SUV汽车循环球式转向系统设计[毕业论文+CAD图纸]

汽车毕业论文：SUV汽车循环球式转向系统设计含论文，CAD图纸

SUV汽车循环球式转向系统设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

汽车在行驶过程中，经常需要改变行驶方向，汽车转向系是汽车转向运动的装置，该系统由操纵机构，转向器，传动机构三部分组成，作为整车的一个重要总成，是影响汽车操纵稳定性和行驶安全性的关键系统之一。本文即完成了与长城哈弗H5欧风版（两驱）独立悬架系统相配用的循环球式转向系统设计。

在城市SUV汽车循环球式转向系统设计过程中，首先确定汽车转向系统的结构型式为机械转向，明确转向系的主要设计要求，选择长城哈弗H5欧风版（两驱）作为设计的基础车型，参考该车型的主要技术参数，逐步确定了转向系的主要性能参数，例如转向系的力传动比i_p^''=203.66、作用在方向盘上的手力Ƒ_h=128.45N等。其次进行了循环球式转向器结构型式选择及其设计计算，确定了循环球式转向器的角传动比转向器的角传动比i_ω=17.15，完成了螺杆-钢球-螺母传动副及齿条-齿扇传动副的设计，并对循环球式转向器的重要零件进行了强度校核，如对钢球与滚道间的接触应力及转向摇臂轴强度的校核，结果均符合设计要求。最后设计了转向传动机构。长城哈弗H5欧风版（两驱）的前悬架系统采用了麦弗逊式独立悬架，所以本次设计相应采用分段式转向梯形机构，用图解法确定了转向横拉杆的断开点位置，并验证了内外轮转角关系，对转向系的转向梯形进行了优化设计，得到了良好的转向梯形特性，最终完成了循环球式转向系统设计，确保将该设计方案运用到车辆上时具有良好的转向性能。

关键词：城市SUV，转向系统,机械转向,循环球式转向器,断开式转向梯形

URBAN SUV RECIRCULATING BALL STEERING SYSTEM DESIGN

ABSTRACT

A car in motion need to change the direction of travel frequently. Automobile steering system is a vehicle steering movement device. The system consists of control mechanism, steering and transmission. As an important vehicle assembly, it is a critical system affecting vehicle handling and stability and driving safety. In this thesis I completed a recirculating ball steering system design matched with the Great Wall Motor Haval H5 European style (two-drive) independent suspension system.

Firstly, in the process of recirculating ball steering system design of urban SUV, I determined the structure type of automobile steering system as the mechanical steering, cleared the main design requirements of steering system and Selected the Great Wall Motor Haval H5 European style (two-drive) as the basis model of design, made the main technical parameters of this model as known parameters, gradually established the main steering system performance parameters, such as the steering force transmission ratio is i_p^''=203.66, the practicing hand on the steering wheel is Ƒ_h=128.45N. Secondly, I proceed to select recirculating ball-style steering gear structure type and completed the design calculation of it, identified the recirculating ball steering angle transmission ratio i_ω=17.15, completed the design of the screw - ball - nut transmission pair and racks – teeth fan gear pair and made the strength check of important parts of the recirculating ball steering, such as the contact stress between balls and raceway and the steering arm shaft strength check. Finally, I designed the steering linkage. The front suspension of Great Wall Motor Haval H5 European style (two-drive) uses MacPherson independent suspension system. Therefore, this design corresponding uses a segmented steering linkage, determined disconnect position of steering tie rod graphically and verified the relationship between internal and external rotation angle, got a good feature of steering trapezoid, and then I completed the recirculating ball steering system design, ensure that the design can be applied to the vehicle with good steering performance.

KEY WORDS: Urban SUV, The Steering System, Mechanical Steering, Recirculating Ball Steering, The Separation Type Steering Trapezoid

目 录

第一章 转向系统概述 1
§1.1 汽车转向系统 1
§1.1.1 机械转向系 1
§1.1.2 动力转向系 2
§1.1.3 转向系的主要设计要求 3
§1.2 转向器及转向操纵机构 4
§1.2.1 转向器的传动效率及转向盘自由行程 4
§1.2.2 循环球式转向器 5
§1.2.3 转向操纵机构 6
§1.3 哈弗H5欧风版（两驱）技术参数 8
第二章 转向系的主要性能参数 10
§2.1 转向系的效率 10
§2.2 转向系的角传动比与力传动比 11
§2.2.1 角传动比 11
§2.2.2 力传动比 12
§2.2.3 转向器角传动比的变化规律 15
§2.3 转向器的传动间隙特性 17
§2.4 转向系的刚度及转向盘的总转动圈数 17
§2.4.1 转向系的刚度 17
§2.4.2 转向盘的总转动圈数 19
第三章 循环球式转向器结构型式选择及其设计计算 20
§3.1 循环球式转向器的角传动比 21
§3.2 螺杆-钢球-螺母传动副 22
§3.3 齿条-齿扇传动副 25
§3.4 循环球式转向器零件的强度计算 32
§3.4.1 钢球与滚道间的接触应力 32
§3.4.2 螺杆在弯扭联合作用下的强度计算 35
§3.4.3 转向摇臂轴直径的确定 36
第四章 转向传动机构设计 37
§4.1 转向传动机构概述 37
§4.2 转向梯形机构设计 40
§4.2.1 整体式转向梯形机构设计 40
§4.2.2 分段式转向梯形机构 45
§4.3 转向传动机构的臂、杆与球销 47
§4.3.1 转向摇臂的强度计算 49
§4.3.2 转向纵拉杆与横拉杆的计算 50
§4.3.3 球销的强度与耐磨性校核 51
结 论 52
参考文献 53
致 谢 54

第一章 转向系统概述

§1.1 汽车转向系统

汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车纵轴线偏转一定角度。在汽车直线行驶时，往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统（俗称汽车转向系）。因此，汽车转向系的功用是，保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。

汽车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。

§1.1.1 机械转向系

机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。

图1-1 机械转向系示意图

1-转向盘；2-转向轴；3-转向万向节；4-转向传动轴；5-转向器；6-转向摇臂；

7-转向直拉杆；8-转向节臂；9-左转向节；10、12-梯形臂；

11-转向横拉杆；13-右转向节

图1-1所示为机械转向系的组成和布置示意图。当汽车转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴2、转向万向节3 和转向传动轴4输入转向器5。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂6，再经过转向直拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节13及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂10、12和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆11组成。

从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。由转向摇臂至转向梯形这一系列部件和零件（不含转向节）均属于转向传动机构。

目前，许多国内外生产的新车型在转向操纵机构中采用了万向传动装置（转向万向节和转向传动轴）。这有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化。只要适当改变转向万向传动装置的几何参数，便可满足各种