轴承代号 d D T 尺寸/mm B C rs min r1s min 1 a ≈ 11.2 30204 20 47 15.25 14 12 1 3.5 齿条、齿扇传动副设计
齿扇齿数由表（3-4）可知为5个，它与摇臂轴为一体。齿扇的齿厚沿齿长方向是变化的，这样即可通过轴向移动摇臂轴来调节齿扇与齿条的啮合间隙。由于转向器经常处于中间位置工作，因此齿扇与齿条的中间齿磨损最厉害。为了消除中间齿磨损后产生的间隙而又不致在转弯时使两端齿卡住，则应增大两端齿啮合时的齿侧间隙。这种必要的齿侧间隙的改变可通过使齿扇各齿具有不同的齿厚来达到。即齿扇由中间齿向两端齿的齿厚是逐渐减小的。为此可在齿扇的切齿过程中使毛坯绕工艺中心O1转动，如图（2-5）所示，O1相对于摇臂轴的中心O有距离为n的偏心。这样加工的齿扇在齿条的啮合中由中间齿转向两端的齿时，齿侧间隙?s也逐渐加大，?s可表达为
2?n2] （1-18） ?s?2?rtan??2tan?[rw?ncos??n2cos2??rw式中?r——径向间隙；
?——啮合角；
rw——齿扇的分度圆半径；
?——摇臂轴的转角。
图2-5 为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图
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图2-6 用于选择偏心n的线图
当?，rw确定后，根据上式可绘制如图（2-6）所示的线图，用于选择适当的n值，以便使齿条、齿扇传动副两端齿啮合时，齿侧间隙?s能够适应消除中间齿最大磨损量所形成的间隙的需要。
变厚齿形齿扇的计算，如图（2-7）所示，一般将中间剖面A-A定义为基准平面。进行变厚齿扇计算之前，必须确定的参数有：变厚齿扇的模数m=4；法向压力角?0，一般在20°～30°之间；齿顶高系数x1，一般取0.8或1.0；径向间隙系数，取0.2；整圆齿数z，在12～15之间选取；齿扇宽度B，一般在22mm～38mm。
图2-7 变厚齿形齿扇的计算简图
变厚齿扇的几何尺寸，计算结果如下：
变厚齿扇的模数m=4mm 变厚齿扇的法向压力角?0=20° 整圆齿数为z=13 齿扇齿数为z=5 变位系数x1=0.8 顶系系数c=0.25
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分度圆直径d=mz=4?13=52mm 分度圆齿厚S=
=3.14?4/2=6.28mm
齿顶高 ha= x1m=0.8?4=3.2mm
齿根高 hf=( x1+c) ?m=(0.8+0.25)?4=4.25mm 齿顶圆直径da=d+2ha=52+2?3.2=58.4mm
由于齿扇的齿顶圆直径da=58.4mm<500mm，可采用锻造毛坯。因为齿扇的齿根圆直径df=d-2hf=52-2?4.25=43.5mm，而齿扇的轴径为30mm,二者相差不大，故可制成一体的齿轮轴，轴的材料必须与齿扇齿轮相同。
第四章 主要零部件校核
4.1转向盘受力确定
进行强度计算首先要确定其计算载荷。为保证行驶安全,组成转向系的零件应有足够的强度。要验算转向系零件的强度，需首先确定作用在各零件上的力。影响这些力的主要因素有转向轴的负荷、路面阻力和轮胎气压等。为转动转向轮要克服阻力,包括转向轮绕主销转动的阻力、车轮稳定阻力、轮胎变形阻力和转向系中的内摩擦力等。
精确地计算出这些力很困难。因此用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青路面上行驶时转向器的输出力矩。
汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩（N﹒mm）即
fMR?3G1 （1-19） p3式中?为轮胎与地面间的摩擦因数取0.7；G1为前轴负荷（N）；p轮胎气压（MPa）。由前轴负荷780Kg得G1?780?9.8?7644N；p?0.245Mpa
0.7(7644)3MR??315046.57N﹒mm
30.245确定计算载荷后，即可计算转向系零件的强度。 转向系力传动比：
i?0Dsw ip? （1-20）
2ai?0为转向系角传动比i?0?i??17.15
DSW为转向盘直径取430mm
a为主销偏移距通常a的值在0.4～0.6倍轮胎的胎面宽度尺寸范围内选取。取
a?0.5?220?110mm，所以
ip?17.15?430?33.52
2?11016
轮胎与地面之间的转向阻力FW和作用在转向节上的转向阻力MR有如下关系
FWmax?MR315046.57??2864.1N a110再根据ip?2FW可求出作用在方向盘上的手力 FhFh?2FW2?2864.1??170.9N ip33.524.2 校核钢球与滚道间的接触应力?j
F3E2(R2?r)2?j?K3??j （1-21）
(R2r)2??式中K——系数，根据A／B查表（3-5）求得，其中A／B用下式计算：
A???1/r??(1/R2)?/2；B???1/r???1/R1??/2 （1-22）
R2——滚道截面半径；R2?3.366mm；R1为螺杆外径；
r——钢球半径；r?3.175mm；
A/B=0.065 取0.1，因此,K取0.970
表3-5 系数K与A/B的关系
A/B K ? ? 0.2 0.15 0.1 0.05 0.02 0.01 0.007 ? 0.716 0.800 0.970 1.280 1.8 2.271 3.202 ? E——材料弹性模量，2.1?105MPa； F3——每个钢球与螺杆滚道之间的正压力；
图2-8螺杆受力简图
F3?F2
n?cos?0cos?17
F2?F tan?F?Fh?R?3940.32N lF——螺杆上面的切向力
Fh——转向盘圆周力；F?170.9N；
hR——转向盘轮缘半径；R?DSW?430?215mm；
22?0——螺杆螺线导程角；?0?6.91?；
?——钢球与滚道间的接触角；??45?；
n——参与工作的钢球数；n?18.55；
l——钢球接触点至螺杆中心线之距离。l?(25?6.350)/2?9.325mm；
F3?F23940.32??302.60N
n?cos?0cos?18.55?cos6.91??cos45?2F3E2(R2?r)2302.60?（2.1?105）(3.366?3.175)2?j?K3?0.9703?1572.7MPa 2(R2r)(3.366?3.175)2那么则有?j?[?j]。
当钢球与滚道的接触表面的硬度为HRC58～64时，许用接触应力[?j]可取为2500MPa 满足要求。
螺杆和螺母用20CrMnTi钢制造，热处理钢球滚道处渗碳层深度在0.8～1.2mm。
4.3 校核齿的弯曲应力?w 齿扇齿的弯曲应力为?w?6Fh，许用弯曲应力为??w??540MPa Bs2式中，F为作用在齿扇上的圆周力
h为齿扇的齿高
B为齿扇的齿宽
s为基圆齿厚
齿扇啮合半径r?mz/2?4?13/2?26mm；h?ha?hf?3.2?4.25?7.45mm；
s??m/2?6.28mm；B为28mm
Fmax?MR315064.58??12117.87N r26?w?由此可知满足要求。
6Fh6?12117.87?7.45??490.48MPa?540MPaBs228?6.282
4.4 齿扇齿接触应力校核
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