齿轮齿条转向器的设计Word格式.docx
- 文档编号:21174909
- 上传时间:2023-01-28
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:133.95KB
齿轮齿条转向器的设计Word格式.docx
《齿轮齿条转向器的设计Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《齿轮齿条转向器的设计Word格式.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3)在行驶状态下,转向轮不得产生自振,转向盘没有摆动。
4)转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调,应使车
轮产生的摆动最小。
5)转向灵敏,最小转弯直径小。
6)操纵轻便。
7)转向轮传给转向盘的反冲力要尽可能小。
8)转向器和转向传动机构中应有间隙调整机构。
9)转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10)转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致
正确设计转向梯形机构,可以保证汽车转弯行驶时,全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。
转向轮的自动回正能力决定于转向轮的定位参数和转向器逆效率的大小。
合理确定转向轮的定位参数,正确选择转向器的形式,可以保证汽车具有良好的自动回正能力。
转向系中设置有转向减振器时,能够防止转向轮产生自振,同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。
为了使汽车具有良好的机动性能,必须使转向轮有尽可能大的转角,其最小转弯半径能达到汽车轴距的2~2.5倍。
转向操纵的轻便性通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价。
轿车货车机械转向50~100N250N
动力转向20~50N120N
轿车转向盘从中间位置转到第一端的圈数不得超过2.0圈。
三、齿轮齿条式转向系的优点与布置
齿轮齿条式转向器的主要优点是:
结构简单、紧凑、体积小、质量轻;
传动效率高达90%;
可自动消除齿间间隙(如下图所示);
没有转向摇臂和直拉杆,转向轮转角可以增大;
制造成本低。
齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮齿条,其结构简单、布置方便、制造容易,故仅广泛用于微型汽车和轿车上。
根据输入齿轮位置和输出特点不同,齿轮齿条式转向器有四种形式:
中间输入,两端输也(图7-2a);
侧面输入,两端输出(图7-2b);
侧面输入,中间输出(图7-2c);
侧面输入,一端输出(图7-2d)。
我们采用侧面输入,两端输出的设计方案。
根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同,在汽车上有四种布置形式:
转向器位于前轴后方,后置梯形;
转向器位于前轴后方,前置梯形;
转向器位于前轴前方,后置梯形;
转向器位于前轴前方,前置梯形。
齿轮齿条式转向器的四种布置形式
考虑到前置前驱的轿车,为了便于布置,我们选用转向器位于前轴后方,后置梯形。
四、转向系主要性能参数
一、转向器的效率
功率P1从转向轴输入,经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器的正效率,用符号η+表示,;
反之称为逆效率,用符号η,表示。
正效率η+计算公式:
η+=(P1-P2)/P1
逆效率η,计算公式:
η,=(P3-P2)/P3
式中,P1为作用在转向轴上的功率;
P2为转向器中的磨擦功率;
P3为作用在转向摇臂轴上的功率。
正效率高,转向轻便;
转向器应具有一定逆效率,以保证转
向轮和转向盘的自动返回能力。
但为了减小传至转向盘上的路面
冲击力,防止打手,又要求此逆效率尽可能低。
二、传动比的变化特性
1.转向系传动比
i转向系的传动比包括转向系的角传动比和转向系的力,0
ip传动比。
转向系的力传动比:
i,2FW/Fhp
转向系的角传动比:
,,ddtd/wi,,,,0,d,dtd,/kkk
ii转向系的角传动比由转向器角传动比和转向传动,0,
i机构角传动比组成,即,
i,ii,0,,
转向器的角传动比:
,,ddtd/wi,,,,,d,dtd,/ppp
转向传动机构的角传动比:
,,ddtd/ppp,i,,,,,d,dtd,/kkk2.力传动比与转向系角传动比的关系转向阻力Fw与转向阻力矩Mr的关系式:
MrF,Wa
作用在转向盘上的手力Fh与作用在转向盘上的力矩Mh的关系
式:
2MhF,hDsw
i,2FW/Fh将式(7-3)、式(7-4)代入后得到p
MDrswi,pMah
如果忽略磨擦损失,根据能量地恒原理,2Mr/Mh可用下式表示
Md2r,,i,0,Mdhk
将式(7-6)代入式(7-5)后得到
iD,0swi,p2a
ii当a和Dsw不变时,力传动比越大,虽然转向越轻,但也p,0越大,表明转向不灵敏。
i3.转向系的角传动比,0
i,d,/d,转向传动机构角传动比可用表示以外,还,pk
可以近拟地用转向节臂臂长L2与摇臂臂长L1之比来表
i,d,/d,,L/L示,。
0pk21
在汽车结构中,L2与L1的比值大约在0.85~1.1之间,可近
i,i,d,/d,似认为其比值为1,则。
由此可见,研究转向,0,
i系的传动比特性,只需研究转向器的角传动比及其变化规律即,
可。
4.转向器角传动比及其变化规律
增大角传动比可以增加力传动比。
当Fw一定时,增大力传动比能减小作用在转向盘上的手力Fh,使操纵轻便。
对于一定的转向盘角速度,转向轮偏转角速度与转向器角度传动比在反比。
角传动比增加后,转向轮偏转角速度对转向盘
角速度的响应变得迟钝,汽车转向灵敏性降低,所以“轻”和“灵”构成一对矛盾。
为解决这对矛盾,可采用变速比转向器。
齿轮齿条式可以制成变速比转向器。
五、齿轮齿条转向系的设计计算一、齿轮齿条转向器的结构
为了转向轻便,主动小齿轮的直径应尽量小,通常这类转向器的齿轮模数多在2~3mm的范围内。
压力角取20?
,主动小齿轮齿数多在5~8个齿取值,齿轮螺旋角多在9?
~15?
之间取值。
应根据转向轮达到最大偏转角时,相应的齿条移动行程应达到的值来确定齿条齿数。
变速比的齿条压力角,通常在12?
~35?
二、转向系主要参数的确定
1、转向系计算载荷的确定
Gt=55%mg=62%×
1922×
9.8N=11678N
33fG0.7116781M,NR,,658.43p30.2
658.437(N?
M658.437RF,,,3658N37(Nmm)?
L0.18
mm)
F为转向横拉杆上的理论推力;
f为轮胎和路面滑动摩擦因数,
658.4
取0.7;
G1为转向轴的负荷;
p为轮胎的气压;
MR为原地转向
37(N?
阻力矩。
2.动力缸的设计计算
动力缸壳体采用ZL105铸造而成,缸内表面应光洁,粗糙度为Ra=0.32~0.63,硬度为HB241~285,活塞采用优质碳素钢45号钢;
活塞与缸筒之间的间隙采用橡胶密封圈。
(1)缸径Dc的计算
4,36984F,3220.034m,(25,10)Dd,,,?
c663.14p10,3.14,10,10
P为供油压力,取13MPa,d为活塞杆直径,F为液压缸理论推力
取D=40mm,此时d=5/8D符合d?
(1/3~5/8)D的范围
(2)活塞的设计计算
活塞的宽度一般为活塞外径的0.6~1.0倍,但本次设计采用一道密封环形,在所选厚度满足强度的条件下,可以放窄一点。
初取b=7mm
(3)活塞行程的计算
s=2e1+s1+b
e1为导向游隙,(0.5~0.6D);
s1为活塞杆行程,初取131mm;
b为活塞宽度。
(4)动力壳体壁厚t的设计计算
根据缸体在横断平面内的拉伸强度条件和在轴向平面内的拉伸强度条件,计算出缸的壁厚,计算结果取大的一个
2240230D,cs
(1)13
(1),p,,,,,,,,r222()2(40)3.5,Dt,tn,t,tc
t?
9.2
2240230D,cs()13(),p,,,,,,z224()4(40)3.5,Dt,tn,t,tc
8.8
取t=10mm
P为缸内压力,取pmax=13Mpa;
Dc为动力缸直径,mm;
t为动力
缸壳体厚度,mm;
n为安全系数,n=3.5~5.0;
为壳体的屈服s
点。
壳体采用铸造铝合金ZL105,抗拉强度为500MPa,屈服点为160~230MPa。
(5)活塞杆的设计
本次设计的齿轮齿条式转向器把活塞杆和齿条作为一体,取活塞杆的直径为25mm,活塞杆的长度为585mm活塞杆的校核如下。
在计算Dc时,取活塞杆的直径d=25mm,现对活塞杆的强度进行校核。
活塞杆的材料选用的是和活塞相同的
材料优质碳素钢45号钢,=340Mpas
,,n为许用应力与屈服应力的关系式,n为安全系ps
数,n=3.5~5
活塞杆强度的计算
,,,2,32,F(d),,(3698,150)(25,10),7.8MPa,,p,,44,,因此,活塞杆强度可以达到要求
3.油泵的选择
该设计选用叶片式转向油泵
主要原因:
(1)尺寸小,它比同样排量的齿轮泵尺寸小20%~30%,因此结构紧凑,容易布置
(2)工作压力高,可以实现13~51MPa,容积效率高(3)容易实现流量系列化
4.转向油罐的选择
转向油罐的功能主要为储存油液,向油泵及系统供油;
散热、降低油液的工作温度;
滤清油液杂质,保证工作油液清洁度。
油箱形状可根据安装位置而定,一般做成圆筒形油箱的高度一般近似等于其内径。
油箱内应安装滤网,滤网可用铜丝布。
滤网装在回油口上,不要装在出油口上,以免增加油泵吸油阻力。
油箱的油平面应比油泵入口高。
为降低油温,油箱应安装在风扇来风的通道上、以保证油温低于70?
三、齿轮齿条转向系的计算
1.主要设计参数选择
m=2mm
z=8
ɑ=20?
Β=12?
anh=1
*c=2
2.齿轮计算过程如下
mzcos,dn1==16.4mm
d,d,2hmaan=20.4mm
d,d,2h,f11f111.4mm
齿条具体计算过程如下
*h,h*maa=2mm
*h,(h*,c)*mfa=2.5mm
全齿高等于4.5mm
齿距P=πM=3.14*2=6.28=2e=2s齿轮的受力分析
n在斜齿轮的传动中,作用于齿面上的法向载荷F仍垂直于齿面,
n作用于主动轮上的F位于法面内,与节圆柱的切面倾斜一法向
nn啮合角α,力F可沿齿轮的周向径向及轴向分为三个垂直的分力,分别为
11Ft=2T/d
TF=F/cosβ
nFr=F*tg/cosβ
tnα=α/cosβ=20.6?
nn式中:
β为节圆螺旋角刀,β=12?
,α为法向压力角,α=20?
;
tα为端面压力角。
Ft=2*100*200/41.2=970.8N3.按齿根弯曲疲劳强度计算校核
KFYYY,tFaSa,,,,,,FFbm,,n
KKKKH,VH,AA式中:
K为计算载荷系数K=,K为使用系数,
vv,AK=1.0;
K为动载荷系数;
K=1.2;
K=1.0,K为齿间动载
荷分配系数,K=1.4;
KKKKF,VF,AK==1*1*1.2*1.4=1.68
3YYYFaVFaSa为斜齿轮的齿形系数,按Z=Z/cosβ,查取=2.72;
为
Y,斜齿轮的应力校正系数,为1.57;
为螺旋角影响系数,为0.7;
aε为端面重合度,为1.211;
b为齿宽,b=40mm
KFt
YYYbm,FaSa,naFσ=
1.68*970.8*2.72*1.57*0.740*5*1.211==30.4MPa
F因为齿轮材料用45号钢,根据手册查的:
[σ]=303MPa,可以看FF出σ<
[σ],合乎设计要求。
4.按齿面接触疲劳强度校核
KF1,t,**ZZ,HHE,,bd,,,,1aH
HHE式中:
Z为区域系数,设计时取Z=2.6;
Z=为弹性影响系数
HE设计时取,Z=188;
[σ]=650-700MPa。
1.68*970.8u,1**2.6*1.88,68.9MPa40*16.4*1.221uHσ=
六、齿轮绘图
七、齿条绘图
八、总装配图
九、转向系的三维效果图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 齿轮 齿条 转向器 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)