循环球式转向器的设计
循环球式转向器的结构和工作原理
循环球式转向器的结构和工作原理循环球式转向器是一种用于汽车、船舶和工程机械等车辆的转向
机构，它采用直接传动和球形转向机构，具有结构简洁、灵活性和可
靠性高的特点。
该转向器由两个主要部分组成：球壳和球头。
球壳是固定在车辆
底盘上的一半球形压轴轮，内部安装有导向波纹，用于引导球头的运
动方向。
球头是安装在前轮悬挂上的一半球形压轴轮，外部表面有球
头凸缘，可以与球壳内部的导向波纹配合，转动方式类似于球和球架
的运动方式。
工作原理是这样的：当车辆需要进行转向时，驾驶员将方向盘向
左或向右扭转，方向盘经过传动轴与助力装置相联，不断地转动转向机。
转向机将动力通过联轴器传送到轴向球，轴向球与球壳内部的导
向波纹配合后，绕球心进行循环运动，球壳也随之转动。
球头的凸缘
同时与球壳内部的导向波纹配合，将转向力传递到车轮并使车辆转向。
循环球式转向器具有诸如运动平稳、转向方向自动恢复、转向角
度可达720度等优点，使得驾驶员可以精准掌控车辆的转向，提高了
驾驶安全性和舒适性。
同时，其简单的结构和可靠的性能，也使得该
转向器的维护成本较低，深受汽车制造商和用户的青睐。
需要注意的是，循环球式转向器的使用寿命较长，但在平时使用
中需要保持清洁和润滑，避免过度磨损。
同时，驾驶员要注意在拐弯
时适当减速，避免过度应力对转向器造成损伤。
总的来说，循环球式转向器的结构和工作原理是既简单又有效的，它作为重要的汽车转向机构，已经被广泛应用于各种车辆中。
了解其
原理和使用方法有助于驾驶员更好地掌握转向技巧，提高驾驶安全性
和行车舒适性。
循环球式转向器的结构及工作特点
循环球式转向器的结构及工作特点循环球式转向器是一种常见的转向器，其结构主要由两个部分组成：球壳和球内部的转向机构。
球壳是循环球式转向器的主体部分，由两个半球壳体组成。
半球
壳体内装有减速齿轮，通过固定齿轮和摆动内部转向部件来实现方向
变化。
球壳的中心有一个中心孔，其作用是为球内部的转向机构提供
导向。
球内部的转向机构是循环球式转向器的关键部分，主要由多个齿
轮和摆臂组成。
通常情况下，球内部的齿轮是十字形排列的，并通过
传感器和控制器来进行精确调节。
摆臂的作用是使齿轮在运动中进行
平衡，以实现更加稳定的方向转换。
循环球式转向器的工作特点是高效、精准和可靠。
其特殊的结构
设计使其能够承受振动和冲击，并适应各种复杂的路面和驾驶条件。
在车辆行驶过程中，循环球式转向器可以迅速响应驾驶员指令并适时
转向，确保汽车行驶方向的准确性和安全性。
总之，循环球式转向器的结构和工作原理是现代汽车转向系统中
不可或缺的一部分。
其独特的设计和高效的性能使之成为越来越多汽
车厂商的理想选择。
越来越多汽车的采用，也体现了科技的不断进步，为我们的出行带来了更加便捷和安心的保障。
循环球式转向器设计流程
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1. 需求分析。
定义转向系统的性能要求，包括传动比、转向角范围、操作力和扭矩、回位力矩和耐久性。
循环球式转向器工作原理
循环球式转向器工作原理循环球式转向器是一种用于改变车辆行驶方向的重要部件。
它通过利用液压力来转动车轮，使驾驶员能够轻松地控制车辆的方向。
在这篇文章中，我们将详细介绍循环球式转向器的工作原理，从而帮助读者更好地理解这一技术。
循环球式转向器的核心部件是一个由球和轴组成的装置。
当驾驶员转动方向盘时，通过一系列的机械传动装置，将转向力传递到球式转向器中。
球式转向器内部的液压系统会根据转向力的大小和方向，调整球和轴之间的相对位置，从而控制车轮的转向角度。
在转向过程中，液压系统起着至关重要的作用。
液压系统由一个液压泵、液压缸和液压阀组成。
当驾驶员转动方向盘时，液压泵会向液压缸中注入液压油，产生液压力。
液压阀会根据转向力的大小和方向，控制液压油的流向，从而实现车轮的转向。
循环球式转向器的工作原理可以简单概括为：驾驶员转动方向盘产生转向力，转向力通过机械传动装置传递到球式转向器中，液压系统根据转向力的大小和方向，控制车轮的转向角度。
这种设计简单、可靠，操作灵活，广泛应用于各种类型的车辆中。
除了基本的工作原理外，循环球式转向器还具有一些特殊的优点。
首先，它具有较高的转向效率，能够快速响应驾驶员的操作，提高车辆的操控性。
其次，它结构简单、易于维护，能够降低维修成本，延长使用寿命。
此外，循环球式转向器还具有较高的承载能力，能够适应不同道路和环境的需求。
总的来说，循环球式转向器作为车辆转向系统的重要组成部分，具有简单可靠、高效灵活的特点。
通过深入了解其工作原理，我们可以更好地理解车辆的转向机制，为日常驾驶提供更好的参考。
希望本文能够帮助读者更好地了解循环球式转向器，为日常驾驶提供帮助。
循环球式转向器计算说明书
汽车循环球式转向器设计摘要循环球式转向器是由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副总成。
循环球式转向器的优点是：在螺杆与螺母之间因为有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%~85%；在结构和工艺上采取措施后，包括提高制造精度，改善工作表面的表面粗糙度，螺杆和螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行；适合来做整体式动力转向器。
本文的主要内容即是设计一款机械式循环球式转向器。
通过查阅相关文献资料，进行循环球式转向器的尺寸的设计计算与强度校核，然后进行循环球式转向器的三维CATIA建模，最后绘制转向器的二维装配图及其重要零件的零件图。
关键词：循环球式转向器；三维建模；螺杆螺母传动副Circulating Ball Type Steering of the Vehicle DesignAbstractCirculating ball type steering gear is formed by the screw and nut of the spiral groove ball inside the transmission, vice, and the nut on the rack and constitute of the rocker arm shaft gear fan drive assembly.The advantage of circulating ball type steering gear :Between the screw and nut because of circulating ball,change the slidingfriction to rolling friction,so transmission efficiency can reach 75% ~ 85%;On the structure and process measures,including improve the manufacturing accuracy, and improve the surface roughness of the work surface,the spiral groove on the screw and nut for quenching and grinding.Make it has enough hardness and wear resistance, to ensure adequate service life;Steering gear ratio can change;Stable and reliable;Rack and gear clearance between fan adjustment workeasily;Suitable for integrated power steering.The main content of this title is to design a mechanicalcirculating ball type steering gear.Through consulting relevant literature,to design and calculation of the size of the circulating ball type steering gear and strength check.Then the circulating ball type steering gear three-dimensional modeling using CATIA.Finally draw the redirector assembly drawing and part drawing of important parts.Key words: Circulating ball type steering gear;3 d modeling;The screw and nut combination目录摘要 1Abstract 1第1章绪论 11.1 课题背景 11.2 国内外研究现状 21.3 研究的目的及意义 31.4 研究内容和设计方法 4第2章转向器的设计 52.1 转向器的组成与分类 52.2 循环球式转向器方案分析 62.3 转向器主要性能参数 72.3.1 转向器的效率 82.3.2 传动比的变化特性 92.3.3 转向器传动副的传动间隙122.4 循环球式转向器设计与计算 132.4.1 转向器计算载荷的确定 132.4.2 循环球式转向器主要尺寸参数的确定 13 2.4.3 零件的强度校核 20第3章基于CATIA的三维造型 233.1 CATIA简介 233.2 循环球式转向器的三维建模 233.2.1 转向螺杆的建模 233.2.2 转向器的装配设计 24总结 27致谢 28参考文献 29附件一 31附件二 34第1章绪论1.1 课题背景21世纪的开局十年，既是我国改革开放经济高速增长的十年，也是我国的汽车工业快速发展的十年。
汽车循环球式转向器的参数化设计
汽车循环球式转向器的参数化设计汽车循环球式转向器是一种常见的车辆控制部件，也被称为拉杆
和球头。
它是一种能够帮助车辆转向的关键部件，连接转向盘和车轮，从而实现转向功能。
在车辆行驶过程中，转向器起到了关键的作用，
因此其参数化设计非常重要。
汽车循环球式转向器的参数化设计需要考虑以下因素：
1.适用车型：转向器的设计需要考虑适用的车型，例如小型车、
中型车、大型车等。
由于车型不同，车轮的转向力度和灵敏度也会有
所不同，因此需要根据车型的特点设计转向器。
2.转向角度：转向器的设计还需要考虑转向角度，也就是车轮能
够转向的角度。
例如，越野车需要具备更大的转向角度，这样才能应
对更加崎岖和不平的路面。
3.承受力度：转向器需要承受车轮的转向力度和震动，因此需要
确定承受力度。
根据车辆的使用环境和道路条件，需要设定合适的承
受力度。
4.耐久性：汽车循环球式转向器的设计需要具备良好的耐久性，
能够承受数年甚至十年以上的使用。
因此需要选用合适的材料和加工
工艺。
5.稳定性：转向器需要具备良好的稳定性，能够确保车辆在高速
行驶时转向的平稳和可靠。
总的来说，汽车循环球式转向器的参数化设计需要考虑多个因素，包括适用车型、转向角度、承受力度、耐久性和稳定性等。
设计师需
要在这些因素之间进行平衡，并最终设计出符合要求的产品。
循环球式转向器的设计
转向系包括转向器和转向传动机构。
转向系的要求；转向器的工作原理：转向器的分类；重点突出循环球式转向器优点缺点；怎么改进缺点，循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。
循环球式转向器是汽车转向系中最重要的部件，它的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。
它由两级传动副构成：第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。
在第一级传动副中，螺杆螺母的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，实现滚动摩擦，可使正效率可达到90%。
因此循环球式转向器是目前国内外机械式和液压动力式汽车转向器应用最广泛的结构型式之一。
转向螺母是循环球式转向器中核心件之一，工作时与钢球接触，发生滚动摩擦，并有由于路面不平传到螺母的冲击。
由此转向螺母的钢球滚道轮廓形状是设计的关键，如果滚道与钢球的接触点不正确，将导致转向器卡死，造成翻车事故。
文中使用SolidWorks软件建立某车型汽车循环球式转向器的组件——转向螺母的精确三维模型，以便为后续的有限元分析、工作过程仿真和建立虚拟样机提供真实精确的三维仿真模型。
1 转向螺母的滚道设计原理转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽，它们的螺旋滚道槽法截面轮廓见图1。
采用双圆弧滚道型面可以保证钢球滚珠和滚道面的“三点接触”，通过第三接触点C的法向反力Nc来和摩擦力fA、fB相平衡，使滚珠在几乎无滑移的情况下即可达到力的平衡，大大减轻其自锁效应。
自锁效应是指在两个摩擦力fA、fB组成力偶的作用下，滚珠向螺母或螺杆滚道侧的滑动现象。
如果滚珠滑动过大，将导致滚珠和接触滚道发生塑性变形，使整个螺旋副传动卡死，造成转向器不能转向，引发交通事故。
采用双圆弧滚道型面的滚珠螺旋副能减小自锁效应的关键是严格控制三者的配合间隙，过大的间隙将使得滚珠必须滑移一个较大的间隙值后才能与滚道的第三点接触，甚至不出现第三点接触。
简述汽车循环球式转向器的结构和工作原理。
简述汽车循环球式转向器的结构和工作原理。
汽车循环球式转向器是汽车转向系统的一种重要组成部分。
它通过将输入的转向力转化成输出的转向力，实现车辆行驶方向的控制。
本文将对汽车循环球式转向器的部件构成、结构原理、工作流程等进行详细介绍。
汽车循环球式转向器主要由外壳、油路系统、球栓、轴套、皮碗、球道、小球、杆头、齿轮、齿轮壳、轴等多个部件组成。
球栓和轴套结构比较特殊，是汽车循环球式转向器的核心组成部分。
球栓是一个类似小球的部件，由两个半球体组成。
半球体内部有一个球道，可以与轴套的球道相匹配。
轴套则是一个中空的部件，外部呈圆柱体状，内部有一个球道。
轴套与球栓之间有一道缝隙，用以通油。
齿轮和齿轮壳是汽车循环球式转向器的另一个重要组成部分，用来减小输入输出转向力之间的误差。
汽车循环球式转向器的结构原理比较简单。
当车辆进行转弯时，方向盘旋转产生的力矩将通过油路系统传递到汽车循环球式转向器。
接着，球栓和轴套开始相互接触，形成油路通道，将油液润滑到齿轮和齿轮壳之间。
齿轮和齿轮壳将输入的转向力转化成输出的转向力，调整车轮的转向角度，使车辆正确行驶。
汽车循环球式转向器的核心组成部分是球栓和轴套。
其结构原理可以基于液压力学来解释。
当方向盘发生旋转时，会产生一个流动液体的液压力。
这种力会通过球栓和轴套的结构进行转化，使得液压力在油路系统中形成一个闭合循环，从而实现转向的目的。
汽车循环球式转向器的工作流程可以描述为如下几个步骤：1.方向盘旋转：当车辆需要转向时，司机会通过方向盘控制汽车的转向角度。
这种旋转会产生力矩，传递到汽车循环球式转向器中。
2.液压力传递：转向力矩会通过油路系统传递到球栓和轴套中，使两者之间的接触面积增加。
在这个过程中，液压力在油路系统中形成一个封闭的循环，从而使球栓和轴套之间不断地进行相互接触和分离。
这种接触和分离形成的油道可以将压缩液体传递到齿轮和齿轮壳之间。
3.输出转向力：经过齿轮和齿轮壳的作用，输入的转向力被转化成了输出的转向力。
循环球式转向器设计流程
循环球式转向器设计流程1.首先确定转向器应用的工作条件和要求。
First, determine the working conditions and requirements of the steering device.2.设定转向器的性能指标和技术要求。
Set the performance indicators and technical requirements of the steering device.3.进行转向器的结构设计和选型。
Carry out the structural design and selection of the steering device.4.通过仿真计算和实验验证转向器的设计方案。
Verify the design of the steering device through simulation calculations and experiments.5.确定转向器的材料和加工工艺。
Determine the materials and processing techniques for the steering device.6.进行转向器的零部件设计和图纸绘制。
Carry out the design of the steering device's components and prepare the drawings.7.制定转向器的装配工艺和工装设计。
Develop the assembly process and fixtures design of the steering device.8.进行转向器的工艺试验和优化。
Conduct process experiments and optimization for the steering device.9.确定转向器的生产工艺和质量控制方案。
Determine the production process and quality control plan for the steering device.10.进行转向器的批量生产和生产过程监控。
循环球式转向器工作原理
循环球式转向器工作原理循环球式转向器是一种常用于汽车的转向系统，其工作原理基于液压力学和机械原理。
在汽车转向时，驾驶员通过方向盘施加转向力，该力量通过转向柱传递到转向器上。
转向器中包含一个球体，其内部有液压油路连接液压缸。
当驾驶员施加转向力时，球体会随之转动，从而改变液压油路的流动方向，使液压缸内的油液产生压力，从而推动转向杆实现车辆转向。
循环球式转向器采用液压力传递转向力，相比于机械传动系统具有更加平稳和灵活的转向效果。
其工作原理主要包括两个关键部分：球体的转动和液压油路的变化。
当驾驶员施加转向力时，球体会随之转动，通过与液压缸相连的液压油路改变流向，从而产生液压力。
这种液压力会推动转向杆，使车辆转向。
整个转向过程通过液压力传递，使得驾驶员可以轻松地控制车辆的转向，提高驾驶的舒适性和安全性。
在实际应用中，循环球式转向器还需要配合液压泵和液压油箱等部件共同工作。
液压泵负责产生液压力，将液压油送入转向器中；液压油箱则负责储存液压油，并保持系统的液压平衡。
这些部件共同协作，确保转向系统的正常运行。
循环球式转向器的优点在于转向灵活、操作简便、响应迅速，适用于各种道路和驾驶环境。
同时，其结构相对简单，维护成本低，使用寿命长。
然而，也需要注意定期更换液压油、检查液压管路和密封件等维护工作，确保系统的正常运行。
总的来说，循环球式转向器是一种高效、可靠的转向系统，通过液压力传递转向力，使得车辆转向更加平稳和灵活。
其工作原理基于液压力学和机械原理，通过球体的转动和液压油路的变化实现转向功能。
在实际应用中，配合液压泵和液压油箱等部件共同工作，确保转向系统的正常运行。
循环球式转向器不仅提高了驾驶的舒适性和安全性，而且具有较长的使用寿命和低维护成本，是汽车转向系统中常用的一种形式。
循环球式转向器设计分析
机械工程学院毕业设计题目：循环球式转向器专业：车辆工程班级：姓名：学号：指导教师：日期： 2016年6月1日目录摘要 (1)第一章绪论1.1课题背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究的目的及意义 (2)1.4研究内容和设计方法 (2)第二章转向系简介2.1转向系统简介 (3)2.2转向操纵机构 (4)2.3 转向器 (4)2.4 转向传动机构 (5)第三章转向器结构设计3.1转向器效率 (6)3.2传动比变化特性 (7)3.3主要参数的选择 (9)3.4螺杆、钢球、螺母传动副设计 (11)3.5齿条齿扇传动副设计 (14)第四章主要零部件校核4.1转向盘受力确定 (16)σ (17)4.2校核钢球与滚道间的接触应力jσ (18)4.3校核齿的弯曲应力w4.4齿扇齿接触应力校核 (19)4.4转向摇臂轴直径的确定 (22)附件 (23)总结 (26)参考文献 (26)摘要汽车是一种高性能要求，负荷变换巨大的运输工具。
转向系统是汽车很关键的部件，更要详细的了解跟认识。
这些年循环球式转向器得到市场普遍认可跟应用。
本文主要设计了齿扇，螺杆，螺母三个主要零部件并校核。
根据现在国家标准与循环球式转向器相关车型（本文以BJ2020）的数据，选取主要参数，参考汽车设计与相关资料设计一款循环球式转向器，并绘制二维平面图。
关键词: 循环球、转向器、设计、分析1 绪论1.1课题背景转向器又叫转向机或者方向机，它是转向系中最重要的部件。
转向器能增大转向盘传递到转向传动机构的力矩并改变传递方向。
转向器按结构形式可分很多种。
目前常用的有齿轮齿条式、蜗杆指销式、循环球式、蜗杆滚轮式等。
如果按照助力形式又可分为机械式和动力式两种。
循环球式转向器将来自转向盘的旋转进行减速并增大扭矩，使方向盘的旋转运动转变成螺母的上下运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次转变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的行驶方向。
循环球式转向器液压助力原理
循环球式转向器液压助力原理引言：循环球式转向器是一种常用的液压助力装置，广泛应用于汽车和工程机械等领域。
它通过利用液压力来实现转向的辅助，提高了操控性和驾驶舒适性。
本文将对循环球式转向器的液压助力原理进行详细介绍，并探讨其工作原理及优势。
一、循环球式转向器的结构和工作原理循环球式转向器主要由转向阀、循环球和油路系统等组成。
转向阀是控制液压助力的关键部件，它接收驾驶员的转向指令，并根据转向角度调节液压系统的工作状态。
循环球则起到传递液压力的作用，它通过与转向阀的接触，将液压力传送至转向器的输出端，从而实现转向动作。
循环球式转向器的工作原理可以简单分为以下几个步骤：1. 驾驶员转动方向盘，转向阀感知到转向指令；2. 转向阀根据指令调节液压系统的工作状态；3. 液压系统将液压力传递给循环球；4. 循环球通过与转向阀的接触，将液压力传送至输出端；5. 输出端的液压力作用于转向系统，产生助力效果；6. 驾驶员可以更轻松地操纵方向盘，实现转向动作。
二、循环球式转向器的优势使用循环球式转向器具有以下几个优势：1. 操控性更好：循环球式转向器通过液压助力提供转向支持，使得驾驶员在转向时不需要过多的力量，大大提高了操控性，减轻了驾驶员的负担。
2. 驾驶舒适性更佳：循环球式转向器可以根据驾驶员的转向指令，智能调节液压助力的大小，使转向更加平稳流畅，提高了驾驶舒适性。
3. 适应性强：循环球式转向器可以适应不同的工作环境和道路状况，无论是在高速公路上还是在复杂的路况下，都能提供稳定可靠的转向助力。
4. 安全性高：循环球式转向器在转向过程中能够及时响应驾驶员的指令，提供准确的助力支持，增加了驾驶的安全性和可靠性。
三、循环球式转向器液压助力原理的应用领域循环球式转向器广泛应用于汽车和工程机械等领域，其中最典型的应用是在汽车上。
循环球式转向器可以根据不同的汽车类型和尺寸进行设计和调整，以满足各种驾驶需求。
此外，循环球式转向器也被广泛应用于重型工程机械，如挖掘机、装载机等，提供更强大的转向助力支持，提高了工作效率和安全性。
循环球式电动助力转向器设计
循环球式电动助力转向器设计徐凯江苏罡阳转向系统有限公司 江苏泰州 225318摘要：该课题为汽车前轮转向系统的设计，以某公司自主研发的纯电动运输车为对象，进行循环球式电动助力转向器的设计，并通过有限元分析，建立循环球式电动助力转向器的模型，进行扭转变形分析。
该课题首先对汽车转向系统进行概述，其次做设计前期数据准备，然后对循环球式电动助力转向器的主要零部件进行扭转变形分析，最后根据设计方案进行循环球式电动助力转向器的试制，并对该转向器进行台架试验，验证该转向器的性能。
关键词：循环球；电助力；有限元分析；台架试验1988年，KOYO生产了一种管柱式电动助力转向系统（C-EPS），这种C-EPS将直流助力电动机与转向管柱进行一体化设计，电动机就安装在转向柱上，其后铃木首先在CERVO上成功应用该转向器。
随后，富士重工、本田汽车、三菱汽车、日本大发、NSK株式会社、德国奔驰、德国ZF、西门子汽车、Delphi汽车系统、TRW和中国南方航空动力机械公司等各国研究机构以及大学也加入EPS的研究中来，电动助力转向系统进入了快速发展期，小齿轮式电动助力转向器、齿条助力式电动助力转向器等电动助力转向器纷纷面世。
对比传统液压助力转向器，电动助力转向器具有环保、燃油经济、转向操控性好等优势，凭借其优异的性能，电动助力转向系统迅速在乘用车市场打开局面。
随着新能源汽车的发展，目前，电动助力转向系统在全球市场需求占比已超过50%，中国EPS装车率也超过50%。
随着时代的发展，中小型商用车对转向操控方面的要求也日益提高，开发出一款用于中型商用车的电动助力转向系统也被提上日程。
课题来源于江苏罡阳转向系统有限公司，以市场上某电动运输车为对象，设计匹配一款适用于中型商用车的循环球式电动助力转向器，填补市场空白，为后续转向器的开发提供一定的思路。
循环球式电动助力转向器简介1.结构循环球式电动助力转向器机械部分由输入轴、扭杆、蜗轮蜗杆副、螺杆螺母副、摇臂轴及转向摇臂等组成，电气部分由转矩传感器、助力电动机以及转向控制器组成，结构如图1所示。
某轻型汽车循环球式动力转向器总成设计毕业设计说明书
某轻型汽车循环球式动力转向器总成设计摘要机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构（方向盘）、转向器、转向传动机构三大部分组成。
其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动（严格讲是近似直线运动）的机构，是转向系的核心部件。
动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。
由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐，它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。
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。
历史上曾出现过许多种形式的转向器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球－齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。
其中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更是少见。
循环球式转向器目前在国内外汽车上是引用较多的一种结构形式。
循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级一般采用齿条齿扇传动副。
循环球式转向器由螺杆、螺母、钢球和导管、齿条、齿扇构成。
由方向盘传动带动螺杆传动，通过钢球将力传给螺母，螺母将沿轴向移动。
同时由于摩擦力的作用，所有钢球在螺杆和螺母内的滚道流动，形成“球流”。
钢球在螺母内绕行两周后，流出螺母而进入导管，再由导管流回螺母通道内，故在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭通道内循环，而不会脱出。
螺母的轴向移动，通过齿条和齿扇，带动摇臂轴转动, 摇臂轴转动带动汽车转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车纵轴线偏转一定角度，完成汽车转向。
上述工作原理，循环球式转向器的正向传动效率很高（最高可达90~95%），故操纵轻便，使用寿命长。
同时其逆向传动效率也很高，随着道路行驶条件的改善，“打手”的现象明显减少，并且循环球式转向器具有啮合平稳、刚性好、转向轻便、灵活等特点，所以得到了广泛的应用。
循环球式转向器原理
循环球式转向器原理转向器是汽车操控系统中至关重要的部件之一，它负责将驾驶员的操控输入转化为车辆的转向动作。
而循环球式转向器就是其中一种常见的转向器类型。
本文将深入探讨循环球式转向器的原理及其工作过程。
循环球式转向器的原理基于传动轴和转向轴之间的角位移。
传动轴由驾驶员通过方向盘进行操控，而转向轴则直接与车轮相连。
循环球式转向器通过内部的机械构造将传动轴的角位移传递给转向轴，从而实现车轮的转向。
循环球式转向器的内部结构非常复杂，包括了许多关键部件，如滚珠、滚道、齿轮等等。
其中最重要的部件是滚珠和滚道。
滚珠位于滚道上，通过滚动的方式实现传递力量。
滚道则起到固定滚珠的作用，确保其在运动过程中的稳定性。
当驾驶员通过方向盘施加力量时，传动轴会产生一个角位移。
这个角位移被传递给滚珠，使其在滚道上滚动。
滚珠的滚动将力量传递给转向轴，进而使车轮发生转向动作。
通过这种方式，驾驶员的操控输入被准确地转化为车辆的转向动作。
循环球式转向器的工作过程非常精密，需要各个部件之间的紧密配合。
滚珠和滚道之间的摩擦力非常小，可以保证转向的灵敏度和平稳性。
同时，转向轴的设计也非常重要，它必须能够承受来自驾驶员的力量，并将其传递给车轮。
除了基本的转向功能外，循环球式转向器还具有其他附加功能，如自动回正和防抱死系统。
自动回正功能使转向轴在驾驶员松开方向盘后能够自动回到中立位置，提高了驾驶的舒适性和安全性。
防抱死系统则能够通过控制转向轴的转动速度来避免车轮抱死，提高刹车的效果。
循环球式转向器作为汽车操控系统中的关键部件，承担着将驾驶员的操控输入转化为车辆转向动作的重要任务。
它通过滚珠和滚道的配合实现了角位移的传递，从而实现了车轮的转向。
同时，循环球式转向器还具有自动回正和防抱死等附加功能，提高了驾驶的舒适性和安全性。
通过深入了解循环球式转向器的工作原理，我们可以更好地理解汽车转向系统的运行机制，为驾驶和维修提供参考。
循环球式动力转向器结构与设计
循环球式动力转向器的结构与设计2转向系统及转向器分类简介 1循环球式转向器的结构简介 2循环球式转向器的作用原理3循环球式转向器的输出力矩选择4循环球式转向器的角传动比5循环球式转向器的关键参数 6螺杆、钢珠和螺母传动副的设计7齿条齿扇传动副的设计8循环球式转向器关键件的强度校核9动力转向器试验相关标准10目录3转向系统机械助力电动助力机械液压助力液压助力气压助力电控液压助力线控液压助力4根据所采用的转向传动副的不同，转向器的结构型式有多种。
常见的有齿轮齿条式、循环球式，球面蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等。
循环球式转向器又有两种结构型式，即常见的循环球一齿条齿扇式和循环球~曲柄销式。
它们各有两个传动副，前者为螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的齿条与摇臂轴上的齿扇传动副；后者为螺杆、钢球和螺母传动副以及螺母上的销座与摇臂轴上的锥销或球销传动副。
两种结构的调整间隙方法均是利用调整螺栓移动摇臂轴来进行调整。
5A —壳体；B —活塞；C —转向轴-转阀；D —阀套-蜗杆；E —扭力杆；F —摇臂扇齿轴如上图所示，循环球式液压助力转向器主要由壳体、活塞、转向轴-转阀、阀套-蜗杆、扭力杆和摇臂扇齿轴组成，对于带有限压能力和行程限位能力的转向器，还配有安全阀和行程限位阀。
循环球转向器的结构特点：螺杆与齿条活塞为刚球滚动摩擦，故循环球转向器传递效率较高，其效率可达85%~90%，转向轻便，工作平稳、可靠，螺杆及螺母上的螺旋槽经渗碳、淬火及磨削加工，耐磨性好、寿命长，齿扇与齿条啮合间隙的调整方便易行，这种结构与液力式动力转向液压装置的匹配布置也极为方便；但其结构较为复杂，成本也相对较高。
进油回油直线行驶时，高压油从进油口直接流向回油口，无助力，实现直线行驶。
67左转向时，阀芯相对阀套左转，关闭了每个阀芯台肩左侧与阀套槽的间隙，相应阀芯台肩右侧与阀套槽之间的间隙变大。
油泵的来油便从阀套的进油口通过台肩右侧与阀套槽之间的间隙流入油缸下腔，推动活塞上移动，从而就起到了液压助力左转向的目的。
循环球式转向器的设计..
2.4 主要尺寸参数的选择长安福特福克斯2.0满载前轴载荷为51%Mg，再根据表（2-2）选择齿扇模数为4.5。
在确定齿扇模数后，转向器其他参数根据表（2-1）和表（2-3）进行选取。
表2-1 循环球转向器的主要参数参数数值齿扇模数/mm 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.5 摇臂轴直径/mm 22 26 30 32 32 38 42 钢球中心距/mm 20 23 25 28 30 35 40 螺杆外径/mm 20 23 25 28 29 34 38 钢球直径/mm 5.556 6.350 6.350 7.144 8.000 螺距/mm 7.938 8.731 9.525 10.000 11.000 工作圈数 1.5 2.5 2.5环流行数 2齿扇齿数 5 5齿扇整圆齿数1213181415齿扇压力角22°30′27°30′切削角6°30′6°30′7°30′齿扇宽/mm 22252527252830 28-3234383538表2-2各类汽车循环球转向器的齿扇齿模数齿扇齿模数m／mm3.0 3.5 4．O4.5 5．O 6.0 6.5轿车发动机排量／ml5001000～18001600～20002000 2000前轴负荷/N3500～38004700～73507000～90008300～1100010000～11000货车和大客车前轴负荷／N3000～50004500～75005500～185007000～195009000～2400017000～3700023000～44000最大装载／kg350 1000 2500 2700 3500 6000 8000 表2-3 循环球式转向器的部分参数模数m 螺杆外径螺纹升程螺母长度钢球直径齿扇压力角齿扇切削角摇臂轴外径3.0 20 7.938 40 5.556 22 30′6 30′7 30′223.5 23 8.731 45 5.556 22 30′6 30′7 30′264.0 25 9.525 48 6.350 22 30′6 30′7 30′204.5 28 9.525 58 7.144 22 30′6 30′7 30′325.0 29 10.319 62 7.144 22 30′6 30′7 30′35 根据所选择的齿扇模数，根据表（2-1）和表（2-3）选取对应的参数为：钢球直径：7.144mm 螺距：9.525mm 工作圈数：1.5 螺杆外径：28mm 环流行数：2 螺母长度：58mm 齿扇齿数：5 齿扇压力角：2230′ 切削角：630′ 齿扇宽：30mm2.4.1 螺杆、钢球、螺母传动副设计（1） 钢球中心距D 螺杆外径1D 螺母内径2D 尺寸D 、1D 、2D 如图（2-6）所示[]7图2-6 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。
汽车循环球式转向器设计
目录1绪论 (2)2基本参数与结构设计 (5)3螺杆螺母取材及齿轮齿条参数确定 (8)4循环球式转向器强度计算 (10)5转向摇臂轴直径的确定 (13)6总结 (14)7参考文献 (15)1 绪论课题背景转向器又名转向机、方向机，它是转向系中最重要的部件。
转向器的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。
转向器按结构形式可分为多种类型。
目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。
循环球式转向器这种转向装置是由齿轮机构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，螺母再与扇形齿轮啮合，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。
循环球式转向器的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式故而得名。
进入90年代以来，汽车已经融入我们的生活，我国的经济实力不断增强，人民生活水平大幅度提高，同时也反映出民族汽车工业的巨大进步。
现在我国已经成为世界五大汽车强国。
作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。
有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。
汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿轮齿条式(RP型)。
这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上[]1。
综合上述对有关转向器品种的使用分析,得出以下结论：循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮-蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。
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2.4 主要尺寸参数的选择长安福特福克斯2.0满载前轴载荷为51%Mg，再根据表（2-2）选择齿扇模数为4.5。
在确定齿扇模数后，转向器其他参数根据表（2-1）和表（2-3）进行选取。
表2-1 循环球转向器的主要参数参数数值齿扇模数/mm 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.5 摇臂轴直径/mm 22 26 30 32 32 38 42 钢球中心距/mm 20 23 25 28 30 35 40 螺杆外径/mm 20 23 25 28 29 34 38 钢球直径/mm 5.556 6.350 6.350 7.144 8.000 螺距/mm 7.938 8.731 9.525 10.000 11.000 工作圈数 1.5 2.5 2.5环流行数 2齿扇齿数 5 5齿扇整圆齿数1213181415齿扇压力角22°30′27°30′切削角6°30′6°30′7°30′齿扇宽/mm 22252527252830 28-3234383538表2-2各类汽车循环球转向器的齿扇齿模数齿扇齿模数m／mm3.0 3.5 4．O4.5 5．O 6.0 6.5轿车发动机排量／ml5001000～18001600～20002000 2000前轴负荷/N3500～38004700～73507000～90008300～1100010000～11000货车和大客车前轴负荷／N3000～50004500～75005500～185007000～195009000～2400017000～3700023000～44000最大装载／kg350 1000 2500 2700 3500 6000 8000 表2-3 循环球式转向器的部分参数模数m 螺杆外径螺纹升程螺母长度钢球直径齿扇压力角齿扇切削角摇臂轴外径3.0 20 7.938 40 5.556 22 30′6 30′7 30′223.5 23 8.731 45 5.556 22 30′6 30′7 30′264.0 25 9.525 48 6.350 22 30′6 30′7 30′204.5 28 9.525 58 7.144 22 30′6 30′7 30′325.0 29 10.319 62 7.144 22 30′6 30′7 30′35 根据所选择的齿扇模数，根据表（2-1）和表（2-3）选取对应的参数为：钢球直径：7.144mm 螺距：9.525mm 工作圈数：1.5 螺杆外径：28mm 环流行数：2 螺母长度：58mm 齿扇齿数：5 齿扇压力角：2230′ 切削角：630′ 齿扇宽：30mm2.4.1 螺杆、钢球、螺母传动副设计（1） 钢球中心距D 螺杆外径1D 螺母内径2D 尺寸D 、1D 、2D 如图（2-6）所示[]7图2-6 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[]8。
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2D 应大于1D ，一般要求D D D %)10~%5(12=-根据（表2-1）：得D=28mmD1=28mm 8.30%1012=+=D D D mm（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2-1）。
取d=7.144 mm 。
每个环路中的钢球数可用下式计算：dDWd DW n παπ≈=0cos （2-12）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[]9；0α为螺线导程角，常取0α=5°～8°，则1cos 0=α；代入数值解得n=19。
（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，见图2-7，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。
图中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2R 应大于钢球半径2/d ，一般取d R )53.051.0(2-=。
在此我们取滚道半径为3.643mm ,符合相应的要求。
图2-7 四段圆弧滚道截面（4） 接触角θ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。
θ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0α 转向盘转动ϕ角，对应螺母移动的距离s 为πϕ2ps =(2-13) 式中，P 为螺纹螺距。
螺距P 一般在8～11mm 内选取。
查表（2-1）得：P 取9.525mm 导程角0α= 5°～ 8°取︒=70α。
与此同时，齿扇节圆转过的弧长等于s ，相应摇臂轴转过p β，其间关系可表示如下：r s p β= （2-14）式中，r 为齿扇节圆半径。
联立式（2-12），式（2-13）得P Prβπϕ2=，将ϕ对p β求导得循环球式转向器角传动比ωi 为Pri πω2=(2-15) 又2/r mz =根据表2-1 有18=z ；5.402/185.42/r =⨯==mz mmP 已知，可求出转向器的角传动比72.26525.9/5.402≈⨯=πωi由式(2-14)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（2-9）中的尺寸b 越小，要求5.2>-=d P b mm ，符合要求。
（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圈两种。
一个环路的工作钢球圈数的选取见（表2-1）。
取W=1.5。
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，在螺母上与其齿条相反的一侧表面(通常为上表面)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(单螺旋线)的，且具有不变的螺距。
转向盘与转向器左置时转向螺杆为左旋，右置时为右旋。
钢球直径d 约为6～9mm 。
一般应参考同类型汽车的转向器选取钢球直径d ，并应使之符合国家标准。
钢球直径尺寸差应不超过d 510128-⨯。
显然，大直径的钢球其承载能力亦大，但也使转向器的尺寸增大。
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 以不大于60为好。
2.4.2 齿条、齿扇传动副设计齿扇通常有5个齿，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1O 转动，如图2-8所示，1O 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]coscos [tan 2tan 22222n r n n r r s w w -+±-=∆=∆ββαα （2-16）式中r ∆——径向间隙；α——啮合角；w r ——齿扇的分度圆半径；β——摇臂轴的转角。
图2-8 为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图图2-9 用于选择偏心n的线图当α，w r确定后，根据上式可绘制如图2-12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。
齿条、齿扇传动副各对啮合齿齿侧间隙s∆的改变也可以用改变齿条各齿槽宽而不改变齿扇各轮齿齿厚的办法来实现[]10。
一般是将齿条(一般有4个齿)两侧的齿槽宽制成比中间齿槽大0.20～0.30mm即可。
本次设计采用直齿齿轮。
2.5转向器的计算和校核2.5.1循环球式转向器零件的强度计算为了进行强度计算，首先要确定其计算载荷[]11。
式(2-13)曾给出了汽车在粗糙的硬路面上作原地转向时转向轮的转向阻力矩，利用它可求得转向摇臂上的力矩和在转向盘上的切向力，它们均可作为转向系的最大计算载荷。
但对前轴负荷大的重型载货汽车，用关系式计算出来的力，往往会超过司机在体力上的所能施展的力量。
这时在计算转向器的零件具体参数时，可取司机作用在转向盘轮缘上的最大瞬时力。
确定计算载荷后，即可计算转向系零件的强度。
汽车在沥青或者混凝土路面上的原地转向阻力矩（N ﹒m ）即pG f M R 313=（2-17） f 取0.7；1G 为前轴负荷（N ）；p 轮胎气压（MPa ）。
由查得的资料可知道长安福特福克斯2.0前轴负荷51%Mg,因此N G 86468.91730%511=⨯⨯=；Mpa p 25.0=m N M R •=⨯=1.3751025.0)8646(37.063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：aD i i sw p 20ω=（2-18）0ωi 为转向系角传动比72.260=≈ωωi i ；SW D 为转向盘直径取380mm ；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5.1022055.0=⨯=a mm ，所以505.102238071.26≈⨯⨯=p i轮胎与地面之间的转向阻力W F 和作用在转向节上的转向阻力R M 有如下关系N a M F R W 5.3659105.1021.3753max =⨯==- 再根据hWp F F i 2=可求出作用在方向盘上的手力 N i F F p W h 38.146505.365922=⨯==（1） 齿的弯曲应力w σ 齿扇齿的弯曲应力为26Bs Fhw =σ，许用弯曲应力为[]MPa w 540=σ 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。