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（独家原创）汽车循环球式转向器设计（全套CAD图纸）

强度有关增加工作钢球圈数时，会使参加工作的钢球增多，就能降低接触应力，提高了承载能力但钢球受力不均匀螺杆增长而使刚度降低。工作钢球圈数有.和圈两种。个环路的工作钢球圈数的选取见表。取.。螺杆钢球螺母传动副与通常的螺杆螺母传动副的区别在于前者是经过滚动的钢球将力由螺杆传至螺母，变滑动摩擦为滚动摩擦。螺杆和螺母上的相互对应的螺旋槽构成钢球的螺旋滚道。转向时转向盘经转向轴转动螺杆，使钢球沿螺母上的滚道循环地滚动。为了形成螺母上的循环轨道，在螺母上与其齿条相反的侧表面通常为上表面需钻孔与螺母的螺旋滚道打通以形成个环路滚道的两个导孔，并分别插入钢球导管的两端导管。钢球导管是由钢板冲压成具有半圆截面的滚道，然后对接成导管，并经氰化处理使之耐磨。插入螺母螺旋滚道两个导孔的钢球的两个导管的中心线应与螺母螺旋滚道的中心线相切。螺杆与螺母的螺旋滚道为单头单螺旋线的，且具有不变的螺距。转向盘与转向器左置时转向螺杆为左旋，右置时为右旋。钢球直径约为。钢球直径尺寸差应不超过。显然，大直径的钢球其承载能力亦大，但也使转向器的尺寸增大。钢球的数量也影响承载能力，增多钢球使承载能力增大，但也使钢球的流动性变差，从而需要降低传动效率。经验表明在每个环路中以不大于为好。齿条齿扇传动副设计齿扇通常有个齿，它与摇臂轴为体。齿扇的齿厚沿齿长方向是变化的，这样即可通过轴向移动摇臂轴来调节齿扇与齿条的啮合间隙。由于转向器经常处于中间位置工作，因此齿扇与齿条的中间齿磨损最厉害。为了消除中间齿磨损后产生的间隙而又不致在转弯时使两端齿卡住，则应增大两端齿啮合时的齿侧间隙。这种必要的齿侧间隙的改变可通过使齿扇各齿具有不同的齿厚来达到。即齿扇由中间齿向两端齿的齿厚是逐渐减小的。为此可在齿扇的切齿过程中使毛坯绕工艺中心转动，如图所示，相对于摇臂轴的中心有距离为的偏心。这样加工的齿扇在齿条的啮合中由中间齿转向两端的齿时，齿侧间隙也逐渐加大，可表达为式中径向间隙啮合角齿扇的分度圆半径摇臂轴的转角。图为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图图用于选择偏心的线图当，确定后，根据上式可绘制如图所示的线图，用于选择适当的值，以便使齿条齿扇传动副两端齿啮合时，齿侧间隙能够适应消除中间齿最大磨损量所形成的间隙的需要。齿条齿扇传动副各对啮合齿齿侧间隙的改变也可以用改变齿条各齿槽宽而不改变齿扇各轮齿齿厚的办法来实现。般是将齿条般有个齿两侧的齿槽宽制成比中间齿槽大即可。本次设计采用直齿齿轮。.转向器的计算和校核循环球式转向器零件的强度计算为了进行强度计算，首先要确定其计算载荷。式曾给出了汽车在粗糙的硬路面上作原地转向时转向轮的转向阻力矩，利用它可求得转向摇臂上的力矩和在转向盘上的切向力，它们均可作为转向系的最大计算载荷。但对前轴负荷大的重型载货汽车，用关系式计算出来的力，往往会超过司机在体力上的所能施展的力量。这时在计算转向器的零件具体参数时，可取司机作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力。确定计算载荷后，即可计算转向系零件的强度。汽车在沥青路面上或混凝土路面上的原地转向阻力矩﹒取.为前轴负荷轮胎气压。由设计要求确定计算载荷后，即可计算转向系零件的强度。转向系力传动比为转向系角传动比为转向盘直径取为主销偏移距。通常的值在倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取。取，所以作用在转向节上的转向阻力和轮胎与地面之间的转向阻力有如下关系再根据可求出作用在方向盘上的手力钢球与滚道间接触应力式中系数，根据查表求得，其中用下式计算螺杆与螺母滚道截面的圆弧半径钢球直径.因此，取.材料弹性模量，每个钢球与螺杆滚道之间的正压力转向盘圆周力转向盘轮缘半径螺杆螺线导程角钢球与滚道间的接触角参与工作的钢球数钢球接触点至螺杆中心线之距离。那么则有表系数与的关系当钢球与滚道的接触表面的硬度为时，许用接触应力可取为。齿的弯曲应力齿扇上齿的弯曲应力为，许用弯曲应力为式中，为作用在齿扇上的圆周力为齿扇的齿高为齿扇的齿宽为基圆齿厚。齿扇啮合半径取转向摇臂轴直径的确定转向摇臂轴的直径可根据转向阻力矩及材料的扭转强度极限由下式确定式中，安全系数，根据使用条件可取，取为.转向阻力矩，扭转强度极限，转向摇臂轴般采用或钢制造，表面渗碳，渗碳层深为，重型汽车和前轴负荷大的汽车，则为。淬火后表面硬度为。转向器壳体采用球墨铸铁或可锻铸铁，制造。结论根据些指定的参数结合汽车设计和其他相关书籍中关于转向器的理论知识来设计此转向器的其他相关参数，使设计出的转向器符合其基本的功能，齿轮齿扇的尺寸基本能满足般轻型汽车的需求。在现代汽车设计中，选择变齿用于齿条齿扇传动副上是其前沿发展趋势，本论文中只是采用直齿齿轮完成了初步的设计，因而其实物在传动时将造成相关零件的