表3-1 BJ2020的主要技术参数
BJ2020汽车系列 全长[mm] 全宽[mm] 全高[整车装备质量时][mm] 轴距[mm] 轮距[前轮、后轮][mm] 最小离地间隙[满载][mm] 最小转弯直径[沿前外轮中心][mm] 接近角[满载][°] 离去角[满载][°] 最大装载质量[kg] 整车装备质量[kg] 前桥轴荷[整车装备质量时][kg] 后桥轴荷[整车装备质量时][kg] 最大总质量[kg] 最大拖挂质量[挂车和货物][kg] ? 表3-2 乘用车循环球转向器的齿扇齿模数
齿扇齿模数3.0 /mm 发动机排量500 /ml 荷/N 1000～1800 16002000 ～830011000 ～1000011000 ～9000
9
BJ2020S系列 4068 1768 1990 BJ2020N系列 3860 1750 1830 2300 1470 210 12 41 33 425 1560 757 803 1990 800 ? 1440 215 45 35 1520 780 740 1945 ? 3.5 4.0 4.5 ～2000 5.0 2000 轿车前轴负3500～8000 4700～7350 7000
表3-3 循环球转向器的主要参数
齿扇模数/mm 摇臂轴直径/mm 钢球中心距/mm 螺杆外径/mm 钢球直径/mm 螺距/mm 工作圈数 环流行数 螺母长度/mm 41 45 52 齿扇齿数 齿扇整圆齿数 3 5 12 13 齿扇压力角 切削角 齿扇宽/mm
根据所选择的齿扇模数，根据以上各表选取对应的参数为：
表3-4所选参数
齿扇模数 前桥轴荷 钢球直径 螺距 工作圈数 螺杆外径 10
3.0 22 20 20 5.556 7.938 3.5 26 23 25 23 5.556 6.350 8.731 1.5 4.0 30 25 25 6.350 4.5 32 28 28 5.0 32 35 30 29 6.0 38 40 35 34 6.5 42 45 40 38 7.144 9.525 10.000 1.5 2.5 2 7.144 8.000 10.000 11.000 2.5 9.525 46 47 58 56 59 62 5 72 78 80 82 13 13 14 15 22°30′ 27°30′ 6°30′ 22 25 25 27 25 28 30 6°30′ 7°30′ 28-32 34 38 35 38 4mm 780kg 6.350mm 9.525mm 1.5 25mm
环流行数 螺母长度 齿扇齿数 齿扇压力角 齿扇宽 切削角 3.4 螺杆、钢球、螺母传动副设计
2 47mm 5 2730′ 28mm 630′ ??（1） 钢球中心距D螺杆外径D1螺母内径D2尺寸D、D1、D2如图（2-3）所示
图2-3 螺杆 钢球 螺母传动副
在保证足够的强度条件下，尽可能将D值取小些。选取D值的规律是随着扇齿模数的增大，钢球中心距D也相应增加，设计时先参考同类型汽车的参数进行初选，经强度验算后，再进行修正。
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根据表（3-4）得：
D=25mm D1=25mm D2?D1?10%D?27.5mm
（2） 钢球直径d及数量n
钢球直径应符合国家标准，一般常在6～9mm范围内，根据表（3-4）。取d=6.350 mm。 每个环路中的钢球数可用下式计算：
n?
式中，D为钢球中心距；W为一个环路中的钢球工作圈数；n为不包括环流导管中的钢球数；?0为螺线导程角，常取?0=5°～8°，则cos?0?1。 （3） 滚道截面
当螺杆和螺母各由两条圆弧组成，形成四段圆弧滚道截面时，如图(2-4)，钢球和滚道又四点接触，传动时轴向间隙最小，可满足转向盘自由行程小的要求。滚道与钢球之间的间隙，除用来贮存润滑油之外，还能贮存磨损杂质。为了减小摩擦，螺杆和螺母沟槽的半径R211
?DW?DW??25?1.5???18.55 （1-14）
dcos?0d6.350
应大于钢球半径d/2，一般取R2?(0.51?0.53)d。在此我们取滚道半径为
R2?0.53d?3.366mm
图2-4 四段圆弧滚道截面
（4） 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?。?角多取为45°，以使轴向力与径向力分配均匀。
（5） 螺距P和螺旋线导程角?0，转向盘转动?角，对应螺母移动的距离s为
s??p (1-15) 2?式中，P为螺纹螺距。螺距P一般在8～11mm内选取。由表（3-4）得：P取9.525mm 导程角?0= 5°～ 8°取?0?7?。
与此同时，齿扇节圆转过的弧长等于s，相应摇臂轴转过?p，其间关系可表示如下：
s??pr （1-16）
2?r?P，将?对?p求导得P式中，r为齿扇节圆半径。联立式（1-15），式（1-16）得??循环球式转向器角传动比i?为
i??2?r (1-17) P又r?mz/2根据表（3-3） 有z?13；r?mz/2?4?13/2?26mm
2?r2??26转向器的角传动比i????17.15
P9.525由式(2-17)可知，螺距P影响转向器角传动比的值，在螺距不变的条件下，钢球直径d越大，图（2-6）中的尺寸b越小，要求
b?P?d?9.525—6.350?3.175?2.5mm，满足要求。 （6） 工作钢球圈数W
多数情况下，转向器用两个环路，而每个环路的工作钢球圈数W又与接触强度有关：增
12
加工作钢球圈数，参加工作的钢球增多，能降低接触应力，提高承载能力；但钢球受力不均匀、螺杆增长而使刚度降低。工作钢球圈数有1.5和2.5圈两种。一个环路的工作钢球圈数的选取见表（3-4）。取W=1.5。
(7)导管内径d1
螺杆－钢球－螺母传动副与通常的螺杆－螺母传动副的区别在于前者是经过滚动的钢球将力由螺杆传至螺母，变滑动摩擦为滚动摩擦。螺杆和螺母上的相互对应的螺旋槽构成钢球的螺旋滚道。转向时转向盘经转向轴转动螺杆，使钢球沿螺母上的滚道循环地滚动。为了形成螺母上的循环轨道，在螺母上为上表面需钻孔与螺母的螺旋滚道打通以形成一个环路滚道的两个导孔，并分别插入钢球导管的两端导管。钢球导管是由钢板冲压成具有半圆截面的滚道，然后对接成导管，并经氰化处理使之耐磨。插入螺母螺旋滚道两个导孔的钢球的两个导管的中心线应与螺母螺旋滚道的中心线相切。螺杆与螺母的螺旋滚道为单头的。转向盘与转向器左置时转向螺杆为左旋，右置时为右旋。钢球的数量n也影响承载能力，增多钢球使承载能力增大，但也使钢球的流动性变差，从而需要降低传动效率。经验表明在每个环路中
n不大于60为好。
容纳钢球而且钢球在其内部流动的导管内径
，式中，e为钢球直径d与导管
内径之间的间隙。e不容易过大，否则钢球流经导管时球心偏离导管中心线的距离增大，并使流动阻力增大。推荐e=0.4～0.8mm,取0.6mm。导管壁厚取1mm。则
（8）螺杆螺纹滚道有效长度
当转向盘转过3π(即1.5圈)时，应螺母在螺杆上移动的距离S,则
S?1.5P?1.5?9.525?14.2875mm
螺杆螺纹滚道的有效工作长度L等于螺母在螺杆上移动的距离的2倍，即L=2S=28.575mm 在此条件下，应尽量缩短滚道长度。但为了安全，在有效工作长度L之外的两端各增加0.5-0.75圈滚道宽度。
因此，螺杆螺纹滚道的实际有效工作长度L
L1=L+2(0.5～0.75)d=28.575+2×(0.5～0.75)×9.525=38.1～42.86mm
又螺杆螺纹滚道的有效工作长度距两端面距离?5.5mm，即螺杆螺纹滚道的实际有效工作长度
L1? L+2?5.5=28.575+2?5.5=39.575mm；
圆整后取L=39.5mm；则螺杆螺纹总长度为86.5mm。 螺杆螺线导程角?0则tan?0?P,则
?D?=arctanP=arctan9.525=6.91o
0?D??25内侧采用轴肩，又考虑角接触球轴承的标准，左右轴径均取d=20mm；左端轴径长度为14mm，比轴承宽度小1.25mm，轴承代号为30204，具体参数如下：
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