1D 通 常 在 20～ 38mm范 圍 內(nèi) 變化 ， 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 根 據(jù) 轉(zhuǎn) 向 軸 負(fù) 荷 的 不 同 來 選 定 。 螺 母 內(nèi) 徑 2D 應(yīng) 大 于 1D ， 一 般 要 求? ?DDD %10~%5 12 ?? 。 圖 3-1 螺 桿 、 鋼 球 、 螺 母 傳 動 副 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 ② 鋼 球 直 徑 d及 數(shù) 量 n

50、鋼 球 直 徑 尺 寸 d取 得 大 ， 能 提 高 承 載 能 力 ， 同 時(shí) 螺 桿和 螺 母 傳 動 機(jī) 構(gòu) 和 轉(zhuǎn) 向 器 的 尺 寸 也 隨 之 增 大 。 鋼 球 直 徑 應(yīng) 符 合 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) ， 一 般 常在 7～ 9mm范 圍 內(nèi) 選 用 (表 3-1)。增 加 鋼 球 數(shù) 量 n， 能 提 高 承 載 能 力 ， 但 使 鋼 球 流 動 性 變 壞 ， 從 而 使 傳 動 效 率降 低 。 因 為 鋼 球 本 身 有 誤 差 ， 所 以 共 同 參 加 工 作 的 鋼 球 數(shù) 量 并 不 是 全 部 鋼 球 數(shù) 。經(jīng) 驗(yàn) 證 明 ， 每 個(gè) 環(huán) 路 中 的 鋼 球 數(shù)

51、以 不 超 過 60粒 為 好 。 為 保 證 盡 可 能 多 的 鋼 球 都承 載 ， 應(yīng) 分 組 裝 配 。 每 個(gè) 環(huán) 路 中 的 鋼 球 數(shù) 可 用 下 式 計(jì) 算dDWd DWn ????? 0cos式 中 ， D為 鋼 球 中 心 距 ； W為 一 個(gè) 環(huán) 路 中 的 鋼 球 工 作 圈 數(shù) ； n為 不 包 括 環(huán) 流 導(dǎo) 管 中 的 鋼 球 數(shù) ； 0? 為 螺 線 導(dǎo) 程 角 ， 常 取 0? =5～ 8， 則 cos 0? ≈ 1。③ 滾 道 截 面 當(dāng) 螺 桿 和 螺 母 各 由 兩 條 圓 弧 組 成 ， 形 成 四 段 圓 弧 滾 道 截 面 時(shí) ，見 圖 3-1，

52、鋼 球 與 滾 道 有 四 點(diǎn) 接 觸 ， 傳 動 時(shí) 軸 向 間 隙 最 小 ， 可 滿 足 轉(zhuǎn) 向 盤 自 由 行程 小 的 要 求 。 圖 中 滾 道 與 鋼 球 之 間 的 間 隙 ， 除 用 來 貯 存 潤 滑 油 之 外 ， 還 能 貯 存 磨損 雜 質(zhì) 。 為 了 減 少 摩 擦 ， 螺 桿 和 螺 母 溝 槽 的 半 徑 2R 應(yīng) 大 于 鋼 球 半 徑 d／ 2， 一 般取 2R =(0.51～ 0.53)d 。④ 接 觸 角 θ 鋼 球 與 螺 桿 滾 道 接 觸 點(diǎn) 的 正 壓 力 方 向 與 螺 桿 滾 道 法 面 軸 線 間 的夾 角 稱 為 接 觸 角 θ， 如 圖

53、 2-8所 示 ， θ角 多 取 為 45， 以 使 軸 向 力 和 徑 向 力 分 配 均勻 。 圖 3-2 四 段 圓 弧 滾 道 截 面 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 ⑤ 螺 距 P和 螺 旋 線 導(dǎo) 程 角 0? 轉(zhuǎn) 向 盤 轉(zhuǎn) 動 ?角 ， 對 應(yīng) 螺 母 移 動 的 距 離 s為??? 2Ps （ 3-3）式 中 ， P為 螺 紋 螺 距 。 表 3-1 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 主 要 參 數(shù)齒 扇 模 數(shù)/mm 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.5搖 臂 軸 直 徑/mm 22 26 30 32 3235 3840 4245鋼 球 中

54、 心 距/mm 20 2325 25 28 3032 35 40螺 桿 外 徑 /mm 20 2325 25 28 29 34 38鋼 球 直 徑/mm 5.556 5.5566.350 6.350 7.144 7.1448.000螺 距 /mm 7.938 8.731 9.525 9.52510.000 10.00011.000工 作 圈 數(shù) 1.5 1.52.5 2.5環(huán) 流 行 數(shù) 2螺 母 長 度/mm 41 4552 4647 58 565962 7278 8082齒 扇 齒 數(shù) 3 5 5齒 扇 整 圓 齒數(shù) 1213 13 131415齒 扇 寬 2225 2527 2528 3

55、0 2832 303438 3538與 此 同 時(shí) ， 齒 扇 節(jié) 圓 轉(zhuǎn) 過 的 弧 長 等 于 s， 相 應(yīng) 搖 臂 軸 轉(zhuǎn) 過 p? 角 ， 其 間 關(guān) 系 可表 示 如 下 ： rs p?? （ 3-4）式 中 ， r為 齒 扇 節(jié) 圓 半 徑 。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 聯(lián) 立 式 （ 3-3） 、 式 （ 3-4） 得 pPr???? 2 ， 將 ?對 p? 求 導(dǎo) 得 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 角傳 動 比 ?i 為 ： Pri ??? 2 （ 3-5）由 式 （ 3-5） 可 知 ， 螺 距 P影 響 轉(zhuǎn) 向 器 角 傳 動 比 的 值 。 在

56、螺 距 不 變 的 條 件 下 ，鋼 球 直 徑 d越 大 ， 圖 3-1中 的 尺 寸 b越 小 ， 要 求 b=P-d>2.5mm。 螺 距 P一 般 在 8～llmm內(nèi) 選 取 。⑥ 工 作 鋼 球 圈 數(shù) W 多 數(shù) 情 況 下 ， 轉(zhuǎn) 向 器 用 兩 個(gè) 環(huán) 路 ， 而 每 個(gè) 環(huán) 路 的 工 作鋼 球 圈 數(shù) w又 與 接 觸 強(qiáng) 度 有 關(guān) ： 增 加 工 作 鋼 球 圈 數(shù) ， 參 加 工 作 的 鋼 球 增 多 ， 能降 低 接 觸 應(yīng) 力 ， 提 高 承 載 能 力 ； 但 鋼 球 受 力 不 均 勻 、 螺 桿 增 長 而 使 剛 度 降 低 。 工作 鋼 球 圈 數(shù) 有

57、 1.5和 2.5圈 兩 種 。 一 個(gè) 環(huán) 路 的 工 作 鋼 球 圈 數(shù) 的 選 取 見 表 3-1。 （ 2） 齒 條 、 齒 扇 傳 動 副 設(shè) 計(jì)如 圖 3-3所 示 ， 滾 迨 相 對 齒 扇 作 斜 向 進(jìn) 給 運(yùn) 動 加 工 齒 扇 齒 ， 得 到 變 厚 齒 扇 。如 圖 3-4所 示 ， 變 厚 齒 扇 的 齒 頂 和 齒 根 的 輪 廓 面 是 圓 錐 的 一 部 分 ， 其 分 度 圓 上 的齒 厚 是 變 化 的 ， 故 稱 之 為 變 厚 齒 扇 。圖 3-4中 ， 若 0-0截 面 的 原 始 齒 形 變 位 系 數(shù) ξ=0， 且 I—I 剖 面 和 Ⅱ —Ⅱ 剖

58、 面分 別 位 于 0-0剖 面 兩 側(cè) ， 則 I—I剖 面 的 齒 輪 是 正 變 位 齒 輪 ， Ⅱ —Ⅱ 剖 面 中 的 齒 輪為 負(fù) 變 位 齒 輪 ， 故 變 厚 齒 扇 在 整 個(gè) 齒 寬 方 向 上 ， 是 由 無 數(shù) 個(gè) 原 始 齒 形 位 移 系 數(shù) 逐漸 變 化 的 圓 柱 齒 輪 所 組 成 。 圖 3-3 用 滾 刀 加 工 變 厚 齒 扇 的 進(jìn) 給 運(yùn) 動 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 圖 3-4 變 厚 齒 扇 的 截 面對 齒 輪 來 說 ， 因 為 在 不 同 位 置 的 剖 面 中 ， 其 模 數(shù) 優(yōu) 不 變 ， 所 以 它 的 分

59、 度 圓 半徑 廠 和 基 半 徑 br 相 同 。 因 此 ， 變 厚 齒 扇 的 分 度 圓 和 基 圓 均 為 一 圓 柱 ， 它 在 不 同 剖面 位 置 上 的 漸 開 齒 形 ， 都 是 在 同 一 個(gè) 基 圓 柱 上 所 展 出 的 漸 開 線 ， 只 是 其 輪 齒 的 漸開 線 齒 形 相 對 基 圓 的 位 置 不 同 而 已 ， 所 以 應(yīng) 將 其 歸 人 圓 柱 齒 輪 的 范 疇 。變 厚 齒 扇 齒 形 的 計(jì) 算 ， 如 圖 3-5所 示 ， 一 般 將 中 間 剖 面 1-1規(guī) 定 為 基 準(zhǔn) 剖 面 。由 1-1剖 面 向 右 時(shí) ， 變 位 系 數(shù) ξ為 正

60、 ， 向 左 則 由 正 變 為 零 (0-0剖 面 )， 再 變 為 負(fù) 。若 0-0 剖 面 距 1-1剖 面 的 距 離 為 0a ， 則 其 值 為 ??? tan/0 ma ， γ是 切 削 角 ， 常 見的 有 630和 730兩 種 。 在 切 削 角 γ一 定 的 條 件 下 ， 各 剖 面 的 變 位 系 數(shù) ξ取 決 于 距 基 準(zhǔn) 剖 面 1-1的 距 離 a。進(jìn) 行 變 厚 齒 扇 齒 形 計(jì) 算 之 前 ， 必 須 確 定 的 參 數(shù) 有 ： 模 數(shù) m， 參 考 表 3-2選 取 ；法 向 壓 力 角 0? ， 一 般 在 20～ 30之 間 ； 齒 頂 高 系 數(shù)

61、 1x ， 一 般 取 0.8或 1.0； 徑 向間 隙 系 數(shù) ， 取 0.2； 整 圓 齒 數(shù) z， 在 12～ 15之 間 選 取 ； 齒 扇 寬 度 B， 一 般 在22～ 38mm 。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 圖 3-5 變 厚 齒 扇 齒 形 計(jì) 算 簡 圖表 3-2 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 齒 扇 齒 模 數(shù)齒 扇 齒 模 數(shù) m／ mm 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.5轎 排 量／mL 500 1000～1800 1600～2000 2000 2000車 前 軸負(fù) 荷 /N 3500～3800 4700～7350 7000

62、～9000 8300～11000 10000～11000貨車和 前 軸負(fù) 荷／ N 3000～5000 4500～7500 5500～18500 7000～19500 9000～24000 17000～37000 23000～44000大客車 最 大裝 載 質(zhì)／ kg 350 1000 2500 2700 3500 6000 80003.4 循 環(huán) 球 式 轉(zhuǎn) 向 器 零 件 強(qiáng) 度 計(jì) 算3.4.1 鋼 球 與 滾 道 之 間 的 接 觸 應(yīng) 力 σ 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 用 下 式 計(jì) 算 鋼 球 與 滾 道 之 間 的 接 觸 應(yīng) 力 σ? ?? ?3 2

63、2 2223 rR rREFk ??? （ 3-6）式 中 ， k 為 系 數(shù) ， 根 據(jù) A／ B 值 從 表 2-3 查 取 ， ? ? ? ?? ? 2//1/1 2RrA ?? ，? ? ? ?? ? 2//1/1 1RrB ?? ； 2R 為 滾 道 截 面 半 徑 ； r為 鋼 球 半 徑 ； 1R 為 螺 桿 外 半 徑 ； E為 材 料 彈 性 模 量 ， 等 于 25 /101.2 mmN? ； 3F 為 鋼 球 與 螺 桿 之 間 的 正 壓 力 ， 可 用下 式 計(jì) 算 ??? coscos 023 n FF （ 3-7）式 中 ， 0? 為 螺 桿 螺 線 導(dǎo) 程 角

64、； θ為 接 觸 角 ； n為 參 與 工 作 的 鋼 球 數(shù) ； 2F 為 作 用 在螺 桿 上 的 軸 向 力 ， 見 圖 3-6。當(dāng) 接 觸 表 面 硬 度 為 58～ 64HRC時(shí) ， 許 用 接 觸 應(yīng) 力 [σ]=2500 2/mmN 。 圖 3-6 螺 桿 受 力 簡 圖 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 表 3-3 系 數(shù) k 與 A／ B 的 關(guān) 系3.4.2 齒 的 彎 曲 應(yīng) 力 w?用 下 式 計(jì) 算 齒 扇 齒 的 彎 曲 應(yīng) 力 26BsFhw ?? （ 3-8）式 中 ， F為 作 用 在 齒 扇 上 的 圓 周 力 ； h為 齒 扇 的 齒

65、高 ； B為 齒 扇 的 齒 寬 ； s為 基 圓齒 厚 。許 用 彎 曲 應(yīng) 力 為 [ w? ]=540 2/mmN 。螺 桿 和 螺 母 用 20CrMnTi鋼 制 造 ， 表 面 滲 碳 。 前 軸 負(fù) 荷 不 大 的 汽 車 ， 滲 碳 層深 度 在 0.8～ 1.2mm； 前 軸 負(fù) 荷 大 的 汽 車 ， 滲 碳 層 深 度 在 1.05～ 1.45mm。 表 面 硬度 為 58～ 63HRC。此 外 ， 應(yīng) 根 據(jù) 材 料 力 學(xué) 提 供 的 公 式 ， 對 接 觸 應(yīng) 力 進(jìn) 行 驗(yàn) 算 。3.4.3 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 軸 直 徑 的 確 定 用 下 式 計(jì) 算 確 定 搖 臂

66、 軸 直 徑 d3 02.0 ?RKMd ? （ 3-9）式 中 ， K為 安 全 系 數(shù) ， 根 據(jù) 汽 車 使 用 條 件 不 同 可 取 2.5～ 3.5； RM 為 轉(zhuǎn) 向 阻 力 矩 ；0? 為 扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 極 限 。搖 臂 軸 用 20CrMnTi鋼 制 造 ， 表 面 滲 碳 ， 滲 碳 層 深 度 在 0.8～ 1.2mm。 前 軸 負(fù)荷 大 的 汽 車 ， 滲 碳 層 深 度 為 1.05～ 1.45mm。 表 面 硬 度 為 58～ 63HRC。 A／B 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1k 0.388 0.400 0.410 0.440 0.468 0.490 0.536 0.600 0.716 0.970 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 4 SolidWorks 的 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì)4.1 轉(zhuǎn) 閥 式 轉(zhuǎn) 向 器 零 件 的 繪 制4.1.1 閥 芯 的 繪 制（ 1） 閥 芯 上 視 圖 圖 4-1 閥 芯 上 視 圖（ 2） 閥 芯 下 視 圖