齿轮齿条转向器
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汽车常用转向器的种类
转向器是汽车中非常重要的一个部件,它能够将方向盘的旋转转化为前车轮的转向,从而控制车辆行驶方向。
根据不同的应用场景和车辆类型,转向器也有不同的种类。
1. 齿轮转向器:这是最常见的一种转向器,它由一组齿轮和齿轮架组成,通过齿轮的啮合转换方向盘的旋转,从而控制车辆的转向。
齿轮转向器结构简单、工作可靠,适用于大多数轿车和SUV。
2. 齿条转向器:齿条转向器的主要部件是一个长条形齿轮,它通过一个由方向盘与转向柱组成的滑动齿轮组与前轮传动,使车辆产生转向。
齿条转向器在重型卡车、公共汽车等大型车辆中广泛应用。
3. 液压转向器:液压转向器通过利用液压作用力来控制车辆的转向,其主要部件为液压油泵和液压缸,通过液压油的流动来实现方向盘与前轮的连接。
液压转向器广泛应用于卡车、挖掘机等重型机械设备。
4. 电动转向器:电动转向器是利用电机来控制车辆转向的一种转向器,由方向盘、电机、减速器、齿轮组、电子控制器等部件组成。
电动转向器具有高精度、高响应速度等优点,适用于高端轿车和新能源汽车。
以上就是常见的汽车转向器种类,不同的转向器具有不同的特点和适用范围,车辆制造商会根据车型和需求选择合适的转向器。
对于车主来说,正确使用和维护转向器可以有效延长其使用寿命,保障行车安全。
齿轮齿条转向器讲义一、齿轮齿条转向器原理齿轮齿条转向器主要包括机械式齿轮齿条转向器和液压助力式齿轮齿条转向器二种。
液压助力式转向器由控制阀、机械式转向器、助力缸三大部分组成。
主要应用于乘用车(包括小轿车、农用车、皮卡、小型SUV),今后有被电动转向器(EPS)取代的趋势。
乘用车转向器系统如下:整个转向系统包括方向盘、油泵、油箱、动力转向器、油管。
其液压回路图如下:液压助力转向器由控制阀(类似于M型机能三位四通换向阀)、机械式转向器(类似于齿轮齿条装置)、助力缸(类似于双作用油缸)三大部分组成。
如下图:其原理是:方向盘带动转阀左转、右转或保持在中间位置,对应于助力缸的动作则是:助力缸左腔进油,右腔回油;助力缸右腔进油,左腔回油;左右腔压力一致这三种状态,双作用油缸活塞杆通过连杆装置分别驱动汽车左右驱动轮转向。
见下图:二、液压助力齿轮齿条转向器密封组成除防尘圈、O型圈等常规密封之外,液压助力齿轮齿条转向器的主要密封包括输入轴密封、转阀密封、活塞封、输出轴密封。
如下图:1.输入轴密封:形式为低压骨架油封。
主要功能是防尘以及防止泄漏油外溢,最高耐压:2MPa,每个转向器输入轴用一道密封。
2.转阀密封:类似于液压用的轴用旋转格莱圈,每个转向器用四道,用于分隔P、T、A、B油腔,如果失效会导致转向卡阻,下面图片显示的是12MPa和13MPa的阀密封。
3.助力缸活塞封:类似于液压用的孔用格莱圈,每个转向器用一道,如果失效会导致转向无力。
4.输出端齿条轴密封:形式为高压骨架油封,类似于油缸杆密封,输出轴直线运动,密封最高耐压8MPa,每个转向器用两道,左右输出各用一只。
注:尽管转向器各部位密封与工业液压密封类似,但因工况和要求不同,一般工业用密封无法简单地植入汽车零部件,这也就是在一般工业液压市场占有率高的密封品牌,在汽车行业未见其业绩的原因,事实上,很多密封品牌都对自己生产的产品细分市场,如:同样是聚氨酯Y型圈,NOK和Hallite就将自己的产品分为工业用和工程机械用,并用不同的颜色和价格区分。
齿轮齿条整体式转向器的工作原理一、概述齿轮齿条整体式转向器是一种用于改变车辆行驶方向的机械装置,它通过将转向手柄的旋转运动转换为前轮左右转动的运动,从而使车辆改变行驶方向。
本文将详细介绍齿轮齿条整体式转向器的工作原理。
二、结构齿轮齿条整体式转向器由转向手柄、中央齿轮、两个斜齿轮、两个齿条和前桥等组成。
其中,中央齿轮位于车辆底盘中间,两个斜齿轮安装在中央齿轮上,与两个齿条相啮合。
前桥通过两个万向节与斜齿轮相连。
三、工作原理1. 起始状态当车辆处于直线行驶状态时,此时转向手柄处于中性位置。
此时中央齿轮不会带动斜齿轮和前桥旋转。
2. 左转当司机将转向手柄逆时针旋转时,此时中央齿轮开始顺时针旋转。
由于斜齿轮与中央齿轮啮合,因此斜齿轮也开始顺时针旋转。
同时,斜齿轮与齿条的啮合作用使得前桥左侧轮胎向左转动,从而使车辆向左转弯。
3. 右转当司机将转向手柄顺时针旋转时,中央齿轮开始逆时针旋转。
由于斜齿轮与中央齿轮啮合,因此斜齿轮也开始逆时针旋转。
同时,斜齿轮与齿条的啮合作用使得前桥右侧轮胎向右转动,从而使车辆向右转弯。
四、优缺点1. 优点(1)结构简单:相比于液压式和电动式转向器,齿轮齿条整体式转向器的结构更加简单,维修更加方便。
(2)可靠性高:由于其结构简单、部件少,因此其可靠性较高。
2. 缺点(1)操作力大:相比于液压式和电动式转向器,在操作力上需要投入更大的力量。
(2)精度低:由于其结构限制,在精度上无法达到液压式和电动式转向器的水平。
五、结论齿轮齿条整体式转向器是一种结构简单、可靠性高的机械装置。
虽然其在操作力和精度上存在一定的不足,但在一些低速行驶场景下,其仍然具有较好的适用性。
齿轮齿条式转向器的拆装步骤
齿轮齿条式转向器是一种常见的转向装置,用于将驾驶员的转向操作转换为车轮的转向动作。
以下是一般的齿轮齿条式转向器的拆装步骤:
1. 准备工作:确保车辆停在安全的位置,并断开电源,以防止意外启动。
2. 卸下方向盘:使用适当的工具,拆下方向盘上的螺母或螺栓,将方向盘从转向柱上拆卸下来。
3. 拆下转向柱罩:拆卸转向柱上的罩子或盖子,以暴露转向器的连接部件。
4. 断开转向拉杆:使用适当的工具,松开并断开与转向器相连的转向拉杆。
5. 拆下转向器固定螺栓:使用适当的工具,拆下固定转向器的螺栓或螺母。
6. 取下转向器:小心地将转向器从车辆上取下,注意避免损坏任何连接线路或油管。
7. 清洁和检查:在安装新的转向器之前,清洁安装位置,并检查相关部件是否有损坏或磨损。
8. 安装新的转向器:按照相反的顺序,将新的转向器安装到车辆上,并确保所有螺栓和连接件都正确紧固。
9. 连接转向拉杆:将转向拉杆与新的转向器连接,并确保连接牢固。
10. 安装方向盘:将方向盘安装回转向柱上,并拧紧螺母或螺栓。
11. 检查和测试:在完成安装后,进行方向盘的操作检查,确保转向器正常工作,转向灵活且无异常噪音。
请注意,以上步骤仅提供了一般指导,具体的拆装步骤可能因车型和转向器的设计而有所不同。
在进行任何车辆维修或拆装操作之前,建议参考相关的车辆维修手册或咨询专业的汽车维修技师,以确保正确和安全地完成操作。
1齿轮齿条式转向器简介1.1齿轮齿条式转向系转向系是通过对左、右转向之间的合理匹配来保证汽车能沿着理想的轨迹运动的机构,它由转向操纵机构转向器和专项传动机构组成。
齿轮齿条机械转向器是将司机对转向盘的转动变为或齿条沿转向车轴轴向的移动,并按照一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。
机械转向器与动力系统相结合,构成动力转向系统。
高级轿车和中兴载货汽车为了使转向轻便,多采用这种动力转向系统。
采用液力式动力转向时,由于液体的阻尼作用,吸收了路面上的冲击载荷,故可采用可逆程度大、正效率又高的转向器结构。
1.2转向系设计要求通常,对转向系的主要要求是:(1)保证汽车有较高的机动性,在有限的场地面积内,具有迅速和小半径转弯的能力,同时操作轻便;(2) 汽车转向时,全部车轮应绕一个瞬时转向中心旋转,不应有侧滑;(3) 传给转向盘的反冲要尽可能的小;(4) 转向后,转向盘应自动回正,并应使汽车保持在稳定的直线行驶状态;(5) 发生车祸时,当转向盘和转向轴由于车架和车身变形一起后移时,转向系统最好有保护机构防止伤及乘员;(6) 转向器和专项传动机构因摩擦产生间隙时,应能调整而消除之。
2转向系主要性能参数2.1转向器的效率功率P1从转向轴输入,经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率,用符号η+表示,η+=(P1—P2)/Pl;反之称为逆效率,用符号η-表示,η-=(P3—P2)/P3。
式中,P2为转向器中的摩擦功率;P3为作用在转向摇臂轴上的功率。
为了保证转向时驾驶员转动转向盘轻便,要求正效率高。
为了保证汽车转向后转向轮和转向盘能自动返回到直线行驶位置,又需要有一定的逆效率。
为了减轻在不平路面上行驶时驾驶员的疲劳,车轮与路面之间的作用力传至转向盘上要尽可能小,防止打手又要求此逆效率尽可能低。
2.1.1转向器正效率η+影响转向器正效率的因素有:转向器的类型、结构特点、结构参数和制造质量等。
(1)转向器类型、结构特点与效率在前述四种转向器中,齿轮齿条式、循环球式转向器的正效率比较高,而蜗杆指销式特别是固定销和蜗杆滚轮式转向器的正效率要明显的低些。
汽车齿轮齿条式转向器设计设计目标:1.高效转向:齿轮齿条式转向器应当能够有效转换转向力,确保车辆可以顺利转向,提供良好的操控性。
2.轻量化:为了减轻车辆重量,并达到节能减排的目标,齿轮齿条式转向器的设计应尽量减少材料使用。
3.高可靠性:齿轮齿条式转向器需要经受长时间的运转和负荷,因此其设计应具有良好的可靠性和耐久性。
设计过程:1.齿轮的选择:根据汽车转向角度的需求以及转向力的大小,选择合适的齿轮来实现转动方向到线性运动的转换。
齿轮的设计应考虑密齿设计,以保证转向的精准性。
2.齿条的设计:根据齿轮的尺寸和形状,设计相匹配的齿条。
齿条的设计应考虑到强度和刚度,以确保转向过程中不会出现弯曲等变形。
3.齿轮齿条的配合:齿轮和齿条的配合应具有紧密的工作间隙,以确保传动效率和转向的精确性。
在配合过程中,还需要考虑润滑剂的使用,以减少摩擦和磨损。
4.结构设计:齿轮齿条式转向器的整体结构设计应兼顾刚度和重量。
采用轻量化的材料,并合理设计零件的形状和连接方式,以减少材料使用,并提供良好的强度和刚度。
设计优化:1.模拟仿真:使用计算机辅助设计软件对齿轮齿条式转向器进行模拟仿真,分析不同参数对性能的影响。
通过优化设计参数,提高转向的效率和精确度。
2.材料选择:选择具有高强度、低摩擦系数和良好的耐磨性的材料,以确保齿轮齿条的操作寿命和可靠性。
3.系统集成:将齿轮齿条式转向器与其他转向系统零件进行合理的系统集成,以提供最佳的转向和操控性能。
4.优化结构:通过减少零件数量和优化结构的形状,减少齿轮齿条式转向器的重量,提高汽车整体的轻量化水平,减少能耗和排放。
总结:。
汽车齿轮齿条式转向器参数设计汽车转向系统是汽车动力传动和悬挂系统的重要组成部分,它的设计和制造影响了车辆的操控性能和乘坐舒适性。
汽车齿轮齿条式转向器是一种常见的车辆转向系统,本文将对其参数设计进行阐述,以期为汽车转向系统的研究提供参考。
一、概述齿轮齿条式转向器主要由操纵杆、齿轮、齿条、支架等组件构成。
当驾驶人转动方向盘时,通过操纵杆传递动力到与方向盘相连接的齿轮,在齿条的带动下,车轮转向。
二、齿轮和齿条的选择齿轮和齿条的选择是转向器设计的关键。
一般来说,齿轮和齿条的模数、齿数、压力角等参数应根据车辆参数和使用条件进行选择。
1.模数的选择模数是齿轮和齿条的尺寸参数,影响转向器的精度和承载能力。
模数取值过大会导致齿轮和齿条体积增大,重量增加,但能更好地承受转向时的冲击载荷,降低齿轮磨损,提高转向精度。
模数取值过小会导致齿轮齿条精度下降,易受冲击载荷影响,影响转向稳定性。
一般来说,汽车齿轮齿条式转向器的模数为1.5~2.5mm。
3.压力角的选择压力角是齿轮齿条式转向器中最重要的参数之一。
它直接影响齿轮和齿条的啮合精度和承载能力。
压力角较大时,齿轮和齿条的接触面积较大,啮合精度优良,但承载能力较小;压力角较小时,齿轮和齿条的承载能力增加,但接触面积减小,啮合精度下降。
一般来说,汽车齿轮齿条式转向器的压力角为20度。
三、支架的结构设计支架是连接齿轮和齿条的重要部件,它的结构设计直接影响转向器的稳定性和安全性。
一般来说,支架应具有足够的强度、刚度和稳定性,能够承受转向时的冲击载荷和侧向力。
支架的体积、重量也应尽可能小,以减轻车辆毛重和提高燃油经济性。
四、操纵力的设计操纵力是指从方向盘传递到转向器的力量。
操纵力大小直接影响驾驶人的操作感受和驾驶劳动强度。
操纵力过大会使驾驶人疲劳,影响行驶安全;操纵力过小则容易误操作,同时也不利于驾驶人的操作感受。
一般来说,汽车齿轮齿条式转向器的操纵力应在200~300N之间。
齿轮齿条式转向器设计⽬录摘要Abstract1 绪论 (1)齿轮齿条式转向器概述 (1)齿轮齿条式动⼒转向器的原理 (2)1.2.1齿轮齿条转向器的⼯作原理 (2)1.2.2动⼒转向系统的⼯作原理 (2)2 转向器整体结构设计⽅案分析 (4)动⼒转向器的整体结构及附属机构 (4)转向器结构设计⽅案分析 (4)液压动⼒转向特点分析 (5)3转向器结构⽅案的确定和具体设计 (6)转向器结构的确定和设计 (6)3.1.1阿克曼⼏何学 (6)R (7)3.1.2最⼩转弯半径min3.1.3转向系的效率 (7)3.1.4转向系的⾓传动⽐与⼒传动⽐ (7)齿轮齿条传动副的确定和设计 (10)3.2.1变传动⽐齿轮齿条的原理分析 (10)3.2.2斜齿圆柱齿轮的设计 (11)3.2.3传动副传动⽅案的设计 (12)3.2.4齿条的设计 (12)动⼒缸结构设计 (13)3.3.1作⽤⼒的计算 (13)4 结论 (16)参考⽂献致谢齿轮齿条式转向器设计1 绪论齿轮齿条式转向器概述汽车⾏驶时要经常改变⾏驶⽅向,这就需要有⼀套能够按照驾驶需要使汽车转向的机构,它将司机转动⽅向盘的动作转变为车轮(通常是前轮)的偏转动作。
这套机构就是汽车的转向系。
转向系通过对左、右车轮不同转⾓的合理匹配来保证汽车沿着设想的轨迹运动[3]。
按转向⼒能源的不同,可将转向系分为机械转向系和动⼒转向系。
机械转向系的能量来源是⼈⼒,所有传⼒件都是机械的,由转向操纵机构(⽅向盘)、转向器、转向传动机构三⼤部分组成。
其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构,是转向系的核⼼部件。
动⼒转向系除具有以上三⼤部件外,其最主要的动⼒来源是转向助⼒装置。
由于转向助⼒装置最常⽤的是⼀套液压系统,因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐,它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作⽤[1]。
转向器(也常称为转向机),是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的⼀组齿轮机构,同时也是转向系中的减速传动装置。
齿轮齿条式转向器的工作原理
齿轮齿条式转向器(也称作齿轮齿条传动机构)是一种常见的机械传动装置,用于将旋转运动转换为直线运动。
其工作原理如下:
1. 齿轮:齿轮是一个圆盘状的零件,边缘上有一系列的齿嵌入其中。
齿轮通常由硬度高的金属制成。
齿轮的直径和齿数决定了其传动比。
2. 齿条:齿条是一个长条状的零件,上面有一系列的齿槽,齿槽的形状与齿轮的齿相匹配。
齿条通常由硬度高的金属或者塑料制成。
3. 工作原理:当齿轮被驱动旋转时,齿轮的齿与齿条的齿槽相互咬合。
由于齿轮的齿数固定,当齿轮旋转一周时,齿条将沿着其长度方向移动固定的距离。
通过改变齿轮的旋转速度或者齿数,可以调节齿条的速度和运动方向。
4. 应用:齿轮齿条式转向器广泛应用于机械制造、汽车工业和其他行业的传动装置中。
它们常被用于转向系统、平移机构、门窗拉链等需要将旋转运动转化为直线运动的场合。
总之,齿轮齿条式转向器通过齿轮和齿条的相互咬合,将旋转运动转换为直线运动,从而实现机械传动的功能。
目录一、齿轮齿条动力转向器零件结构和参数设计1 范围12 规范性引用文件 13 设计原则 14 总体设计 24.1 输入接口 24.2 方案设计 24.2.1 结构选定 24.2.2 主要参数 24.2.3 强度校核 34.3 总体参数计算 34.3.1 转向器总成角传动比 34.3.2 转向器总成输出力 34.3.3 齿轮齿条参数确定 44.3.4 齿轮旋向判定 44.3.5 动力转向器工作流量的选择 54.4 结构设计 54.4.1 转向阀的选择 54.4.2 扭杆 64.4.3 转阀转动限位结构 74.4.4 密封元件的选择 84.4.5 紧固件的选择 84.4.6 主要零件设计要求 94.4.6.1 齿轮齿条动力转向器总成图 94.4.6.2 齿轮 104.4.6.3 齿条 114.4.6.4 阀组件 114.4.6.5 转向轴 124.4.6.6 液压缸 134.4.6.7 壳体 144.4.6.8 调整体组件 144.4.6.9 壳体组件/壳体液压缸组件 154.4.6.10 阀壳体 154.4.6.11 中部球头节(IBJ)/外部球头节(OBJ)组件 164.4.6.12 大卡箍 164.4.6.13 防护套 164.4.6.14 小卡箍 174.4.6.15 锁紧薄螺母 174.4.6.16 下端压紧螺塞 174.4.6.17 支承套 174.4.6.18 调整弹簧 175 基本参数性能及试验方法 18 5.1 总圈数测定实验 18 5.1.1 样件条件 18 5.1.2 装配条件 18 5.1.3 加载工况 185.1.4 试验结果 19 5.2 空载转动力矩试验 19 5.2.1 样件条件 19 5.2.2 装配条件 19 5.2.3 加载工况 195.2.4 试验结果 19 5.3 逆向齿条力 19 5.3.1 样件条件 19 5.3.2 装配条件 19 5.3.3 加载工况 195.3.4 试验结果 19 5.4 转向器间隙测试 19 5.4.1 样件条件 19 5.4.2 装配条件 19 5.4.3 加载工况 205.4.4 试验结果 20 5.5 机械效率 20 5.5.1 样件条件 20 5.5.2 装配条件 20 5.5.3 加载工况 205.5.4 试验结果 20 5.6 输入输出特性 21 5.6.1 样件条件 21 5.6.2 装配条件 21 5.6.3 加载工况 215.6.4 试验结果 216 设计综述 21一、齿轮齿条动力转向器零件结构和参数设计1范围本标准是为了规范齿轮齿条式动力转向器的设计而制定的,以确保满足设计要求,提高产品及零部件的综合性能水平,实现最佳综合效能。
齿轮齿条转向器内部结构齿轮齿条转向器是一种常见的机械传动装置,主要用于将旋转运动转换为直线运动。
它由齿轮和齿条两部分组成,通过它们之间的啮合来实现转向功能。
下面将详细介绍齿轮齿条转向器的内部结构。
一、齿轮部分齿轮是齿轮齿条转向器的核心组成部分,它负责传递和转换运动。
通常情况下,齿轮有两个或多个,它们的齿数、模数和压力角等参数可以根据具体需求进行设计。
齿轮一般采用圆柱齿轮,齿轮的齿面硬度要求高,以确保传动的可靠性和耐久性。
二、齿条部分齿条是齿轮齿条转向器中的另一个重要组成部分,它通常是一根长条状的金属材料,上面有一定数量的齿槽。
齿条的齿槽与齿轮的齿相互啮合,通过齿轮的转动来带动齿条做直线运动。
齿条的长度和齿槽的形状和尺寸需与齿轮相匹配,以保证运动的平稳和精确。
三、传动机构齿轮齿条转向器的内部还包括一些传动机构,用于连接齿轮和齿条,并确保它们之间的正常运动。
传动机构一般由轴和轴承组成,轴用于支撑齿轮和齿条,并使其能够自由旋转和滑动。
轴承则起到减少摩擦和保持传动部件相对位置的作用,以提高传动效率和使用寿命。
四、润滑系统为了确保齿轮齿条转向器的正常运转,内部通常还配置有润滑系统。
润滑系统可以提供足够的润滑油或润滑脂,以减少齿轮和齿条之间的摩擦和磨损,并降低噪音和振动。
同时,润滑系统还可以冷却传动部件,以提高其工作效率和寿命。
总结:齿轮齿条转向器的内部结构主要包括齿轮部分、齿条部分、传动机构和润滑系统。
这些部件相互配合,通过齿轮的旋转将旋转运动转换为直线运动,实现转向功能。
齿轮和齿条的设计和制造要求精确,传动机构和润滑系统的配置要合理,以确保齿轮齿条转向器的正常运转和可靠性。
这种转向器在工程和机械领域中广泛应用,为许多设备和机器的运动控制提供了重要的支持。
转向器齿轮齿条设计与受力分析齿轮齿条转向器结构简单,传动效率高;当齿轮齿条出现磨损间隙后能自动调整间隙,不仅提高系统刚度,还能防止工作产生的冲击和噪声且转向器体积小、制造成本低,循环式转向器和齿轮齿条转向器将是以后转向器的发展趋势和潮流,文章特别对齿轮齿条设计及受力部分作详细阐述。
标签:齿轮齿条;转向器;受力1 主要参数齿轮齿条转向器的齿轮多数采用斜齿轮。
齿轮模数多在2-3mm之间,主动小齿轮齿数多数在5-7个齿范围变化,压力角取20°,齿轮螺旋角的取值范围多为9°-15°。
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。
变速比的齿轮压力角,对现有结构在12°-35°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。
齿条选用45钢制造,而主动小齿轮选用20CrMo材料制造,为减轻质量壳体用铝合金压铸。
在本设计中,选取转向器输入端施加的扭矩T=20Nm,齿轮传动一般均加以润滑,啮合齿轮间的摩擦力通常很小,计算輪齿受力时,可不予考虑。
齿轮齿条的受力状况类似于斜齿轮,齿条的受力分析如图(见图1)2 齿条的受力分析如图,作用于齿条齿面上的法向力Fn,垂直于齿面,将Fn分解成沿齿条径向的分力(径向力)Fr,沿齿轮周向的分力(切向力)Ft,沿齿轮轴向的分力(轴向力)Fx 。
各力的大小为:参考文献[1]王望予.汽车设计.第四版.[M].北京:机械工业出版社,2004.[2]余志生.汽车理论.第3版[M]..北京:机械工业出版社,2000.[3]陈家瑞.汽车构造下册.第3版[M].北京:机械工业出版社,2009(2).[4]许立忠周玉林.机械设计.第七版[M].北京:中国标准出版社,2009.[5]韩晓娟.机械设计课程设计指导手册[M].北京:中国标准出版社,2008.[6]安子军.机械原理[M].北京:国防工业出版社,2009(3).。
齿轮齿条动力转向器试验方法及标准研究
齿轮齿条动力转向器是一种机械传动装置,广泛应用于各种车辆和机械设备中,用于实现转向功能。
为确保齿轮齿条动力转向器的质量和性能,需要对其进行试验。
本文将介绍齿轮齿条动力转向器试验方法及标准的研究。
一、试验方法
1.外观检查:对齿轮齿条动力转向器进行外观检查,检查其表面是否平整,有无裂纹、变形、磨损等缺陷。
2.尺寸测量:对齿轮齿条动力转向器的尺寸进行测量,包括齿轮、齿条、轴承、轴等部件的直径、长度、间距等。
3.转矩试验:将齿轮齿条动力转向器安装在试验台上,通过电机驱动齿轮旋转,测量其输出转矩和转速,并记录其功率和效率。
4.耐久性试验:将齿轮齿条动力转向器安装在实际使用的车辆或机械设备上,进行长时间的运行试验,检查其性能和寿命。
二、试验标准
1.外观标准:齿轮齿条动力转向器表面应平整光滑,无裂纹、变形、磨损等缺陷。
2.尺寸标准:齿轮齿条动力转向器的尺寸应符合设计要求,直径、长度、间距等误差应在允许范围内。
3.转矩标准:齿轮齿条动力转向器的输出转矩应符合设计要求,转速和效率应在允许范围内。
4.耐久性标准:齿轮齿条动力转向器应具有较长的使用寿命,经过长时间的运行试验后,其性能应保持稳定,无明显的损坏和磨损。
以上是齿轮齿条动力转向器试验方法及标准的研究,通过对其进行科学合理的试验和检测,可以确保其质量和性能,提高其可靠性和使用寿命。
齿轮齿条式转向器的结构形式齿轮齿条式转向器是一种常见的机械装置,广泛应用于汽车和其他交通工具的转向系统中。
它使用齿轮和齿条的配合来实现转向的目的。
下面将详细介绍齿轮齿条式转向器的结构形式。
齿轮齿条式转向器主要由三部分组成:齿轮,齿条和转向杆。
齿轮是一个圆盘状的零件,上面有一定数量的齿。
齿条是一种长条状的零件,它的一侧有一定数量的齿槽,与齿轮的齿相配合。
转向杆是连接齿轮和转向系统的零件,通过转动转向杆来实现对齿轮的控制。
齿轮齿条式转向器的工作原理是这样的:当转向杆转动时,它会带动齿轮转动。
齿轮的齿与齿条的齿槽相配合,当齿轮转动时,齿条也会随之移动。
通过控制转向杆的转动方向和角度,可以控制齿轮的转动方向和角度,从而实现转向的目的。
齿轮齿条式转向器有多种结构形式,下面将介绍其中的几种常见形式。
第一种结构形式是单齿轮齿条式转向器。
这种结构形式中,齿轮和齿条只有一对,通过转向杆的控制来实现转向。
这种结构形式简单、紧凑,适用于小型车辆。
第二种结构形式是双齿轮齿条式转向器。
这种结构形式中,齿轮和齿条有两对,通过转向杆的控制来选择其中的一对进行转向。
这种结构形式可以提供更大的转向角度范围,适用于大型车辆。
第三种结构形式是滚珠齿轮齿条式转向器。
这种结构形式中,齿轮和齿条之间引入了滚珠,通过滚珠的滚动来减小齿轮和齿条之间的摩擦,提高转向的灵活性和精度。
这种结构形式适用于高速转向和高精度要求的场合。
齿轮齿条式转向器的结构形式还可以根据齿轮和齿条的材料来区分,常见的材料有铸铁、钢和塑料等。
不同的材料在强度、耐磨性和成本等方面有所差异,可以根据具体的使用要求选择合适的材料。
齿轮齿条式转向器是一种常见的机械装置,通过齿轮和齿条的配合实现转向的目的。
它具有结构简单、可靠性高和成本低等优点,广泛应用于汽车和其他交通工具的转向系统中。
不同的结构形式和材料可以满足不同的转向要求,为驾驶员提供舒适、灵活和精确的转向体验。
齿轮齿条式转向器的结构齿轮齿条式转向器是一种常用于机械设备中的转向装置,它的结构复杂而精密。
本文将从齿轮和齿条的构造、工作原理、优缺点和应用等方面进行详细介绍。
一、齿轮的构造齿轮是齿条齿轮式转向器中的重要组成部分,它通常由金属材料制成,具有一定的硬度和强度。
齿轮的外形呈圆盘状,中间有一系列等距的齿槽,齿槽的形状和数量决定了齿轮的性能和用途。
齿槽的形状通常为直齿、斜齿或渐开线齿等,其中渐开线齿是最常用的形式,因为它能够实现平稳的传动和较低的噪音。
二、齿条的构造齿条是齿轮齿条式转向器中与齿轮相配合的零件,它通常由金属材料制成,具有一定的硬度和强度。
齿条的外形呈长条状,两侧有一系列等距的齿槽,齿槽的形状和数量与齿轮的齿槽相匹配。
齿条的形状和尺寸与齿轮相对应,确保它们能够良好地咬合并进行传动。
齿条通常安装在机械设备的底座或支架上,起到支撑和定位的作用。
三、齿轮齿条的工作原理齿轮齿条式转向器的工作原理基于齿轮和齿条的咬合和运动。
当齿轮和齿条咬合时,齿轮的转动会带动齿条的运动,从而实现转向装置的转向功能。
具体而言,当齿轮转动时,齿轮上的齿槽与齿条上的齿槽相互咬合,通过齿轮的转动将力传递给齿条,使齿条沿着指定的方向进行运动。
反之,当齿条移动时,齿条上的齿槽与齿轮上的齿槽相互咬合,通过齿条的运动将力传递给齿轮,使齿轮转动。
通过这种咬合和运动的方式,齿轮齿条可以实现转向器的转向功能。
四、齿轮齿条式转向器的优缺点齿轮齿条式转向器具有一些优点和缺点,下面将分别进行介绍。
优点:1. 齿轮齿条结构简单,制造和安装相对容易;2. 转向精度高,传动效率高;3. 能够承受较大的转矩和载荷;4. 咬合面积大,传动平稳,噪音较低。
缺点:1. 齿轮齿条结构相对复杂,需要更多的材料和工艺;2. 齿轮齿条的咬合面需要经常润滑,维护成本较高;3. 齿轮齿条的尺寸较大,占用空间较多。
五、齿轮齿条式转向器的应用齿轮齿条式转向器广泛应用于各种机械设备中,特别是需要实现转向功能的场合。
齿轮齿条式转向器的结构形式引言:齿轮齿条式转向器是一种广泛应用于机械系统中的重要装置,它能够将人的转向动作转化为机械系统的转向动作,实现精确的方向控制。
本文将介绍齿轮齿条式转向器的结构形式及其工作原理,并分析其在不同应用场景下的优势。
一、齿轮齿条式转向器的结构组成齿轮齿条式转向器主要由齿轮、齿条、螺杆、传动杆及转向机构等组成。
其中,齿轮是转向器的核心部件,它通过与齿条的啮合来传递转向力。
而齿条则是一种长条形的金属条,具有一定的齿齿间隔,与齿轮配合使用。
螺杆是通过旋转来推动传动杆的零件,传动杆则将螺杆的旋转运动转化为线性运动,从而控制齿轮与齿条的相对位置。
二、齿轮齿条式转向器的工作原理当驾驶员操纵转向盘时,转向器的转向机构将其转动方向传递给齿轮,齿轮与齿条之间的啮合作用使得齿轮沿着齿条的方向移动。
而齿条的线性运动则是由传动杆通过螺杆的旋转运动驱动的。
通过这样的工作原理,齿轮齿条式转向器能够将人的转向动作准确地传递给机械系统,实现精确的方向控制。
三、齿轮齿条式转向器的优势及应用场景1. 精准性:齿轮齿条式转向器具有高精度的传动特性,能够实现精确的方向控制,适用于对转向精度要求较高的场景,如汽车、工业机械等领域。
2. 载荷承受能力:齿轮齿条式转向器能够承受较大的载荷,具有较高的耐久性和可靠性,适用于需要承载大力矩的场景。
3. 反应速度快:由于齿轮齿条式转向器采用机械传动方式,其反应速度较快,能够在短时间内完成转向动作,适用于对转向速度要求较高的场景。
4. 结构简单:齿轮齿条式转向器的结构相对简单,易于制造和维修,成本较低,适用于大规模生产的场景。
齿轮齿条式转向器在汽车行业中得到了广泛的应用。
在汽车转向系统中,齿轮齿条式转向器能够精确地将驾驶员的转向动作传递给车辆的转向机构,实现方向的控制。
同时,由于齿轮齿条式转向器具有较高的精准性和反应速度快的特点,能够提供稳定的驾驶体验,保证行驶安全。
齿轮齿条式转向器还广泛应用于工业机械领域。
转向器工作原理转向器(也被称为方向机或转向装置)是汽车、航空器、船舶等交通工具中的一个重要部件,用于改变车辆或飞行器的方向。
其作用是将驾驶员的转向输入转化为车辆或飞行器的转向输出。
本文将介绍转向器的工作原理。
转向器是通过一系列齿轮、齿条、油封和液压装置等部件组成的。
常见的转向器类型包括齿轮齿条转向器和液压转向器。
齿轮齿条转向器采用了一组相互咬合的齿轮和齿条,当驾驶员转动方向盘时,通过传动机构将输入转向力传递给齿条,进而使齿条发生线性运动,最终将转向力转化为车辆的转向输出。
齿轮齿条转向器具有结构简单、成本低廉的优点,广泛应用于小型汽车和某些机械设备。
液压转向器采用了液压系统来实现转向输出。
当驾驶员转动方向盘时,传动机构将转向输入转化为液压力。
液压力通过油封和液压泵等部件传递给液压缸,液压缸然后将液压力转化为车辆的转向输出。
相比于齿轮齿条转向器,液压转向器具有承受更大转向力和作用力的优势,被广泛应用于大型汽车、船舶和飞行器等需要高度精确转向的交通工具。
液压转向器的工作原理可以简单地描述为:当驾驶员转动方向盘时,液压泵开始工作,通过驱动齿轮来吸入油液。
这个过程创建了液压力,然后通过油管将压力传递给液压缸。
液压缸的活塞在压力的作用下移动,并通过连接杆将转动力传递给车辆的转向系统。
当驾驶员松开方向盘时,液压泵停止工作,压力消失,转向系统恢复到初始状态。
除了上述两种常见的转向器类型,还有一些其他的转向器设计,例如电动转向器和液压电动转向器。
电动转向器通过电动机驱动转向过程,具有响应速度快和能量利用高的优势。
液压电动转向器则结合了液压系统和电动系统的优点,既能够提供高效的转向输出,又能够实现精确的控制。
总结来说,转向器是交通工具中至关重要的组件之一。
通过齿轮、齿条、油封和液压系统等部件的协同作用,将驾驶员的转向输入转化为车辆或飞行器的转向输出。
不同类型的转向器具有各自独特的优点,可以满足不同交通工具的转向需求。
第一章引言 .................................. 错误!未定义书签。
1.1汽车转向装置的设计趋势 ................................................................ 错误!未定义书签。
1.2汽车转向装置的发展趋势 ................................................................ 错误!未定义书签。
第二章齿轮齿条转向器设计方案选择 (1)第三章传动比的计算 (4)3.1 汽车方向盘(转向盘) (4)3.1 转向阻力矩 (4)3.3角传动比与力传动比 (4)第四章齿轮设计 (6)4.1 齿轮参数的选择[8] (6)4.2 齿轮几何尺寸确定[2] (6)4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11] (7)4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择 (7)4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。
(7)4.3.3齿面接触疲劳强度校核 (8)第五章齿条的设计 (9)5.1齿条的设计[6] (9)第六章齿轮轴的设计[4] (10)第七章其他零件的选择[6] (11)设计工作总结 ................................. 错误!未定义书签。
参考文献............................................................................... 错误!未定义书签。
致谢 ...................................................................... 错误!未定义书签。
第二章 齿轮齿条转向器设计方案选择适用车辆相关数据:驱动型式:4×2,发动机横置前置前驱;总质量:1470㎏;满载轴荷:前轴735㎏,后轴735㎏发动机最大功率:53kW/5200rpm ,发动机最大扭矩:121Nm/3500rpm轴距:2475㎜;轮胎:175/70R-13T ;轮辋:13521J 转向器的功用是将转向盘的回转运动转换为转向转动机构的往复运动。
转向器是转向系的减速传动装置,一般由1-2级减速传动副。
目前应用比较广泛的转向器有齿轮齿条式转向器、循环球式转向器、蜗杆滚轮式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器。
此次毕业设计,是设计机械转向系的转向器中的一种,齿轮齿条式转向器。
齿轮齿条式转向器的优点:结构简单、紧凑;壳体采用铝合金或镁合金压铸而成转向器的质量比较小;传动效率高达90%;转向灵敏;齿轮与齿条之间因磨损出现间歇后,利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节弹簧,能自动消除齿间间歇这不仅可以提高转向系统的刚度,还可以防止工作时产生冲击和噪声;转向器占用的体积小;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。
特别适于与烛式和麦费逊式悬架配用,便于布置等优点。
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,齿轮齿条式转向器有四种形式:中间输入,两端输出(图1-2a )、侧面输入,两端输出(图1-2b )、侧面输入,中间输出(图1-2c)、侧面输入,一端输出(图1-2d)。
图1-2采用侧面输入,中间输出方案时,由图1-3可见,与齿条固连的左、右拉杆延伸到接近汽车总想对称平面附近。
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,因此,两拉杆与齿条同时向左或向右移动,为此在转向器壳体上开有轴向的长槽,从而降低了它的强度。
图1-3采用两端输出方案时,由于转向拉杆长度受限制,容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。
但其结构简单,制造方便,且成本低等特点,常用于小型车辆上采用侧面输入,一端输出的齿轮齿条式转向器,常用在平头货车上。
如果齿轮齿条式转向器采用直齿圆柱齿轮与直齿齿条啮合,则运转平稳性降低,冲击力大,工作噪声增加。
此外,齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角只能是直角,为此,因与总体布置不适应而遭淘汰。
采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器,重合度增加,运转平稳,冲击与噪声均降低,而且齿轮轴线与齿条轴线之间的夹角易于满足总体设计的要求。
因为斜齿工作时有轴向力作用,所以转向器应该采用推力轴承,是轴承寿命降低,还有斜齿轮的滑磨比较大事它的缺点。
根据对四种不同类型转向器的对比选择,本课题将采用侧面输入两端输出的齿轮齿条转向器。
齿条断面形状有圆形(图1-1)、V形(图1-4)和Y形(图1-5)三种。
圆形断面齿条的制作工艺比较简单。
V形和Y形断面齿条与圆形断面比较,消耗的材料少,约节约20%,故质量小;位于齿下面的两斜面与齿条托座接触,可用来防止齿图1-4图1-5条绕轴线转动;Y形的断面齿条的齿宽可以做的宽一些,因而强度得到增加。
在齿条与托座之间通常装有碱性材料(如聚四氟乙烯)做的垫片,以减少滑动摩擦。
当车轮跳动、转向或转向器工作时,如在齿条上作用有能使齿条旋转的力矩时,应选用V形和Y形断面齿条,用来防止因齿条旋转而破坏齿条、齿轮的齿不能正确啮合的情况出现。
根据齿轮齿条式转向器和转向梯形相对前轴位置的不同,齿轮齿条式转向器在汽车上有四种布置形式:转向器位于前轴后方,后置梯形;转向器位于前轴后方,前置梯形;转向器位于前轴前方,后置梯形;转向器位于前轴前方,前置梯形。
图1-6齿轮齿条式转向器广泛应用于乘用车上.载质量不大,前轮采用独立悬架的货车和客车有些也用齿轮齿条式转向器.第三章 传动比的计算3.1 汽车方向盘(转向盘)转向盘的直径sw D 有一系列尺寸。
选用大的直径尺寸时,会使驾驶员进出驾驶室感到困难。
若选用小的直径尺寸,转向时,驾驶员要施加较大的力量,从而使汽车难于操纵,据原始数据,参见手册取sw D =400mm 则由作用方向盘上的力矩 m N M h ⋅=25 得作用在方向盘上的力N R M F sw h h 125200105.24=⨯==3.1 转向阻力矩P G f M r 313=[1]式中: f ---滑动摩擦系数,一般取0.7P---轮胎气压1G ---前轴载荷则 =r M P G f 313328.8N m =⋅ 3.3角传动比与力传动比转向系的传动比由转向系的角传动比wo i 和转向系的力传动比p i 组成.从轮胎接触地面中心作用在两个转向轮上的合力2w F 与作用在方向盘上的手力Fh 之比称为力传动比i p .方向盘的转角和驾驶员同侧的转向轮转角之比称为转向系角传动比i wo .它又由转向器传动比i w 转向传动装置角传动比i 'w 所组成.力传动比与转向系角传动比的关系i p =hw F F 2 而FW 和作用在转向节上的转向阻力矩Mr 有以下关系Fw =a M r作用在方向盘上的手力Fh 可由下式表示Fh =swhR M 侧i p =aM R Mh swr 2 若忽略磨擦损失侧wo kh ri M M ==βψ2 由此a Ri i swwo p •=式中 a -车轮节臂由式可知,力传动比与sw R .a 和wo i 有关,a 愈小,p i 愈大,转向愈轻便.由以上过程可计算出结果如下:1) 角传动比 hr wo M M i 2= 则 hr wo M M i 2= =328.822519⨯=2)力传动比 a R i i sw wo p ⨯=式中)112217587.5a B mm ==⨯=则 a R i i sw wo p ⨯=2001943.587.5=⨯=第四章 齿轮设计4.1 齿轮参数的选择[8]齿轮模数值取值为m=5.2,主动齿轮齿数为z=6,压力角取α=20°,齿轮螺旋角为β=12°,齿条齿数应根据转向轮达到的值来确定。
齿轮的转速为n=10r/min ,齿轮传动力矩25Nm ⋅,转向器每天工作8小时,使用期限不低于5年.主动小齿轮选用20MnCr5材料制造并经渗碳淬火,而齿条常采用45号钢或41Cr4制造并经高频淬火,表面硬度均应在56HRC 以上。
为减轻质量,壳体用铝合金压铸。
4.2 齿轮几何尺寸确定[2]齿顶高 ha =()()mm h m n ann 25.47.015.2=+⨯=+*χ 齿根高 hf ()()mm c h m n n an n 375.17.025.015.2=-+⨯=-+=**χ齿高 h = ha+ hf =mm 625.5375.125.4=+分度圆直径 d =mz/cos β=mm 337.1512cos 65.2=⨯ο齿顶圆直径 da =d+2ha =mm 837.235.8337.15=+齿根圆直径 df =d-2hf =mm 587.12475.2337.15=-基圆直径 mm d d b 412.1420cos 337.15cos =⨯==οα法向齿厚为 5.2364.07.022tan 22⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=παχπn n n n m s mm 593.4=端面齿厚为 5253.2367.0cos 7.022tan 222⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=βπαχπt t t t m s mm 275.5=分度圆直径与齿条运动速度的关系 d=60000v/πn1=⇒v 0.001m/s 齿距 p=πm=3.14×mm 85.75.2=齿轮中心到齿条基准线距离 H=d/2+xm=mm 4185.9(7.0)4.3 齿根弯曲疲劳强度计算[11]4.3.1齿轮精度等级、材料及参数的选择(1) 由于转向器齿轮转速低,是一般的机械,故选择8级精度。
(2) 齿轮模数值取值为m=5.2,主动齿轮齿数为z=6,压力角取α=20°.(3) 主动小齿轮选用20MnCr5或15CrNi6材料制造并经渗碳淬火,硬度在56-62HRC 之间,取值60HRC.(4) 齿轮螺旋角初选为β=12°4.3.2齿轮的齿根弯曲强度设计。
32114.12P sF m F n z Y kT m σΦ≥(1)试取K=3.1(2)斜齿轮的转矩 T=25N ·m(3)取齿宽系数 8.0=m φ(4)齿轮齿数 61=z(5)复合齿形系数 s F Y =32.3(6)许用弯曲应力 FP σ=0.7⨯FE σ=0.7⨯920=644N/2mmFE σ为齿轮材料的弯曲疲劳强度的基本值。