汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)【齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器】(含CAD圖紙+文檔)
汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)【齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器】(含CAD圖紙+文檔),齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,汽車(chē),齒輪,齒條,轉(zhuǎn)向,設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)向器,cad,圖紙,文檔
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目: 汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) B070203
姓 名 路寬
學(xué) 號(hào) B07020338
導(dǎo) 師 姚慧
2010年11月28日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1.開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成。
2.開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載)填寫(xiě)并打?。ń勾蛴≡谄渌埳虾蠹糍N),完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師審閱。
3.開(kāi)題報(bào)告字?jǐn)?shù)應(yīng)在1500字以上,參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇(不包括辭典、手冊(cè),其中外文文獻(xiàn)至少3篇),文中引用參考文獻(xiàn)處應(yīng)標(biāo)出文獻(xiàn)序號(hào),“參考文獻(xiàn)”應(yīng)按附件中《參考文獻(xiàn)“注釋格式”》的要求書(shū)寫(xiě)。
4. 年、月、日的日期一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě),例:“ 2010年11月28日”。
撰寫(xiě)內(nèi)容要求(可加頁(yè),小四號(hào)宋體,行距22磅):
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)綜述(題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì),主要是以齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最早出現(xiàn)在1902年,當(dāng)時(shí)由于其本身結(jié)構(gòu)不夠完善,整車(chē)布置的限制以及道路條件差等因素,導(dǎo)致路面反沖激烈,噪音較大以及轉(zhuǎn)向性能較差等缺陷,使此種轉(zhuǎn)向器的應(yīng)用受到很大的限制。然而近廿來(lái),特別是最近幾年,卻有了很大發(fā)展,其發(fā)展速度超過(guò)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,國(guó)際輿論甚至認(rèn)為:目前汽車(chē)工業(yè)正在拋棄有70年歷史的搖臂型轉(zhuǎn)向器。這種看法的主要依據(jù)是:(1)國(guó)外大部分主要汽車(chē)在制造廠大規(guī)模地推薦橫置發(fā)動(dòng)機(jī)、前輪驅(qū)動(dòng)的小客車(chē),這樣對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的布置十分靈活方便,比搖臂式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更為簡(jiǎn)化。(2)高速公路發(fā)展使車(chē)輛速度大大提高,為獲得良好的路感,對(duì)轉(zhuǎn)向器剛性的要求愈來(lái)愈高,而循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在剛性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。(3)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器本身具備的優(yōu)點(diǎn)如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、高達(dá)80%以上的傳動(dòng)效率、具有多種輸入輸出形式便于布置、重量輕(轉(zhuǎn)向器殼多數(shù)采用壓鑄鋁合金、有的廠還在研制塑料殼體)、剛性好等等,能使高速車(chē)輛的駕駛者獲得良好的路感。
此外、由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器自身結(jié)構(gòu)的發(fā)展,如采用新型的手動(dòng)變速比和動(dòng)力轉(zhuǎn)向,其使用范圍已從轎車(chē)、微型車(chē)及輕型汽車(chē)逐步發(fā)展到中型和重型汽車(chē)轉(zhuǎn)向系。
從目前情況看,國(guó)際上汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的汽車(chē)轉(zhuǎn)向器結(jié)合基本上可歸為兩大類(lèi):搖臂式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,前者主要型式有球面蝸桿滾輪式、循環(huán)球式和曲柄指銷(xiāo)式三種,其中循環(huán)球式較為主要,在美國(guó)和日本的汽車(chē)中使用較多。而西歐國(guó)家,尤其是法國(guó)的汽車(chē)中則以齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器為主。日本NSK公司的統(tǒng)計(jì)資料表明了世界上各種轉(zhuǎn)向器的采用比率及變化趨勢(shì),1968年到1975年循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器比率在40%~~46%之間變化,而齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的比率則由31%增加到43%,發(fā)展較快。此外,日本和美國(guó)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的產(chǎn)量占90%以上,而西歐國(guó)家齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器則占較大的百分比,西德為57%,英國(guó)為77%,法國(guó)為96%。
從目前國(guó)外著名轉(zhuǎn)向器廠制造的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器主要應(yīng)用于轎車(chē),微型和輕型汽車(chē)方面,加美國(guó)TRW公司的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器用于前軸負(fù)載700~~1250公斤的車(chē)輛,西德ZF廠的同類(lèi)產(chǎn)品用于前軸負(fù)載荷為900~~2400公斤的車(chē)輛,但該廠新設(shè)計(jì)的7856型齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器可用于前軸負(fù)載荷達(dá)6500公斤的汽車(chē)。從產(chǎn)量看,ZF廠1980年生產(chǎn)了30萬(wàn)套,占機(jī)械轉(zhuǎn)向器的一半。英國(guó)伯曼廠日產(chǎn)1200套,為其生產(chǎn)的各種轉(zhuǎn)向器之首。
日本汽車(chē)轉(zhuǎn)向器雖然以循環(huán)球式為主,但近年隨著微型汽車(chē)的迅速發(fā)展,也開(kāi)始大量采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。如大發(fā)、三菱微型汽車(chē)等。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器長(zhǎng)期以來(lái)是我國(guó)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)中的一項(xiàng)空白,直到最近幾年由于大量進(jìn)口汽車(chē)組裝件,技術(shù)引進(jìn)以及與國(guó)外合資企業(yè)的發(fā)展,才開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)這種轉(zhuǎn)向器。其中主要有與西德大眾汽車(chē)公司合資生產(chǎn)的桑塔納中級(jí)轎車(chē),日本大發(fā)公司的微型汽車(chē)以及意大利菲亞特公司的依維柯輕型客貨車(chē)系列等。僅從以上三種車(chē)型的最終生產(chǎn)綱領(lǐng)統(tǒng)計(jì)就達(dá)40余萬(wàn)輛,再加上其它進(jìn)口車(chē)型的修配任務(wù),估計(jì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器產(chǎn)量將達(dá)50余萬(wàn)套,可以估計(jì)到90年代時(shí)這種轉(zhuǎn)向器將占我國(guó)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器產(chǎn)量的40%~~50%。因此,國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向器行業(yè)對(duì)此都十分重視。如上海汽車(chē)底盤(pán)廠為了配套生產(chǎn)桑塔納轎車(chē)和SH110微型汽車(chē)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,已經(jīng)大力進(jìn)行工廠技術(shù)改造和技術(shù)設(shè)備的引進(jìn)工作,要在90年代達(dá)到以齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器為主的各種轉(zhuǎn)向器產(chǎn)量共50萬(wàn)套的年生產(chǎn)綱領(lǐng)。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
本課題研究的是汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系,主要是以齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由與轉(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。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車(chē)上的布置形式與轉(zhuǎn)向梯形和轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)輸出形式有關(guān),圖1所示為最常見(jiàn)的布置形式。
(a)轉(zhuǎn)向器固定于車(chē)架或車(chē)身兩側(cè)輸出的非獨(dú)立懸掛布置;(b)轉(zhuǎn)向器固定于車(chē)架或車(chē)身中央輸出的非獨(dú)立懸掛布置;(c)為轉(zhuǎn)向器固定于車(chē)身前圍單側(cè)輸出的獨(dú)立懸掛布置(如奧迪80和桑塔納轎車(chē));(d)轉(zhuǎn)向器固定于車(chē)架單側(cè)輸出的獨(dú)立懸掛布置(如日本三菱、大發(fā)微型汽車(chē))。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)輸出形式主要有如下四種形式。
(a)中間輸入,兩端輸出;(b)側(cè)面輸入,兩端輸出;
(c)側(cè)面輸入,中間輸出;(d)側(cè)面輸入,一端輸出
通過(guò)對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的初步了解,現(xiàn)在可以采用的方案確定為以下幾種:
方案一:采用側(cè)面輸入,兩端輸出方案時(shí),如圖(2)由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制,容易與懸梁系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。
采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,重合度增加,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),沖擊與工作噪聲均下降,而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿(mǎn)足總體設(shè)計(jì)要求。
齒條斷面形狀為V形,與圓形斷面比較,消耗的材料少,約節(jié)省20%,故質(zhì)量小,位于齒條下面的兩斜面與齒條托座接觸,可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2為兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,作為傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸11通過(guò)軸承12和13安裝在轉(zhuǎn)向殼體5中,其上端通過(guò)花鍵與萬(wàn)向節(jié)叉10和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條4水平布置,兩端通過(guò)球頭座3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1相連。彈簧7通過(guò)壓塊9將齒條壓靠在齒輪上,保證無(wú)間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞6調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí),轉(zhuǎn)向器齒輪軸11轉(zhuǎn)動(dòng),使轉(zhuǎn)向車(chē)輪偏轉(zhuǎn),從而使汽車(chē)轉(zhuǎn)向。
圖2
1.轉(zhuǎn)向橫拉桿 2.防塵套 3.球頭座4.轉(zhuǎn)向齒條5.轉(zhuǎn)向器殼體6.調(diào)整螺塞7.壓緊彈簧8.鎖緊螺母9.壓塊10.萬(wàn)向節(jié)11.轉(zhuǎn)向齒輪軸12.向心球軸承13.滾針軸承
方案二:采用側(cè)面輸入,中間輸出方案時(shí),如圖(3)與齒條固定連接的左、右拉桿延伸到接近汽車(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)平面附近。優(yōu)點(diǎn):由于拉桿長(zhǎng)度增加,車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小,有利于減少車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。缺點(diǎn):為了將左、右橫拉桿固定在齒條上,并且兩拉桿與齒條會(huì)同時(shí)向左、右移動(dòng)一定的距離,必須在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向方向的長(zhǎng)槽,使齒條有一部分裸露出來(lái),然后用螺栓將橫拉桿固定在齒條上。轉(zhuǎn)向器殼體上的長(zhǎng)槽使其強(qiáng)度受到削弱,為了不使外界臟東西落入轉(zhuǎn)向器內(nèi),又必須用密封罩將它們密封。
齒輪齒條轉(zhuǎn)向器采用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合,則運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性降低,沖擊力大,工作噪聲增加。此外,齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角,為此與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。
齒條斷面形狀為圓形,齒條制作工藝比較簡(jiǎn)單。
中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如圖3所示,其結(jié)果及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同,不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓6與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿7相連。
圖3
1. 萬(wàn)向節(jié)叉2.轉(zhuǎn)向齒輪軸3.調(diào)整螺母4.向心球軸承5.滾針軸承6.固定螺栓7.轉(zhuǎn)向橫拉桿8.轉(zhuǎn)向器殼體9.防塵套10.轉(zhuǎn)向齒條11.調(diào)整螺塞12.鎖緊螺母13.壓緊彈簧14.壓塊
通過(guò)以上比較,選用第一種方案,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副為齒輪和齒條,
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,布置方便,制造容易,故僅廣泛用于微型汽車(chē)和轎車(chē)上,但轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比較小,齒條沿其長(zhǎng)度方向磨損不均勻,且通常布置在前輪軸線之后,轉(zhuǎn)向傳動(dòng)副的主動(dòng)件—斜圓柱小齒輪,它和裝在外殼中的從動(dòng)件—齒條相嚙合,外殼固定在車(chē)身上。齒條利用兩個(gè)球接頭直接和兩根分開(kāi)的左、右橫拉桿相連。
由于汽車(chē)的車(chē)型不同,所使用的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的參數(shù)也有所不同。在這里本次設(shè)計(jì)選擇長(zhǎng)安奔奔2010款1.0AMT的車(chē)型。其具體性能參數(shù)如下表:
表2長(zhǎng)安奔奔2010款1.0AMT參數(shù)
性能參數(shù)
配置
最大功率
51.2/5600kw/rpm
最大扭矩
90/4600N·m/rpm
最高時(shí)速
158km/h
在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的零件的建模、及其仿真均在三維軟件中完成,目前比較常用的有Pro/E﹑Solid Works和UG。在這三者中,Pro/E的造型功能相比其他兩個(gè)要大一些,而且在軟件優(yōu)化方面做得比較好,所以此次設(shè)計(jì)中的以上工作均在Pro/E中完成。二維裝配圖在AutoCAD中完成。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn),前期已開(kāi)展工作
本課題的以齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心,研究的重點(diǎn)一是汽車(chē)總體構(gòu)架參數(shù)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向的影響;二是機(jī)械轉(zhuǎn)向器的選擇、三是齒輪和齒條的合理匹配,以滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向器的正確傳動(dòng)比和強(qiáng)度要求;四是動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);五是梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而研究的難點(diǎn)是進(jìn)行了齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì),和對(duì)轉(zhuǎn)向齒輪軸的校核的設(shè)計(jì),和對(duì)轉(zhuǎn)向齒輪軸的計(jì)算及校核,以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配的繪制,完成三維建模并進(jìn)行模型裝配。
因此本課題在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向,通過(guò)萬(wàn)向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向齒條嚙合,從而促使轉(zhuǎn)向齒條直線運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,軸向尺寸短且零件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)又能增加助力,從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏性。
因此設(shè)計(jì)的主要方法和理論采用汽車(chē)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和大學(xué)所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。在前期要閱讀大量的文件,要把轉(zhuǎn)向器方面的基本知識(shí)要十分的了解,并且要有一定的閱讀量,是自己的知識(shí)得到很大的擴(kuò)充。在這個(gè)基礎(chǔ)上要經(jīng)常練習(xí)畫(huà)圖軟件,爭(zhēng)取在需要的時(shí)候能夠很快的畫(huà)出圖形。前期要做好文獻(xiàn)的閱讀,查閱資料,了解轉(zhuǎn)向系的各個(gè)結(jié)構(gòu)的工作原理等前期準(zhǔn)備。
4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃(按周次填寫(xiě))
第1周-第3周:前期準(zhǔn)備,查閱資料,了解課題,準(zhǔn)備開(kāi)題答辯;
第4周-第6周: 分析齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)和工作原理;
第7周-第11周:確定設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算;
第12周-第14周:完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配的繪制;
第15周-第17周:完善裝配模型,撰寫(xiě)畢業(yè)論文;
第18周:畢業(yè)答辯
5 指導(dǎo)教師意見(jiàn)(對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn))
指導(dǎo)教師: 年 月 日
6 所在系審查意見(jiàn):
系主管領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日
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汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)【齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器】(含CAD圖紙+文檔),齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,汽車(chē),齒輪,齒條,轉(zhuǎn)向,設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)向器,cad,圖紙,文檔
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