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转向器毕业设计说明书292020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 论 文 3t轻型货车转向器设计The design of 3t light truck steering完整版毕业设计请联系QQ包括说明书+开题报告+外文翻译+装备图+零件图（图纸加起来总共3张A0）3t轻型货车转向器设计摘要 汽车是一种性能要求高，负荷变化大的运输工具。转向系统作为汽车的关键部件之一，更需要了解和掌握。转向器作为转向系统的重要组成部件，对它的深入的研究显得意义重大。循环球式转向器和齿轮齿条式转向器将是当前转向器的发展的趋势和潮流。循环球式转向器主要由螺杆、钢球、螺母和转向器壳体等组成，具有较高的传动效率，操纵轻便，磨损较小，使用寿命长，近几年来得到广泛的应用。根据现有的国家标准并按照汽车设计的原则设计一款循环球转向器，完成装配图和零件图的平面绘制，使其能够满足现代商用车的国家标准要求。随着汽车工业的发展，汽车转向器也在不断的得到改进，虽然电子转向器已开始应用，但机械式转向器依然广泛地被世界各国汽车及汽车零部件生产厂商所采用。而在机械式转向器中，循环球齿条-齿扇式转向器由于其自身的特点被广泛应用于各级各类汽车上。关键词：循环球 转向器 设计 分析 商用车The design of 3t light truck steeringAbstract Car is a transport that require a high performance ,load changes. Steering system as a key component of a car, need to understand and master.Steering as a key component of steering system ,its depth study seem significant.Recirculating ball steering and rack and pinion steering is currently the development trend and fashion of the steering.Recirculating ball steering mainly consists of the screw, ball, nut and steering housing,which has a high transmission efficiency,manipulation of light, less wear, long life, that has been widely used in recent years.According to existing national standards and in accordance with the principles of automotive design to design a recirculating ball steering,completing the assembly drawing and parts diagram drawing plane,so that it can meet the requirements of national standard of modern commercial vehicles.With the development of the auto industry,steering constantly improved ,although the electronic Steering have begun to use,but the mechanical steering is still widely used by the world of motor vehicles and parts manufacturers.However in the mechanical steering gear, recirculating ball steering because of its features have been widely used in various types vehicles.Keywords Recirculating ball Steering Design Analysis Commercial Vehicles目录第一章 转向器总体概述11.1 转向器的功用11.2 转向器的分类11.3 转向器的定义11.4 循环球式转向器11.4.1 循环球式转向器的结构及特点11.4.2 循环球式转向器的工作原理11.4.3 循环球式转向器的组成2第二章 转向器总成方案分析32.1 转向器的设计要求32.2 转向器的总成方案设计3第三章 循环球式转向器主要参数的选择63.1 钢球中心距D、螺杆外径D1、 螺母内径D263.2 钢球直径d及数量n73.3 滚道截面93.4 接触角93.5 螺距P和螺线导程角093.6 工作钢球圈数W103.7 导管内径d1103.8 相切导管与相交导管103.9 转向器各参数的计算113.10 螺杆轴设计计算12第四章 齿条、齿扇传动副的设计144.1 齿条、齿扇传动副的原理144.2 变厚齿扇154.2.1 变厚齿扇的分析154.2.2 变厚齿扇齿形的计算15第五章 转向器载荷的计算185.1 转向器计算载荷的确定185.2 循环球式转向器零件强度计算195.2.1 钢球与滚道之间的接触应力195.2.2 齿扇齿的弯曲应力w205.2.3 转向摇臂轴直径的确定20总结21致谢22参考文献23第一章 转向器总体概述1.1 转向器的功用转向器的作用将驾驶员加在转向盘上的力矩放大，并降低速度，然后传给转向传动机构。它是汽车的重要组成部分，也是决定汽车主动安全性的关键总成，它的质量严重影响汽车的操纵稳定性。1.2 转向器的分类转向器分为机械式转向器和动力式转向器，机械式转向器主要有齿轮齿条式和循环球式。循环球式转向器又称为综合式转向器，它分为齿条齿扇式和曲柄指销式。1.3 转向器的定义将有人驾驶和无人驾驶且具有动力源的机械装置，使其在运行过程中随机改变运行路线和方向的装置。驾驶人员经过它能够用较小的操纵力实现较大的转向力控制，而且在性能上安全、可靠、操纵上灵活、轻便。1.4 循环球式转向器1.4.1 循环球式转向器的结构及特点循环球式转向器在螺杆和螺母之间因为有能够循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%85%，在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改进工作表面的表面粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比能够变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行，适合用来做整体式动力转向器。但逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高，因此循环球式转向器主要用于商用车上。1.4.2 循环球式转向器的工作原理转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动。1.4.3 循环球式转向器的组成循环球式转向器是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成，如图1-1所示。图1.1 循环球齿条齿扇式转向器1第二章 转向器总成方案分析2.1 转向器的设计要求（1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕顺时针方向旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。（2）汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的情况下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。（3）汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生振动，转向盘没有摆动。（4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。（5）保证汽车有较高的机动性，具有快速和小转弯能力。（6）操纵轻便。（7）转向轮碰到障碍物以后，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的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。（9）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身的变形而后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。（10）进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。正确设计转向梯形机构，能够使第一项得到保证。转向系中设有转向减震器时，能够防止转向轮产生振动，同时又能使传动转向盘上的反冲力明显下降。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，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的22.5倍。一般见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操纵轻便性。当商用车从直线行驶状态，以10Km/h的速度在柏油路或水泥的水平路段上转入沿半径12m的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N;有动力转向器时，不得超过120N。轿车转向盘从中间位置转到每一端的圈数不得超过2.0圈，商用车则要求不超过3.0圈。2.2 转向器的总成方案设计循环球式转向器又称为综合式转向器（因为它由两级传动副组成），是当前国内、外汽车上较为流行的一种结构形式。循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副，第二级是由螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的齿条-齿扇传动副。转向时，转动转向盘，与转向轴连为一体的螺杆带动方形螺母作轴向移动（因螺杆在轴向方向固定在转向器壳上），螺母的下端制成齿条，因而能带动与转向摇臂轴做成一体的齿扇的转动。图2.1所示。转向螺杆的轴径支撑在两个角接触球轴承上，轴承紧度可用调整垫片调整。转向螺母外侧的下平面加工成齿条，与齿扇轴（即摇臂轴）上的齿扇啮合。可见，转向螺母即是第一级传动副的从动件，也是第二级传动副（齿条-齿扇传动副）的主动件（齿条）。经过转向盘和转向轴转动转向螺杆时，转向螺母不能转动，只能轴向移动，并驱使齿扇轴转动。1转向摇臂 2向心推力球轴承 3螺杆副总成 4壳体组件 5螺栓 6上盖调整垫片8上盖9柱管夹子 10螺杆油封 11铁丝 12顶丝 13柱管 14转向轴组件 15支承套16自攻螺钉17螺母M121.25 18螺母MB 19螺栓20垫圈21滤气螺塞图2.1 循环球式齿条-齿扇转向器为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦和磨损，二者的螺纹制成半圆形凹槽，并不直接接触，其间装有许多钢球，从而将滑动摩擦变为滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成近似半圆的螺旋槽。两者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道，这样能够使转向螺母和转向螺杆轴向定位好，滚道和钢球间有间隙，能够用来贮存碎屑和润滑油，有助于减少螺母和螺杆之间的磨损。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。两根U形钢球导管的两端插入螺母侧面的两对通孔中，导管内也装满了钢球。这样两根导管和螺母内的螺旋管状通道组成两条各自独立的封闭的钢球“流道”。转向螺杆转动时，经过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆与螺母两者和钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。钢球在管状通道内绕行1.5周后，流出螺母而进入导管的一端，再由导管另一端流回螺旋管状通道。因此，在转向器工作时，两列钢球只是在各自封闭的“流道”内循环，而不致脱出。与齿条相啮合的齿扇，其齿厚是在分度圆上沿齿扇轴线按线性关系变化的，故为变厚齿扇。只要使齿扇轴相对于齿条作轴向移动，即能调整两者的啮合间隙。调整螺钉装在侧盖上，并用螺母锁紧。齿扇轴内侧端部有切槽，调整螺钉的圆柱形端头即嵌入此切槽中。将调整螺钉旋入，则啮合间隙减少；反之，则啮合间隙增大。循环球式转向器在螺杆和螺母之间因为有能够循环流动的钢球，将滑动摩擦变为滚动摩擦，因而其正传动效率很高（可达90%95%），故操纵轻便；在结构和工艺上采取措施，可保证有足够的使用寿命；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行。但其逆效率高，容易将路面冲击力传动转向盘。不过，对于前轴轴载质量不大而又经常在平坦路面上行使的轻中型载货汽车而言，这一缺点影响不大；而对于载重量较大的汽车，使用循环球式转向器时，除能够在转向器中增加吸振装置以减少路面冲击反力外，往往装有液力转向加力器。由于循环球式转向器在结构上便于与液力转向加力器设计为一个整体，而液力系统又正能够缓和路面的冲击，因此，循环球式转向器得到日益广泛的应用。循环球齿条-齿扇式转向器的优点：传动效率高，可达90%；在结构和工艺上采取措施，包括提高制造精度，改进工作表面的表面粗糙度和螺杆螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比能够变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行，适合用来做整体式转向器。第三章 循环球式转向器主要参数的选择根据任务书已给的设计要求 ：整备质量：3500KG ，最大质量：5800 KG 轮胎： 6.50-16 ，方向盘直径：400mm ，转向器角传动比：约15。依照吉林大学 王望予汽车设计中的汽车轴荷分配可得： 前轴负荷： 最大装载：因此查表3-1可选择齿扇齿模数为 4.0齿扇齿模数mmm3.03.54O4.55O6.06.5轿车发动机排量ml500100018001600 前轴负荷/N3500380047007350700090008300110001000011000货车和大客车前轴负荷N300050004500750055001850070001950090002400017000370002300044000最大装载kg3501000250027003500600080003.1 钢球中心距D、螺杆外径D1、 螺母内径D2尺寸D、D1、D2如图3.1所示. 钢球中心距D是基本尺寸, 螺杆外径D1、螺母内径D2及钢球直径d对确定钢球中心距D的大小有影响，而D又对转向器结构尺寸和强度有影响。在保证足够的强度条件下,尽可能将D值取小些。选取D值的规律是随着扇齿模数的增大，钢球中心距D也相应增加。设计时先参考同类型汽车的参数进行初选，经强度验算后，再进行修正。螺杆外径D1一般在2038mm范围内变化,设计时应根据转向轴负荷的不同来选定.螺母内径D2应大于D1,一般要求D2- D1=(5%10%)D。根据题目选取钢球中心距D=25mm,螺杆外径D1=25mm,取螺母内径D2-D1=8%D:因此螺母内径D2=D1+8%D=25mm+8%25mm=27mm。图3.1 螺杆、钢球和螺母传动副13.2 钢球直径d及数量n钢球直径尺寸d取得大，能提高承载能力，同时螺杆和螺母传动机构和转响器的尺寸也随之增大。钢球直径应符合国家标准，一般常在79mm范围内选用（表3.2），由表3.1取得d=6.35mm。表3.2 循环球式转向器主要参数1齿扇模数m/mm3.03.54.04.55.06.06.5摇臂轴直径/mm22263032323538404245钢球中心距/mm202325252830323540螺杆外径/mm2023252528293438钢球直径/mm5.5565.5566.3506.3507.1447.1448螺距/mm7.9388.7319.5259.525101011工作圈数1.552.52.5环流行数2螺母长度/mm41455246475856596272788082齿扇齿数355齿扇整圆齿数121313131415齿扇压力角22302730切削角630630730齿扇宽/mm2225252725283028323034383538增加钢球数量n，能提高承载能力，可是钢球流动性变坏，从而使传动效率降低。因为钢球本身有误差，因此共同参加工作的钢球数量并不是全部钢球数。经验证明，每个环路中的钢球数以不超过60粒为好。为保证尽可能多的钢球都承载，应分组装配。每个环路中的钢球数可用下式计算 （3.1）式3.1中，D为钢球中心距；W为一个环路中的钢球工作圈数；n为不包括环流导管中的钢球数；0为螺线导程角，常取0=58，则cos01。因此 取n=19。3.3 滚道截面 当螺杆和螺母各有两条圆弧组成，形成四段圆弧滚道截面时,见图3.2，钢球与滚道有四点接触,传动时轴向间隙最小，可满足转向盘自由行程小的要求。图中滚道与钢球之间的间隙，除用来贮存润滑油之外，还能贮存磨损杂质。为了减少摩擦，螺杆与螺母沟槽的半径R2应大于钢球半径d/2，一般取R2=(0.510.53)d,取R2=0.52d=0.526.35mm=3.30mm。 图3.2 四段圆弧滚道截面1 3.4 接触角 钢球与螺杆滚道接触点的正压力方向与螺杆滚道法面轴线间的夹角称为接触角,如图3.2所示。角多取45,以使轴向力和径向力分配均匀。3.5 螺距P和螺线导程角0 转向盘转动角,对应螺母移动的距离s为 （3.2） 式3.2中,P为螺纹螺距。与此同时,齿扇节圆转过的弧长等于s,相应摇臂转过p角,其间关系可表示如下 （3.3） 式3.3中,r为齿扇节圆半径。联立式（3.2）、式（3.3）得,将对求导得循环球式转向器角传动比为： （3.4）由式（3.4）可知,螺距P影响转向器传动比的值。在螺距不变的条件下,钢球直径d越大,图3-1中的尺寸b越小，要求b=P-d2.5mm。螺距一般在8-11mm内选取，因为P=9.525mm，d=6.350mm,因此b=P-d=9.525-6.350mm=3.175mm2.5mm，因此符合要求。3.6 工作钢球圈数W 多数情况下，转向器用两个环路，而每个环路的工作钢球圈数又与接触强度有关：增加工作钢球圈数，参加工作的钢球增多，能降低接触应力，提高承载能力；但钢球受力不均匀、螺杆增长而使刚度降低。工作钢球圈数有1.5和2.5圈两种。一个环路的工作钢球圈数的选取见表3.1得该要求的商用车的工作圈数选为1.5圈W=1.5。3.7 导管内外径d1容纳钢球而且钢球在其内部流动的导管内径d1=d+e,式中，e为钢球直径d与导管内径之间的间隙。e不宜过大,否则钢球流经导管时球心偏离导管中心线的距离增大，并使流动阻力增大。推荐e=0.40.8mm。取e=0.65，则。 导管外径：，导管壁厚s取为1mm。=7+2=9mm.3.8 导管孔距 在螺杆的横截面上，导管中心线与螺旋线相交的为相交导管（图3.3a），相切的为相切导管（图3.3b）。图3.3 相交导管与相切导管 相切导管的支腿较长，支在经过螺杆中心的水平面上。滚球改变原来的运动方向进入导管，改变的角度较小，即运动阻力较小。由于存在螺旋导程角，滚球进入导管的过程中较易与螺杆干涉运动。因此这种导管对导管孔径及挡片尺寸的精度要求较高。现在已较少采用这种导管。相交导管支腿缩短到挡片根部合并，滚球改变原来的运动方向进入导管，改变的角度较大，即运动阻力较大。但滚球进入导管的过程中，在滚道内的路程短，且有较大的径向位移，因此不易与螺杆滚道干涉，对导管孔位及挡片的尺寸误差不很敏感。此种结构被广泛采用。导管中心线与螺旋线的螺杆截面上的交点P的位置，以表示，相切导管=0，相交导管0。对新设计的转向器，推荐： =20。30，取=30。 见图3.4，沿螺杆横向孔距，沿螺杆纵向孔距为。=Dcos=12.5mm （3.5）=15.875mm （3.6）=20.206mm （3.7） 图3.4 导管孔距3.9 转向器各参数的计算从表3.2中得出:钢球中心距D=25mm；螺杆外径D1=25mm；螺母内径D2=27mm；钢球直径d=6.350mm；螺距P=9.525mm；工作圈数W=1.5；齿扇全齿数为13；每个环路中的钢球数为: 取n=19。齿扇全齿数为Z全=13；齿扇齿数为Z=5；模数为m=4.0mm；齿顶高系数为ha*=0.8；顶隙系数为c*=0.3节圆的直径为d节=m*Z全=4.013mm=52mm节圆半径r=d节/2=52/2mm=26mm齿顶高为ha=ha*m=0.84.0mm=3.2mm齿根高为hf=(ha*+c*)m=(0.8+0.3)4.0mm=4.4mm齿厚为转向器角传动比为： （3.8） 3.10螺杆轴设计计算3.10.1材料选择螺杆轴用20CrMnTi钢制造，热处理钢球滚道处渗碳层深度在0.81.2mm，表面淬火HRC 5863。20轴径硬度HRC40，渐开线花键处不渗碳。3.10.2结构设计轴的结构如图所示图6-4 螺杆轴结构简图考虑轴向固定，内侧采用轴肩，又考虑角接触球轴承的标准，故左右轴径均取d=20mm；左端轴径长度为14mm，比轴承宽度小4mm，以便将轴承可靠地固定在转向螺杆轴上；为使汽车转向螺杆轴中心与转向万节的中心能保持高度一致，二者的连接采用渐开线花键连接，花键的加工工艺与齿轮相同；为减少螺杆和螺母之间的摩擦，提高传动效率，在螺杆和螺母的滚道之间放置适量的钢球；为防止钢球沿滚道滚出，在螺母上设有钢球返回装置，使钢球经过此装置自动返回入口处，从而形成循环回路。3.10.3轴的设计计算当转向盘转过3角(即1.5圈)时，齿扇节圆应转过的弧长等于对应螺母在螺杆上移动的距离s,此时，摇臂轴转过角，与此同时，转向轮转至最大转角，则 (3.9)则螺杆螺纹滚道的有效工作长度L等于螺母在螺杆上移动的距离的2倍，即 L=2s=254.45mm=108.9mm；在此条件下，应尽量缩短滚道长度。但为安全计，在有效工作长度L之外的两端各增加0.5-0.75圈滚道长度。又因为螺杆螺纹滚道的有效工作长度距两端面距离5.5mm。因此，螺杆螺纹滚道的实际有效工作长度LL=L+20.55mm=108.9+1.3mm=110.2mm 取整得L=110mm。螺杆螺线导程角则 （3.10）即 3.10.4螺杆轴承的选择 螺杆轴承在转向器工作过程中同时承受径向力和轴向力，且轴向力比径向力大得多，故选用大接触角的向心推力球轴承和大锥角的圆锥滚子轴承。推荐在扇齿大于等于5时，选择推力球轴承；在扇齿模数大于6时，推荐用圆锥滚子轴承。由于扇齿模数为4，故选用圆锥滚子轴承。轴承端螺杆直径为=20mm,则选用轴承代号为53204/P2。=25mm,=15mm,，。第四章 齿条、齿扇传动副的设计4.1 齿条、齿扇传动副的原理齿扇一般有5个齿，它与摇臂轴连为一体。齿扇的齿厚沿齿长方向是变化的，这样即可经过轴向移动摇臂轴来调节齿扇与齿条的啮合间隙。由于转向器经常处于中间位置工作，因此齿扇与齿条的中间齿磨损最厉害。为了消除中间齿磨损后产生的间隙而不致在转弯时使两端齿卡住，则应增大两端齿啮合时的齿侧间隙。这种必要的齿侧间隙的改变可经过使齿扇各齿具有不同的齿厚来达到。即齿扇由中间齿向两端齿的齿厚是逐渐减小的。为此可在齿扇的切齿过程中使毛坯绕工艺中心O1转动，如图4.1所示，O1相对于摇臂轴的中心O有距离为n的偏心。这样加工的齿扇在与齿条的啮合中由中间齿转向两端的齿时，齿侧间隙s也逐渐加大，啮合角一般为200，径向间隙系数为0.2； 图4.1 齿侧间隙的齿扇加工原来与计算简图1因此径向间隙为: r=0.2r=0.226mm=5.2mms可表示为：s=2rtan1=25.2tan200mm=3.79mm齿条、齿扇传动副各对啮合齿齿侧间隙s的改变也能够用改变齿条各齿槽宽而不改变齿扇各轮齿齿厚的办法来实现。一般是将齿条两侧的齿槽宽制成比中间齿槽大0.200.30mm即可。4.2 变厚齿扇4.2.1 变厚齿扇的分析变厚齿扇的齿顶和齿跟的轮廓面是圆锥的一部分，其分度圆上的齿厚是变化的，齿扇的齿厚沿齿宽方向的变化称为变厚齿扇。如图4.2所示，滚刀相对工件作垂直进给的同时，还以一定的比例作径向进给，两者合成为斜向进给。这样即可得到变厚齿扇。变厚齿扇的齿顶及齿根的轮廓面为圆锥面，其分度圆上的齿厚是成比例变化的，形成变厚齿扇，如图4.3所示。在该图中00截面原始齿形的变位系数=0，则位于其两侧的截面和分别具有0和0，即截面 的齿轮为正变位齿轮，截面的齿轮为负变位齿轮。即变厚齿扇在其整个齿宽方向上是由无穷多的原始齿形变位系数逐渐变化的圆柱齿轮所形成。因为在与00平行的不同截面中，其模数m不变、齿数也相同，故其分度圆及基圆亦不变，即为分度圆柱和基圆柱。其不同截面位置上的渐开线齿形，均为在同一基圆柱上展开的渐开线，仅仅是其轮齿的渐开线齿形离基圆的位置不同而已，故应将其归入圆柱齿轮范畴，而不应归于直齿圆锥范围，虽然它们从外观上更相似，因为直齿圆锥齿轮轮齿的渐开线齿形的形成基准是基锥。图4.2 用滚刀加工变厚齿扇的进给运动1 图4.3 变厚齿扇的截面14.2.2 变厚齿扇齿形的计算一般取齿扇宽度的中间位置作基准截面,如图所示的截面I-I.由该截面至大端（截面-）时，各截面处的变位系数均取正，向小端（截面-）时，变位系数由正变为零（截面I-I）再变为负值。设截面I-I至截面-的距离为, （4.1）则式中 在截面I-I处的原始齿形变位系数； m模数； 切削角（见图4.4）由式(4-1)可知； 当齿扇的模数m及切削角选定后，各截面处的变位系数取决于该截面与基准截面间的距离a(见图4.4) 。切削角为60030；齿扇宽一般为2238mm；模数为m=4.0mm ；齿顶高系数一般取0.8；压力角为200。距离为:a0=B/2=25/2mm=12.5mm （4.2）图4.4 变厚齿扇齿形计算简图1在截面-处的变位系数为： （4.3）齿扇的最大端的直径为:D大=（Z全+2ha*+2）3m=(13+20.8+20.342)4.0mm=61.14mm齿扇的最小端直径为：D小=（Z全+2ha*-2）3m=(13+20.8-20.342)4.0mm=55.66mm分度圆弧齿厚为S=（+2tana0）3m=3.14/2+20.342tan200mm=3.39mm齿扇的全齿高为：h=ha+hf=ha*m+(ha*+c*)m=0.84+(0.8+0.3)4mm=7.6mm第五章 转向器载荷的计算5.1 转向器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力等。精确地计算出这些力是困难的。为此推荐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原地转向阻力矩MR（Nmm）,即 (5.1)式中G1为前轴负荷：f为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，一般取0.7；p为轮胎气压（MPa）,由于轮胎分为高压胎、低压胎和超低压胎，此处选择低压胎。因为低压胎弹性好，断面宽，与道路接触面积大，以及壁薄而散热良好。有利于提高汽车行驶平顺性，转向操纵稳定性。而且寿命也得到延长。取轮胎气压p=0.35MPa。Nmm=688644Nmm确定计算载荷后，即可计算转向系零件的强度。转向系力传动比： 为转向系角传动比；为转向盘直径取400mm；为主销偏移距一般的值在0.40.6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取。可是货车的值在4060 mm间选取 ，故去=60 mm。有：轮胎与地面之间的转向阻力和作用在转向节上的转向阻力有如下关系再根据 可求出作用在方向盘上的手力 （5.2）5.2 循环球式转向器零件强度计算5.2.1 钢球与滚道之间的接触应力钢球接触点至螺杆中心线的距离为式中D为钢球中心距；d为钢球直径。作用在螺杆上的轴向力为 (5.3)钢球与螺杆之间的正压力为 (5.4)钢球与滚道之间的接触应力为 (5.5) 式中，为系数，根据A/B值从表5.1查出，A=(1/r)-(1/R2)/2,B=(1/r)+(1/R2)/2,取1.8；R2为滚道截面半径；r为钢球半径；R1为螺杆外半径；E为材料弹性模量，等于2.1105MPa。已知 R2=3.30mm；r=d/2=6.35/2mm=3.18mm；R1=D1/2=25/2mm=12.5. 图5.1 螺杆受力简图因为=2466MPa=2500MPa,因此接触应力符合要求。表5.1 系数K与的关系11.00.90.80.70.60.50.40.3k0.3880.4000.4100.4400.4680.4900.5360.6000.20.150.10.050.020.010.007k0.7160.8000. 9701.28041.82.2713.2025.2.2 齿扇齿的弯曲应力w作用在齿扇上的圆周力为 (5.6) 齿的弯曲应力为 (5.7)式中，h为齿扇的齿高；B为齿扇的齿宽；s为齿厚；许用弯曲应力为=540MPa =477.9MPa=540MPa, 齿的弯曲应力符合要求。5.2.3 转向摇臂轴直径的确定转向摇臂轴直径d为 (5.8)式中，K为安全系数，根据汽车使用条件不同可取2.53.5,取K=3.5；MR为转向阻力矩；0为扭转强度极限，查得0=180MPa。 取d=30mm。螺杆、螺母和摇臂轴都用20CrMnTi,表面渗碳。因为该商用车的前轴负荷不大，因此渗碳层深度在0.81.2mm。表明硬度为5863HRC。第六章 总结这次毕业设计不但检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程“千里之行始于足下”，经过这次毕业设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行毕业设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。经过这次毕业设计，在多方面都有所提高。经过这次毕业设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识。经过毕业设计，也使我对轻型货车循环球式转向器作专门深入系统的研究，巩固、扩大、加深已有知识，培养综合运用已有知识独立解决问题的能力。毕业设计也是我走上国家建设岗位前的一次重要的实习，在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及