輕型汽車齒輪齒條式轉向器設計【含CAD圖紙、說明書】

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改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關鍵部件之一的轉向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模的生產的專業(yè)廠，年產超夠百萬臺，壟斷了轉向器的生產，并且銷售點遍布了全世界。從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全性行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉向器、高剛性轉向器?！白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a的轉向器結構的方向 幾十年來，各種汽車都使用循環(huán)球式轉向器。由于這種轉向器是滾動摩擦形式，因而正傳動效率很高，操作方便且使用壽命長，而且承載能力大，廣泛應用于載貨車上。 隨著上世紀五十年代起，液壓動力轉向系統(tǒng)在汽車上的應用，標志著轉向系統(tǒng)革命的開始。汽車轉向動力的來源由以前的人力轉變人力加液壓助力。液壓助力系統(tǒng)HPS是機械式轉向系統(tǒng)的基本上增加了一個液壓系統(tǒng)而成。由于工作可靠、技術成熟至今仍被廣泛應用。 從70年代起轎車興起了齒輪齒條轉向器，這種轉向機構由方向盤、轉向軸、萬向節(jié)、轉動軸、轉向器、轉向傳動桿和轉向輪等組成。方向盤操縱轉向器內的齒輪傳動，齒輪與齒條緊密嚙合，推動齒條左移動或右移動，帶動轉向輪擺動，從而改變轎車行駛的方向。這種轉向機構與循環(huán)球式等其它類型的轉向機構比較，省略了轉向搖臂和轉向主拉桿，具有構件簡單，傳動效率高的優(yōu)點。而且它的逆?zhèn)鲃有室哺撸谲囕v行駛時可以保證偏轉車輪的自動回正，駕駛者的路感性強。 近年來，隨著電子技術在汽車中的廣泛應用，轉向系統(tǒng)中也越來越多地采用電子器件。但目前電子轉向系統(tǒng)由于自身成本等因素的制約，很難在價格低廉的家用轎車上得到普及，而且電子轉向系統(tǒng)的安全可靠性相對較差，目前歐洲汽車法規(guī)中要求駕駛員與轉向車輪之間必須有機械連接，電子轉向系還不允許在歐洲上市。 齒輪齒條轉向器：它是一種最常見的轉向器。其基本結構是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。轉向軸帶動小齒輪旋轉時，齒條便做直線運動。有時，靠齒條來直接帶動橫拉桿，就可使轉向輪轉向。所以，這是一種最簡單的轉向器。它的優(yōu)點是結構簡單，成本低廉，轉向靈敏，體積小，可以直接帶動橫拉桿。在汽車上得到廣泛應用。 齒輪齒條式轉向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。兩端輸出的齒輪齒條式轉向器，作為傳動副主動件的轉向齒輪軸通過軸承安裝在轉向器殼體中，其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉和轉向軸連接。與轉向齒輪嚙合的轉向齒條水平布置，兩端通過球頭座與轉向橫拉桿相連。彈簧通過壓塊將齒條壓靠在齒輪上，保證無間隙嚙合。彈簧的預緊力可用調整螺塞調整。當轉動轉向盤時，轉向器齒輪轉動，使與之嚙合的齒條沿軸向移動，從而使左右橫拉桿帶動轉向節(jié)左右轉動，使轉向車輪偏轉，從而實現(xiàn)汽車轉向。中間輸出的齒輪齒條式轉向器，其結構及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉向器基本相同，不同之處在于它在轉向齒條的中部用螺栓與左右轉向橫拉桿相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉向器上，齒條的一端通過內外托架與轉向橫拉桿相連。 齒輪齒條式：齒輪齒條方式的最大特點是剛性大，結構緊湊重量輕，且成本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉向盤，所以具有對路面狀態(tài)反應靈敏的優(yōu)點，但同時也容易產生打手和擺振等現(xiàn)象。齒輪與齒條直接嚙合，將齒輪的旋轉運動轉化為齒條的直線運動，使轉向拉桿橫向拉動車輪產生偏轉。齒輪并非單純的平齒輪，而是特殊的螺旋形狀，這是為了盡量減小齒輪與齒條之間的嚙合間隙，使轉向盤的微小轉動能夠傳遞到車輪，提高操作的靈敏性，也就是我們通常所說的減小方向盤的曠量。不過齒輪嚙合過緊也并非好事，它使得轉動轉向盤時的操作力過大，人會感到吃力。 2007年中國汽車銷售879.15萬輛，2008年中國汽車銷售938萬輛，2009年預計增長8.6%，達到1019萬輛。汽車產銷量的逐步增長為汽車轉向機市場提供了一個較大的發(fā)展空間，2008年市場對轉向機行業(yè)需求有所減緩，在需求增長有所減緩的現(xiàn)狀下，產能擴張的勢頭并沒有得到較好的控制。產能過剩、重復建設不僅導致生產與消費的失衡，而且還引發(fā)了轉向機行業(yè)內的一系列惡性價格競爭，影響了轉向機行業(yè)業(yè)的盈利能力。中國轉向機行業(yè)市場現(xiàn)狀，為外資企業(yè)入駐中國創(chuàng)造了條件，國際許多轉向機行業(yè)企業(yè)已經看中在中國低成本拓展市場的機會，隨著外資投入逐步加大，中國國內企業(yè)改革重組迅速加快。同時新的行業(yè)制度等政策的頒布和實施將促使我國轉向機行業(yè)洗牌，企業(yè)兼并重組將在政策的促使下大力發(fā)展。 據(jù)了解，在世界范圍內，汽車循環(huán)球式轉換器占45%左右，齒輪齒條式轉換器占40%左右，渦桿滾輪式轉換器占10%左右，其他型式的轉換器占5%。循環(huán)球式轉換器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒輪齒條式轉換器有很大的發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉換器占得比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的類型汽車，采用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉換器，已由60年代的62.5%，發(fā)展到現(xiàn)今的100%了，大、小型貨車大都循環(huán)球式轉換器，但齒輪齒條式轉換器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉換器占65%，齒輪齒條式占35%。 齒輪齒條式轉換器和循環(huán)球式轉換器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器：而渦輪蝸桿式轉向器和蝸桿肖式轉向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。齒輪齒條式轉向器的主要優(yōu)點:結構簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉向器的質量比較??；傳動效率高達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節(jié)的彈簧，能自動消除間隙，這不僅可以提高轉向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時產生沖擊和噪聲；轉向器占用體積??；制造成本低。 （二）、選題的目的、意義 在現(xiàn)代汽車上，轉向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，也是決定汽車主動安全性的關鍵總成，汽車的轉向特性，保持汽車具備較好的操縱性能，始終是汽車檢測技術當中的一個重要課題。特別是在車輛高速化、駕駛人員非職業(yè)化、車流密集化的今天，汽車轉向系的設計工作顯得尤為重要。 通過對汽車轉向系的設計可以使學生掌握汽車轉向系設計的原則和方法。培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的技能。設計與專業(yè)關系緊密，可綜合利用所學的專業(yè)課有汽車構造、汽車設計、機械設計、工程材料和CAD繪圖等知識。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 （一）、研究的基本內容 1、轉向器結構形式及選擇； 2、轉向系的設計及參數(shù)確定； 3、齒輪齒條式轉向器的設計與計算； 4、利用CAD畫裝配圖、零件圖。 （二）、擬解決的主要問題 1、轉向器結構形式及選擇 2、轉向系的設計及參數(shù)確定 3、齒輪齒條式轉向器的設計與計算 三、技術路線（研究方法） 調查研究、收集資料 開題報告 轉向器結構形式選擇 轉向系的設計及參數(shù)確定 其它主要零件的設計計算 間隙調整彈簧的設計計算 齒輪齒條式轉向器的設計與計算 利用CAD畫裝配圖、零件圖 整理文檔，形成論文 四、進度安排 （1）熟悉任務書，了解相關信息，準備資料，填寫開題報告：第1周（3月1日~3月7日） （2）收集相關技術參數(shù)、進行總體設計：第2~3周（3月8日~3月21日） （3）邊設計邊繪制裝配圖：第4~6周（3月22日~4月11日） （4）繪制裝配圖及零件圖：第7~9周（4月12日~5月2日） （5）整理文檔并提交畢業(yè)論文初稿：第10~12周（5月3日~5月23日） （6）畢業(yè)論文總結、評閱、審核及修改不足：第13~16周（5月24日~6月21日） （7）為畢業(yè)論文答辯做準備及答辯：第17周（6月22日~6月28日） 五、參考文獻 ［1］劉惟信.汽車設計［M］.北京：清華大學出版社，2001. ［2］王望予.汽車設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2006. ［3］陳家瑞.汽車構造［M］.機械工業(yè)出版社.2005. ［4］中國機械工程學會,中國機械設計大典編委會.中國機械設計大典［M］.江西科學技術出版社.2002. ［5］董麗霞,張平.簡明汽車技術詞典［M］.人民交通出版社.2003. ［6］張金柱,韓玉敏,石美玉.汽車工程專業(yè)英語［M］.化學工業(yè)出版社.2005. ［7］李建成.汽車轉向原理［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003. ［8］杜浩.汽車設計與研究［M］.鄭州：國防工業(yè)出版社，2006. ［9］ 王三民,諸文俊.機械原理與設計［M］.機械工業(yè)出版社.2002 . ［10］李玉民，李旭宏，過學迅等.轉向梯形驅動機構的運動分析及優(yōu)化設計［J］.公路交通科技，2004,21（8） ［11］雷雨成，鄭德林，張星等.汽車多軸轉向搖臂機構的優(yōu)化設計［J］.哈爾濱工業(yè)大學學報，1997，29（5） ［12］寧介雄，周海霞.汽車搖臂機構的數(shù)學建模及最優(yōu)化［J］.機械設計.2007,24（2）:65-67. ［13］雷良榆.新型齒輪齒條式導向機構［J］.機械制造.1982. ［14］M.velardocchia and F.Amisano.R.FloraA linear thermal model for an automotive clutch,SAE2000-01-0834 ［15］Christopher C.Bostwick and Andrew Szadkowski.Self-Excited Vibrations During Engagements of Dry Friction Clutches,SAE982846 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日