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畢 業(yè) 設 計（論 文）
設計(論文)題目： 貨車轉向系設計
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目 錄 I
Abstract 2
1 緒論 3
1.1轉向系的用途 3
1.2研究目的及發(fā)展趨勢 3
2 轉向系統(tǒng)概述 4
2.1轉向系結構和功用 4
2.1.1轉向器 4
2.1.2 轉向操縱機構 4
2.1.3 轉向傳動機構 5
2.2 轉向器的分類 5
2.2.1 循環(huán)球-齒條齒扇轉向器 5
2.2.2 齒輪齒條式轉向器 7
2.2.3 蝸桿曲柄指銷式轉向器 8
2.3轉向系統(tǒng)設計要求 9
3 轉向系主要性能參數 10
3.1 轉向器的效率 10
3.1.1 轉向器的正效率 10
3.1.2 轉向器的逆效率 10
3.2 傳動比的變化特性 11
3.2.1轉向系傳動比 11
3.2.2轉向系的角傳動比 11
3.3轉向器傳動副的傳動間隙 12
3.4轉向盤的總轉動圈數 12
4輕型貨車轉向器設計 13
4.1轉向器設計與計算 13
4.1.1傳動構件尺寸 13
4.1.2鋼球直徑D及數量N 15
4.1.3滾道截面 15
4.1.4接觸角θ 15
4.1.5螺距P和螺線導程角α0 16
4.1.6工作鋼球圈數W 16
4.1.7導管內徑D1 16
4.2變厚齒扇的計算 17
4.2.1齒扇齒的應力校核 18
6轉向器載荷的計算 19
6.1轉向器計算載荷的確定 19
6.2循環(huán)球式轉向器零件強度計算 20
6.2.1鋼球與滾道之間的接觸應力 20
6.2.2轉向搖臂軸直徑 22
7轉向傳動機構 23
7.1機構臂、桿與球銷 23
8.2桿件設計結果 24
8 三維建模 25
總結 32
參考文獻 33
致謝 34
31
摘 要
轉向系是用來改變汽車行駛方向的機構。駕駛員通過方向盤連接著的轉向機構來控制汽車的直行或轉彎，轉向系的作用不僅改變行駛方向，它還是汽車安全性的保障，并且是汽車穩(wěn)定性的重要因素，也是駕駛員乘坐舒適感的重要體驗。
本次的畢業(yè)設計的題目為貨車轉向系，我們選用的轉向器是循環(huán)球式轉向器，通過循環(huán)球轉向系的設計與研究，設計出轉向系的主要零部件，對螺桿，螺母，齒輪齒扇參數的確定，達到畢業(yè)設計研究的效果，最后利用三維軟件CATIA建立模型，并將建立好的模型裝配起來。
關鍵詞：轉向系；循環(huán)球式轉向器；齒輪齒扇；三維建模
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Abstract
The so-called car steering system, as the name implies, is used to change the steering mechanism in the direction of vehicle travel. Connected to the driver through the steering wheel with the steering mechanism to control the car's straight or turning the steering role of the Department not only just change the direction of travel, it is the protection of vehicle safety and vehicle stability is an important factor, but also the driver ride comfort experience a sense of importance. The topic for the graduation of truck steering system, we use a recirculating ball steering gear steering gear, Design and Research Department by recirculating ball, to explore in depth the importance of steering system for a motor vehicle, the design graduate study met effect. Finally, three-dimensional modeling software CATIA and establish a good model for assembly.
Key words: Steering system; recirculating-ball steering; importance; three-dimensional software
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1 緒論
1.1轉向系的用途
轉向系就是用來改變汽車行駛方向的機構，駕駛員根據需要改變汽車的行駛方向，汽車需要在不同環(huán)境、不同溫度下行駛，而轉向機構則是選擇和改變行駛方向必不可少的機構。現代的汽車要求較高，要求轉向車輪既穩(wěn)定而且又可以操縱靈活。 轉向車輪的穩(wěn)定，是指車輪在意外受到外力作用或者方向盤微轉動從而導致汽車偏離直線行駛時，可以自動恢復直線行駛。在將方向盤轉動一圈或更多圈，車輪扭轉對應的角度后，放松方向盤時車輪可以迅速恢復直線行駛。
汽車轉向系不光光是改變行駛方向的功用，亦是汽車安全性的所在。因此對于汽車轉向系的研究與探討變的尤為重要。
1.2研究目的及發(fā)展趨勢
眾所周知，汽車的轉向一直追求“輕”和“靈”，事實上卻是互相矛盾的。為了追求轉向的“輕”，需要使轉向器角傳動比變大，卻將造成操縱的反應速度變慢，就失去了“靈”的效果。為了緩和“輕”“靈”之間的矛盾，對于機械轉向器，我們從兩個方面入手解決。一方面提高轉向器效率，第二將變速比應用在轉向器上，但這并不能從源頭上面解決問題，只是治標不治標。并且汽車轉向系是汽車主動安全的性的關鍵所在，怎樣設計使得汽車擁有更好的操控性能，因此我們的任務的便是針對汽車轉向系進行更加努力的鉆研。?
汽車主要的轉向器有兩個，一是齒輪齒條轉向器，而是循環(huán)球式轉向器；而蝸桿銷式轉向器和蝸輪蝸桿轉向器，在市場上很少。
對于小型汽車而言，齒輪齒條發(fā)揮出了自身的優(yōu)點，應用廣泛；循環(huán)球轉向器則在大型客車貨車中發(fā)揮著自己的長處。
轉向系的發(fā)展越來越迅猛，分有以下幾類，機械式液壓動力轉向系統(tǒng)，電子液壓助力轉向系統(tǒng)，電動助力轉向系統(tǒng)，將來發(fā)展更有前景。
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2 轉向系概述
2 轉向系概述
2.1轉向系結構和功用
轉向系分為三大機構，每個機構都相互依靠，至關重要。分別為：轉向操縱機構，轉向器和轉向傳動機構。
轉向操縱機構包括轉向盤、轉向軸、轉向 萬向節(jié)。轉向傳動機構的構造零件如下圖所示，包括轉向搖臂，轉向直拉桿，轉向節(jié)臂和橫拉桿，轉向節(jié)梯形臂。如圖2.1所示。
2.1.1轉向器
轉向系的重要的部件是轉向器，用途如下：
1、通過選用螺（蝸）桿上的左右螺紋螺旋方向，使得方向盤與車輪之間的方向一致；
2、使得來自方向盤的轉矩增大，增大到車輪與路面之間的轉向阻力矩得以克服；
3、將方向盤的回轉運動，轉換成直線運動，改變運動方向。
2.1.2 轉向操縱機構
轉向器操縱機構包括轉向軸、轉向盤、轉向傳動軸及轉向節(jié)。為了汽車的行駛安全保障性，便于保修和空間性，更多汽車采用分段式轉向軸，萬向節(jié)互相連接。柔性萬向節(jié)的特點是減少軸的震動，但萬向節(jié)過軟，便會影響整個轉向系的剛度。
2.2轉向操縱機構
1-轉向萬向節(jié)；2-轉向傳動軸；3-轉向管柱；4-轉向軸；5-轉向盤
2.1.3 轉向傳動機構
轉向傳動機構包括轉向臂、轉向節(jié)臂、轉向縱拉桿、轉向橫拉桿以及轉向梯形臂等。（見圖2.3）
轉向傳動機構將轉向器輸出的力和運動分別傳給左、右轉向節(jié)，在力的作用下左右輪偏移一定距離。
2.3 轉向傳動機構
1-轉向搖臂；2-轉向縱拉桿；3-轉向節(jié)臂；4-轉向梯形臂；5-轉向橫拉桿
2.2 轉向器的分類
轉向器有以下幾種，齒輪齒條轉向器，循環(huán)球轉向器，蝸桿曲柄指銷式轉向器等。
2.2.1 循環(huán)球-齒條齒扇轉向器
工作原理：方向盤和轉向軸相接，轉向軸上布有螺紋帶動螺套做軸向直線移動。
螺桿的轉動使螺母軸向移動。而螺桿與螺母之間的用球填充間隙，主要作用就是減少了螺桿螺母運動之間產生的摩擦。螺桿螺母之間有兩列鋼球，每列鋼球都有自己封閉的滾道，并在滾道內循環(huán)滾動，因此不會脫離滾道，而且大大減少了摩擦阻力。鋼球在滾道里循環(huán)工作兩周后，從螺母滾出，同時進入另一端滾道。
如圖2-4所示為循環(huán)球的工作原理圖和零件圖。
循環(huán)球轉向器的正傳動效率很高，效率高達百分之九十到百分之九十五。但是其逆效率也很高，
轉向盤會受到路面對車輪的沖擊力。若汽車經常行駛在道路平整的路面上，則此缺點沒有太大的影響。
圖2.5循環(huán)球-齒條齒扇轉向器組成及工作原理
2.2.2 齒輪齒條式轉向器
齒輪齒條轉向器顧名思義，就是利用齒輪齒條之間的嚙合來改變傳動的方向。總所周知，齒輪齒條嚙合是將齒輪的回轉運動轉化為齒條的往復直線運動。
齒輪齒條轉向器傳動效率可達90%與其他形式的轉向器比較，齒輪齒條式轉向器最主要的優(yōu)點是：結構簡單、緊湊。根據輸入齒輪齒輪位置和輸出特點不同，齒輪齒條轉向器有四種形式，中間輸入，兩端輸出（2.6a）；側面輸入兩端輸出（2.6b）；側面輸入，中間輸出（2.6c）；側面輸入，一端輸出（2.6d）。
齒輪齒條式轉向器廣泛應用于乘用車上。載質量不大，前輪采用獨立懸架的貨車和客車也用齒輪齒條轉向器。
2.2.3 蝸桿曲柄指銷式轉向器
蝸桿曲柄指銷式轉向器結構較為復雜，通過蝸桿傳動將力，使得蝸桿槽里的指銷轉動，從而驅使轉向傳動機構運作。此轉向器結構零件復雜，種類繁多，維護較為不方便。因此現在的汽車中很少使用。
蝸桿曲柄指銷轉向器優(yōu)點:傳動比既可以為固定的，亦可以不固定。
轉向器缺點：效率低，磨損比較大。
2.3轉向系統(tǒng)設計要求
1）汽車在改變行駛方向后，司機松開方向盤，方向盤能主動沿著直線行駛，并駕駛平穩(wěn)安全；
2）汽車行駛方向發(fā)生變化時，理想狀態(tài)下所有車輪向中心轉動，每個車輪不可向側邊滑動。
3）任何行駛狀態(tài)下的汽車，轉向輪不可產生自振，方向盤不能轉動動；
4）轉向傳動機構和懸架導向裝置同時工作時，由于運動不協(xié)調使車輪產生的擺動應最??；
5） 轉向器和轉向傳動機構的球頭處，應布置因磨損而產生間隙的調整機構；
6） 車輪在道路上撞到物體后，傳遞給方向盤的反沖力盡量小；
7） 汽車轉彎的彎道較小時，方向盤通過轉向器控制的車輪必須轉向平穩(wěn)。汽車直線運動時，汽車方向盤不可抖動，必須穩(wěn)定。
8） 進行運動校核，保證轉向輪與轉向盤轉動方向一致。
3 轉向系主要性能參數
3 轉向系主要性能參數
3.1 轉向器的效率
的是指功率p1從轉向軸輸入，臂，用表示，，用
正效率計算公式：
（3-1）
逆效率計算公式：
（3-2）
式中， 轉向軸上的功率；為轉向器中的磨擦功率；轉向搖臂軸上的功率。
3.1.1 轉向器的正效率
功率P1進入轉向軸，通過轉向軸搖臂輸出效率稱轉向器正效率:
(3.3)
轉向器中摩擦功率為P2。轉向器的結構不同，那么正效率也不同，而循環(huán)球式轉向器的正效率相對于其他轉向器而比較高；；正效率越大，轉向器的摩擦損失就會越小，轉向操縱更輕便。
對于軸承摩擦損失和其他摩擦損失忽略的話，將嚙合副的摩擦損失計算在內，對于蝸桿和螺桿類轉向器，其正效率可用下式計算：
（3.6）
ρ為摩擦角；α0為螺桿螺線導程角；摩擦因數f?。?
3.1.2 轉向器的逆效率
逆效率可分為可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。
可逆式轉向器可保證汽車改變行駛方向后，轉向輪和轉向盤在駕駛員不接觸的情況下可自動回正。這樣減少了駕駛的操作，不會因長時間行駛產生勞累，并且提高了行駛的安全性。但在泥濘道路上駕駛時，對車輪的阻力，絕大多數力傳遞方向盤，駕駛員易產生“打手”。齒輪齒條式和循環(huán)球式皆為可逆式轉向器。
汽車使用不可逆式轉向器，汽車車輪在沖擊力的作用下，直接將沖擊力傳遞給轉向傳動機構的零件，長時間下零件磨損高，易損毀。同時，不可逆式轉向器不具有自動回正功能，駕駛員對路面沒有感知。
極限可逆式轉向器屬于可逆式與不可逆式的中間值。當車輪在沖擊力作用下，沖擊力只有很少的力傳給方向盤。逆效率較低，所以在非平整道路上行駛，駕駛員不會過度緊張，而且傳動機構里面的零件受到的力也較小，耐磨損。
若只針對嚙合副的摩擦，忽略軸承等摩擦損失，則逆效率公式如下：
（2.5）
3.2 傳動比的變化特性
3.2.1轉向系傳動比
轉向盤角速度與同側轉向節(jié)偏轉角速度之比，稱為轉向系角傳動比，即
（3-5）
又由轉向器角傳動比和轉向傳動機構角傳動比所組成，即
（3-6）
轉向盤角速度與搖臂軸角速度之比，稱為轉向器角傳動比，即
（3-7）
公式（3-7）除了齒輪齒條轉向器，其他轉向系都可互相使用。
轉向傳動機構的角傳動比如下
(3-8)
3.2.2轉向系的角傳動比
（3-14）
在大部分汽車中，與的值接近相等，因此L2/L1=1，得：
（3-15）
綜上，我們一般研究傳動系的角傳動比變化規(guī)律。
3.3轉向器傳動副的傳動間隙
無論是齒輪齒條式轉向器，還是循環(huán)球轉向器，或是蝸桿曲柄指銷轉向器，皆為齒輪副結構。傳動副間隙根據方向盤尺寸而定，這種互相影響的關系便是
見圖（3.1）。
傳動間隙直接影響到汽車直線行駛時情況下的的穩(wěn)定性和轉向器的使用周期。
方向盤不動或者方向盤偏轉一小定角度時，傳動間隙是最小的，如果沒有間隙那么是最好的。若傳動間隙比較大，那么汽車將不會直線行駛，并且脫離汽車行駛軌跡，對駕駛員的生命安全造成影響。
因此，傳動副傳動間隙特性如下圖3.1所示，波形呈逐漸加大的形狀。
圖3.1轉向器傳動副傳動間隙特性
圖3.1中，曲線1為轉向器在磨損前的間隙變化特性；曲線2是在使用后而且磨損了的間隙變化特性，如圖中所示，此時的曲線相對于曲線1出現了較大的間隙；曲線3的曲線就較為平滑，這是優(yōu)化過后的曲線。
3.4轉向盤的總轉動圈數
總轉動圈數與車輪的最大轉角及轉向系的角傳動比息息相關，且直接關系到汽車轉向的“輕”與“靈”。一般汽車的總轉動圈數相比貨車而言較少，一般約在3.6圈以內；貨車一般不宜超過6圈。
4 轉向器設計
4轉向器設計
4.1轉向器設計與計算
本設計主要參照東風輕型貨車，其參數為：兩軸式42驅動平頭貨車。最高車速115km/h,裝載質量3t。最小轉彎直徑不大于14m。最大爬坡度不小于0.3。
4.1.1傳動構件尺寸
D1為螺桿外徑，D2為螺母內徑，d為鋼球直徑。以上尺寸對鋼球的中心距都會產生影響，并且會影響結構的剛度。一般D值越小越好。通常情況下，m越大，D越大。螺桿外徑D1在區(qū)間內,具體的參數需要根據轉向軸確定。螺母內徑D2必須比D1大。一般要求。選取,,
圖4.2 螺桿、鋼球和螺母傳動副
4.1.2鋼球直徑D及數量N
對于轉向器而言，如果d越大，那么整個循環(huán)球轉向器的承載力就會越大，并且轉向軸的結構也會隨之變大。D需要在國家標準內選取。通常在選取，根據4.1選取。
N越大，轉向器的操作能力就越大，但是卻會導致轉向器的效率也會變低。又因為轉向器傳動之間有傳動間隙，所以不是所有的球都在運作。
每個環(huán)路中的鋼球數公式如下
（4-1）
式4.1中，α0為螺線導程角，取，得。
4.1.3滾道截面
螺桿與螺母嚙合時，中間的間隙用球填充，如圖所示剖面圖，此破面便是滾道截面，鋼球與滾道接觸的地方分為四個點，此四個點稱為四點接觸。此時螺桿和螺母之間的間隙也最小。留有間隙的原因是，方便潤滑油存儲在間隙里，減少傳動時產生的摩擦。
取R2=(0.51～0.53)d,取
4.1.4接觸角θ
圖4.3所示。通常情況下，接觸角θ=450，主要作用便是使軸向力和徑向力相等，已達到相互抵消的目的。
4.1.5螺距P和螺線導程角α0
螺母軸向直線運動產生的距離s
(4-2)
齒扇節(jié)圓在運動中所劃的弧長為s,得出公式
(4-3)
將上述兩個式子聯立起來得出,可以得出為：
（4-4）
要求螺距。螺距通常情況下在內選取，，,所以，所以上述數據是合格的。
4.1.6工作鋼球圈數W
循環(huán)球式轉向器里面鋼球的工作空間有兩個回路。每個回路內嵌入對應的鋼球，并且鋼球工作圈數w直接影響到轉向器的強度。如果W增加，可以提高系統(tǒng)的承載能力，傳動效果可靠。但是工作圈數也不能過多，因為圈數過多，自然而言的就需要增加螺桿的長度，會使的螺桿的強度變低，反而不利于轉向器的正常使用。因此工作圈數應控制在正常范圍內，使得既能提高工作時的承載能力，又不會使螺桿的剛度降低。一般規(guī)定W有兩種，分別是1.5圈的圈數，還有一個是2.5圈的圈數。根據以上數據，后查表3.1得w為2.5圈。
4.1.7導管內徑D1
導管內徑的公式為,
式中鋼球直接e只能控制在一般范圍內，不可太大，如果鋼球直徑e太大，會使得導管內徑的增大，鋼球在導管內運作時，會有一個運動的中心線，一旦過大，將會偏離中心軌跡線，那么流動阻力也會隨之真大,一般。導管壁厚取為1mm。
4.2變厚齒扇的計算
如圖4.4所示，為一個齒扇與軸相連的剖面圖。在對齒扇設計之初，需要查看的設計參數有：模數m必須確定，壓力角需要確定，通常壓力角的范圍區(qū)間在20°到30這個范圍內選取，本文選取壓力角的大小為=200 。齒頂高系數一般取0.8，或者取1.0，徑向間隙系數，取0.2。
表4.2 齒扇模數選取對照表
根據本文需要查表,選取齒扇的模數m=5mm。
圖4.4 變厚齒形齒扇的計算簡圖
各參數計算如下：
4.2.1齒扇齒的應力校核
如圖4.5所示為齒輪齒扇齒的受力簡圖。
圖4.5 齒扇齒的受力簡圖
作用在齒扇上的圓周力
齒扇的齒高;
則齒扇齒的彎曲應力
由上式可得彎曲應力小于許用彎曲應力。因此，本次所選參數和計算參數符合要求。
6 轉向器載荷的計算
6轉向器載荷的計算
6.1轉向器計算載荷的確定
想要檢查轉向系中每個零件的強度，首要任務就是需要缺點作用在每個零件上的力。
很多因素都會對零件的每個部位產生影響，對于轉向系來說，轉向系的零件需要有足夠的能力克服駕駛員對方向盤的力，方向盤對軸的力，汽車行駛時道路對輪胎的力，以及輪胎再行駛過程中會產生摩擦阻力，還有就是轉向器里鋼球摩擦力，齒輪齒輪摩擦力，螺桿螺母摩擦力等等。想要將上述這些力全部計算出來，是相當有難度的。
這里使用半經驗公式計算汽車在瀝青或者混凝土路面上原地轉向阻力矩MR（N·mm）,得出
(6-1)
,G為前軸負荷
上述公式中，滑動摩擦因數f取0.7；
輪胎氣壓。
駕駛員對方向盤需要作用的力為如下公式
（6-2）
式中——轉向搖臂長
——轉向節(jié)臂長
——轉向盤直徑
——轉向器角傳動比
——轉向器正效率
循環(huán)球轉向器的設計中選取轉向搖臂長為；轉向節(jié)臂長為；
方向盤的尺寸不可隨意選擇，其尺寸已編為國家標準，并且選取方向盤的大小需要參考車型，車型不一樣，方向盤尺寸自然不同，一般乘用車選取較小，占用空間小，而較大汽車或載貨車則選取偏大的方向盤直徑，方向盤直徑在內選取，本次設計參考國家標準選取直徑為500mm的方向盤。
循環(huán)球式轉向器里因為是螺桿螺母傳動接觸，且接觸處采用滾珠填充因此效率高，摩擦小，一般情況正效率達，本次設計取85%。
代入式（5.9）得
6.2循環(huán)球式轉向器零件強度計算
6.2.1鋼球與滾道之間的接觸應力
（6-3）
式中K——系數，根據A／B查表6.1求得，其中A／B用下式計算：
（6-4）
——鋼球半徑為3.572
——螺桿與螺母滾道截面的圓弧半徑3.715
——螺桿外半徑14.5
E——材料彈性模量MPa；
N——每個鋼球與螺桿滾道正壓力；
（6-5）
——轉向盤圓周力為182.175
R——轉向盤輪緣半徑為200
——螺桿螺線導程角為8°
——鋼球與滾道間的接觸角為45°
——參與工作的鋼球數為33個
——鋼球接觸點至螺桿中心線之距離
得A/B=0.02，查表5.4可得K為1.8.
當鋼球與滾道的接觸表面的硬度為HRC58～64時，許用接觸應力可取為3000～3500MPa。顯然，≤，符合要求。
若2.5時，需要采用兩個環(huán)路使得圈數和鋼球數相同，保證每個鋼球上分到的力相等，這樣傳遞的效率高?？偟匿撉驍挡坏贸^60個。不然需要加大鋼球直徑而后在計算。
徑向間隙不應大于0.02～0.03mm。亦可用下式計算：
（6-6）
本設計取為0.02
軸向間隙可用下式計算：
（6-7）
式中 ——鋼球直徑
由式（6.7）可得
6.2.2轉向搖臂軸直徑
轉向搖臂軸直徑d為
(6-8)
汽車的使用環(huán)境不一樣，K選取的值也不一樣。一般可取,本設計；
τ0為扭轉強度極限，取。
轉向搖臂軸直徑取。
7 轉向傳動機構
7轉向傳動機構
駕駛員通過方向盤將力傳遞給與方向盤相連的轉向軸，轉向軸帶動螺桿螺母運動，再通過轉向搖臂，轉向節(jié)臂，轉向直拉桿等之間的機構來改變車輪的行駛方向。因此，通過轉向器末端的機構來改變汽車行駛方向的機構便是轉向傳動機構。需要使汽車在轉向過程中平穩(wěn)，準確，那么便需要轉向傳動機構里的梯形機構來完成這一工作。
如圖7.1所示為非獨立懸架轉向輪轉向系統(tǒng)簡圖。圖中的轉向傳動機構由多個構件組成。分別由轉向搖臂，轉向直拉桿，轉向節(jié)臂，汽車左車輪轉向梯形臂，汽車右車輪轉向梯形臂和轉向橫拉桿組成，其中，左車輪轉向梯形臂與右車輪轉向梯形臂完全相同。轉向橫拉桿與左轉向梯形臂與右轉向梯形臂組成轉向梯形機構。
圖7.1與非獨立懸架轉向輪匹配是轉向系簡圖
7.1機構臂、桿與球銷
傳動機構的布置方法以及傳動機構的傳動比都會對轉向搖臂產生或多或小的影響。
轉向搖臂的長度與轉向傳動機構的布置及傳動比等因素有關，對于小型汽車與乘用車而言，轉向搖臂在1取值，本次設計為貨車轉向系的設計，取轉向搖臂為200m。
轉向傳動機構需要承受較大的力，因為需要帶動車輪轉動，所以選用的桿件需要有足夠的剛性，本次設計選用35鋼材料做成的鋼管。
轉向傳動機構中零件與零件之間采用連接方式是球形鉸接，球形鉸接具有諸多有點，例如，球形鉸接可以大大的減少零件和零件之間因為磨損出現的縫隙，并且可以滿足零件之間各種復雜的運動，這是其他鉸接方式所不能比的。球形鉸接是通過彈簧的預緊力把球頭和襯墊固定起來。這種結構，制造簡單，使用方便，在一般的小型車或者乘用車中較少使用，在中大型的載貨車中較為常見。古云：有利必有弊，球形鉸接缺點亦顯而易見，彈簧的預緊力必須較大，因此較大的預緊力對球形鉸接里的球與襯墊產生影響，降低了使用壽命。球形鉸接處的球頭與襯墊需要注入防止摩擦過度的潤滑油，并且通過不可讓潤滑油泄露，此外還需避免灰塵與塵土的進入，否則會大大降低使用壽命。
7.2桿件設計結果
8 三維建模
8 三維建模
在關于機械方面三維軟件眾多，其中包括SolidWorks，Creo，以及本次設計用到的catia，catia具有強大的三維建模能力，能夠方面并且準確無誤的描繪出或者還原真實物體的尺寸構造，對于后期的受力分析有著強大的支撐。Catia對于三維建模來說，曲面的建模相對于一般的建模較難，而且在受力分析方面略有不足，不過強大的建模體系創(chuàng)造了這個軟件的成功。
以下為本此catia三維建模的過程截圖，以及效果展示。
1.轉向盤圖
圖8.1轉向盤圖
2.傳動軸
圖8.2傳動軸
3.十字軸圖
圖8.3十字軸圖
4.萬向節(jié)圖
圖8.4萬向節(jié)圖
5.扇形齒輪
圖8.5扇形齒輪
6.螺桿圖
圖8.6螺桿圖
7.螺桿螺母嚙合圖
圖8.7螺桿螺母嚙合圖
8.轉向器內部結構圖
圖8.8轉向器內部結構圖
9.轉向器殼體圖
圖8.9轉向器殼體圖
10.轉向器
8.10轉向器
11.轉向系裝配圖
圖8.11轉向系裝配圖
參考文獻
總結
本次設計針對的是貨車轉向系，所選用的轉向器是循環(huán)球式轉向器。
本次設計首先對轉向系的結構組成部分進行的詳細闡述，介紹了轉向系在未來的趨勢以及選用循環(huán)球轉向器的目的與用途，接著對轉向系具體的機構進行的分類概述。主要包括三大機構，分別是轉向操縱機構，轉向器，轉向傳動機構。
既而對循環(huán)球轉向器進行仔細研究，以及參數的確定。傳動構件尺寸的確定。接著對鋼球直徑D及數量N的確定。然后是滾道截面、接觸角θ、螺距P和螺線導程角α0。接著計算出工作圈數，導管內徑。最后對變厚齒扇進行計算。接著對轉向操縱機構的各部位零件確定。
將確定的轉向系通過CATIA軟件進行三維建模，然后將建模零件逐一裝配，并繪制螺桿螺母的二維cad圖。
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致謝
致謝
時光就像水一般的從我們身邊悄然流去，四年青春，眨眼即逝，心中念道將要從我熱愛的母校走出，病踏入社會，萬千思緒上我心頭。
畢設期間，在導師諸老師的幫助下，并且通過自己對畢設的努力，不論是思想上，還是學習上，都獲得了較大進步。這次畢設不僅僅是對大學四年的總結，更是對踏入社會，走進工作崗位的一個磨練。在思想上：我學會了不怕吃苦，對自己的專業(yè)更加熱愛，對自己的未來更加充滿信心；在學習上，對汽車結構，汽車轉向系有了更加深入的了解。
在經過為期近一個月的畢業(yè)設計中，我不僅僅可以將書面的知識進行靈活的運用，且在運用期間了解了汽車的發(fā)展與研究方向。本次設計的課題是貨車轉向系的設計，以前對于轉向系的認知只是片面的，只知道轉向系有幾個種類，現在對轉向系深入的研究之后，原來簡簡單單的轉向系包含了太多需要學習的東西。轉向系不光光只能根據駕駛員的意志改變汽車的行駛方向，它還是汽車安全性與穩(wěn)定性的關鍵所在。
在完成畢設的期間有許多的問題，諸如轉向系參數的選擇，圖紙的繪畫。對于零件圖與裝配圖，個人采用的是CATIA軟件進行繪畫。CATIA是一款非常優(yōu)秀的三維建模軟件。可以簡單方便的表達出轉向系的每個零件，以及每個零件裝配之后的效果圖。期間，我從這款軟件內也學到了很多東西，機械專業(yè)中建模軟件萬變不離其宗，因此我更加有信心對待自己的論文。
最后我想說，不管是論文還是面對以后的工作，我都會積極向上，用一顆嚴謹的心對待一切。