循环球式转向器概述

循环球式转向器总成
循环球式转向器原理
原理：当转动转向盘时，转向螺杆也随之转动，通过钢球将 作用力传给 螺母，螺母即产生轴向移动，同时，由于摩擦力 的作用，所有钢球在螺杆与螺母之间滚动，形成“球流” 。 钢球在螺母内绕行两周后，流出螺母进入导管，再由导管流 回螺母，随着螺母沿螺杆作轴向移动，其齿条带动齿扇运动， 齿扇带动摇臂轴转动，从而使转向摇臂产生摆动，通过转向 传动机构使转向轮偏转完成汽车转向。 基本结构：循环球式转向器由两级传动副、壳体、钢球和间 隙调整装置等组成。第一级是螺杆螺母传动副， 第二级是齿 条齿扇传动副。
动力传递路线
转向螺杆（转动）→球流（滚动）→转向螺母 （轴向移动）→转向摇臂轴（转动）→转向摇臂 （摆动）
注意事项
滚球与转向螺母总成的检查: 将蜗杆垂直竖立,检查滚球螺母随着平滑地转动，观察滚球螺 母是否下降，如果滚球螺母以自重下降不平滑，应检查蜗杆轴 是否弯曲,球槽是否有伤痕、毛刺和杂质。下降过快、卡滞或 配合隙超过规定时，应成对更换，也可换用加大尺寸组的钢球。 检查时，注意不要使螺母碰到蜗轮轴，否则会损坏球管。
循环球式转向器的拆装
实验目的
1、熟悉循环球式转向器的构造、元件组成。 2 、掌握其工作原理、拆卸、装配与检查、调 整方法。 3、初步掌握循环球式转向器的正确拆装顺序、 各零件的特点、装配时的注意事项。 4 、对循环球式转向器拆装过程难点分析。
个
第一级螺杆螺母传动副
转向螺母钢球 齿扇齿条 Nhomakorabea转向螺杆
第二级齿条齿扇传动副
拆下固定导管夹螺钉，注意要先拧
松一边，再拧下另一边，防止螺栓 磨损变形。
取下螺钉后，再拆下导管夹
注意事项：要将螺杆螺母略微 倾斜放置，使滚珠便于装入导 管夹槽中。

循环球式转向器拆装步骤1. 概述循环球式转向器是汽车转向系统中的重要组成部分，它能够将转向操作转换成车辆的偏转角度，使车辆按照所需方向行驶。

在一些情况下，需要对循环球式转向器进行拆装维修或更换。

本文将详细介绍循环球式转向器的拆装步骤。

2. 准备工作在拆装循环球式转向器之前，需要做一些准备工作，以确保操作的安全性和顺利性。

2.1 工具准备•扳手•螺丝刀•打气筒•润滑油2.2 确定停车位置在进行循环球式转向器的拆装之前，首先应将车辆停放在平坦且安全的位置。

确保车辆处于静止状态，并且刹车已经踩下，以防止车辆滑移造成意外伤害。

2.3 断开电源在开始拆卸循环球式转向器之前，先断开车辆的电源。

这可以防止意外启动发动机或其他电气部件的运作。

3. 拆卸步骤接下来，我们将逐步介绍如何拆卸循环球式转向器。

3.1 拆除转向轮首先，使用螺丝刀将转向轮上的螺丝拆卸。

然后，轻轻拧下转向轮，注意不要使用过大的力气，以免损坏转向轮。

3.2 拆卸保护罩在转向轮拆除之后，需要拆卸循环球式转向器的保护罩。

使用扳手拆卸保护罩上的螺丝，然后轻轻将保护罩取下。

3.3 松开上下行程开关在拆卸保护罩之后，可以看到上下行程开关。

使用扳手松开上下行程开关上的固定螺丝，然后将其从循环球式转向器上取下。

3.4 拆卸转向器本体在拆卸上下行程开关之后，可以看到循环球式转向器的本体部分。

使用扳手将连接转向器本体和转向杆的螺丝松开，然后将转向器本体从转向杆上取下。

3.5 拆卸球头连接杆在取下转向器本体之后，可以看到球头连接杆。

使用扳手将球头连接杆上的螺丝松开，然后将球头连接杆从转向器本体上取下。

4. 安装步骤在拆卸循环球式转向器之后，可能需要进行维修或更换。

接下来，我们将介绍安装循环球式转向器的步骤。

4.1 安装球头连接杆首先，将球头连接杆安装到转向器本体上。

使用扳手拧紧球头连接杆上的螺丝，确保其紧固牢固。

4.2 安装转向器本体在安装球头连接杆之后，需要将转向器本体装回转向杆上。

循环球式转向器计算说明书汽车循环球式转向器设计摘要循环球式转向器是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副总成。

循环球式转向器的优点是：在螺杆与螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%~85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度，螺杆和螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行；适合来做整体式动力转向器。

本文的主要内容即是设计一款机械式循环球式转向器。

通过查阅相关文献资料，进行循环球式转向器的尺寸的设计计算与强度校核，然后进行循环球式转向器的三维CATIA建模，最后绘制转向器的二维装配图及其重要零件的零件图。

关键词：循环球式转向器；三维建模；螺杆螺母传动副Circulating Ball Type Steering of the VehicleDesignAbstractCirculating ball type steering gear is formed by the screw and nut of the spiral groove ball inside the transmission, vice, and the nut on the rack and constitute of the rocker arm shaft gear fan drive assembly.The advantage of circulating ball type steering gear :Between the screw and nut because of circulating ball,change the sliding friction to rolling friction,so transmission efficiency can reach 75% ~ 85%;On the structure and processmeasures,including improve the manufacturing accuracy, and improve the surface roughness of the work surface,the spiral groove on the screw and nut for quenching and grinding.Make it has enough hardness and wear resistance, to ensure adequate service life;Steering gear ratio can change;Stable and reliable;Rack and gear clearance between fan adjustment work easily;Suitable for integrated power steering.The main content of this title is to design a mechanical circulating ball type steering gear.Through consulting relevant literature,to design and calculation of the size of the circulating ball type steering gear and strength check.Then the circulating ball type steering gear three-dimensional modeling using CATIA.Finally draw the redirector assembly drawing and part drawing of important parts.Key words: Circulating ball type steering gear;3 d modeling;The screw and nut combination目录摘要 (1)Abstract (1)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.3 研究的目的及意义 (6)1.4 研究内容和设计方法 (6)第2章转向器的设计 (8)2.1 转向器的组成与分类 (8)2.2 循环球式转向器方案分析 (10)2.3 转向器主要性能参数 (12)2.3.1 转向器的效率 (13)2.3.2 传动比的变化特性 (15)2.3.3 转向器传动副的传动间隙t (18)2.4 循环球式转向器设计与计算 (20)2.4.1 转向器计算载荷的确定 (20)2.4.2 循环球式转向器主要尺寸参数的确定 (21)2.4.3 零件的强度校核 (29)第3章基于CATIA的三维造型 (33)3.1 CATIA简介 (33)3.2 循环球式转向器的三维建模 (33)3.2.1 转向螺杆的建模 (33)3.2.2 转向器的装配设计 (35)总结 (38)致谢 (40)参考文献 (41)附件一 (43)附件二 (46)第1章绪论1.1 课题背景21世纪的开局十年，既是我国改革开放经济高速增长的十年，也是我国的汽车工业快速发展的十年。

转向器的拆装与检修（循环球式）循环球式转向器主要由壳体、螺杆螺母总成、齿扇摇臂轴总成。

（插入汽车构造图册43-44页图）。

它有两极传动副，第一级螺杆螺母传动副，第二级齿条齿扇传动副。

它具有传动效率高、操纵轻便、使用寿命长等。

它的功用是：增大转向盘传到转向摇臂的力，并改变力的方向，由转向传动机构传给转向轮，实现汽车转向。

一、分解：（一）清洗、放油。

（二）取中。

（转动螺杆到头，记住总圈数，做一标记，然后回退总数的一半。

此时，螺母正处在螺杆中间位置。

）（三）拆下侧盖取出齿扇摇臂轴总成。

注意不要碰伤油封和端头螺纹。

操作如图所示。

（四）摇臂轴的分解如图所示。

（插入205页图3-14）（五）拆下底盖取出螺杆螺母总成。

注意不要碰伤油封。

操作如图所示。

（六）螺杆螺母总成若无异常情况（转动灵活、滚道无异常损伤、轴向及径向间隙符合要求等）尽量不解体、必须解体时先拆导管卡子—导管—钢球—螺母—螺杆。

注意两导管钢球分别放置并做好标记。

（插入206页图3-16）（七）分解后，按要求对零件进行认真清洗。

然后进行零件分类检修二、检修：（一）壳体的检修：1.用检视法、浸油法检查壳体有无裂纹、损伤若出现裂纹，应更换。

2.壳体与盖结合面平面度误差不得超过0.1mm。

否则可修磨平整。

3）油封不得老化变形否则应更换。

（二）螺杆螺母总成的检修：1.螺杆、螺母滚道表面及螺母齿面应无金属剥落、明显磨损、凹痕，否则应更换。

2.用磁力探伤法检测螺杆应无裂纹，否则应更换。

3.螺母在螺杆上，轴向、径向间隙大于0.05mm时，更换全部钢球。

（钢球直径差值极限0.01mm。

）4.检查螺杆的径向、轴向以及两端轴颈垂直与水平跳动量，其使用极限分别为0.80、0.10、0.10mm，如图所示。

（插入207页图3-17）5.导管及卡子应完好无损。

6.轴承不得有点蚀、烧蚀或保持架明显变形，否则应整套更换。

（三）齿扇摇臂轴的检修：1.用磁力探伤法检测摇臂轴：不得有裂纹，弯曲度不超过0.05mm，否则应更换。

2、转向摇臂
把转向器输出的力和运动传给直拉杆或横拉 杆，进而推动转向轮偏转
2、转向摇臂
转向器与直拉杆之间的传动件；
大端用花键与摇臂轴连接，小端用球头销与直拉杆连接；
3、转向直拉杆
（1）作用： 转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。
（2）结构：
在转向轮偏转或悬架弹性变形相对于车架跳动时，转向直拉 杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为不发 生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。
循环球式转向器结构—齿条齿扇式
3、原理： 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴 向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下， 所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。在转向 器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱 出。
循环球式转向器结构—齿条齿扇式
动力路线： 转向螺杆——循环球——螺母——齿扇——摇臂
齿轮齿条式转向器
传动副：转向齿轮(主动件)、转向齿条(从动件) 。
齿轮 齿条
齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器
齿轮齿条转向器工作过程
动力路线： 方向盘——转向轴——转向齿轮——转向齿条——转向拉杆
图 片
视 频
齿轮齿条式转向器
弹簧通过垫片、 压块将齿条压靠 在齿轮上，保证 无间隙配合。弹 簧预紧力用调整 螺钉调节，螺钉 端部起到限位作 用，防止跳齿。
各种定义：
传动效率：转向器的输出功率与输入功率之比 正向传动：作用力从转向盘到转向摇臂传递 逆向传动：转向摇臂受到路面冲击力传递到转向盘
各种定义：
可逆式转向器： 作用力在方向盘和摇臂之间都容易传递的转向器 作用力在转向盘和转向摇臂之间都很容易传递有利于转向 回正，也容易“打手”现象。

转向系包括转向器和转向传动机构。

转向系的要求；转向器的工作原理：转向器的分类；重点突出循环球式转向器优点缺点；怎么改进缺点，循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。

循环球式转向器是汽车转向系中最重要的部件，它的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。

它由两级传动副构成：第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

在第一级传动副中，螺杆螺母的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，实现滚动摩擦，可使正效率可达到90%。

因此循环球式转向器是目前国内外机械式和液压动力式汽车转向器应用最广泛的结构型式之一。

转向螺母是循环球式转向器中核心件之一，工作时与钢球接触，发生滚动摩擦，并有由于路面不平传到螺母的冲击。

由此转向螺母的钢球滚道轮廓形状是设计的关键，如果滚道与钢球的接触点不正确，将导致转向器卡死，造成翻车事故。

文中使用SolidWorks软件建立某车型汽车循环球式转向器的组件——转向螺母的精确三维模型，以便为后续的有限元分析、工作过程仿真和建立虚拟样机提供真实精确的三维仿真模型。

1 转向螺母的滚道设计原理转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽，它们的螺旋滚道槽法截面轮廓见图1。

采用双圆弧滚道型面可以保证钢球滚珠和滚道面的“三点接触”，通过第三接触点C的法向反力Nc来和摩擦力fA、fB相平衡，使滚珠在几乎无滑移的情况下即可达到力的平衡，大大减轻其自锁效应。

自锁效应是指在两个摩擦力fA、fB组成力偶的作用下，滚珠向螺母或螺杆滚道侧的滑动现象。

如果滚珠滑动过大，将导致滚珠和接触滚道发生塑性变形，使整个螺旋副传动卡死，造成转向器不能转向，引发交通事故。

采用双圆弧滚道型面的滚珠螺旋副能减小自锁效应的关键是严格控制三者的配合间隙，过大的间隙将使得滚珠必须滑移一个较大的间隙值后才能与滚道的第三点接触，甚至不出现第三点接触。

简述汽车循环球式转向器的结构和工作原理。

汽车循环球式转向器是汽车转向系统的一种重要组成部分。

它通过将输入的转向力转化成输出的转向力，实现车辆行驶方向的控制。

本文将对汽车循环球式转向器的部件构成、结构原理、工作流程等进行详细介绍。

汽车循环球式转向器主要由外壳、油路系统、球栓、轴套、皮碗、球道、小球、杆头、齿轮、齿轮壳、轴等多个部件组成。

球栓和轴套结构比较特殊，是汽车循环球式转向器的核心组成部分。

球栓是一个类似小球的部件，由两个半球体组成。

半球体内部有一个球道，可以与轴套的球道相匹配。

轴套则是一个中空的部件，外部呈圆柱体状，内部有一个球道。

轴套与球栓之间有一道缝隙，用以通油。

齿轮和齿轮壳是汽车循环球式转向器的另一个重要组成部分，用来减小输入输出转向力之间的误差。

汽车循环球式转向器的结构原理比较简单。

当车辆进行转弯时，方向盘旋转产生的力矩将通过油路系统传递到汽车循环球式转向器。

接着，球栓和轴套开始相互接触，形成油路通道，将油液润滑到齿轮和齿轮壳之间。

齿轮和齿轮壳将输入的转向力转化成输出的转向力，调整车轮的转向角度，使车辆正确行驶。

汽车循环球式转向器的核心组成部分是球栓和轴套。

其结构原理可以基于液压力学来解释。

当方向盘发生旋转时，会产生一个流动液体的液压力。

这种力会通过球栓和轴套的结构进行转化，使得液压力在油路系统中形成一个闭合循环，从而实现转向的目的。

汽车循环球式转向器的工作流程可以描述为如下几个步骤：1.方向盘旋转：当车辆需要转向时，司机会通过方向盘控制汽车的转向角度。

这种旋转会产生力矩，传递到汽车循环球式转向器中。

2.液压力传递：转向力矩会通过油路系统传递到球栓和轴套中，使两者之间的接触面积增加。

在这个过程中，液压力在油路系统中形成一个封闭的循环，从而使球栓和轴套之间不断地进行相互接触和分离。

这种接触和分离形成的油道可以将压缩液体传递到齿轮和齿轮壳之间。

3.输出转向力：经过齿轮和齿轮壳的作用，输入的转向力被转化成了输出的转向力。

循环球式转向器概述学号姓名联系方式1 转向器概述转向器总成是汽车行驶系统中的重要安全部件，其质量好坏对汽车直线行驶的稳定性和操纵稳定性都有直接影响［1]。

转向器一般固定在汽车车架或车身上，是转向系统中的减速机构,它一般由1~2级传动副组成，其结构有多种形式[2]。

转向器的功用有：将转向力的放大；将方向盘的转矩变为转向摇臂的前后摆动[3］。

对转向器的要求：转向灵敏，故转向器的减速比不可太大，一般轿车转向器的减速比为12~21［4］；有较高的传动效率；增大由方向盘传到转向节的力并改变力的传递方向,获得所要求的摆动速度和角度;有一定的可逆性，即从转向轮自动回正和传递适当路感这两个因素综合考虑[5]。

2 机械式转向器分类按转向器结构形式可分为齿轮齿条式、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［6].按其作用力的传递情况可分为可逆式、不可逆式、极限可逆式三种［7］。

转向器的逆效率表示转向器的可逆性［8］。

可逆式转向器正、逆传动效率都高，有利于转向后转向轮的自动回正,但也容易出现“打手”现象。

不可逆式转向器转向器零件易损坏,且没有“路感”。

极限可逆式转向器有一定的路感，转向轮自动回正也能实现,“打手"现象不太明显。

驾驶员作用在商用车转向盘的切向力在一定条件下不超过250N［9］.经常在良好路面上行驶的汽车多用可逆式转向器［10］。

3 循环球式转向器的特点及应用正传动效率很高,故操作轻便，工作平稳可靠，使用寿命长.但其逆效率也高，易将路面冲击力传到转向盘。

不过对于轻型的、前轴轴载质量不大而又经常在良好路面上行驶的汽车而言，这一缺点影响不大。

因此，循环球式转向器在各类各级汽车上,特别是商用车和越野车上获得了广泛的应用［13］。

4 循环球式转向器的组成1。

万向节叉 2.转向齿轮轴 3。

调整螺母 4.向心球轴承 5。

滚针轴承 6。

固定螺栓 7。

转向横拉杆 8。

转向器壳体 9.防尘套 10.转向齿条 11.调整螺塞 12.锁紧螺母 13.压紧弹簧 14。

国内外研பைடு நூலகம்现状
循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已经 成为世界汽车上最普遍使用的两种转向器。在全 世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右； 齿条齿轮式转向器在40%左右；蜗杆滚轮式转向 器占10%左右；其它型式的转向器占5%左右。所 以说循环球式转向器有很大的发展空间。
外形介绍
参数选择
由设计对象为前轴载荷为6KN的汽车为目 标查表可以得到以下数据。
D
下图为经过相关公式计算后得到的尺寸画出的 齿扇轴CAD图纸，按照要求，齿扇轴材料要求为 20CrMnTi。
下图为经过相关公式计算后得到的尺寸画出的螺母CAD图 纸，按照要求，螺母材料要求为Q235（普通碳素结构钢）。
设计完成总装配图
知识回顾 Knowledge
Review
轿车循环球式转向器设计
专业：农业机械化及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
课题介绍
• 转向器又名转向机、方向机，它是转向系 中最重要的部件。
• 转向器的作用是：增大转向盘传到转向传 动机构的力，和改变力的传递方向。
运行原理
循环球式转向器是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力 进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动 ，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运 动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次 变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横 拉杆做直线运动，改变车轮的方向。循环球式转向器的原 理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动 ，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球 在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式 故而得名。
钢球直径：5.556mm 螺距：8.731mm 工作圈数：1.5 螺杆外径：23mm 环流行数：2 螺母长度：45mm 齿扇齿数：3.5 齿扇压力角：2230′ 切削角：630′ 齿扇宽：265mm

转向器内部结构图
变厚齿扇
• 变厚齿扇的齿顶和齿跟的轮廓面是圆锥的 一部分，其分度圆上的齿厚是变化的，齿 扇的齿厚沿齿宽方向的变化称为变厚齿扇
• 转向螺杆由推力球轴承支承，表面加工出 近似半圆的螺旋槽。 转向螺母内部加工成断面为近似半圆形 的螺旋槽，能松套在螺杆上，形成螺旋通 道。其外面有两根导管，导管内装满钢球， 组成两个各自独立的封闭的钢球流道，螺 母为方形，一个平面加工出齿条。
1-2动力传输
• 当驾驶员左右转动方向盘时，通过带有万向传动 装置的转向柱转动，使转向螺杆转动，循环球在 螺旋管状通道内滚动，形成“球流”。钢球在管 状通道内绕行两周后，流出转向螺母而进入导管 的一端，再沿导管经导管的另一端流回螺旋管状 通道。故在转向器工作时，两列钢球在各自的封 闭管道内循环，而不致脱出。钢球流动的同时， 推动螺母沿螺杆前后移动。然后，齿条带动齿扇 摆动，使摇臂轴发生转动。最后，通过转向传动 机构推动转向轮偏转，实现汽车转向。
几种转向器比较
类 型 优 点 缺 点 应 用
齿轮齿条式
逆效率高 结构简单，紧凑，质量比较小，体积 小，传动效率高（90%），传动比可 （60 ～ 70%） 变化，可自动消除齿间间隙，刚度大， “打手”严重 噪声小，无转向摇臂和直拉杆，转向 角较大，制造成本低。
逆效率高，机 传动效率高（90～95%），耐磨性好， 构复杂，制造 寿命长，传动比可变化，工作平稳可 困难，制造精 度要求高 靠，易实现齿条齿扇的间隙调整。 结构复杂，尺 寸和质量大， 精度要求高， 传动比变化特 性受到限制
2设计主要参数
• 2-1钢球中心距D、螺杆外径D1、螺母内径D2
2-2 滚道截面接触角θ 螺距P和螺线导程角α0
微型、普通级中 级和中高级轿车； 部分装载质量不 大，前轮采用独 立悬架的货车和 客车

4、摇臂轴与摇臂轴轴承之间的松旷 或者脱落
4、人为的损坏转向器外壳
第三环：能力发展训练
同学们：我们在这节课学到了什么呢？
第四环：能力发展诊断
第四环：能力发展诊断
作业训练
1、转向系有什么作用呢？有那些类型呢？ 2、转向器由哪几部分组成？各起什么作用？
循环球式转向器
任课教师：文流春 重庆市开县巨龙中等职业技术学校
第一环：能力发展动员
转向系有什么作用呢？ 有哪些类型呢？
根据驾驶员的需要转动方向盘，改变汽车形式 的方向和保证汽车正常形式 机械式转向系
液力式动力转向系
电动式动力转向系
请同学积极举手回答问题
第二环：基础能力诊断
转向器有什么作用呢？
转向器是转向系中减速增扭的传动装置，其作用 是增大转向盘传道转向节的力并改变力的传递方向和 达到需要的摆动速度和角度
第三环：能力发展训练
请同学们打开教材的XX页到XX页，分组学习讨论
1、循环球式转向器由那些零件组成呢？
2、循环球式转向器怎么工作的呢？
第三环：能力发展训练
1、循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之 一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级 是齿条齿扇传动副。 第一级螺杆螺 母传动副
循环球式转向器工作过程
第三环：能力发展训练
请同学们根据转向器的工作原理找出可能会导致转向器故障的现象和原因 1、转向螺杆与螺杆轴承之间的 松旷或者脱落 2、转向螺杆与钢球之间磨损间隙过大 或者钢球脱落 3、齿条与齿扇之间的磨损间隙过 大或者齿轮折断
1、螺杆轴轴承损坏或 者油封脱落
异 响
漏 油
2、摇臂轴轴承损坏或 者油封脱落 3、调整螺钉盖油封损坏

循环球式转向器液压助力原理CBB的核心原理是利用液压力的方向和大小来实现转向的辅助功效。

下面是CBB的工作原理简介：1.液位调整：CBB内有一个液位控制系统，它通过测量液压油箱内的液位高度来自动调整转向装置的助力效果。

当液位过高时，液体将注入助力缸，增加转向的辅助力量；当液位过低时，液体将自助力缸倒回油箱，减小转向的辅助力量。

这种自动调整功能可以根据驾驶的需求提供适当的助力效果。

2.液压系统：CBB液压助力转向器具有一个液压系统，由控制阀、助力缸、蓄能器和执行机构等组成。

当驾驶员转动方向盘时，液压泵将液压油从油箱送入液压系统，然后通过控制阀进入助力缸进行工作。

助力缸的活塞将油液分成两个腔室，一个腔室与蓄能器相连，另一个腔室与液压泵相连。

当驾驶员转动方向盘时，活塞的运动将增加或减少油液的压力，从而对转向做出反应。

这个过程中，蓄能器可以帮助储存和释放液压能量，从而提供更平稳、平稳的转向操作。

3.操作原理：当驾驶员转动方向盘时，液压泵产生液压力，将液压油送入助力缸。

助力缸的压力将引起活塞的运动，从而转动转向节轴。

这个过程中，转向节轴的转动角度与驾驶员的方向盘转动角度成正比，因此驾驶员可以通过转动方向盘来控制转向器的工作。

当驾驶员停止转动方向盘时，液压油将返回油箱，从而停止助力转向。

CBB液压助力转向器具有许多优点，例如：-提供辅助力量，降低驾驶员的转向力量，减少驾驶员的疲劳。

-提高转向的精确性和稳定性，减少转向的失控风险。

-自动调整液位，根据驾驶员的需求提供适当的助力效果。

-使用液压力来实现转向功能，具有更高的可靠性和耐久性。

总结起来，CBB液压助力转向器通过利用液压力的方向和大小来辅助转向，提高转向的轻松度、精确性和稳定性。

它是一种重要的转向装置，可以广泛应用于各种车辆和大型设备上。

循环球式整体式动力转向器1.结构(1)组成：图19-11所示为一种液压整体式动力转向器。

它主要由同于循环球式的机械转向器、动力缸及转阀式转向控制阀等部分组成。

液压动力转向器(2) 转向器：用于机械循环球式转向器的转向螺母被制成圆柱形，称为齿条-活塞19，它既是转向器中的转向螺母和齿条，又是动力缸中的活塞。

齿条-活塞内制有截面为半圆形的螺旋槽，与其配合的转向螺杆17外表面也制有截面为半圆形的螺旋槽，二者配合能形成截面为圆形的螺旋管状通道，在转向螺杆与齿条-活塞间装有钢球，利用循环球导管23让其构成回路。

扇齿与转向摇臂轴18制成一体，利用调整螺钉27调整扇齿与齿条-活塞间的啮合间隙。

(3) 动力缸：齿条-活塞的下圆柱表面上，即图中的左圆柱表面上，有一环形槽。

在槽上装有聚四氟乙烯环和o型密封圈20，以保证活塞装入动力缸以后密封和耐磨。

这样将动力缸分成上、下两个密封腔，即图中的右腔和左腔。

上、下两密封腔又分别通过设在转向器壳体上的油道与转向控制阀相通。

上腔为左转向动力腔，下腔为右转向动力腔。

转向控制阀位于动力转向器的上部，它主要由阀体13、转阀12及扭杆轴组件等组成。

(4) 控制阀阀体：阀体滑装在壳体22上部孔中，制成圆桶形。

在其外圆柱形表面上，制有三道较宽深的槽和三道较窄浅的槽。

宽深的槽是环形的油槽(也称油环槽)，其底部开有与内壁相通的油孔。

中间油环槽的4个油孔直径较大，是进油通道，与转向油泵相通。

两侧油环槽各有四个直径较小的油孔，与动力缸相通。

窄浅的环槽用于安装密封圈组件。

阀体的下边缘开有矩形缺口，此缺口与转向器螺杆用锁定销16相卡，形成阀体驱动螺杆的传力连接。

在阀体的中部固定有锁定销29。

此锁的外端埋在外圆表面以下，内端伸出少许，与扭杆轴组件下端轴盖14外圆上的缺口相卡，互相不能发生相对转动。

阀体的内表面制有八条不贯通的纵槽，形成八道槽肩，与转阀的纵槽和槽肩形成工作液流动的间隙。

(5)转阀：转阀制成圆桶形，其外圆与阀体滑动配合(间隙很小、配合精度很高，与阀体组成偶件，不可单独更换)，表面上也制有八条不贯通的纵槽，形成八道槽肩，与阀体的纵槽和槽肩配合形成液体流动间隙。

循环球式动力转向器的结构与设计2转向系统及转向器分类简介 1循环球式转向器的结构简介 2循环球式转向器的作用原理3循环球式转向器的输出力矩选择4循环球式转向器的角传动比5循环球式转向器的关键参数 6螺杆、钢珠和螺母传动副的设计7齿条齿扇传动副的设计8循环球式转向器关键件的强度校核9动力转向器试验相关标准10目录3转向系统机械助力电动助力机械液压助力液压助力气压助力电控液压助力线控液压助力4根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。

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。

循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球一齿条齿扇式和循环球~曲柄销式。

它们各有两个传动副，前者为螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的齿条与摇臂轴上的齿扇传动副；后者为螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的销座与摇臂轴上的锥销或球销传动副。

两种结构的调整间隙方法均是利用调整螺栓移动摇臂轴来进行调整。

5A —壳体；B —活塞；C —转向轴-转阀；D —阀套-蜗杆；E —扭力杆；F —摇臂扇齿轴如上图所示，循环球式液压助力转向器主要由壳体、活塞、转向轴-转阀、阀套-蜗杆、扭力杆和摇臂扇齿轴组成，对于带有限压能力和行程限位能力的转向器，还配有安全阀和行程限位阀。

循环球转向器的结构特点：螺杆与齿条活塞为刚球滚动摩擦，故循环球转向器传递效率较高，其效率可达85%~90%，转向轻便，工作平稳、可靠，螺杆及螺母上的螺旋槽经渗碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、寿命长，齿扇与齿条啮合间隙的调整方便易行，这种结构与液力式动力转向液压装置的匹配布置也极为方便；但其结构较为复杂，成本也相对较高。

进油回油直线行驶时，高压油从进油口直接流向回油口，无助力，实现直线行驶。

67左转向时，阀芯相对阀套左转，关闭了每个阀芯台肩左侧与阀套槽的间隙，相应阀芯台肩右侧与阀套槽之间的间隙变大。

油泵的来油便从阀套的进油口通过台肩右侧与阀套槽之间的间隙流入油缸下腔，推动活塞上移动，从而就起到了液压助力左转向的目的。

目录1绪论 (2)2基本参数与结构设计 (5)3螺杆螺母取材及齿轮齿条参数确定 (8)4循环球式转向器强度计算 (10)5转向摇臂轴直径的确定 (13)6总结 (14)7参考文献 (15)1 绪论课题背景转向器又名转向机、方向机，它是转向系中最重要的部件。

转向器的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。

转向器按结构形式可分为多种类型。

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。

循环球式转向器这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。

循环球式转向器的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式故而得名。

进入90年代以来，汽车已经融入我们的生活，我国的经济实力不断增强，人民生活水平大幅度提高，同时也反映出民族汽车工业的巨大进步。

现在我国已经成为世界五大汽车强国。

作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。

有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。

汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿轮齿条式(RP型)。

这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上[]1。

综合上述对有关转向器品种的使用分析,得出以下结论：循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮-蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。

1 绪论循环球式转向器主要由蜗杆、扇形齿轮轴、钢球、转向器壳、钢球螺母、调整螺钉、向心推力轴承等组成。

为了降低摩擦，采用了具有循环球结构的滚动螺母，蝶、母的一侧制成齿条与转向摇臂轴的齿扇啃合。

其结构和工作原理如下。

转动转向盘时，与转向轴结合成一体的螺杆便带动方形螺套做轴向移动。

螺套的一个面切成齿条，故能进而带动与转向摇臂轴制成一体的齿扇转动。

为了减小蜗杆与螺套间摩擦和磨损，二者的螺纹均制成半圆形凹槽，并不直接接触，其间装有许多钢球，因为借助钢球的滚动，蜗杆和球螺母之间的摩擦阻力小，从而构成了滚动摩擦传动副。

蜗杆的上、下端支承在两个滚锥轴承上，轴承的松紧度可用轴承端盖和壳体间的调整垫片调整。

螺杆与方形螺套二者的螺旋槽对合而成近似圆形断面的螺旋形通道。

方形螺套的外面有两根钢球导管，每根导管的两端分别塞入方形螺套侧面的孔内，导管内也塞满了钢球。

这样，两根导管和方形螺套内的螺旋形通道组合成两个各自独立的封闭钢球"流道"。

转向轴连同螺杆转动时，通过钢球将力传给方形蝶、套，螺套就产生轴向移动。

同时，由于摩擦力作用，所有钢球便在螺杆与螺套之间滚动，形成“球流”。

钢球在螺套内绕行两周之后，就流出螺套而进入导管，再由导管流回螺套内。

故在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不致脱出。

与齿扇制成一体的转向摇臂轴支承在壳体内的材套上，在转向摇臂轴的端部嵌入调整螺钉的圆柱形端头，调整螺钉拧在侧盖上，用螺母锁紧。

因齿扇的齿高是做成沿齿扇轴线倾斜变化的，故转动调整螺钉使转向摇臂轴做轴向移动，即可调整齿条与齿扇的啮合间隙。

循环球式转向器的英文名称是Recirculating Ball Steering Gear。

循环球式转向器由两队传动副组成，一对是螺杆﹑螺母，另一对是齿条、齿扇或曲柄销。

在螺杆和螺母之间装有可循环滚动的钢球，使滑动摩擦变为滚动摩擦，从而提高了传动效率。

循环球式:这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向，这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力装置所应用。