哈佛H6轎車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)-齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器含CAD圖
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哈佛H6轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)摘要本文主要研究了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,并對(duì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)路線進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。以此為理論基礎(chǔ),以某汽車的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向器。包括前輪轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算,后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的設(shè)計(jì),齒條等強(qiáng)度的計(jì)算。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系主要是通過車速傳感器、前輪轉(zhuǎn)角傳感器、前輪轉(zhuǎn)速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、發(fā)送信號(hào)到轉(zhuǎn)向控制器內(nèi),信號(hào)經(jīng)過處理,得出后輪所需的轉(zhuǎn)角大小及方向,控制執(zhí)行器完成轉(zhuǎn)向。此系統(tǒng)可以改善車輛低速的轉(zhuǎn)向靈活性和高速時(shí)的操縱穩(wěn)定性,使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)響應(yīng)快,轉(zhuǎn)向能力強(qiáng),直線行駛穩(wěn)定。前輪轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)部件,是電機(jī)助力的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。后輪執(zhí)行器是驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)向的主要部件。通過對(duì)前輪轉(zhuǎn)向器和后輪執(zhí)行器的設(shè)計(jì),為轉(zhuǎn)向技術(shù)整體設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)向,齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器,輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器目錄摘要I第一章 緒論12.1 各傳感器位置確定22.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求32.3 轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)3第三章 齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算43.1 轉(zhuǎn)向器的效率43.2 轉(zhuǎn)向器正效率+43.3 轉(zhuǎn)向器逆效率-53.4 傳動(dòng)比的變化特性63.4.1力傳動(dòng)比與角傳動(dòng)比的關(guān)系63.5 參數(shù)選擇83.5.1轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算83.6 轉(zhuǎn)向系載荷確定93.7 轉(zhuǎn)向器的主要元件設(shè)計(jì)103.7.1選擇齒輪齒條材料103.7.2齒輪齒條基本參數(shù)113.7.3轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部123.7.4齒條調(diào)整133.8 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析13參考文獻(xiàn)15II第一章 緒論 轉(zhuǎn)向(Four Wheel Steer)控制技術(shù)就是在汽車行駛轉(zhuǎn)向時(shí)通過引入一定的轉(zhuǎn)向來增強(qiáng)汽車在高速行駛或在側(cè)向風(fēng)力作用時(shí)的操縱穩(wěn)定性、行駛安全性及改善低速時(shí)汽車的機(jī)動(dòng)靈活性。我們知道普通汽車的轉(zhuǎn)向是靠駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤,從而帶動(dòng)前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的,前輪為轉(zhuǎn)向輪。前輪轉(zhuǎn)動(dòng)后,車身方向跟著改變,無轉(zhuǎn)向的后輪與車身的行進(jìn)方向產(chǎn)生差距,產(chǎn)生偏離角,從而發(fā)生彎力,產(chǎn)生轉(zhuǎn)向。第二章 設(shè)計(jì)方案選擇2.1 各傳感器位置確定1車速傳感器:安裝在變速內(nèi)。車速傳感器將與車速相關(guān)的電壓信號(hào)送到四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制模塊,這個(gè)車速信號(hào)也被送到自動(dòng)變速器內(nèi)的電子控制模塊。2前/后輪轉(zhuǎn)速傳感器:安裝在車輪輪轂上,前/后輪轉(zhuǎn)速傳感器將前/后輪轉(zhuǎn)速電壓信號(hào)送到四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制模塊,這個(gè)車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)也被送到ABS電子控制模塊。3前輪轉(zhuǎn)角傳感器:前輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝在前輪電機(jī)內(nèi)這個(gè)傳感器含有一個(gè)隨循環(huán)球螺桿旋轉(zhuǎn)的脈沖環(huán),電子霍爾傳感元件直接安裝在脈沖環(huán)上部,如圖(2-1)圖(2-1)當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)子上的“轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)凸臺(tái)”隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),套在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)角傳感器的霍爾傳感元件向電子控制模塊發(fā)出脈沖數(shù)字電壓信號(hào),顯示轉(zhuǎn)角。4.后輪轉(zhuǎn)角傳感器:后輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝后輪執(zhí)行器電機(jī)內(nèi),此傳感器與前輪轉(zhuǎn)角傳感器相似,如上圖,當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)子上的“轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)凸臺(tái)”隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),套在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)角傳感器的霍爾傳感元件向電子控制模塊發(fā)出脈沖數(shù)字電壓信號(hào),顯示后輪轉(zhuǎn)角。5.方向盤轉(zhuǎn)角傳感器:安裝在組合開關(guān)下方的轉(zhuǎn)向柱上。轉(zhuǎn)角傳感器采用霍爾效應(yīng)原理結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)角度。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)角傳感器向電子控制模塊傳送前輪轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)。6.轉(zhuǎn)向力矩傳感器:安裝在小齒輪內(nèi),轉(zhuǎn)向力矩傳感器根據(jù)小齒輪桿的旋轉(zhuǎn)情況,檢測(cè)出轉(zhuǎn)向力的大小并輸送至控制單元。如圖(2-2) 圖(2-2)2.2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求1運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。2隨著轉(zhuǎn)向輪阻力增大(或減?。?,作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力必須增大(或減小),稱之為“路感”3當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力0.0250.190KN時(shí),動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就應(yīng)開始工作。4轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動(dòng)回正,并使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。5工作靈敏,即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)后,系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長(zhǎng)到最大值。6轉(zhuǎn)向失靈時(shí),仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。2.3 轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)阿克曼原理:汽車在行駛(直線行駛和轉(zhuǎn)彎行駛)過程中,每個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡,都必須完全符合它的自然運(yùn)動(dòng)軌跡,從而保證輪胎與地面間處于純滾動(dòng)而無滑移現(xiàn)象。兩輪轉(zhuǎn)向汽車阿克曼原理如圖(2-3) 轉(zhuǎn)角關(guān)系= (2.1)圖(2-3)L:前后輪軸距 K:兩輪轉(zhuǎn)向主銷距離但實(shí)際上的轉(zhuǎn)向中心O不再后輪延長(zhǎng)線上,這時(shí)汽車將產(chǎn)生側(cè)傾力,將導(dǎo)致重心偏移即重心測(cè)偏角。通過四輪轉(zhuǎn)向技術(shù),后輪微小的轉(zhuǎn)角(3)來控制車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)傾角,使重心側(cè)偏角減小為零。這樣車輛在高速行駛時(shí)能迅速改變車道,車身又不致產(chǎn)生大的擺動(dòng),減少了產(chǎn)生擺尾的可能性,同時(shí)也改善了前輪轉(zhuǎn)向不足的問題。四輪轉(zhuǎn)向汽車阿克曼原理如圖(2-4) 轉(zhuǎn)角關(guān)系第三章 齒輪齒條電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 轉(zhuǎn)向器的效率功率P1從轉(zhuǎn)向軸輸入,經(jīng)轉(zhuǎn)向軸輸出所求得的效率稱為正效率,用符號(hào)+表示,+=(P1P2)Pl;反之稱為逆效率,用符號(hào)-表示,- =(P3P2)P3。式中,P2為轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率;P3為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤輕便,要求轉(zhuǎn)向器傳遞正效率高。為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)返回到直線行駛位置,又需要有一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞,車輪與路面之間的作用力傳至轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小,防止打手又要求逆效率盡可能低。3.2 轉(zhuǎn)向器正效率+影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有:轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率 在前述四種轉(zhuǎn)向器中,齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高,而蝸桿指銷式的固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。同一類型轉(zhuǎn)向器,因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支撐軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承等三種結(jié)構(gòu)之一。第一種結(jié)構(gòu)除滾輪與滾針之間有摩擦損失外,滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失,故這種轉(zhuǎn)向器的效率僅有54。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別為70和75。轉(zhuǎn)向軸承的形式對(duì)效率也有影響,用滾針軸承比用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失,只考慮嚙合副的摩擦損失,對(duì)于螺桿類轉(zhuǎn)向器,其效率可用下式計(jì)算 (3.1)式中,為螺桿的螺線導(dǎo)程角;為摩擦角,;f為摩擦因數(shù)。3.3 轉(zhuǎn)向器逆效率-根據(jù)逆效率大小不同,轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。路面作用在車輪上的力,經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤,這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向后,轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。這既減輕了駕駛員的疲勞,又提高了行駛安全性。但是,在不平路面上行駛時(shí),車輪受到的沖擊力,能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤,造成駕駛員“打手”,使之精神狀態(tài)緊張,如果長(zhǎng)時(shí)間在不平路面上行駛,易使駕駛員疲勞,影響安全駕駛。屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。不可逆式轉(zhuǎn)向器,是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受,因而這些零件容易損壞。同時(shí),它既不能保證車輪自動(dòng)回正,駕駛員又缺乏路面感覺;因此,現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于上述兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí),此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。它的逆效率較低,在不平路面上行駛時(shí),駕駛員并不十分緊張,同時(shí)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件所承受的沖擊力也比不可逆式轉(zhuǎn)向器要小。如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失,只考慮嚙合副的摩擦損失,則逆效率可用下式計(jì)算 (3.2) 式(3.1)和式(3.2)表明:增加導(dǎo)程角,正、逆效率均增大。受-增大的影響不宜取得過大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于摩擦角時(shí),逆效率為負(fù)值或者為零,此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此,導(dǎo)程角必須大于摩擦角。通常螺線導(dǎo)程角選在810之間。3.4 傳動(dòng)比的變化特性轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比從輪胎接地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力2Fw與作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比,稱為力傳動(dòng)比,即 =2Fw (3.3)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度 之比,稱為轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比,即;式中,為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增量; 為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量;為時(shí)間增量。它又由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比 和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)比 所組成,即= 。轉(zhuǎn)向盤角速度與搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之比,稱為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比, 即。式中,為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。此定義適用于除齒輪齒條式之外的轉(zhuǎn)向器。搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度之比,稱為轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比,即。3.4.1力傳動(dòng)比與角傳動(dòng)比的關(guān)系輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩 之間有如下關(guān)系 (3.4)式中,為主銷偏移距,指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長(zhǎng)線與支承平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力可用下式表示 (3.5)式中,作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩; 為轉(zhuǎn)向盤直徑。將式(3.4)、式(3.5)代入式(3.3)得到 (3.6)分析式(3.6)可知,當(dāng)主銷偏移距a小時(shí),力傳動(dòng)比 應(yīng)取大些才能保證轉(zhuǎn)向輕便。通常轎車的 a 值在0406倍輪胎的胎面寬度尺寸范圍內(nèi)選取,而貨車的d值在4060mm范圍內(nèi)選取。轉(zhuǎn)向盤直徑 根據(jù)車型不同在JB450586轉(zhuǎn)向盤尺寸標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系列內(nèi)選取。如果忽略摩擦損失,根據(jù)能量守恒原理,2可用下式表示 (3.7)將式(3.7)代人式(3.6)后得到 (3.8)當(dāng) 和 不變時(shí),力傳動(dòng)比 越大,雖然轉(zhuǎn)向越輕,但 也越大,表明轉(zhuǎn)向不靈敏。根據(jù)相互嚙合齒輪的基圓齒距必須相等, 即 =。其中齒輪基圓齒距,齒條基圓齒距 。由上述兩式可知:當(dāng)齒輪具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角與一個(gè)具有變模數(shù)、變壓力角的齒條相嚙合,并始終保持 時(shí),它們就可以嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)。如果齒條中部(相當(dāng)汽車直線行駛位置)齒的壓力角最大,向兩端逐漸減小(模數(shù)也隨之減小),則主動(dòng)齒輪嚙合半徑也減小,致使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)某同一角度時(shí),齒條行程也隨之減小。因此,轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比是變化的。隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化,轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的因素,主要是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小,在轉(zhuǎn)向盤全轉(zhuǎn)角范圍內(nèi),駕駛員不存在轉(zhuǎn)向沉重問題。裝用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車,因轉(zhuǎn)向阻力矩由動(dòng)力裝置克服,所以在上述兩種情況下,均應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比并能減少轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的總?cè)?shù),以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過小。過小則在汽車高速直線行駛時(shí),對(duì)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角過分敏感和使反沖效應(yīng)加大,使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。直行位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜低于1516。3.5 參數(shù)選擇1.本系統(tǒng)車型為前置前驅(qū) 長(zhǎng)/寬/高:4640/1825/1690(mm)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為110KW / 5600r/min;最大扭矩為210 N.m / 2200-4500r/min最高車速:180km/h軸距:2680mm;前/后輪距:1565/1565 mm輪胎規(guī)格:225/65R17整車整備質(zhì)量:1588kg;座位數(shù):5個(gè)驅(qū)動(dòng)橋速比:4.222表3.1項(xiàng)目轉(zhuǎn)向小齒輪轉(zhuǎn)向齒條模數(shù) 2.52.5齒數(shù) /628法相壓力角 2020螺旋角/齒傾角14080變位系數(shù) Xn00齒頂高系數(shù) 1 1 頂隙系數(shù) 0.25 0.253.5.1轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算說明:此四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)為主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù),后輪微小轉(zhuǎn)角()考慮當(dāng)后輪執(zhí)行器失靈時(shí),汽車按二輪轉(zhuǎn)向技術(shù)行駛,所以轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角按二輪轉(zhuǎn)向汽車方法計(jì)算如圖(3-1)。Sin0.43 (3.9) 25.470tan0.665 (3.10) 33.620 3.6 轉(zhuǎn)向系載荷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)向系零件強(qiáng)度,需首先確定作用在各零件上的力。線角傳動(dòng)比i i=47.58 (3.11)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n n= 3.15 (3.12)角傳動(dòng)比 =19.19 (3.13)原地轉(zhuǎn)向阻力距的計(jì)算: 455557.72N.mm (3.14)f 輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)G 轉(zhuǎn)向前輪負(fù)荷。單位為NP 輪胎氣壓,單位為MPa作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力 =131.89N (3.15)原地轉(zhuǎn)向阻力矩轉(zhuǎn)向盤直徑轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向器正效率主銷偏移距a a0.5205102.5mm作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩 26378N.mm力轉(zhuǎn)動(dòng)比 =6.9輪輞直徑 16in1625.4406.4mm梯形臂長(zhǎng)度 (0.8/2)162.56mm 取162mm輪胎直徑 55%2205631.9mm 取632mm 齒寬系數(shù)=1.2 15.46mm齒條寬度 . 1.215.4618.55mm圓整取20mm則取齒輪齒寬 +10=20+10=30mm3.7 轉(zhuǎn)向器的主要元件設(shè)計(jì)3.7.1選擇齒輪齒條材料小齒輪:齒輪通常選用國(guó)內(nèi)常用、性能優(yōu)良的20CrMnTi合金鋼,熱處理采用表面滲碳淬火工藝,齒面硬度為HRc5863/。齒輪是一只切有齒形的軸。它安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合。齒輪齒條上的齒選用斜齒。斜齒的彎曲增加了一對(duì)嚙合齒輪參與嚙合的齒數(shù)。相對(duì)直齒而言,斜齒的運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn),并能傳遞更大的動(dòng)力齒輪軸上端與轉(zhuǎn)向柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連。因此,轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以操縱前輪。齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上的球軸承支承。表(3-2)齒輪軸的設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)(mm)總長(zhǎng)165齒寬30齒數(shù)6法向模數(shù)Mn2.5螺旋角140旋向左旋齒條:選用與20CrMnTi具有較好匹配性的40Cr作為嚙合副,齒條熱處理采用高頻淬火工藝,表面硬度HRc5056。齒條是在金屬殼體內(nèi)來回滑動(dòng)的,加工有齒形的金屬條。轉(zhuǎn)向器殼體是安裝在前橫梁或前圍板的固定位置上的。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂,并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當(dāng)?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行。齒條可以比作是梯形轉(zhuǎn)向桿系的轉(zhuǎn)向直拉桿。導(dǎo)向座將齒條支撐在轉(zhuǎn)向器殼體上。齒條的橫向運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)或推動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿,使前輪轉(zhuǎn)向 (圖3.4.1)(圖3.1)表(3-3)齒條尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)(mm)總長(zhǎng)763直徑30齒數(shù)283.7.2齒輪齒條基本參數(shù)齒輪:分度圓直徑 15.46mm 齒頂高 1.215.4618.55mm 齒頂圓直徑 15.4622.520.46mm齒根高 2.5(1-00.25)3.125mm齒根圓直徑 =15.46-22.5(1-00.25)9.21mm齒條:齒頂高 2.5(1=0)2.5mm 齒根高 2.5(1-00.25)3.125mm齒頂高系數(shù)取1頂隙系數(shù)取0.253.7.3轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部 轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷按制造廠的規(guī)范擰緊時(shí),在球頭銷上產(chǎn)生了一個(gè)預(yù)載荷。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上,防塵套阻止雜物進(jìn)入球銷及齒條中。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊如圖(3-2)。1 橫拉桿 2鎖緊螺母 3外接頭殼體 4球頭銷 5六角開槽螺母6球碗 7端蓋 8梯形臂 9開口槽圖(3-2)表(3-4)橫拉桿尺寸項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)(mm)橫拉桿總長(zhǎng)376螺紋長(zhǎng)度62外接球頭總長(zhǎng)68外接頭螺紋公稱直徑M12橫拉桿直徑183.7.4齒條調(diào)整一個(gè)齒條導(dǎo)向座安裝在齒條光滑的一面。齒條導(dǎo)向座和與殼體螺紋連接的調(diào)節(jié)螺塞之間連有一個(gè)彈簧。調(diào)節(jié)螺塞由鎖緊螺母固定。齒條導(dǎo)向座的調(diào)節(jié)使齒輪、齒條間有一定預(yù)緊力,預(yù)緊力會(huì)影響轉(zhuǎn)向沖擊、噪聲及反饋。表(3-5)導(dǎo)向座項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)(mm)導(dǎo)向座外徑38導(dǎo)向座高度40彈簧總高度19彈簧外徑26螺塞螺紋公稱直徑8螺塞高度28轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比:當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),每只前輪大約從其正前方開始轉(zhuǎn)動(dòng)30,因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)大約60。若傳動(dòng)比是1:1,轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)1,前輪將轉(zhuǎn)向1,轉(zhuǎn)向盤向任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)30將使前輪從鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)向鎖點(diǎn)。這種傳動(dòng)比過于小,因?yàn)檗D(zhuǎn)向盤最輕微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使車輛突然改變方向。轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比必須使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)同樣角度時(shí)需要更大的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角。19.19:1的傳動(dòng)比較為合理。在這樣的傳動(dòng)比下,轉(zhuǎn)向盤每轉(zhuǎn)動(dòng)19.19,前輪轉(zhuǎn)向1。為了計(jì)算傳動(dòng)比,可將鎖點(diǎn)到鎖點(diǎn)過程中轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的度數(shù)除以此時(shí)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角的度數(shù)。3.8 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析圖(3-3)當(dāng)轉(zhuǎn)向盤從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),每只前輪大約從其正前方開始轉(zhuǎn)動(dòng),因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)約60。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪右轉(zhuǎn)30,即梯形臂或轉(zhuǎn)向節(jié)由OC繞圓心O轉(zhuǎn)至?xí)rOA,齒條左端點(diǎn)E移至EA的距離為OD = OACOS162DC = OC齒輪齒條嚙合長(zhǎng)度應(yīng)大于A A C A同理計(jì)算轉(zhuǎn)向輪左轉(zhuǎn)35,轉(zhuǎn)向節(jié)由OC繞圓心O轉(zhuǎn)至OB時(shí),齒條左端點(diǎn)E移至的距離為DB=DA=68.46mm DC=BB即 L=95.3+94.74=190.04 取L=200mm參考文獻(xiàn)1 郭新華 汽車構(gòu)造 高等教育出版社 2008.92 余志生 汽車?yán)碚?機(jī)械工業(yè)出版社 2009.33 王宇忘 汽車設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2004.84 王黎欽 機(jī)械設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2008.85 李涵武 汽車電器與電子技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2006.715
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