25 武汉理工大学华夏学院本科毕业论文
齿扇整圆齿数 齿扇压力角 切削角 齿扇宽/mm
22 25 12 13 13 13 22°30′ 27°30′ 6°30′ 25 27 25 28 6°30′ 7°30′ 30 30 28～32 34 38 35 38 14 15 3．25
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5 转向器输出力矩的确定
为了保证行驶安全,组成转向系的各零件应有足够的强度。欲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是困难的。为此推荐用足够精确的半经验公式来计算汽车在沥青或者混凝土路面上行驶时转向器的输出力矩。
G1=mg=1414?10=14140N
M= G1L／4=14140 ×135／4 =477225N.mm
式中，G1为汽车前轴负荷，单位是N； M为汽车转向器的输出力矩，单位是N.mm； m为汽车的前轴负荷，单位是Kg； g为重力加速度，计算时取g=10N/Kg；
L为汽车转向摇臂中心距（转向摇臂大端锥形三角花键轴颈中心与转向摇臂小端的球头销中心之间的距离），单位是mm。
3．26
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6 轴的设计计算及校核
6.1 转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算
6.1.1材料的选择
摇臂轴用20CrMnTi钢制造，由于前轴负荷不大，螺纹、三角花键和卡簧槽部表面不渗碳，其余表面渗碳层深度在0.8～1.2mm。表面硬度为58～63HRC。 6.1.2结构设计
轴结构如图6-1所示
轴伸出壳体的部分制成锥形渐开线花键，并使用螺母紧固，这样可以保证转向摇臂能紧紧压靠到轴上，使之联结紧固、无间隙、工作可靠，花键的加工工艺与齿轮相同；由于齿扇和齿条在工作时存在摩擦力，工作一段时间后会产生间隙，为使此间隙的调整工作容易进行，故将齿扇设计成变厚齿扇。 6.1.3轴的设计计算
（1）渐开线花键的设计计算
花键连接常根据被连接件的特点、尺寸、使用要求和工作条件，确定其类型、尺寸，然后进行必要的强度校核计算。
3．27
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图6-1转向摇臂轴结构简图
本轴的渐开线花键可选择45°花键，模数为m=0.8,齿数为Z=36，压力角为45°。
渐开线花键几何尺寸的计算 分度圆直径D=mZ=0.8?36=28.8mm;
基圆直径Db=mZcos45°=0.8?36×1.414=20.36mm; 周 节P=?m=3.14?0.8=2.5mm;
内花键大径Dei=m(Z+1.2)=0.8?(36+1.2)=29.76mm; 外花键大径Dee= m(Z+0.8)= 0.8?(36+0.8)=29.44mm; 外花键小径Die= m(Z-1.2) =0.8?(36-1.2)=27.84mm； 渐开线花键的校核计算
渐开线花键连接强度可按挤压、弯曲和剪切来计算。实践证明，挤压强度常是主要的。其计算过程如下：
渐开线花键的平均直径Dm?D?28.8mm; 渐开线花键齿的工作高度hg=m=0.8mm；
渐开线花键齿的工作长度lg=25mm；渐开线花键齿的弯曲应力
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2M?ZhglgDm3．28