汽车循环球式液压助力转向器.docx

本科生毕业论文设计题目循环球式汽车方向机总体设计及三维装配设计学院制造科学与工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号年级指导教师教务处制表二。一四年六月一日循环球式汽车方向机的总体设计及其三维装配设计机械设计制造及其自动化学生指导老师摘要：转向系统是组成汽车的各个局部中极其重要的一局部，是用来改变或者保持汽车的行驶方向的系统。纵观转向系统的开展，主要经历了以下几个阶段：机械转向系统、液压动力转向系统、也控液压动力转向系统、电动助力转向系统、四轮转向系统、主动前轮转向系统、线控转向系统。国内外现在最新的是线控转向系统，但是循环球式转向器在市场上仍然占有比拟大的地位。研究设计循环球式转向器要遵循“需求分析一原理分析概要设计一详细设计”这样的思路。设计循环球式转向器，按需求，采用液压助力，先对转向器的原理进行分析，然后分析各种转向器的性能，接着进行循环球式转向器结构选型，在结构确定之后就对各零部件参数进行设计计算以及选取材料和零部件的强度校核，最后是针对零件的PRO/E三维建模，在零件三维模型建立好的根底上，对转向器的壳体进行设计，在所以零件、壳体、箱盖的三维模型都建立好之后进行总体三维装配设计。在完成总装之后，将关键零部件以及总成图的三维图导成二维的CAD图形，并对二维图进行处理，处理为零件图和装配图。关使词：循环球式、转向器、液压助力、转阀、螺杆TheoveralIdesignoftherecirculatingba11typesteeringmachineandits3DassembIydesignMechanicaIDesignManufacturinganditsautomationUndergraduate:Supervisor:Abstract:Steeringsystemisanextremelyimportantpartofvariouspartsinautomotive,whichisusedtochangeormaintainvehicledirectionaI.ThroughoutthedeveIopmentofsteeringsystem,itmainlyexperiencedthefollowingphases:mechanicalsteeringsystem,hydrauIicpowersteeringsystem,electrichydrauIicpowersteeringsystem,electricpowersteeringsystem,fourwheelsteeringsystem,activefrontsteeringsystem,thesteeringbywiresystem.Domesticandforeignnewestnowisthesteeringbywiresystem,buttherecircuIatingbaIItypesteeringgearstilloccupiesalargerroleinthemarket.StudyanddesigntherecirculatingbaIItypesteeringgearshouIdfollowthe"Ananalysisofneeds-Ananalysisoftheprinciple-GeneraIdesign-SummaryofsuchdetaiIeddesign".ThedesignoftherecircuIatingbaIItypesteeringgear,accordingtothedemand,thehydraulicpower,thefirstprincipleofsteeringgearisanalyzed,andthenanalysistheperformanceofvarioussteering,thenseIectastructuremodeloftherecircuIatingbaIItypesteeringgear.Afterthestructureisdetermined,weshouIddesignandCalculatetheparameterofeachpartandseIecttheirmaterials,andmadeastrengthcheckingforaIIparts.Finally,PRO/Ethree-dimensionaImodeIingofpartsin3DpartmodeI,onthebasisofthree-dimensionaImodeIofthepartisestabIished,designtheboxOfthesteeringgear,afterthe3DmodeIsofaIIpartsandshelIasweIIastheboxbeenestabIished,whatweshoulddoistheoverall3Dassemblydesign.AfterthecompIetionofassembIy,convertedthe3Dfigureofthekeypartsandassemblydrawingintotwo-dimensionaICADgraphics,anddeaIwiththeCADgraphics,madeitbepartdrawingsandassembIydrawings.Keyword:recircuIatingbaIItype,steeringgear,hydraulicpower,rotaryvalve,screw目录第一章绪论41.l概述41.2 转向器的开展历史51.3 转向器的分类61.4 转向器的研究现状71.5选题意义81.6本课题的主要研究内容、研究思路81.7本章小结9第二章循环球式液压助力转向器92.1 循环球式液压助力转向器的结构92.2 循环球式液压助力转向器的工作原理92.3 本章小结10第三章循环球式液压助力转向器的总体设计103.1 转向器的设计条件103.2 转向器的设计要求103.3 循环球式液压助力转向器的结构选型H3.4 转向器的计算载荷确实定123. 5转向系的效率123.6 转向器的结构设计与计算133. 6.1螺杆、螺母根本参数的设计134. 6.2齿条齿扇传动副的设计155. 6.3转阀的设计176. 6.4壳体结构的设计193.7 本章小结20第四章零件的强度校核203.8 钢球与滚道之间的接触应力213.9 齿的弯曲应力214. 3转向摇臂轴直径确实定225. 4本章小结22第五章转向器的PR0/E三维装配设计225.1 PR0/E软件的介绍225.2 转向器主要零件的三维设计225.3 三维图转二维图245.4本章小结24第六章课程总结与展望246.1课程的总结246.2展望24参考文献24致谢26第一章绪论1.l概述转向系统是组成汽车的各个局部中极其重要的一局部，是用来改变或者保持汽车的行驶方向的系统。转向系统的存在使得驾驶员能够按照自己的意愿在汽车行驶过程中随时改变汽车的行驶方向，而当路面状况不佳（例如汽车经常受地面影响而自动偏转）时，转向系统的存在使得驾驶员能够维持汽车行驶方向的稳定，因此汽车的转向系统能够直接或间接地影响汽车的操作和使用的平安性和稳定性。汽车转向系统包括转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大局部，转向器是其中极其重要的一个主要部件。转向器又名转向机、方向机，它的作用是：将驾驶员作用在方向盘上的转向力先通过万向节传递到转向器的载荷输入端然后通过其内部零件的传动把经过传动比转化的力传递到转向器的扇齿轴，即输出端然后通过连接在扇齿轴上的摇臂以及和摇臂相接的平面传动机构传递到车轮上，驱动车轮偏转，以实现汽车的转向。1.2转向器的开展历史一百多年前，汽车诞生，当时的汽车转向机构是模仿自行车的转向方式用一个简单的操纵杆来控制前轮的偏转，来实现汽车的转向，而当时的操纵机构操作起来比拟费力，更严重的问题是不可靠，比拟容易发生事故。但是困难永远难不倒聪明的人类，随着时代的开展，人们对这些机械产品的要求的逐渐提高，这也催促了汽车开展的迅猛，于是乎，在随后的几十年里转向盘和转向柱的出现渐渐代替了操纵杆，也就随之出现了最早的转向器机械转向器，而最早被应用的是蜗轮蜗杆式转向器。然而即使有了机械转向器的出现，驾驶员靠手动转动转向盘来控制汽车的转向仍然比拟费力，而且仍不够稳定，在汽车日益普遍的环境下，出现事故的几率依然没有减少，于是人们开始提出给机械转向器提供助力，用助力机构来辅助转向，减轻驾驶员的负担。1923年，在美国的底特律市，亨利马尔斯为了减少蜗轮副和滚轮的摩擦力，在两者之间的接触局部参加了钢珠作为介质众所周知滚动摩擦要比滑动摩擦的力要小得多），而这就奠定了循环球式转向器的根底。1928年，弗朗西斯戴维斯成功研制了采用液压作为助力的转向器，并首次应用。但在当时，由于经济条件和其他方面因素的影响，液压助力转向器一直得不到重视，直到二战时期才重新推广应用。1954年，凯迪拉克汽车公司首次把液压助力转向应用于汽车上。从此之后的很长一段时间里，液压助力的转向器成为了风行全球的转向器。而在稳居了40年之后，随着工业的开展，电力逐渐进入转向器的世界，并成为其中的一个很重要的角色。随后的80年代，出现了电液助力转向器和电动助力转向器（也有人认为电液助力转向器是液压助力转向器开展到电动助力转向器的过渡产品），现在电子技术日新月异，汽车转向器又开展到了主动前轮转向系统（AFS）和线控转向系统（SBW）,这些技术己经成熟。到今天，已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。纵观转向系统的开展，主要经历了以下几个阶段：机械转向系统、液压动力转向系统、电控液压动力转向系统、电动助力转向系统、四轮转向系统、主动前轮转向系统、线控转向系统。汽车转向系统的开展，总是顺应操作更加方便智能的开展方向。其中，电动助力转向系统作为现代汽车转向技术的开展趋势，有着广阔的应用和开展空间。根据我国转向系统的研究现状，以及与国外研究和开展的差距，研究和开发拥有自主知识产权的EPS具有重要意义，并将为进一步开发线控电动转向系统打下根底。1.3转向器的分类1、按照转向器动力的来源可以将其分为五大类：机械式转向器、液压助力转向器、电动助力转向器、电控液压转向器和线控转向器。机械式转向器：这种转向器依靠驾驶员转动方向盘的力作为转向的全部动力来源，无任何助力系统，这使得地面对轮胎转向的反作用力会间接地作用于驾驶员，因而地面的路况就会全部反应给驾驶员，使其转动方向盘时容易打手。由力矩二力X作用长度这一公式可知，人转动方向盘的力气是有限的，在机械式转向器的传动比一定时，假设要操作轻便，就必须加大作用长度，即加大方向盘的直径，这样就会使得方向盘占用较大的空间，不符合汽车整体结构优化设计的理念，因此这种转向器的应用范围受到了很大的限制。液压助力转向器：这种转向器主要由油泵、液压分配阀、和助力机构组成。其工作原理如下：皮带带动油泵，把液压油通过液压分配阀输入到助力器里面，助力器里有一个活塞，活塞两端各有一个封闭的油腔，每个油腔各有一条油道和液压阀相接。当汽车直线行驶的时候，阀处于中间位置，上、下两个油腔间接地接通，两端的油压相等，助力器不起作用；当转动转向盘时，阀会偏转一个小角度，相对应的与油腔相接的油道就会翻开，油进入对应一侧的油腔，油压大于另一侧油腔的油压，此时活塞就会移动，促使转向器转动，起到了助力的作用。电动助力转向器：这种转向器的助力来源是电动机，电动机是安装在车轮转向传动机构附近，电动机依靠电子控制