湖南工业大学本科毕业设计（论文）
表6.3 小型客车部分参数 装备质量（kg） 2010 1025 3110 1655 1650 0.3 215 75r17.5 （mm） 425 前桥负荷（kg） 轴距L（mm） 前轮距（mm） 后轮距（mm） 轮胎压强P（mpa） 轮胎规格 转向盘直径6.2.1钢球中心距D
钢球中心距是指螺杆两侧钢球中心间的距离。它是设计循环球转向器的基本尺寸。 影响D选取的因素: 1.螺杆外径2.螺杆内径3.钢球直径
钢球中心距D的尺寸直接影响转向器的尺寸，在保证强度和刚度的前提下，D应尽可能的小。钢球中心距一般取20mm——40mm，取D=25mm。
6.2.2螺杆内外径选取
螺杆内外径的选取条件为内外径差值螺杆外径于
，一般
。
表6.4 循环球转向器的主要参数 参数 齿扇模数 摇臂轴直径 钢球中心距 螺杆外径 3.0 22 20 20 3.5 26 23 23 4.0 30 25 25 数 值 4.5 32 28 28 5.0 32 30 29 6.0 38 35 34 6.5 42 40 38 -为（5——10）%钢球中心距。
应大
。根据表6-4，取
=25mm，则
通常在20——38mm内，设计时按转向轴负荷选取。螺母内径
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钢球直径 螺距 工作圈数 环流行数 齿扇齿数 齿扇整圆齿数 5.556 7.938 6.350 8.731 6.350 9.525 1.5 2 5 7.144 10.000 2.5 8.000 11.000 2.5 12 13 13 14 15 齿扇压力角 齿扇宽 22 25 25 27 25 28 22°30′ 30 28 32 34 38 35 38 6.2.3工作钢球圈数W
大多数情况下，转向器有两个环路，其工作钢球圈数W与接触强度有关。增加工作钢球圈数能降低接触应力，提高承载能力。工作钢球圈数2圈。由表6.4选取W=2.5。
6.2.4钢球直径与数量的选取
钢球的直径大则传递力时承载增大，同时螺杆螺母传动机构和转向器的尺寸也随之增大。在保证足够的强度下尽可能选取直径小的钢球。
表6.5 影响钢球数量n的因素 n 影响因素 承载能力 工作可靠性 多 少 n多，承载能力好 n多时，因为尺寸误差导致受力不均匀且易堵塞 要求n取 备注 钢球数n：
（6.2）
式中 D——钢球中心距
W——一个环路中钢球数量 n——不包括环流导管中的钢球数 通常
——螺旋倒程角 ～10°，则
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钢球直径应符合国家标准，一般在6～9mm范围内选取，取d=6.35mm,则
，带入公式（6.2）解得n=30.92。参考表6.5取n=30。
6.2.5滚道截面
钢球在螺杆中是通过弧面来接触的，称为滚道。滚道截面有很多种，有单圆弧，四段圆弧和椭圆圆弧。表6.6对三种滚道做了详细的比较。
表6.6 多滚道对比表
形式 特点 接触点（理论） 轴向间隙 轴向定位 工艺 应用 2 大 不稳定 容易 不用 单圆弧 4 小 稳定 难 多 四段圆弧 3 小 稳定 难 少 椭圆圆弧 通过上表可以看出，四段圆弧运用较多，因此本转向器滚道也选用四段圆弧。
图6.2 四段圆弧滚道截面
滚道与钢球之间存在间隙，除了贮油润滑之外，也能贮存一些磨损的杂质。为了减小摩擦，螺杆和螺母滚道半径
应大于钢球半径，即
>d/2,通常取
=3.366mm。
。根据表5-2取钢球直径d=6.350mm，则滚道半径
6.2.6接触角
钢球与螺杆滚道接触点的正压力方向与螺杆滚道法面轴线间的夹角称为接触角θ。接触角的大小影响轴向力与径向力的分配。希望轴向力与径向力越接近越好，所以选取θ=45°。
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6.2.7螺距P与倒程角
当转向盘转角φ，对应转向器螺母移动距离S：
（6.3）
式中 P——螺杆螺距 查表5-2，P=9.525mm，倒程角
=5°40′。当螺母移动
S时，齿扇节圆转过的弧长也应为S，摇臂轴转过角度,其关系如下：
(6.4)
式中 r——齿扇节圆半径 联立式（6.3）和（6.4）可得：
(6.5)
对和
进行微分运算可得到转向器角传动比:
(6.6)
查表6.4可知，齿扇整圆齿数z=13,且有r=m z/2,则有 r=m z/2=4×13/2=26mm。可求出转向器角传动比
由此可以看出螺距P直接影响转向器角传动比。
6.3转向器计算和校核
6.3.1钢球滚道间接触应力σ
(6.7)
式中 E——材料弹性模量，2.1×
mpa
N——每个钢球与滚道间正压力
K——系数，可查表6.7得，A/B=0.05.K=1.28，其中
;
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表6.7 系数K与A/B的关系 A/B K A/B K 1.0 0.388 0.2 0.716 0.9 0.400 0.15 0.800 0.8 0.410 0.1 0.970 0.7 0.440 0.05 1.280 0.6 0.468 0.02 1.800 0.5 0.490 0.01 2.271 0.4 0.536 0.007 3.202 0.3 0.600 又每个钢球与滚道正压力N：
(6.8)
式中 l——钢球接触点到螺杆中心线距离，l=9.325mm 将数据带入式（6.8）可得N=1484 N 则可根据式（6.7）计算出σ=3526mpa 所以许用接触应力[σ]=3500—4000mpa。
6.3.2齿扇齿的弯曲应力
齿扇齿的弯曲应力
(6.9)
式中 r——基圆半径，
F——作用在齿上的周转力， B——齿宽，查表5-3知，B=25mm S——基圆齿厚， h——齿高，则可得到
, 模数m=4.0
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