重型自卸汽转向系及前桥设计[毕业论文+CAD图纸]

汽车专业毕业设计课题:重型自卸汽转向系及前桥设计含毕业论文、CAD图纸、开题报告、英文文献翻译

重型自卸汽转向系及前桥设计[毕业论文+CAD图纸]

重型自卸汽转向系及前桥设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

汽车在行驶的过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓的汽车转向。汽车的转向系统是一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专用机构，本文的研究内容即是重型自卸汽车的转向系设计。
本文针对的是与非独立悬架相匹配的整体式两轮转向机构。利用相关汽车设计和连杆机构运动学的知识，首先对汽车总体参数进行设计，在此基础上，对转向器，转向传动机构进行选择，接着再对转向器和转向传动机构（主要是转向梯形）进行设计，最后，利用软件AUTOCAD完成转向梯形和转向器的设计图纸。
转向器在设计中选用的是循环球式齿条齿扇转向器，在对转向器的设计中，包括了螺杆—钢球—螺母传动副的设计和齿条—齿扇传动副的设计，前者是基于参照同类汽车，确定出钢球中心距，设计出一系列的尺寸，而后者则是根据汽车前轴的载荷来确定出齿扇模数，再由此设计出所有参数的。

转向梯形的设计选用的是整体式转向梯形，本文在设计中借鉴同类汽车转向梯形设计的经验尺寸对转向梯形进行尺寸初选。再通过对转向内轮实际达到的最大偏转角时与转向外轮理想最大偏转角度的差值的检验，和作为一个四杆机构对其最小传动角的检验，来判定转向梯形的设计是否符合基本要求。
本文在消化，吸收，总结，归纳前人的成果上，系统、全面地对机械动力转向系进行理论分析，设计及优化。为重型自卸汽车转向系的设计开发提供了一种步骤简单的设计方法。

关键词：转向系，转向器，转向梯形

THE DESIGN OF HEAVY DUMP (THE DESIGN OF STEERING SYSTEM AND RRONT AXLE)

ABSTRACT

In a moving vehicle, the driver will need to frequently change its traveling direction, the so-called steering. Vehicle steering system is used to change or restore a car in the direction of a dedicated agency, the contents of this paper is the study of light vehicle steering system design.
This article is aimed at non-independent suspension and would like to match the overall style of the two steering. The use of the relevant vehicle design and kinematic linkage of knowledge, first of all, the overall parameters of the vehicle design, in this basis, the steering gear, steering transmission choice, and then to the steering gear and steering transmission (mainly trapezoidal steering ) design, and finally, the use of AUTOCAD software and the steering gear steering linkage to complete the design drawings.

Steering the ball of choice is the cycle of fan-type steering gear rack teeth, in the design of steering gear, including a screw - Ball - Vice-nut drive the design and rack - fan drive gear pair design, the former is based on the reference to similar vehicles, to determine the center distance of the ball, the design of a series of size, while the latter is based on the vehicle front axle load to determine the fan module out of gear, and then all of the resulting design parameters.
Steering linkage design is a whole selection of steering trapezoid, the paper design is used in car steering linkage from a similar experience in the design of the size of the steering linkage to the primary size. Through to the actual steering wheel in the maximum deflection angle with the steering wheel in the most ideal test of the difference of deflection angle, and four institutions, as a minimum transmission angle of its examination, to determine whether the design of steering trapezoid in line with the basic requirements.

In this paper, digestion, absorption, and summing up, summing up the results of their predecessors, the systematic, comprehensive mechanical steering system to carry out theoretical analysis, design and optimization. For the light vehicle steering system design and development provides a simple design method steps.

Key word: steering system，steering gear，steering trapezoid

目 录

前言 1
第一章 从动桥结构方案的确定 2
§1.1从动桥总体方案确定 2
第二章 转向系结构方案的确定 3
§2.1转向系整体方案的分析 3
§2.1.1转向器方案的分析 3
§2.1.2 循环球式转向器结构及工作原理 3
§2.1.2动力转向系统分类 4
§2.2转向系整体方案的分析 5
第三章 从动桥的设计计算 6
§3.1从动桥主要零件尺寸的确定 6
§3.2 从动桥主要零件工作应力的计算 6
§3.2.1 制动工况下的前梁应力计算 7
§3.2.2 在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算 9
§3.3 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算 10
§3.3.1 在制动工况下 10
§3.3.2 在侧滑况下 11
§3.4 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算 12
§3.4.1 在制动工况下 12
§3.4.2 在侧滑工况下 13
第四章 转向系统的设计计算 15
§4.1 转向系主要性能参数 15
§4.1.1 转向器的效率 15
§4.1.2 传动比的变化特性 16
§4.1.3 给定的主要计算参数 16
§4.1.4 转向盘回转总圈数 17
§4.2 转向系计算载荷的确定 17
§4.3 循环球式转向器的计算 18
§4.3.1 循环球式转向器主要参数 18
§4.3.2 螺杆、钢球和螺母传动副 18
§4.3.3 齿条、齿扇传动副设计 19
§4.4 循环球式转向器零件强度的校核 21
§4.4.1 钢球与滚道间的接触应力 21
§4.4.2 齿的弯曲应力 22
§4.5 液压动力转向机构的计算 23
§4.5.1 动力转向系统的工作原理 23
§4.5.2 转向动力缸的工作分析 24
§4.6 转向梯形机构确定、计算及优化 27
§4.6.1 转向梯形结构方案分析 27
§4.6.2 整体式转向梯形机构优化设计 28
第六章 结论 34
参考文献 35
致 谢 36

前言

自卸车是利用发动机动力驱动液压举升机构，将车厢倾斜一定角度从而达到自动卸货，并依靠箱货自重使其复位的专用汽车。

自卸车用途广泛，在矿山、水利工程、城市建设、公路、环卫等行业都有专用的自卸车，在国民经济和社会发展中有着十分重要的地位还作用。这些年来，随着经济的持续快速发展，基础建设投资逐年增加，重型自卸车市场需求量急剧扩大，有着良好的市场前景。在这样的背景下，我们对重型自卸汽车的设计就有着广阔的发展空间和重要的现实意义。

本次毕业设计主要是完成重型自卸汽车的前桥和转向系统的设计。对前桥和转向系统的分类和工作原理进行了深入的对比和分析，选出最优方案来进行设计；对于转向系统的重要组成部分转向器和转向传动机构进行分析设计，选择合适的机构和零件。转向系要求根据车型好转向轻便、灵敏的原则，选择转向系的类型好计算转向系的各项参数，并对转向梯形进行优化设计；前桥要求根据前桥载荷选择前桥型式好校核前桥各部件的强度。

第一章 从动桥结构方案的确定

§1.1从动桥总体方案确定

转向从动桥的主要零件有前梁，转向节，主销、主销上下轴承及转向节衬套，转向节推力轴承，轮毂等。

转向前桥有断开式和非断开式两种。断开式前桥与独立悬架相配合，结构比较复杂但性能比较好，多用于轿车等以载人为主的高级车辆。非断开式又称整体式，它与非独立悬架配合。它的结构简单，承载能力大，这种形式现在在汽车上得到广泛应用。因此本次设计就采用了非断开式从动桥，所以前桥采用整体式前桥。

作为主要零件的前梁是用中碳钢或中碳合金钢的，其两端各有一呈拳形的加粗部分为安装主销的前梁拳部；为提高其抗弯强度，其较长的中间部分采用工字形断面并相对两端向下偏移一定距离，以降低发动机从而降低传动系的安装位置以及传动轴万向节的夹角。为提高其抗扭强度，两端与拳部相接的部分采用方形断面，而靠近两端使拳部与中间部分相联接的向下弯曲部分则采用两种断面逐渐过渡的形状。中间部分的两侧还要锻造出钢板弹簧支座的加宽文承面。

转向节用中碳合金钢模级成整体式结构。转向节通过主销与前梁的拳部相连，使前轮可以绕主销偏转一定的角度使汽车转向。为减小磨损，转向节销孔内设计时压入青铜衬套，衬套上的润滑油槽在上面端部是切通的，用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑，为使转向轻便，在转向节和前梁拳部设有圆锥推力滚子轴承。

第二章 转向系结构方案的确定

用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构即称作汽车的转向系。转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。

§2.1转向系整体方案的分析

§2.1.1转向器方案的分析

根据转向器所用传动副的不同，转向器有多种。常见的有循环球式球面蜗杆蜗轮式、蜗杆曲柄销式和齿轮齿条式等。

转向器的结构形式，决定了其效率特性以及对角传动比变化特性的要求。选用那种效率特性的转向器应有汽车用途来决定，并和转向系方案有关。经常行驶在好路面上的轿车和市内用客车，可以采用正效率较高的、可逆程度大的转向器。

循环球式转向器效率高、工作可靠、平稳，蜗杆和螺母上的螺旋槽在淬火后经过磨削加工，所以耐磨且寿命较长。齿扇和齿条啮合间隙的调整工作容易进行。和其它形式转向器比较，其结构复杂，对主要零件加工精度要求较高。

蜗杆曲柄销式转向器角传动比的变化特性和啮合间隙特性变化受限制，不能完全满足设计者的意图。
齿轮齿条式转向器的结构简单，因此制造容易，成本低，正、逆效率都高。为了防止和缓和反向冲击传给方向盘，必须选择较大的传动比，或装有吸振装置的减振器。

本设计采用循环球式转向器。