1、 广西科技大学 2013 届毕业设计说明书摘 要转向器又名转向机、方向机，它是转向系中最重要的部件。历史上曾出现过许多种形式的转向器，随着汽车工业的飞速发展以及人们对于舒适、安全性能要求的不断提高，转向系统也随着科技的发展日新月异。转向器作为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。目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。本设计以 LZW1025LB 型轻型货车为设计对象，根据原有数据计算转向系的传动比，并确定齿轮齿条的几何参数。齿轮齿条式转向器总体设计，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿
2、根弯曲疲劳强度校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件，并在说明书中画出相关零件的零件图。关键词：转向器；齿轮齿条；设计计算广西科技大学 2013 届毕业设计说明书IABSTRACTSteering gear steering machine, also known as the direction of machine, it is the most important parts in the steering system. In the history there have been many forms of steering gear
3、, with the rapid development of automobile industry and people for comfort, safety and performance requirements continue to improve, the steering system is also change rapidly with the development of science and technology. As the main part of the vehicle, Steering gear steering is a vehicle active
4、safety critical assembly, its quality affects the handling stability of vehicle. Now more commonly with Rack-and-pinion steering gear, Worm crank stud type steering gear,recirculating ball-rack and sector steeri ng gear , A recirculating ball crank pin type , worm and roller steering gea and so on.
5、The design of model LZW1025LB truck as the design object, according to the original data to calculate the steering gear ratio, and to determine the geometric parameters of gear rack. Gear rack type steering gear design, stress analysis, and the gear rack, the fatigue strength of the tooth root bendi
6、ng fatigue strength. Corrected gear rack type steering gear in the unreasonable data. The gear rack type steering gear design, select the relevant parts of the specification, and draw the relevant parts of the parts diagram. KEY WORDS: steering gear; gear; strength; design and calculation广西科技大学 2013
7、 届毕业设计说明书II目 录摘要- Abstract- 目录- 第 1 章 绪论- 11.1 汽车转向系统的现状及发展趋势1.1.1 纯机械式转向系统- 11.1.2 液压助力转向系统- 11.1.3 汽车电动助力转向系统(EPS)- 11.2 汽车转向装置的设计趋势- 21.3 小结- 2第 2 章 转向器的设计要求- 3 第 3 章 齿轮齿条转向器设计方案选择- 43.1 齿轮齿条式转向器- 43.2 整体式转向器- 63.3 小结- 8第 4 章 转向器主要性能参数- 94.1 转向阻力距- 94.2 转向器角传动比与力传动比- 9第 5 章 齿轮设计- 135.1 齿轮几何参数的确定-
8、 135.2 强度校核- 145.2.1 齿面接触应力及强度条件- 145.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度校核- 14第 6 章 齿条设计- 166.1 齿轮齿条的啮合特点- 16第 7 章 齿轮轴的设计- 187.1 齿轮轴的结构形式- 187.2 各轴直径和长度的确定- 18广西科技大学 2013 届毕业设计说明书III7.3 齿轮轴的强度校核- 18第 8 章 其它零件的选择- 208.1 轴承的选择- 208.2 弹簧的选择- 208.3 螺钉的选择- 208.4 弹簧压块的设计- 218.5 垫圈- 22设计工作总结- 22致谢- 23参考文献- 24广西科技大学 2013 届毕业设计
9、说明书IV广西科技大学 2013 届毕业设计说明书0第 1 章 绪论转向系是通过对左、右转向车轮不同转角之间的合理匹配来保证汽车能沿着设想的轨迹运动的机构。它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。采用动力转向的汽车，还有动力系统，即动力转向油泵、油管、动力转向器等。机械转向系统和传统的液压动力转向系统都得到了广泛应用。近年来，出现了各种随着汽车行驶速度调节转向助力的电子控制液压动力转向系统，他们在比较高级的轿车中得到了应用。1.1 汽车转向系统的现状及发展趋势1.1.1 纯机械式转向系统机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，这样一来，
10、占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车由于转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。1.1.2 液压助力转向系统1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统，此后该技术迅速发展，使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期，又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内，动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统，比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统(Variab
11、le Displacement Power Steering Pump)和电动液压助力转向(Electric Hydraulic Power Steering，简称 EHPS)系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以即时关闭，所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞，布置更方便，降低了转向操纵力，也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力，目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是
12、液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。1.1.3 汽车电动助力转向系统(EPS)广西科技大学 2013 届毕业设计说明书1EPS 在日本最先获得实际应用，1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的 Cervo 车上，随后又配备在 Alto 上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司，美国的 Delphi 公司，英国的 Lucas 公司，德国的 ZF 公司，都研制出了各自的 EPS。EPS 的助力形式也从低速
13、范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的 EPS 仅低速和停车时提供助力，高速时 EPS 将停止工作。新一代的 EPS 则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展，EPS 技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，为此其应用范围将越来越大。1.2 汽车转向装置的设计趋势作为汽车的一个重要组成部分，汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，
14、汽车的操纵设计显得尤为重要。近年来，为了减轻驾驶员在撞车时收到的伤害，在许多汽车上的转向系统中装设了防伤装置。在发生撞车事故时，驾驶员胸部撞上转向盘，当这种撞击力达到设定值时上述网格状转向轴就被压溃、发生塑性形变，同时吸收能量、限制对驾驶员的冲击力。转向系统也有单纯的转向逐渐向安全性这方面靠拢。1.3 小结转向器是汽车转向系统的核心部件，是转向系统的减速传动装置。曾经出现过的转向器结构形式很多，但有些已被淘汰。目前，在汽车上广泛采用的有齿轮齿条式和循环球-齿条齿扇式等几种结构形式。由于齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑，质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高以及便于布置等优
15、点，而且特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配用，因此，目前它在轿车和微型、轻型货车上得到了广泛的应用。本设计结合 LZW1025LB 轻型货车的特点采用齿轮齿条式转向器为其转向器的设计方案。广西科技大学 2013 届毕业设计说明书2第 2 章 转向器的设计要求1).提供准确而轻便的转向控制，同时转向盘的转角范围不允许过大。这要求转向器的自由行程(由传动零件之间的间隙引起)尽可能小，传动比适当，驾驶员主动转动转向盘时的机械效率(正效率)高，可能还需要动力助力。2).使地面对前轮的扰动尽可能少地被传到转向盘上，同时还要让驾驶员能够感觉得到路面状况(粗糙程度、附着力的大小等)的变化。这要求在前轮因受到地面
16、干扰而试图转动转向盘时转向器的机械效率适当地低，即逆效率适当地低。3).不能妨碍汽车完成转向后、返回直线行驶状态时的前轮自动回正，这又要求转向器的逆效率适当地高。4).停车(车速为零)转向时驾驶员转动转向盘的力(转向力)应该被减小到最低限度。5).使汽车具有良好的高速操纵稳定性。这一般要求转向器的自由行程、摩擦尽可能小，有适当的传动比和动力助力(在采用动力助力的情况下。)广西科技大学 2013 届毕业设计说明书3第 3 章 齿轮齿条转向器设计方案选择ZLW1025LB 车型的整车参数名称 驱动形式 总质量（kg） 满载轴荷（kg） 发动机最大功率数值 42 1980 830/1150名称 轴距
17、(mm) 轮距(mm) 轮胎 最小转弯半径（mm）数值 2080 1350/1335 175 R13LT 4.5根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构形式有多种。常见的有齿轮齿条式、循环球式、球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。对转向器结构形式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命、制造工艺等。中、小型轿车以及前轴轴荷小于 1.2t 的客车、货车，多采用齿轮齿条式转向器。球面蜗杆滚轮式转向器曾广泛应用在轻型和中型汽车上，例如：当前轴轴荷不大于 2.5t 且无动力转向和不大于 4t 带动力转向的汽
18、车均可选用这种结构型式。循环球式转向器则是当前广泛使用的一种结构，高级轿车和轻性以及以上的客车、货车均多采用。转向器必须具备以下几种品质：在直驶位置时没有晃动；低摩擦，从而具有高效率；高刚性；可调整性。3.1 齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器主要由一根齿条和一个小齿轮所组成。其转向传动比由小齿轮的转数（等于转向盘的转数）与齿条的相应形成的比值确定。齿条采用的齿形可以使传动比在整个行程中是变化的。这样可以减少为修正转向所需的作用力或行程。如图（3-1）所示：（图 3-1）广西科技大学 2013 届毕业设计说明书4齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮齿条，其结构简单、布置方便、制造容易，传动率达 90%
19、，转向灵敏，没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大，制造成本低。因此，目前它在轿车、微型、轻型货车上得到广泛的应用。例如,一汽的红旗CA7220 型轿车、奥迪 100 型轿车、捷达轿车、上海桑塔纳轿车、天津夏利轿车以及天津 TJ1010 型微型货车和南京依维柯轻型货车等，都采用了这种齿轮齿条式转向器。齿轮齿条式转向器的主要缺点是：因逆效率高（60%-70%） ，汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至转向盘，称之为反冲。反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车行驶方向，方向盘突然转动会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条
20、式转向器有四种形式：中间输入，两端输出（图 3-2a） 、侧面输入，两端输出(图 3-2b)、侧面输入，中间输出（3-2c） 、侧面输入，一端输出(3-2d)，可按车辆的不同布置形式选用，以满足转向性能的要求。（图 3-2）采用侧面输入，中间输出方案时，由图 3-3 可见，与齿条固连的左、右拉杆延伸到接近汽车纵向对称平面附近。由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时拉杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系的运动干涉。拉杆与齿条用螺栓固定连接（图 3-3） ，因此，两拉杆与齿条同时向左或右移动，为此在转向器壳体上开有轴向广西科技大学 2013 届毕业设计说明书5的长槽，从而降低了它的强度
21、。采用两端输出方案时，由于转向拉杆长度受到限制，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。（图 3-3）这种转向器的转向齿轮的齿数很少，一般为 56 牙，个别也有 4 牙的，主要是为了提高传动比，减少方向盘手里。此外齿轮齿条绝大多数采用斜齿，以提高啮合从重迭系数，减少齿的根切，增强齿的强度同时也可适当提高传动比和降低逆传动效率，（齿轮齿条式转向器正逆传动效率很高，路面反冲易传到方向盘，降低逆效率对减轻犯冲是有利的） 。3.2 整体式转向器整体式转向器包括蜗杆曲柄指销式（见图 3-4） 、蜗杆涡轮式（见图 3-5） 、蜗杆滚轮式（见图 3-6） 、循环球式转向器（见图 3-7）等。这些转向器都是以转向
22、摇臂作为输出元件。这些转向器中，目前得到最广泛应用的是循环球式转向器，这主要是因为其机械效率比较高，有利于减小转向力。广西科技大学 2013 届毕业设计说明书6（图 3-4） （图 3-5）（图 3-6） （图 3-7）整体式转向器（输出元件是转向摇臂轴的转向器）的缺点主要是其很难在前置-前轮驱动形式的轿车上采用，因为没有布置转向连杆的空间。当采用独立悬架的前置-后轮驱动汽车采用这种转向器时，需要附加断开式转向梯形机构，如图 3-8 所示。这会增加重量和成本，经济性不如齿轮齿条式转向器。（图 3-8）在不带转向助力的前提下比较这两种转向器，可以发现整体式转向器具有如下优点：可以与非独立悬架匹配
23、使用；可以承受较大的力；具有较大的车轮转向角，转角范围可达45；可以采用较长的转向节臂，以减小转向摇臂和中央拉杆中的广西科技大学 2013 届毕业设计说明书7载荷；转向传动机构可以设计得使其传动比随车轮转角变化很小；对地面冲击载荷不敏感。3.3 小结本次设计的车型为 LZW1025LB 轻型载货汽车，根据其整车性能参数和底盘布置等条件，设计方案采用齿轮齿条式转向器为设计目标，其传动方式为中间输入-两端输出；布置为转向器位于前轴后方，后置梯形；齿条断面形状采用制造工艺简单的圆形；其齿轮的设计将采用斜齿轮。广西科技大学 2013 届毕业设计说明书80wikwhwPFi/2 hFw2Pi0imNPG
24、fMr 75.382102.9837.1PGfMr31第 4 章 转向系主要性能参数计算 转向系的主要性能参数有转向系的效率、转向系的角传动比与力传动比、转向器传动副的传动间隙特性、转向系的刚度以及转向盘的总圈数。4.1 转向阻力距为了保证行驶安全，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的阻力，包括转向轮绕主销传动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦阻力等。 精确地计算这些力是困难的，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的原地转
25、向阻力距 Mr。 轮胎在转向时的转向阻力距可以利用如下公式估计： （4-1） 式中： f-轮胎与路面间的滑动摩擦系数，一般取 f=0.7； G1-前轴轴载(N)； P-轮胎气压，前轮气压一般为 200KPa。则， （4-2） 4.2 转向器角传动比与力传动比（1）转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比 和转向系的力传动比 。从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力 与作用在转向盘的手力 之比，称为力传动比，即（4-3）转向盘角速度 与同侧转向节偏转角速度 之比，称为转向系角传动比 ，即广西科技大学 2013 届毕业设计说明书902idMkhrhr/PiaMDihswrPshMswhhF
26、2haMrwrMFdtkdd kkwti /0 h/swD（4-4）式中， 为转向盘转角增量； 为转向节转角增量； 为时间增量。（2）力传动比与转向系角传动比的关系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距 之间有如下关系（4-5）式中，a 为主销偏移距，指从转向节主销轴线的延长线与支承平面的交点至车轮中心平面与支承平面交线间的距离。作用在方向盘上的手力 为 （4-6）式中， 为作用在转向盘上的力矩； 为转向盘直径。将式（4-5） 、式（4-6）代入 后得到（4-7）分析式（4-7）可知，当主销偏移距 小时，力传动比 应取大些才能保持转向轻便。通常乘用车的 值在 0.4-0.6 倍
27、轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取，而货车的 值在4060mm 范围内选取。本次设计取 =50mm。转向盘直径 对轻便性有影响，选用尺寸小些的转向盘，虽然占用的空间小，但转向时须对转向盘施以较大的力；而选用尺寸大些的转向盘又会使驾驶员进、出驾驶室时入座困难。根据车型不同，转向盘直径的选取如图所示则，选取 400mm 为转向盘直径。如果忽略摩擦损失，根据能量守恒原理， 为（4-8）广西科技大学 2013 届毕业设计说明书1037i 75.0)2135(89.045costan0 KRLi4.270 46.028si0RL0sin内 转 向 轮 转 角外 转 向 轮 转 角 地 面 交 点 之 间 的
28、距 离两 主 销 中 心 线 延 长 线 到汽 车 轴 距i0KLLKicott0aDiswP20 将式（4-8）代入式（4-7）后得到（4-9）（3）转向车轮的最大转角若要保证全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶，则梯形机构应保证内、外转向车轮的转角关系为（4-10）式中， 如图可知，（4-11）式中，R 为最小转弯半径，则则 ，所以（4-12）则 。广西科技大学 2013 届毕业设计说明书11NRMFh195203mir 6.7803.85024.190aDiswP 6.193.6ikn（4）转向盘的总转动圈数 转向盘从一个极端位置转到另一个极端位置时所转过的圈数称为转向盘的总转动圈数。它与转向
29、轮的最大转角及转向系的角传动比有关，并影响转向的操纵轻便性和灵敏性。轿车转向盘的总转动圈数较少，一般约在 3.6 圈以内；货车一般不宜超过 6圈。根据 LZW1025LB 车型为轻型货车，则其转向盘圈数取 3.5 圈。（5）计算 由以上的推论可得 （4-13） （4-14） （4-15） (4-16)广西科技大学 2013 届毕业设计说明书127.0,65.0171xZx则 取 mmp85.7.214.31 mxdf 6.12)7.0.2()(1 ,54. 取a mhfa 2532 mdzmd 1646.1597.02cos11 ， 取3,.).()(* 取 ，xnana 7.1,5.1)7.
30、01取f 第 5 章 齿轮设计5.1 齿轮几何参数的确定齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在 23mm之间。主动小齿轮齿数多数在 57 个齿范围变化，我国规定的标准压力角 为 20，齿轮螺旋角取值范围多为 915。齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时，相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构在 1235范围内变化。此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。主动小齿轮选用 20MnCr5、20MnCr4 或 15CrNi6 材料制造并经渗碳淬火；齿条可采用 45 钢制造并经高频淬火，表面硬度均应 HRC56 以上。为减轻质量，壳体用铝合金压
31、铸。根据机械设计基础和汽车底盘设计的参考材料，确定齿轮的基本参数：分度圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 变位系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 名称 模数 m（mm） 齿数 z数值 2.5 6名称 压力角 () 螺旋角 ()数值 20 13广西科技大学 2013 届毕业设计说明书135.1NZmmxdHn 75.92.0/162/1 8,50cos6cos1 取db 203 18292.163029.51820.65221minHH HEHNMPa MPaudbKTZMPaS b3,.9.则 取HHEudbKTZ121256.109.521632 /407 6109.21 21 FSaFnFE FEF
32、F SaSaFSanF MPaYmbdKT mNYYPYmbd 则 强 度 的 基 本 值为 齿 轮 材 料 的 弯 曲 疲 劳 ，许 用 弯 曲 应 力 ，应 力 修 正 系 数 ， 查 表 得齿 形 系 数 ， 查 表 得式 中齿距 齿宽 基圆直径 齿轮中心到齿条基准线距离 5.2 强度校核斜齿圆柱齿轮的强度计算是按轮齿的法面进行分析的，根据机械设计教材资料，该齿轮可按 8 级精度制造。5.2.1 齿面接触应力及强度条件齿面接触应力为查表可知，接触疲劳极限 min=1650MPa，弹性系数 ZE=188，区域系数ZH=【2/（sincos） 】 2.5,螺旋角系数 Z=(cos) =0.9
33、9,载荷系数 K=1，齿数比 u=(Z2/2)/Z1=1.92，最小安全系数 SHmin=1.1,SFmin=1.25，寿命系数 ，则由上述校核可知,齿轮接触疲劳强度符合要求。5.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度校核（1）齿根弯曲疲劳强度条件为广西科技大学 2013 届毕业设计说明书14合 格 。取所 以则 5.2182321nFSadnmmCOYZKT （2）模数校核由以上计算可知齿轮满足齿轮齿根疲劳强度，即以上设计满足设计要求。 广西科技大学 2013 届毕业设计说明书15mmxSttt 27.53.)7.02()an2( nn 19.6.t 7.,35)70251(.)(* 取xchanf
34、,.4)705.2取 ，a 25.0*nC1ahmmPtt 92.753.4.2nn 8.0cos2tatmt 56.13.第 6 章 齿条设计齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。转向器壳体是安装在前横梁或前围板的固定位置上的。齿条代替梯形转向杆系的摇杆和转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆平行。齿条可以比作是梯形转向杆系的转向直拉杆。导向座将齿条支持在转向器壳体上。齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆，使前轮转向。6.1 齿轮齿条的啮合特点(1) 齿轮的分度圆永远与其节圆相重合,而齿条的中线只有当标准齿轮正确安装时 才与其节圆相重合。(2) 齿轮与齿条的啮合角
35、永远等于压力角. 因此,齿条模数 m=2.5，压力角 =20，齿条断面形状选取圆形。因为 iw0=d/n,n 是转向盘所转动圈数的增量 r，d 是齿条的位移增量。所以 d=19.63.5=68.6mm,即齿条长度大于 137.2mm。Z137.2/Pt=18选取齿数 Z2=23,螺旋角 =13。端面模数 端面压力角 法面齿数 端面齿距 齿顶高系数 法面顶隙系数 齿顶高 齿根高 法面齿厚 广西科技大学 2013 届毕业设计说明书16mb25)105(2端面齿厚齿宽 广西科技大学 2013 届毕业设计说明书17mdTdW6.1502.39.2.033即故 第 7 章 齿轮轴的设计 7.1 齿轮轴的
36、结构形式因为主动小齿轮的基圆直径较小，因此将其设计成齿轮轴的型式。由于主动小齿轮选用 20MnCr5 材料制造并经渗碳淬火，因此轴的材料也选用 20MnCr5 材料制造并经渗碳淬火。轴的结构如下图所示7.2 各轴直径和长度的确定d1=12mm 连接滚针轴承，选取 BK101410 型号。d2=22mm 此轴径为齿轮齿顶圆直径d3=11.5mm d4=10mm 连接推力轴承，选取 8100 型号。L1=12mm 根据滚针轴承的宽度确定L2=31mm 此长度为齿轮的宽度L3=22mm L4=27mm 7.3 齿轮轴的强度校核 查表得 20MnCr5 材料的硬度为，抗拉强度极限B=1100MPa,屈
37、服极限s=850MPa,弯曲疲劳极限-1=525MPa,剪切疲劳极限-1=300MPa,转速n=10r/min。（1）按强度要求，应使广西科技大学 2013 届毕业设计说明书18MPaarFB 1028.145.32 MParF3062514.38721 a5.221Nta 123.04875n符 合 条 件 。所 以则 况 确 定 的 常 数 ， 查 表 得是 由 轴 的 材 料 和 承 载 情mdmCCmnPd1667.1509398 983 Ftr 8.cosNdTt 4751639021根据能量守衡，作用在齿轮齿条上的阻力矩为 Mr=382.75N.m，则齿轮上的圆周力径向力轴向力 弯
38、曲疲劳强度校核剪切疲劳强度校核抗拉强度校核满载时的阻力矩为 Mr=382.75N.m，齿轮轴的最小直径为 10mm，在此截面上的轴向抗拉强度为传递转矩轴段的最小直径为广西科技大学 2013 届毕业设计说明书19第 8 章 其它零件的选择8.1 轴承的选择本设计采用的是斜齿轮，其传动时有轴向和径向上的力产生。根据机械设计基础，分别选取型号为 BK101410 的闭口型滚针轴承和型号为 8100 的推力球轴承。8.2 弹簧的选择 根据 GB/T 2089-1994 选择弹簧材料为 45 号钢，其参数如下：总圈数 n=5有效圈数 13n弹簧直径 d=5节距 t=7弹簧中径 25Dm弹簧外径 D1=3
39、0mm弹簧内径 D2=20mm8.3 螺钉的选择根据机械手册选取弹簧端盖的调整螺钉和锁紧螺钉的尺寸分别为M1230，M616。广西科技大学 2013 届毕业设计说明书208.4 弹簧压块的设计 根据所选取的弹簧的尺寸大小，压块的形状和大小下图所示，材料选择 45 号钢8.5 垫圈（1）平垫圈 根据 GB848-85 选取螺钉垫圈的尺寸：（2）密封垫圈根据 GB1235-76 选取齿条的密封圈，其型号为 323.1，内径为 26.5mm广西科技大学 2013 届毕业设计说明书21设计工作总结通过此次毕业设计我把我所学习到的知识进行了比较全面的运用和对其相关知识进一步的了解。在这次的毕业设计中,我
40、系统接触并了解汽车转向器尤其是齿轮齿条式转向器的工作原理以及基本构造。通过对转向器的设计,我对当今汽车转向器也有了大概的了解。在这次的毕业设计中,我还系统地复习了机械理论、机械力学机械制图等方面的知识。这对我即将到来的工作有着极大的帮助。通过这次的毕业设计，我发现以前在课堂上所学的知识比较散，经过这次毕业设计，我发现自己以前掌握的知识还不能很好的运用到实际的工作学习中。通过这次的毕业设计，我认识到学习知识重要，但运用所学的知识更重要。由于此次设计水平有限，在设计中必会出现许多不完善的地方，希望老师加以纠正。 广西科技大学 2013 届毕业设计说明书22致 谢 四年的大学生活即将结束。在这四年的
41、学习生活中，我学会了许多许多，我感谢我的学校给我愉快的四年大学生活！感谢我的老师，我的同学陪我度过这四年的大学生活，感谢他们在生活和学习上的关怀和帮助！对与学校，我现在无以为报，只希望在以后的工作为我学校争光让学校以我为荣。在这次毕业设计即将结束之际，最为感谢的就是我们的指导老师黄雄健老师。从造题到毕业设计的完成，黄老师倾注了大量的心血。每当我有不解之处，黄老师都会在百忙之中，毫不厌倦地为我答疑解惑。在此，我衷心感谢黄老师，在学业上对我的殷殷教诲和生活上的关心帮助，师恩难忘，也无以言谢，只希望在以后的工作上用优异成绩来回报黄老师的教导之恩。 在本文的完成和设计过程中，还要特别感谢我的同组同学，他们在我遇到困难时，提供了大量的帮助，查资料，才使我的毕业设计得以顺利完成。 再次对他们表示我衷心的感谢！广西科技大学 2013 届毕业设计说明书23参考文献 1 王望予主编汽车设计第版机械工业出版社 2 成大先主编机械设计手册化学工业出版社 3 王中发主
