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（優秀畢業全套設計）EQ1040輕卡前橋與轉向系統的設計（整套下載）

兩端插入螺母側面的兩對通孔中。導管內也裝滿了鋼球。這樣，兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球“流道”。轉向螺桿轉動時，通過鋼球將力傳給轉向螺母，螺母沿軸向移動。同時，在螺桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內滾動，形成“球流”。鋼球在管狀通道內繞行定圈數后，流出螺母而進入導管的端，再由導管另端流回螺旋管狀通道。故在轉向器工作時，兩列鋼球只是在各自的封閉流道內循環，而不致脫出。與齒條相嚙合的齒扇，其齒厚是在分度圓上沿齒扇軸線按線性關系變化的，故為變厚齒扇。只要使齒扇軸相對于齒條作軸向移動，即能調整兩者的嚙合間隙。調整螺栓旋裝在側蓋上。齒扇軸內有切槽，調整螺栓的圓柱形端頭即嵌入此切槽中。將調整螺栓旋入，則嚙合間隙減小，反之則嚙合間隙增大。循環球式轉向器的正傳動效率高可達，故操縱輕便螺桿及螺母上的螺旋槽經滲碳淬火及磨削加工，故耐磨性好壽命長。但其逆效率也很高，容易將路面沖擊力傳到轉向盤。不過對于前軸載荷質量不大而又經常在平坦路面上行駛的各類汽車而言，這缺點影響不大。因此，循環球式轉向器已廣泛應用于高級轎車和輕型及以上的客車貨車汽車上。.研究內容設計的主要內容包括前橋的結構形式選擇轉向器結構形式及選擇前橋主要零件工作應力的計算轉向系的設計及參數確定循環球式轉向器的設計與計算利用畫裝配圖零件圖。第章循環球式轉向器設計.轉向器結構形式選擇循環球式轉向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內裝鋼球構成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構成的傳動副組成。循環球式轉向器的優點是在螺桿和螺母之間因為有可以循環流動的鋼球，將滑動摩擦轉變為滾動摩擦，因而傳動效率可達到在結構和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿螺母上的螺旋槽經淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命轉向器的傳動比可以變化工作平穩可靠齒條和齒扇之間的間隙調整工作容易進行。循環球式轉向器的主要缺點是逆效率高，結構復雜，制造困難，制造精度要求高。循環球式轉向器主要用于商用車上。.轉向器結構設計循環球式轉向器的結構如圖所示。間隙調整裝置下端蓋角接觸球軸承轉向螺桿轉向螺母鋼球齒扇轉向器殼體轉向柱管總成轉向軸圖循環球式轉向器示意圖.車型的選取與技術參數分析設計該轉向器時以型輕型載貨汽車為例，其影響轉向器設計的技術參數有軸荷分配前軸空載時軸荷為，滿載時為，最大總質量包括全部乘員為。轉向器角傳動比為.，方向盤直徑為。如圖所示，.，.，.，.。轉向搖臂,轉向縱拉桿及橫拉桿轉向節臂轉向梯形臂圖轉向系簡圖.轉向系計算載荷的確定為了保證行駛安全，組成轉向系的各零件應有足夠的強度。欲驗算轉向系零件的強度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的因素的主要因素有轉向軸的負荷，路面阻力和輪胎氣壓等。為轉動轉向輪要克服的阻力，包括轉向輪繞主銷轉動的阻力車輪穩定阻力輪胎變形阻力和轉向系中的內摩擦阻力等。精確地計算這些力是困難的，為此推薦用足夠精確度的半徑經驗公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉向阻力矩?，即.式中，輪胎和路面間的滑動摩擦因數，般取.轉向軸負荷，輪胎氣壓查汽車工程設計手冊.。即?作用在轉向盤上的手力為.式中，轉向搖臂長，轉向節臂長，轉向盤直徑，轉向器角傳動比轉向器正效率。即.各零件主要結構與參數確定螺桿鋼球螺母傳動副根據該車型前橋負荷及汽車的裝載質量的不同參考機械設計手冊選取，得齒扇。根據齒扇的模數，參照汽車設計，得鋼球中心距為或，螺桿與螺母的螺距為或.，螺桿外徑。由機械設計手冊滾動螺旋傳動的公稱直徑，螺距根據常用外循環滾動螺旋副的尺寸系列及其承載能力，得螺紋升角。螺桿螺旋滾道的內徑,外徑,以及螺母的尺寸見圖,在確定鋼球中心距后可由下式確定.式中,鋼球中心距，螺桿與螺母滾道截面的圓弧半徑，滾道截面圓弧中心相對于鋼球中心的偏移距.鋼球直徑，鋼球與滾道的接觸角，通常取滾道截面的深度，可取.，取則將，代入上式中，得。螺桿鋼球螺母傳動副與通常的螺桿螺母傳動副的區別在于前者是經過滾動的鋼球將力由螺桿傳至螺母，變滑動摩擦為滾動摩擦。螺桿和螺母上的相互對應的螺旋槽構成鋼球的螺旋滾道。轉向時轉向盤經轉向軸轉動螺桿，使鋼球沿螺母上的滾道循環地滾動。為了形成螺母上的循環軌道，在螺母上與其齒條相反的側表面上表面需鉆孔與螺母的螺旋滾道打通以形成個環路滾道的兩個導孔，并分別插入鋼球導管的兩端導管。鋼球導管是由鋼板沖壓成具有半圓截面的滾道，然后對接成導管，并經氰化處理使之耐磨。插入螺母螺旋滾道兩個導孔的鋼球的兩個導管的中心線應與螺母螺旋滾道的中心線相切。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭單螺旋線的，且具有不變的螺距螺線導程角約為。轉向盤與轉向器左置，轉向螺桿為左旋。鋼球的數量影響轉向器的承載能力，增多鋼球使承載能力增大，但也使鋼球的流動性變差，從而要降低傳動效率。經驗表明在每個環路中以不大于為好。鋼球數目不包括鋼球導管中的可由下式確定.式中,鋼球中心距，個環環路中的鋼球工作圈數，為了使載荷在各鋼球間分布均勻，般，當轉向器的鋼球工作圈數需大于.時，則應采用兩個獨立的環路取.鋼球直徑，螺線導程角，。則螺線導程角可由下式確定.式中螺桿與螺母滾道的螺距，鋼球中心距，。即齒條齒扇傳動副由齒扇模數，根據汽車設計得齒條齒扇傳動副主要參數如表所示表齒條齒扇傳動副主要參數模數齒扇齒數齒扇整圓齒數齒扇寬螺母長度齒扇壓力角切削角搖臂軸外徑.變厚齒扇齒形參數的計算如圖所示由機械原理知，圓柱齒輪不發生根切的最少齒數式中，齒扇端剖面齒條形刀具齒齒高系數，取。即不發生根切的最小端面變位系數.通常取齒扇寬度的中間位置作基準截面。由該截面至大端截面時，各截面處的變位系數ξ均取正，向小端時，變位系數ξ由正變為零截面再變為負值。設截面至截面的距離為,則.式中在截面處的原始齒形變位系數模數，切削角，。則因為齒扇寬，截面的變位系數。則截面的截面變位系數為同理，截面距截面的距離最大截面變位系數得因此，截面變位系數因此,變厚齒扇基準截面處的齒形參數選擇與計算如表所示間隙調整裝置的結構設計間隙調整裝置的結構如圖所示齒扇側蓋滾針軸承調整塊調整螺栓調整螺母圖間隙調整裝置示意圖隨著工作時間的增長，轉向螺母和齒扇的磨損也變得嚴重，為了使轉向螺母和齒扇能夠正常工作，因此需要設計間隙調整裝置。調整螺釘旋裝在側蓋上，齒扇軸內側端部有切槽，調整螺釘的圓柱形端頭即嵌入此切槽中。將調整螺釘旋入，則嚙合間隙減小，反之則嚙合間隙增大。.本章小結本章主要明確了轉向器設計的總體方案，確定了轉向器結構形式。通過對車型的選取與技術參數的分析來確定轉向系載荷及各零件主要結構與參數。第章循環球式轉向器零件強度計算.鋼球與滾道間的接觸應力鋼球與滾道間的接觸應力為.式中，系數，根據查汽車設計求得，其中用下式計算.查表得螺桿外徑,螺桿與螺母滾道截面的圓弧半徑,鋼球直徑,材料彈性模量，每個鋼球與螺桿滾道之間的正壓力,.轉向盤圓周力,轉向盤輪緣半徑,螺桿螺線導程角,鋼球與滾道間的接觸角,參與工作的鋼球數鋼球接觸點至螺桿中心線之間的距離.則當鋼球與滾道的接觸表面的硬度為時，許用接觸應力可取為，所以滿足條件。為了滿足上述接觸強度的要求，鋼球的工作總圈數應達到.式中，圈滾道中的鋼球數.式中，螺距,鋼球中心距,螺線導程角,鋼球中心距,即需要的工作鋼球總數.作用在齒條和齒扇的齒上的力，.轉向搖臂軸上的力矩，齒扇的嚙合半徑，轉向搖臂軸上的力矩如下在實際中常取轉向傳動機構的力傳動比計算轉向搖臂軸上的力矩.式中,轉向傳動機構的效率，般取轉向傳動機構的力傳動比為.齒扇的嚙合半徑計算如下由循環球式轉向系的結構關系可知當轉向盤轉動角時，轉向螺母及其齒條的移動量應為.式中，螺桿或螺母的螺距,。這時，齒扇轉過角。設齒扇的嚙合半徑為，則角所對應的嚙合圓弧長應等于，即.且循環球轉向器角傳動比為.由式可求得循環球式轉向器齒扇的嚙合半徑為齒扇的嚙合半徑綜上取.螺桿在彎扭聯合作用下的強度計算螺桿處于復雜的應力狀態在其危險斷面上作用著彎矩和扭矩，其彎矩和轉矩分別為式中，齒條齒扇嚙合節點至螺桿中心的距離，螺桿兩支承軸承間的距離，嚙合角，鋼球中心距，螺線導程角，滾動摩擦系數，鋼球與滾道的接觸角,。則這時，螺桿的當量應力為.式中，螺桿按其內徑計算的橫斷面積彎曲截面系數和扭轉截面系數。許用應力，.螺材料的屈服極限，。由于.得根據螺桿的工作條件，其選用的材料為。具有很高的滲氮性能和力學性能，良好的耐熱性高的疲勞強度及良好的抗過熱性等特性，因此常應用于制造高疲勞強度高耐磨性，熱處理后尺寸精度強度較高的各種尺寸的滲氮零件，如氣缸套底蓋活塞螺栓精密磨床主軸搪桿精密絲桿和齒輪蝸桿高壓閥門閥桿等。查機械設計實用手冊零件材料的牌號及力學性能得的屈服極限，因此取得所以，螺桿在彎扭聯合作用下滿足強度條件。.本章小結這章重點在于對鋼球與滾道間的接觸應力的計算，通過對螺桿在彎扭聯合作用下的強度計算，從而確定螺桿工作條件。第章轉向橋設計轉向橋是利用轉向節使車輪偏轉定的角度以實現汽車的轉向，同時還承受和傳遞汽車與車架及車架之間的垂直載荷縱向力和側向力以及這些力形成的力矩。轉向橋通常位于汽車的前部，因此也常稱為前橋。各類汽車的轉向橋結構基本相同，主要有前軸梁轉向節主銷和輪轂前軸由中碳鋼鍛造，采用抗彎性較好的工字形斷面。