论文总字数：18172字

摘 要

汽车作为一种商品在世界各地都拥有广阔的前景，又因为它的大批量生产和销售从而给企业带来丰厚可观的利润。汽车一个最基础的要求就是保持直线行驶和进行转弯，这两种基本要求都需要转向系的参与，由此可见转向系统是汽车所有系统中一个重要的机构。从最近的几年来看，不难看出循环球转向器因为它自身的各种优点在汽车转向系统上得到广泛使用。根据国家标准和某轻型越野车相关参数，参考了汽车设计和相关书籍资料，本文主要设计了循环球转向器中的螺杆、螺母和齿扇等相关重要零件并进行了相应的强度校核分析。最后根据所设计出的循环球转向器参数利用CATIA画出部分重要零件的三维图，并生成二维图。

关键词：循环球 转向器 设计 校核 建模

Abstract

 Automobile, as a commodity, has broad development prospects all over the world, the mass production and large-scale sales of which bring considerable profits to auto companies. Being an important part in all automotive systems, the steering system is required for vehicles to maintain or change the direction of travel. In recent years, the recirculating ball steering gear has been widely used due to its various advantages. According to national standards and relevant parameters of a light off-road vehicle, and referring to related books and information on vehicle design, this paper is to design some indispensable parts of the recirculating ball steering gear such as screws, nuts and fan-typed shafts, with corresponding strength check and analysis performed. Finally, based on the parameters of the designed recirculating ball steering gear, this paper utilizes CATIA to draw three-dimensional diagrams that generate corresponding two-dimensional diagrams.

Key Words: recirculating ball; steering gear; design; check; modeling.

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究目的和意义 1

1.4研究对象及主要内容 2

1.5经济性分析 2

第二章 机械转向系简介 3

2.1转向操纵机构 3

2.2转向器简介 4

2.3转向传动机构 5

第三章 转向系结构设计 6

3.1转向器的效率 6

3.1.1转向器的正效率 6

3.1.2转向器的逆效率 7

3.2传动比的变化特性 7

3.2.1转向系传动比 7

3.2.2力传动比与转向系角传动比的关系 8

3.2.3转向系的角传动比 9

3.2.4转向器角传动比及其变化规律 9

3.3转向器传动副的传动间隙 9

3.3.1转向器传动副的传动间隙特性 9

3.3.2如何获得传动间隙特性 10

3.4主要参数的选择 11

3.5螺杆、钢球、螺母传动副设计 13

3.5.1钢球中心距、螺杆外径螺母内径尺寸 13

3.5.2钢球直径d及数量n 14

3.5.3滚道截面 14

3.5.4接触角 15

3.5.5螺距和螺旋线导程角 15

3.5.6工作钢球圈数W 15

3.5.7导管内径d₁ 15

3.5.8方向盘的总转动圈数 16

3.6齿条、齿扇传动副设计 16

第四章 主要零部件校核 18

4.1转向盘受力确定 18

4.2钢球与滚道间的接触应力 19

4.3齿的弯曲应力 20

4.4转向摇臂轴直径的确定 21

第五章 三维建模 22

5.1转向螺杆的建模 22

5.2转向摇臂轴的建模 24

5.3转向器壳体的建模 26

5.4转向器的三维模型装配 31

总结 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1课题背景

在21世纪，汽车已经在我们周围随处可见，它显然已经成为我们生活中必不可少的一部分。凭借着我国强大经济实力，优越人民生活水平，民族汽车工业的振兴，如今我国已经步入世界汽车强国的殿堂。

汽车重要的零部件之一转向器发展的十分迅速，在整体水平上已经呈现出专业化和系列化的大好局面。在国外，有很多国家有独立得转向器生产厂家，生产规模十分庞大，年产量高达上百万，销售点在全世界各个国家都有，可以说是垄断了汽车转向器的生产行业。

1.2国内外研究现状

转向器是整个转向系统的一个重要的部位，最近几年，由于电子技术大量应用在汽车上，转向系统中也越来越多地使用电子器件。从当前使用的遍及程度来看，主要的转向器类型有如下4种：蜗杆销式转向器、蜗杆滚轮式转向器、循环球式转向器、齿条齿轮式转向器^[1]。这四种型式的转向器已经被广泛的应用在各种类型的汽车上了。

现如今，在国内和国外的汽车上用的稍微多点的一种结构形式是循环球式转向器，它一般是由两级传动副构成，第一级传动副是螺杆螺母传动副，第二级传动副一般情况下使用的是齿条齿扇传动副^[2]。

为了保证汽车在高速行驶的情况下有较好的操纵稳定性，转向器必须要有很强的刚度。循环球式转向器的扭矩是通过大量钢球的滚动接触来传递的，所以这就要求它具有强度高和耐磨性好的特性^[3]。循环球转向器也可以设计成强度相同但是结构不相同，这些适用于行驶速度极快的汽车，这也是它被使用的一个重要原因。循环球式转向器的间隙是可以调整的，齿条齿扇两者相互发生磨擦损坏后产生的间隙偏差也是可以进行调整的，这些使转向器传动间隙更合适，从而转向器的使用寿命间接地提高，因此广泛的被采用。我国的转向器的研究、生产方向也在朝循环球式转发展。

1.3研究目的和意义

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