（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）重型自卸汽车设计（转向系及前桥设计）（有cad图+exb图）.docx

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1、重型自卸汽车设计（转向系及前桥设计）汽车内行驶的过程中，需求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公用机构，本文的研讨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婚配的全体式两轮转向机构。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（次要是转向梯形）进行设计，最后，利用软件AiJTOCAD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，包括了螺杆一钢球一螺母传动副的设计和

2、齿条一齿扇传动副的设计，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，再由此设计出一切参数的。转向梯形的设计选用的是全体式转向梯形，本文在设计中自创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。再经过对转向内轮实践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，来断定转向梯形的设计能否符合基本要求。本文在消化，吸收，总结，归纳后人的成果上，系统、片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，

3、转向梯形THEDESIGNOFHEAVYDUMP(THEDESIGNOFSTEERINGSYSTEMANDRRONTAX1E)ABSTRACTInamovingvehic1e,thedriverwi11needtofrequent1ychangeitstrave1ingdirection,theso-ca11edsteering.Vehic1esteeringsystemisusedtochangeorrestoreacarinthedirectionofadedicatedagency,thecontentsofthispaperisthestudyof1ightvehic1esteerin

4、gsystemdesign.Thisartic1eisaimedatnon-independentsuspensionandwou1d1iketomatchtheovera11sty1eofthetwosteering.Theuseofthere1evantvehic1edesignandkinematic1inkageofknow1edge,firstofa11,theovera11parametersofthevehic1edesign,inthisbasis,thesteeringgear,steeringtransmissionchoice,andthentothesteeringge

5、arandsteeringtransmission(main1ytrapezoida1steering)design,andfina11y,theuseofAUTOCADsoftwareandthesteeringgearsteering1inkagetocomp1etethedesigndrawings.Steeringtheba11ofchoiceisthecyc1eoffan-typesteeringgearrackteeth,inthedesignofsteeringgear,inc1udingascrew-Ba11-Vice-nutdrivethedesignandrack-fand

6、rivegearpairdesign,theformerisbasedonthereferencetosimi1arvehic1es,todeterminethecenterdistanceoftheba11,thedesignofaseriesofsize,whi1ethe1atterisbasedonthevehic1efrontax1e1oadtodeterminethefanmodu1eoutofgear,andthena11oftheresu1tingdesignparameters.Steering1inkagedesignisawho1ese1ectionofsteeringtr

7、apezoid,thepaperdesignisusedincarsteering1inkagefromasimi1arexperienceinthedesignofthesizeofthesteering1inkagetotheprimarysize.Throughtotheactua1steeringwhee1inthemaximumdef1ectionang1ewiththesteeringwhee1inthemostidea1testofthedifferenceofdef1ectionang1e,andfourinstitutions,asaminimumtransmissionan

8、g1eofitsexamination,todeterminewhetherthedesignofsteeringtrapezoidin1inewiththebasicrequirements.Inthispaper,digestion,absorption,andsummingup,summinguptheresu1tsoftheirpredecessors,thesystematic,comprehensivemechanica1steeringsystemtocarryouttheoretica1ana1ysis,designandoptimization.Forthe1ightvehi

9、c1esteeringsystemdesignanddeve1opmentprovidesasimp1edesignmethodsteps.Keyword:steeringsystem,steeringgear,steeringtrapezoid前言1第一章从动桥结构方案的确定21.1从动桥总体方案确定2第二章转向系结构方案的确定32.1转向系全体方案的分析32.1.1转向器方案的分析32.1.2循环球式转向器结构及工作原理32.1.2动力转向系统分类42.2转向系全体方案的分析5第三章从动桥的设计计算6 1.1 3.1从动桥次要零件尺寸的确定6 1.2 从动桥次要零件工作应力的计算6 3 3

10、.2.1制动工况下的前梁应力计算6 4 .2.2在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁应力计算83.3转向节在制动和侧滑工况下的应力计算83.3.1在制动工况下93.3.2在侧滑况下93.4主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算.103.4.1在制动工况下103.4.2在侧滑工况下10第四章转向系统的设计计算114.1转向系次要功能参数H4.1.1转向器的效率114.1.2传动比的变化特性124.1.3给定的次要计算参数134.1.4转向盘回转总圈数134.2 转向系计算载荷的确定134.3 循环球式转向器的计算144.3.1循环球式转向器次要参数144.3.2螺杆、钢球和螺母传动副144.3

11、.3齿条、齿扇传动副设计154.4循环球式转向器零件强度的校核164.4.1钢球与滚道间的接触应力164.4.2齿的弯曲应力174.5液压动力转向机构的计算184.5.1动力转向系统的工作原理184.5.2转向动力缸的工作分析184.6转向梯形机构确定、计算及优化214.6.1 转向梯形结构方案分析214.6.2 全体式转向梯形机构优化设计21第六章结论26参考文献27致谢28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，并依托箱货自重使其复位的公用汽车。自卸车用途广泛，在矿山、水利工程、城市建设、公路、环卫等行业都有公用的自卸车，在国民经济和社会发展中有着非

12、常重要的地位还作用。这些年来，随着经济的持续快速发展，基础建设投资逐年添加，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理想意义。本次毕业设计次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化的对比和分析，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笨重、灵敏的准绳，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

13、结构方案的确定1.1从动桥总体方案确定转向从动桥的次要零件有前梁，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，结构比较复杂但功能比较好，多用于轿车等以载人为主的高级车辆。非断开式又称全体式，它与非独立悬架配合。它的结构简单，承载才能大，这种方式如今在汽车上得到广泛运用。因此本次设计就采用了非断开式从动桥，所以前桥采用全体式前桥。作为次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；为进步其抗弯强度，其较长的两头部分采用工字形断面并绝对两端向下偏移一定距离，以降低发动机从而降低

14、传动系的安装地位以及传动轴万向节的夹角。为进步其抗扭强度，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两头部分相联接的向下弯曲部分则采用两种断面逐渐过渡的外形。两头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全体式结构。转向节经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，衬套上的光滑油槽在下面端部是切通的，用装在转向节上的油嘴注入光滑脂光滑，为使转向笨重，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。转向系可按转向动力的

15、不同分为机械转向系和动力转向系两大类。2.1 转向系全体方案的分析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。转向器的结构方式，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、颠簸，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。和其它方式转向器比较，其结构复杂，对次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，或装有吸振安装的减振器。本设计采用循环球式转向器。2.1.2 循环球式转向器结构及工作原理循环球式转向器中普通有两级传动副。第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。转向螺杆的轴颈支撑在两个圆锥滚子轴承上。轴承紧度可用调整垫片调整。转向螺母的下立体上加工成齿条，与齿扇轴内的齿扇部分相啮合。经过转向盘