答辩提纲

一 汽车转向系

转向系的作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。

转向系统主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成； 对于动力转向系统还有动力转向机构

转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。

转向传动机构将转向作用力最终传递给车轮，实现转向。

动力转向机构是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置。 如液压动力转向机构，电动助力转向机构，电动液压助力转向机构。

二 转向器

转向器是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，是转向系统中的重要组成部分，同时也是转向系中的减速传动装置

转向器的类型有齿轮齿条式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器、循环球式转向器、液压助力转向器、电动助力转向器、线控转向器。目前最常见的是循环球式转向器。

按动力来源分类，转向器还可分为机械转向器和动力转向器。机械转向器的能量来源是人力，所有传力件都是机械的。动力转向器是在机械转向器的基础上安装了助力转向装置，主要有液压助力转向和电控助力转向。动力转向器减轻了驾驶员劳动强度，应用广泛。上述的后三种转向器就是助力转向器。

三 循环球式转向器

循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一。

循环球式转向器有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

螺杆螺母传动副，将传动机构的旋转运动转换为螺母的直线运动

齿轮齿条传动副，将螺母的直线运动转换为摇臂轴的摆动，并实现减速。摇臂轴带动拉杆使车轮转向。

循环球转向器的工作原理

螺杆螺母传动副将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与齿扇啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。循环球式转向器其实是齿轮齿条转向器的一种变型，大量使用于货车、客车和部分轿车。

循环球式转向器特点

因为循环流动的钢球的存在，太大降低了摩擦力，使汽车的转向操纵变得比较轻松。又由于逆传动效率相对齿轮齿条更小，所以操控较为舒适。

循环球式转向器的优点是耐磨性好，使用寿命长；转向器的转动比易于实现可变；工作平稳，转向舒适。

缺点是结构复杂，制造精度要求高，自重大。

四 转向器设计参数

钢球中心矩D、螺杆外径D1、 螺母内径D2

钢球直径d及数量n

滚道截面

接触角

螺距P和螺线导程角

工作钢球圈数W

扇齿模数m

钢球中心矩、螺杆外径D1、 螺母内径D2

螺杆外径D1螺母内径D2及钢球直径d对确定钢球中心矩D的大小有影响而又对转向器结构尺寸和强度有影响。在保证足够的强度条件下尽可能将D值取小些。选取值的规律是随着扇齿模数的增大钢球中心矩也相应增加。螺杆外径D1通常在20～38mm范围内变化设计时应根据转向轴负荷的不同来选定。螺母内径D2应大于D1一般要求D2-D1=(5%～10%)D。

钢球直径d及数量n

钢球直径尺寸d取得大，能提高承载能力，同时螺杆和螺母传动机构和转响器的尺寸也随之增大。钢球直径应符合国家标准，一般常在7～9mm范围内选用。

增加钢球数量n，能提高承载能力，但是钢球流动性变坏，从而使传动效率降低。因为钢球本身有误差，所以共同参加工作的钢球数量并不是全部钢球数。经验证明，每个环路中的钢球数以不超过60粒为好。

滚道截面

为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。

确定的转向器参数

齿扇模数

摇臂轴直径

钢球中心距

螺杆外径

钢球直径

螺距

工作圈数

4.0mm

30mm

25mm

25mm

6.350mm

9.525mm

1.5

环流行数

螺母长度

齿扇齿数

齿扇整圆齿数

齿扇压力角

压力角

齿扇宽

2

46

5

13

22 30′

6 30′

28mm

五 轴类零件的校核

轴类零件的校核为摇臂轴校核和螺杆校核。

摇臂轴用20CrMnTi钢制造 。根据作用在齿扇上的圆周力和齿轮的齿高，计算齿的应力，进行校核。

螺杆轴用20CrMnTi钢制造。对钢球与滚道之间的接触应力进行校核 。

六 转向器总成

爆炸图