轻型货车转向系统设计及建模(6)

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附近位置因磨损造成的间隙大到无法确保直线行驶稳定性时，必须经调整消除该处的间隙。调整后，要求转向盘能圆滑地从中间位置转到两端，而无卡住现象。为此，传动副的传动间隙特性，应当设计成在离开中间位置以后呈图5.2所示的逐渐增大的形状。图5.2中，曲线1表明转向器在磨损前的间隙变化特性；曲线2表明使用并磨损后的间隙变化特性，并且中间位置已出现较大间隙；曲线3表明调整后并消除中间位置间隙的转向器传动间隙变化特性。

图5.2 转向器传动副传动间隙特性

循环球式转向器的齿条齿扇传动副的传动间隙特性，可通过将齿扇齿做成不同厚度来获取必要的传动间隙，即齿扇由中间齿向两端齿的齿厚是逐渐减小的。为此?1可在齿扇的切齿过程中使毛坯绕工艺中心?1转动，如图5.3所示，?1相对于摇臂轴的中心?有距离为的n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?s?2?rtan??2tan?[rw?ncos??n2cos2??rw?n2] （5.6）

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。

当?，rw确定后，根据上式可绘制如图5.4所示的线图，用于选择适当的n值，

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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。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。

图5.3 为获得变化的齿侧间隙齿扇的加工原理和计算简图

图5.4 用于选择偏心n的线图

齿扇的齿厚沿齿宽方向变化，故称为变厚齿扇。其齿形外观与普通的直齿圆锥

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齿轮相似。用滚刀加工变厚齿扇的切齿进给运动是滚刀相对工件作垂向进给的同时，还以一定的比例作径向进给，两者合成为斜向进给。这样即可得到变厚齿扇。变厚齿扇的齿顶及齿根的轮廓面为圆锥面，其分度圆上的齿厚是成比例变化的，形成变厚齿扇，如图5.5所示。

图5.5 变厚齿扇的截面

变厚齿扇齿形的计算，如图5.6所示，一般将中间剖面A-A规定为基准剖面。由A-A剖面向右时，变为系数?为正，向左则变为系数为零（O-O剖面），再变为负。若O-O剖面距A-A剖面的距离为a0，则其值为

a0??1m/tan? （5.7）

式中，?1——在截面A－A处的原始齿形变位系数；

m——模数；

?——切削角。

?为切削角。常见的有6°30′和7°30′两种。在切削角?一定得条件下，各剖面的变为系数?取决于距离基准剖面A-A的距离a，此次设计a取5mm。

前已述，模数m为4.0mm；法向压力角?0，一般在20°~30°之间，根据表5.2，

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选为27°30′；切削角?为6°30′；齿顶高系数?1，一般取0.8或1.0，这里取1.0；径向间隙系数，取0.2；整圆齿数z，在12~15之间取，取为13；齿扇宽度B，一般在22~38mm，取为25mm。列出如下：

图5.6 变厚齿扇的齿型计算用图

整圆齿数z?13； 模数m?4.0mm; 法向压力角?0?22.5o 切削角??6?30' 齿扇宽度B?25mm

根据表5.3，列出变厚齿扇的齿形参数： 齿顶高系数

x1?1.0

?c径向间隙系数?0.2

齿顶高ha?x1?m?1.0?4.0?4.0mm

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径向间隙c?m?c??4.0?0.2?0.8mm 齿根高hf?c?ha?0.8?4.0?4.8mm 全齿高h?ha?hf?4.0?4.8?8.8mm 变位系数?A?a?tan?05?tan6.5?0.14

m4齿顶圆直径D?(z?2x1?2?A)m?(13?2?1.0?2?0.14)?4.0?61.12mm

?分度圆弧齿厚s?(?2?Atan?0)m?6.7mm

2?齿顶圆压力角 ?1?arccos(dcos0)?38.2?

Ds齿顶圆齿厚 s1?D[?(inv?1?inv?0)]m

d6.7?0.787?0.667?0.414?0.393]?1.82 =61.12[52 表5.3 变厚齿扇（A－A）处的齿形参数选择与计算 （mm）

参数名称 参数的选择与计算 1.0或0.8 齿顶高系数x1 齿顶高ha ha?x1?m 齿根高hf hf?c?ha 齿全高h 径向间隙c h?ha?hf c?m?c? 变位系数 ?A 齿顶圆直径D D?(z?2x1?2?A)m 分度圆弧齿厚 s?(?2?Atan?0)m2 ?说明：基准截面见图5.6的截面A—A，为齿扇宽度的中间位置处的截面。

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