车辆转向器的设计和建模(附件)【字数：8377】
摘 要 本文就是以提升汽车产品设计效率为目标，充分使用集成化软件UG对汽车齿轮齿条式转向器开展参数化设计。首先本文简明扼要的描述了汽车转向器并对当前全球的汽车转向器的发展状况进行了探讨，然后进行设计方案的选择，接着对选择的转向器设计计算，接着经过对齿轮齿条式转向器根据参数化建立实体模型，然后经过建立模型和草图相互结合的措施优化设计。
Key words: automobile; steering system; rack and pinion; steering gear; UG 目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2汽车转向系统的简介 1
1.3 国内外发展现状 3
第二章 设计方案的选择 5
2.1 转向器类型的选择 5
2.2齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择 6
2.2.1?齿轮齿条转向器输入输出形式 6
2.2.2?齿轮齿条转向器齿轮齿条选择 6
2.2.3?齿轮齿条转向器齿条断面形状 7
2.2.4?齿轮齿条式转向器的布置形式 8
2.2.5?转向器最终方案确定 8
第三章 转向器的设计计算 9
3.1转向器原地转向阻力矩计算 9
3.2转向器角传动比与力传动比计算 9
3.2.1 角传动比与力传动比介绍 9
3.2.2 角传动比与力传动比的确定 9
3.3齿轮齿条的设计 11
3.3.1齿轮齿条的参数选择 11
3.3.2计算接触疲劳许用应力 12
3.3.3齿轮的齿根弯曲强度设计 13
3.3.4确定齿轮主要参数和几何尺寸 13
3.3.5确定齿条主要参数和几何尺寸 14
3.3.6齿面接触疲劳强度校核 14
第四章 齿轮齿条三维模型的建立 16
4.1 齿轮齿条式转向器齿轮的建立 16
4.1.1 主动齿轮建立 16
4.1.2齿条的建立 16
4.2齿轮齿条总装 17
总结 18
致 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1 引言
汽车的制造和销售作为我国经济产业中的重要的组成部分，其涉及的传统制造业和能源综合代表着国家的整体发展水平，随着机械制造技术和电子电器设备的不断进步和成熟，汽车制造业几乎将我国的各种制造业联系了起来，汽车已经不是作为一个单纯的个体而存在。其中作为汽车的重要组成部分，汽车的零部件产业也随着汽车行业的发展而崛起，其重要性也不言而喻，转向器作为控制汽车行驶控制方向作用的零部件受到了意想不到的研究和发展。
在现代化汽车发展的时代，汽车转向系统是保障汽车安全性的重要零部件组成。作为决定汽车行驶方向和维持汽车稳定直线行驶的功用，对于汽车转向器的研究时零部件是较为重要的部分，其功能的好坏对于车上人员的操控安全性和驾驶体验有着有较大的影响。为了在设计转向系统过程中为了提高设计的效率，保证设计质量的前提下缩短设计周期，许多先进的汽车制造声现在都会采用有限元分析软件UG来参与开发汽车转向系统的方法，这一设计方法也逐渐成为主流行业的趋势。
1.2汽车转向系统的简介
作为改变汽车行驶线路和维持汽车行驶路线的组成工件，转向系统可以在汽车在行使的过程中将非常规路况产生的冲击及时地反馈到车轮及驾驶员的直观感受，驾驶员通过驾驶经验及时作出调整控制使得汽车恢复稳定后继续前进。
机械转向系统的转向动力源为驾驶员的手部力量，它由转向传动机构、操纵机构和转向器这三部分组成。其中转向系统的转向动力源主要由发动机提供的助力和驾驶员的手部施加的力量所构成，它基于机械转向系统由汽车转向系统三大组成部分同时加上了一套转向动力器而形成。此论文按照设计要求，研究对象确定为机械转向系统。机械转向系统如图 1.1 所示。。
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1. 转向盘 2. 安全转向轴 3. 转向节 4. 转向轮 5. 转向节臂 6. 转向横拉杆 7. 转向减振器 8. 机械转向器
图1.1 机械转向系统
随着汽车制造技术的不断进步，许多汽车制造商已经将竞争战略转移到了更加轻便和省油的前驱汽车上，比起传统的后驱汽车，这种汽车可以通过使用尺寸较小、质量更轻的零部件。一方面有效地消除了上文所涉及的常见的逆传动效率过高和可变速比等问题，还可以保证其被广泛应用到前轮采用独立悬架的轻型车辆中。转向齿轮、转向齿条、转向器壳体和其他零部件是齿轮齿条式转向器的主要组成部分。相比于其它类型的转向器：使用较少的零部件，构架简单；占用较小的空间，很少和悬架系统其他组件发生干涉；较高的传动效率；质量轻；简化了转向传动机构以后，缩小了制造成本；省去了转向摇臂和直拉杆部分，可以增大转向轮的转角；采用了压紧弹簧来压紧齿轮和齿条，可以便捷地调整齿间间隙，提高了转向器整体的刚度。
齿轮齿条式转向器主要由相互啮合的一对转向齿轮和转向齿条组成。将齿轮轴和转向齿轮连接起来形成的组合件叫做转向齿轮轴，在转向齿轮轴带动转向齿轮旋转的时候，转向齿条进行直线运动的同时带动横拉杆，使得转向轮可以改变方向。齿轮齿条式转向器的组成零件图如图1.2 所示。
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图1.2 齿轮齿条式转向器零件图
1.3 国内外发展现状
近年来发展较为成熟的汽车通常使用齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等转向器。在世界范围内较为发达的汽车制造商中，根据市场份额所占的比例来看,美国和日本通常更青睐于使用循环球式转向器，其中所占的比率都已达到或者超过90%。例如日本的公共汽车上基本都采用了循环球式转向器。与日本不同的是，西方国家其中主要指西欧国家更加偏于使用齿轮齿条式转向器，将转向器的发展方向也放到了齿轮齿条式转向器上，除了大型客车外，中型、小型、微型客车普遍地使用了齿轮齿条式转向器，其使用比率接近于过半，其中汽车发展较为成熟的法国更是惊人的达到了90%。
Key words: automobile; steering system; rack and pinion; steering gear; UG 目录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2汽车转向系统的简介 1
1.3 国内外发展现状 3
第二章 设计方案的选择 5
2.1 转向器类型的选择 5
2.2齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择 6
2.2.1?齿轮齿条转向器输入输出形式 6
2.2.2?齿轮齿条转向器齿轮齿条选择 6
2.2.3?齿轮齿条转向器齿条断面形状 7
2.2.4?齿轮齿条式转向器的布置形式 8
2.2.5?转向器最终方案确定 8
第三章 转向器的设计计算 9
3.1转向器原地转向阻力矩计算 9
3.2转向器角传动比与力传动比计算 9
3.2.1 角传动比与力传动比介绍 9
3.2.2 角传动比与力传动比的确定 9
3.3齿轮齿条的设计 11
3.3.1齿轮齿条的参数选择 11
3.3.2计算接触疲劳许用应力 12
3.3.3齿轮的齿根弯曲强度设计 13
3.3.4确定齿轮主要参数和几何尺寸 13
3.3.5确定齿条主要参数和几何尺寸 14
3.3.6齿面接触疲劳强度校核 14
第四章 齿轮齿条三维模型的建立 16
4.1 齿轮齿条式转向器齿轮的建立 16
4.1.1 主动齿轮建立 16
4.1.2齿条的建立 16
4.2齿轮齿条总装 17
总结 18
致 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
谢 19
参考文献 20
第一章 绪论
1.1 引言
汽车的制造和销售作为我国经济产业中的重要的组成部分，其涉及的传统制造业和能源综合代表着国家的整体发展水平，随着机械制造技术和电子电器设备的不断进步和成熟，汽车制造业几乎将我国的各种制造业联系了起来，汽车已经不是作为一个单纯的个体而存在。其中作为汽车的重要组成部分，汽车的零部件产业也随着汽车行业的发展而崛起，其重要性也不言而喻，转向器作为控制汽车行驶控制方向作用的零部件受到了意想不到的研究和发展。
在现代化汽车发展的时代，汽车转向系统是保障汽车安全性的重要零部件组成。作为决定汽车行驶方向和维持汽车稳定直线行驶的功用，对于汽车转向器的研究时零部件是较为重要的部分，其功能的好坏对于车上人员的操控安全性和驾驶体验有着有较大的影响。为了在设计转向系统过程中为了提高设计的效率，保证设计质量的前提下缩短设计周期，许多先进的汽车制造声现在都会采用有限元分析软件UG来参与开发汽车转向系统的方法，这一设计方法也逐渐成为主流行业的趋势。
1.2汽车转向系统的简介
作为改变汽车行驶线路和维持汽车行驶路线的组成工件，转向系统可以在汽车在行使的过程中将非常规路况产生的冲击及时地反馈到车轮及驾驶员的直观感受，驾驶员通过驾驶经验及时作出调整控制使得汽车恢复稳定后继续前进。
机械转向系统的转向动力源为驾驶员的手部力量，它由转向传动机构、操纵机构和转向器这三部分组成。其中转向系统的转向动力源主要由发动机提供的助力和驾驶员的手部施加的力量所构成，它基于机械转向系统由汽车转向系统三大组成部分同时加上了一套转向动力器而形成。此论文按照设计要求，研究对象确定为机械转向系统。机械转向系统如图 1.1 所示。。
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1. 转向盘 2. 安全转向轴 3. 转向节 4. 转向轮 5. 转向节臂 6. 转向横拉杆 7. 转向减振器 8. 机械转向器
图1.1 机械转向系统
随着汽车制造技术的不断进步，许多汽车制造商已经将竞争战略转移到了更加轻便和省油的前驱汽车上，比起传统的后驱汽车，这种汽车可以通过使用尺寸较小、质量更轻的零部件。一方面有效地消除了上文所涉及的常见的逆传动效率过高和可变速比等问题，还可以保证其被广泛应用到前轮采用独立悬架的轻型车辆中。转向齿轮、转向齿条、转向器壳体和其他零部件是齿轮齿条式转向器的主要组成部分。相比于其它类型的转向器：使用较少的零部件，构架简单；占用较小的空间，很少和悬架系统其他组件发生干涉；较高的传动效率；质量轻；简化了转向传动机构以后，缩小了制造成本；省去了转向摇臂和直拉杆部分，可以增大转向轮的转角；采用了压紧弹簧来压紧齿轮和齿条，可以便捷地调整齿间间隙，提高了转向器整体的刚度。
齿轮齿条式转向器主要由相互啮合的一对转向齿轮和转向齿条组成。将齿轮轴和转向齿轮连接起来形成的组合件叫做转向齿轮轴，在转向齿轮轴带动转向齿轮旋转的时候，转向齿条进行直线运动的同时带动横拉杆，使得转向轮可以改变方向。齿轮齿条式转向器的组成零件图如图1.2 所示。
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图1.2 齿轮齿条式转向器零件图
1.3 国内外发展现状
近年来发展较为成熟的汽车通常使用齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式等转向器。在世界范围内较为发达的汽车制造商中，根据市场份额所占的比例来看,美国和日本通常更青睐于使用循环球式转向器，其中所占的比率都已达到或者超过90%。例如日本的公共汽车上基本都采用了循环球式转向器。与日本不同的是，西方国家其中主要指西欧国家更加偏于使用齿轮齿条式转向器，将转向器的发展方向也放到了齿轮齿条式转向器上，除了大型客车外，中型、小型、微型客车普遍地使用了齿轮齿条式转向器，其使用比率接近于过半，其中汽车发展较为成熟的法国更是惊人的达到了90%。
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