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中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 題目汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 系 別 工程技術(shù)系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 孫林 學(xué) 號 05211518 指導(dǎo)教師 于建波 職 稱 高級工程師 2015年 月 日 摘 要 ? 汽車在安全性、舒適性以及穩(wěn)定方面更加受到人們的重視，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能關(guān)乎汽車的穩(wěn)定性和安全性，助力轉(zhuǎn)向是幫助駕駛員做汽車方向調(diào)整，能夠讓駕駛員輕松的使用方向盤打方向，降低了駕駛員的工作量，對減輕疲勞駕駛有很大的幫助。? 全篇首先介紹了傳統(tǒng)的汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷史，然后是傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理，接著介紹了控制流量式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在根據(jù)液壓系統(tǒng)圖與控制方式方面實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的設(shè)計。本文在液壓控制方面與機械系統(tǒng)方面都對助力轉(zhuǎn)向控制進行了分析，對齒輪齒條式液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)重點進行了分析與設(shè)計。 關(guān)鍵字：汽車; 助力轉(zhuǎn)向; 液壓系統(tǒng); 機械結(jié)構(gòu) Abstract The car in the safety, comfort and stability are more and more attention by people, the vehicle steering system performance is one of the important indexes, the stability and safety of automobile power steering, as the name suggests, is to assist the driver to adjust for the direction of vehicle, reduce the force strength of the steering wheel for the driver, reducing driver workload, there is great help to alleviate fatigue driving. This paper firstly introduces the development process of automobile power steering system, the working principle of the system and the traditional hydraulic power steering, and on this basis, put forward to control the flow of hydraulic power steering system in this paper, according to the design diagram and control mode of hydraulic system to realize the power steering system aspects. In this paper, in the hydraulic control and mechanical system aspects of power steering control are analyzed, on the rack and pinion steering mechanism is analyzed and design. Keywords: automobile; steering; hydraulic system; mechanical structure 目 錄 1緒 論 1 2液壓助力布置方案的擬定 1 2.1轉(zhuǎn)向系的功用與要求 1 2.2轉(zhuǎn)向器方案分析 2 3 液壓助力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案分析 2 3.1動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案 2 3.2動力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇 4 3.3分配閥的結(jié)構(gòu)方案 4 4液壓系統(tǒng)方案分析 4 4.1常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理 4 4.2系統(tǒng)設(shè)計工作原理 5 5 轉(zhuǎn)向器輸出力矩的確定 6 6 軸的設(shè)計計算及校核 6 6.1 轉(zhuǎn)向搖臂軸（即齒形齒扇軸）的設(shè)計計算 6 6.1.1材料的選擇 6 6.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 6.1.3軸的設(shè)計計算 7 6.2 螺桿軸設(shè)計計算及主要零件的校核 10 6.2.1材料選擇 10 6.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 6.2.3軸的設(shè)計計算 10 6.2.4鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力校核 12 7 齒輪齒條式液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計 13 7.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)分析 13 7.2 參考數(shù)據(jù)的確定 18 7.3 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計算 18 7.4 轉(zhuǎn)向器參數(shù)選取 19 7.5 選擇齒輪齒條材料 20 7.6 強度校核 20 7.7 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示 21 7.8 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 8結(jié) 論 22 參考文獻 23 致 謝 24 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2015屆畢業(yè)設(shè)計 1緒 論 隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的汽車產(chǎn)業(yè)有著快速的成長，據(jù)我國相關(guān)部門統(tǒng)計，截至2007年9月底，轎車的銷量數(shù)量已經(jīng)超過400萬輛，同比增長40%。在2006年11月的北京車展上，許多國內(nèi)自主品牌紛紛亮相，比如長城、奇瑞、吉利等。在這場國際汽車展中，我國汽車在外觀、設(shè)計風(fēng)格、技術(shù)和品質(zhì)上，都令人吃驚，但和國外有著近百年發(fā)展歷史的國外汽車工業(yè)相比，我們的汽車在行車性能和舒適體驗方面仍有不小差距。 汽車工業(yè)是我國的主要產(chǎn)業(yè)，在我國的經(jīng)濟中有著重要的地位，汽車工業(yè)隨著機械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進。就現(xiàn)在來說，汽車已經(jīng)成為先進材料、電子科技等學(xué)科的產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展而發(fā)展。 2液壓助力布置方案的擬定 2.1轉(zhuǎn)向系的功用與要求 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡單來說就是用來改變汽車的行駛方向的，它的組成包含轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動裝置兩大部分。 根據(jù)轉(zhuǎn)向系的工作特點，對其提出如下要求： 1.工作可靠。汽車行駛的安全性與轉(zhuǎn)向系有很大關(guān)系，所以汽車的零件需要有足夠的抗磨損能力，適當?shù)膭偠?、強度和足夠的壽命? 2.操縱輕便，這其中包含三方面內(nèi)容： (l)汽車改變方向時作用在方向盤上的手力要小，一般最大極限值是： 小客車 中型載重車 重型載重車 可以采用增加轉(zhuǎn)向傳動裝置的力傳動比或轉(zhuǎn)向加力器等這些方法都是減小方向盤手力的有效手段。 (2)汽車在拐彎的時候，方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。當汽車轉(zhuǎn)最大彎時，方向盤的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不能超過2.5圈。因此轉(zhuǎn)向系的角傳動比不宜太大。 (3)汽車在保持直線行駛時，方向盤要穩(wěn)定，不能有抖動和擺動。這就需要轉(zhuǎn)向系在整車布置上與其他系統(tǒng)相適應(yīng)；汽車在轉(zhuǎn)彎后，方向盤可以自己回正，說明轉(zhuǎn)向器有一定的可逆性，而且要準確的選擇前輪定位角。 3.汽車在轉(zhuǎn)彎時要保證其車輪是純粹的滾動而不能出現(xiàn)滑動現(xiàn)象。 4.盡量避免過大的車輪轉(zhuǎn)向力傳到方向盤上，而且需要駕駛員有正確的道路感覺。從而要求適當?shù)乜刂妻D(zhuǎn)向器的可逆程度。 5.轉(zhuǎn)向系的調(diào)整應(yīng)盡量少而簡單。 2.2轉(zhuǎn)向器方案分析 汽車用途可以決定選用哪種效率特性的轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向系的設(shè)計方案有關(guān)系。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。 綜上最后本次設(shè)計選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 3 液壓助力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案分析 液壓式動力轉(zhuǎn)向，其油液具有不能壓縮的性能，而且靈敏度高和油壓工作壓力比較高，動力缸尺寸比較小，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點而得到更多的使用。 3.1動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)布置方案 轉(zhuǎn)向動力缸和機械轉(zhuǎn)向器成一組，然后再與轉(zhuǎn)向控制閥組在一起，這種組合稱之為整體式動力轉(zhuǎn)向器（如圖3-1）。另一種方案是只將機械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向控制閥組合成一個部件，該部件稱為半整體式動力轉(zhuǎn)向器（如圖3-2），轉(zhuǎn)向動力缸則做成獨立部件。第三個方法，將轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥組成一組，然后再將機械轉(zhuǎn)向器作為單獨件，這種組合叫轉(zhuǎn)向加力器（如圖3-3）。 圖3-1 整體式動力轉(zhuǎn)向器 圖3-2 半整體式動力轉(zhuǎn)向器 圖3-3 轉(zhuǎn)向加力器 在分析比較上述幾種不同動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)方案時， 由于分置式動力轉(zhuǎn)向器的分開布置，所以機械轉(zhuǎn)向器可以有很多種方法組成；動力缸助力載荷不能影響轉(zhuǎn)向器零件；在汽車的轉(zhuǎn)向橋承受的力過大時，在不影響轉(zhuǎn)向器基本尺寸的同時，可以增加更多的動力缸或者加大動力缸的缸徑尺寸。由于分置式的管路很復(fù)雜，零件數(shù)也很多。所以在分置式的結(jié)構(gòu)中，聯(lián)閥式和半分置式的使用最廣，但連桿式的相對少。 綜上最后本次設(shè)計的布置形式選定為半分置式。 3.2動力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇 動力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式包括常壓式和常流式。在中間位置的轉(zhuǎn)向分配閥關(guān)閉時，油液持續(xù)屬于高壓狀態(tài)，這種稱為常壓式動力轉(zhuǎn)向器；在中間的轉(zhuǎn)向分配閥打開時，油持續(xù)處在常流狀態(tài)時，這種稱為常流式動力轉(zhuǎn)向器。 與常流式動力轉(zhuǎn)向器相比較，常壓式的優(yōu)點是有蓄能器，油泵排除的高壓油，儲存到儲能器中，達到一定的壓力后，油泵自動卸載而空轉(zhuǎn)以此避免液壓系統(tǒng)出現(xiàn)過大載荷。這一點對大型汽車非常重要。所以本文采用常壓式的。 3.3分配閥的結(jié)構(gòu)方案 圖3-4 滑閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 分配閥有兩種結(jié)構(gòu)方案：閥體與閥在分配閥中控制油路通過軸向移動方式來完成稱為滑閥式（如圖3-4），以旋轉(zhuǎn)運動來控制油路的稱為轉(zhuǎn)閥式。 滑閥式分配閥結(jié)構(gòu)簡單，使用性能好，易于布置，使用廣泛。 轉(zhuǎn)閥式非常靈敏、其密封件數(shù)少。但轉(zhuǎn)閥式是通過扭桿彈簧使轉(zhuǎn)閥回位，因此結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 綜上最后本次設(shè)計的控制閥選用滑閥。 4液壓系統(tǒng)方案分析 4.1常用轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理 汽車在保持直線行駛時，轉(zhuǎn)向器分配閥5處于開啟，液壓泵2關(guān)閉，油液進入油箱8。在拐彎時，螺桿稍微前動后動，轉(zhuǎn)向器內(nèi)滑閥遠離中間位置，從液壓泵里流出的壓力油，通過液壓控制集成元件4穩(wěn)壓后，通過轉(zhuǎn)向器分配閥5，進入轉(zhuǎn)向缸6，在液壓缸的作用下，轉(zhuǎn)向輪開始轉(zhuǎn)向(如圖4-1所示)。 4.2系統(tǒng)設(shè)計工作原理 (1)汽車保持直線行駛時如圖4-2所示：轉(zhuǎn)向器分配閥處于中間位置時，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)沒有承受負擔。通過液體的工作特性，液體從開式減壓閥5流進轉(zhuǎn)向分配閥8后，進入油箱1，有兩種原因：一是轉(zhuǎn)向器分配閥8的中位油路接通結(jié)構(gòu)為“H”型，“A1”“B1”“O1”“P1”口互通，系統(tǒng)沒有建壓；二是開式減壓閥在系統(tǒng)沒有壓力狀態(tài)下，所有支路沒有節(jié)流。另此時液控背壓閥7、液控換向閥8及液壓缸10處于閑暇。 (2)汽車向右轉(zhuǎn)時：轉(zhuǎn)向盤向右轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向器分配閥8處于“交叉”地方時，油液進入液控換向閥9“交叉”處口，完成回路，液控換向閥9的閥芯打開，使液控換向閥9弄到“交叉”處。左右轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換運動過程的特點：汽車在左右轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)向器分配閥9閥芯回到中間后，在到其中左右轉(zhuǎn)向地方的瞬間時，其液控單向閥3閥芯在回位彈簧和單向節(jié)流閥6的作用下，馬上讓油液流出然后關(guān)閉，使支路建壓，馬上控制液控換向閥工作。 5 轉(zhuǎn)向器輸出力矩的確定 通過半經(jīng)驗公式來計算汽車在混凝土或瀝青路面上行駛時轉(zhuǎn)向器的輸出力矩。 G1=mg=141410=14140N M= G1L／4=14140 ×135／4 =477225N.mm 式中，G1為汽車前軸負荷，單位是N； M為汽車轉(zhuǎn)向器的輸出力矩，單位是N.mm； m為汽車的前軸負荷，單位是Kg； g為重力加速度，計算時取g=10N/Kg； L為汽車轉(zhuǎn)向搖臂中心距，單位是mm。 6 軸的設(shè)計計算及校核 6.1 轉(zhuǎn)向搖臂軸（即齒形齒扇軸）的設(shè)計計算 6.1.1材料的選擇 搖臂軸的材料為20CrMnTi鋼，由于前軸擔負的力不大，螺紋、三角花鍵和卡簧槽部表面不滲碳，其表面滲碳層深度在0.8～1.2mm。表面硬度為58～63HRC。 6.1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸結(jié)構(gòu)如圖6-1所示 錐形漸開線花鍵在軸伸出殼體的部分，同時使用螺母緊固，這樣能夠讓轉(zhuǎn)向搖臂緊緊壓靠到軸上，使之聯(lián)結(jié)緊固、無間隙，加工花鍵的工藝與齒輪相同；因為齒扇和齒條在運動時有摩擦力，因此在運動過一段時間后會發(fā)生間隙，這個間隙的改變工作可以將齒扇設(shè)計成變厚齒扇。 6.1.3軸的設(shè)計計算 （1）漸開線花鍵的設(shè)計計算 花鍵連接的類型和尺寸是由被連接件的尺寸、工作條件和使用要求來確定的，接著進行一定的強度校核計算， 圖6-1轉(zhuǎn)向搖臂軸結(jié)構(gòu)簡圖 本軸的漸開線花鍵可選擇45°花鍵，齒數(shù)為Z=36，壓力角為45°，模數(shù)為m=0.8。 漸開線花鍵幾何尺寸的計算 分度圓直徑D=mZ=0.836=28.8mm; 基圓直徑Db=mZcos45°=0.836×1.414=20.36mm; 周 節(jié)P=m=3.140.8=2.5mm; 內(nèi)花鍵大徑Dei=m(Z+1.2)=0.8(36+1.2)=29.76mm; 外花鍵大徑Dee= m(Z+0.8)= 0.8(36+0.8)=29.44mm; 外花鍵小徑Die= m(Z-1.2) =0.8(36-1.2)=27.84mm； 漸開線花鍵的校核計算 漸開線花鍵的連接強度可以通過擠壓、彎曲和剪切來計算。主要的是擠壓強度常。其計算過程如下： 漸開線花鍵的平均直徑mm; 漸開線花鍵齒的工作高度=m=0.8mm； 漸開線花鍵齒的工作長度=25mm；漸開線花鍵齒的彎曲應(yīng)力 ； 許用彎曲應(yīng)力為 由此可知，漸開線花鍵的設(shè)計滿足要求。 （2）變厚齒形齒扇的計算 變厚齒形齒扇的計算，如圖6-2所示，將中間剖面A-A定義為基準平面。進行變厚齒扇計算之前，其參數(shù)有：變厚齒扇的模數(shù)m，參考表4－1選?。积X頂高系數(shù)X1，一般取0.8或1.0；徑向間隙系數(shù)，取0.2；法向壓力角，一般在20°～30°之間；正圓齒數(shù)，在12～15之間選?。积X扇寬度，一般在22mm～28mm。 表6-1 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇齒模數(shù) 齒扇齒模數(shù)m/mm 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 6.5 轎 車 排量/mL 500 1000 ～1800 1600 ～ 2000 2000 2000 前軸負荷/N 3500 ～ 3800 4700 ～ 7350 7000 ～ 9000 8300 ～ 11000 10000 ～11000 貨車和大客車 前軸負荷/N 3000 ～ 5000 4500 ～ 7500 5500 ～ 18500 7000 ～ 19500 9000 ～ 24000 17000 ～ 37000 23000 ～ 44000 最大轉(zhuǎn)載質(zhì)量/Kg 350 1000 2500 2700 3500 6000 8000 通過汽車的前軸負荷G1=14140N，從上表可以看出,選取齒扇的模數(shù)m=5mm。 然后，由變厚齒扇的模數(shù)m=5mm,查4-1表選擇轉(zhuǎn)向器的相關(guān)尺寸。 圖6-2 變厚齒形齒扇的計算簡圖 變厚齒扇的幾何尺寸，計算結(jié)果如下： 變厚齒扇的模數(shù)m=5mm; 變厚齒扇的法向壓力角=30°； 整圓齒數(shù)為13；齒扇齒數(shù)為z=5； 變位系數(shù)X1=0.082； 分度圓直徑d=mz=513=65mm; 分度圓齒厚S=/2=3.145/2=7.85mm; 齒頂高 ha= X1m=0.85=4mm; 齒根高 hf=( X1+c)=(0.8+0.25)5=5.25mm; 齒頂圓直徑da=d+2ha=65+24=73mm; 齒扇的結(jié)構(gòu)設(shè)計 因為齒扇的齒頂圓直徑為da=73mm<500mm，所以可使用鍛造毛坯；又因為齒扇的齒根圓直徑為df=d-2hf=65-25.25=54.75mm，但齒扇的軸徑為32mm,二者的差別比較小，所以能制成一體的齒輪軸，因此軸的材料一定與齒扇齒輪的相同。 5）齒扇齒的應(yīng)力校核 齒扇齒的受力情況如圖6-3所示。 圖6-3 齒扇齒的受力簡圖 作用在齒扇上的圓周力Fa===14683.85N; （6－1） 齒扇的齒高h=ha+hf=4+5.25=9.25mm; 則齒扇齒的彎曲應(yīng)力w== （6－2） =508.65N/mm[w]=540 N/mm; 上式中，[w]為許用彎曲應(yīng)力，[w]= 540 N/mm。 由此可知，齒形齒扇的設(shè)計能夠滿足設(shè)計要求。 6.2 螺桿軸設(shè)計計算及主要零件的校核 6.2.1材料選擇 螺桿軸可以使用20CrMnTi鋼來制造，熱處理鋼球滾道處滲碳層深度在0.8～1.2mm，表面淬火HRC 58～63。其20軸徑硬度HRC40，在漸開線花鍵處不滲碳。 6.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)如圖所示 圖6-4 螺桿軸結(jié)構(gòu)簡圖 通過軸向固定，角接觸球軸承的標準，然后了解內(nèi)側(cè)采用軸肩，因此左右軸徑均采用d=20mm；左端軸徑長度為14mm，比軸承寬度小4mm，輕松的便可將軸承固定在轉(zhuǎn)向螺桿軸上；能夠讓汽車轉(zhuǎn)向萬節(jié)的中心與轉(zhuǎn)向螺桿軸中心能在一個高度上，因此連接使用漸開線花鍵連接，花鍵的加工工藝和齒輪相同；為了減少螺母和螺桿之間的摩擦，可以通過在螺母和螺桿的滾道之間放置適量的鋼球來提升傳動效率；為了防止鋼球沿滾道滾出，所以要在螺母上增加鋼球返回裝置，這樣使鋼球通過此裝置自動返回入口處，從而形成循環(huán)回路。[5] 6.2.3軸的設(shè)計計算 （1）首先由變厚齒扇齒模數(shù)m=5.0mm，通過查表4-1來確定轉(zhuǎn)向螺桿軸的相關(guān)參數(shù)，相關(guān)參數(shù)如下： 鋼球中心距D=32mm; 螺桿外徑D1=29mm; 鋼球直徑d=7.144mm; 螺距P=10mm; 工作圈數(shù)2.5； 環(huán)流行數(shù)2； 齒扇齒數(shù)Z=5 ; 齒扇整圓齒數(shù)Z’=13； 螺母長度L=56mm; 齒扇壓力角=27o30′；齒扇寬26mm； （2）其他參數(shù)的設(shè)計計算： 螺母內(nèi)徑D2=D+(5% 到10%)D1=32+(5% 到10%)×29=33.5到34.9mm; 圓整后取D2=34.2mm; 每個環(huán)路中的鋼球數(shù); （6－3） 圓整后取n=32; 滾道截面半徑mm; （6－4） 圓整后取R2=4mm; 接觸角選擇=45o； 當方向盤轉(zhuǎn)過5角時，齒扇節(jié)圓應(yīng)轉(zhuǎn)過的弧長等于對應(yīng)螺母在螺桿上移動的距離S,此時，搖臂軸轉(zhuǎn)過0.25角，此時，轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)至最大轉(zhuǎn)角，則 ==51mm; （6－5） 螺桿螺紋滾道的有效工作長度L’是螺母在螺桿上移動的距離的2倍，即L’=2S=2×51mm=102mm; 考慮到安全性，可以在有效工作長度L’之外的兩端各增加0.5-0.75圈滾道長度。 螺桿螺紋滾道的實際有效工作長度L L=L’+2(0.5到0.75)d=102+2×(0.5～0.75)×7.144=109.44～112.716mm; 又螺桿螺紋滾道的有效工作長度距兩端面距離5.5mm，即螺桿螺紋滾道的實際有效工作長度 L L’+25.5=102+25.5=113mm； 圓整后取L=112mm； 螺桿螺線導(dǎo)程角則,則 = = =5.68o; （6－6） 6.2.4鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力校核 螺桿受力 作用在螺桿上的軸向力F2 （6－7） 上式中d為變厚齒扇的分度圓直徑； 鋼球與螺桿之間的正壓力F3 F3= （6－8） 上式中n為參與工作的鋼球數(shù)；為接觸角，=45o； 螺桿受力簡圖 則 可見接近于0.1，根據(jù)查取K=0.970; （6－9） 表6-2 系數(shù)K與的關(guān)系 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 K 0.388 0.400 0.410 0.440 0.468 0.490 0.536 0.600 0.2 0.15 0.1 0.05 0.02 0.01 0.007 K 0.716 0.800 0.970 1.280 1.8 2.271 3.202 鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 =K =2273.15[]； （6－10） 上述，R1為螺桿外半徑；R2為滾道截面半徑；r為鋼球半徑；E為材料彈性模量，等于2.1;[]為許用接觸應(yīng)力，當接觸表面硬度為58-64HRC時，[]等于25 7 齒輪齒條式液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計 齒輪齒條式液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)是在純機械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。 7.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)分析 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器包括兩端輸出式和中間輸出式兩種。 本論文選擇兩端輸出。因為兩端輸出的轉(zhuǎn)向器相比中間輸出的轉(zhuǎn)向器更為簡單，而且容易實現(xiàn)液動助力。 液動齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的功能實現(xiàn)。齒輪齒條式液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)是在純機械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。加力裝置主要包括液壓泵，助力缸，管路以及分配閥等，如圖7-3 圖7-3 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器爆炸圖 將轉(zhuǎn)閥接口如圖7-4所示連接輸油管路 圖7-4 轉(zhuǎn)閥油路連接 液壓助力轉(zhuǎn)向器助力轉(zhuǎn)向工作原理如圖7-5所示。 圖7-5 液動齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖 1、直線行駛 小轎車直線行駛時轉(zhuǎn)向盤保持不變，動力缸左右兩腔相通如圖7-6所示，系統(tǒng)中只有極小克服流動阻力的油液壓力，助力系統(tǒng)此時無助力。 圖7-6直線行駛時油路工作狀況 2、右轉(zhuǎn)向行駛 小轎車往右轉(zhuǎn)彎時，方向盤順時針方向轉(zhuǎn)動--扭桿扭轉(zhuǎn)變形--滑閥偏轉(zhuǎn)--動力油缸左腔進入高壓油，右腔與回油管路連通--轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)--轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動，如圖7-7所示。 圖7-7右轉(zhuǎn)向行駛時油路工作狀況 3、左轉(zhuǎn)向行駛 小轎車往左方向轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)動方向盤--扭桿扭轉(zhuǎn)變形--滑閥偏轉(zhuǎn)--動力油缸右腔進入高壓油，左腔與回油管路連通--轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)--轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動，如圖7-8所示。 圖7-8 左轉(zhuǎn)向行駛時油路工作狀況 4、動力轉(zhuǎn)向裝置的其它特性 轉(zhuǎn)向動力缸有隨轉(zhuǎn)向盤工作或停止的隨動作用。 在液壓系統(tǒng)工作出現(xiàn)故障不能助力或助力降低的時候，我們可以通過轉(zhuǎn)向盤直接操作轉(zhuǎn)向，但出現(xiàn)的操作力會變大。 7.2 參考數(shù)據(jù)的確定 表7-1 上海通用別克賽歐汽車轉(zhuǎn)向參數(shù) 輪距 1440mm 軸距 2750mm 滿載軸荷分配：前/后 877/1643(kg) 輪胎 175/60R14 主銷偏移距a 50mm 輪胎壓力p/MPa 0.45 方向盤直徑 307mm 最小轉(zhuǎn)彎半徑 6.9m 轉(zhuǎn)向梯形臂 200mm 7.3 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計算 圖7-9 車輪位置簡圖 （3-1） （3-2） 7.4 轉(zhuǎn)向器參數(shù)選取 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪一般使用斜齒輪，齒輪模數(shù)在之間，主動小齒輪齒數(shù)在之間，螺旋角在之間，壓力角取。故取小齒輪，，右旋，壓力角，精度等級8級。 轉(zhuǎn)向節(jié)原地轉(zhuǎn)向阻力矩： （3-3） 方向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)： （3-4） 角傳動比： （3-5） 方向盤上的手力： （3-6） 出現(xiàn)在方向盤上的操縱載荷:相對轎車來說該力不應(yīng)超過150～200N，對于貨車不應(yīng)超過500N。因此符合設(shè)計要。 （3-7） 力傳動比： （3-8） 取齒寬系數(shù) （3-9） 齒條寬度圓整取，則取齒輪齒寬 7.5 選擇齒輪齒條材料 小齒輪：齒輪一般選用性能不錯的20CrMnTi合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為HRc58～63。齒條的材料使用與20CrMnTi有良好匹配性的40Cr作為嚙合副，齒條熱處理使用高頻淬火工藝，表面硬度HRc50～56。 7.6 強度校核 1、校核齒輪接觸疲勞強度 選取參數(shù)，按ME級質(zhì)量要求取值 ， ； ， ， 故以 計算 （3-10） 查得： ， ， ， ； ， ， ， 則， （3-11） 齒輪接觸疲勞強度合格。 2、校核齒輪彎曲疲勞強度 選取參數(shù)，按ME級質(zhì)量要求取值； ； ； ； ； 故以 計算 ： （3-12） 據(jù)齒數(shù)查表有：； ； ； 。則： （3-13） 齒輪彎曲疲勞強度合格。 7.7 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示 表7-2 齒輪齒條基本參數(shù) 名稱 符號 公式 齒輪 齒條 齒數(shù) 6 31 分度圓直徑 15.2314 — 變位系數(shù) — 1 — 齒頂高 5 2.5 齒根高 0.625 3.125 齒頂圓直徑 25.2314 — 齒根圓直徑 13.9814 — 齒輪中圓直徑 20.2314 — 螺旋角 — 10° 齒寬 30 20 7.8 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖7-10 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8結(jié) 論 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車行駛中必不可少的系統(tǒng)，本次設(shè)計一開始對汽車轉(zhuǎn)向系很陌生，但本著對汽車轉(zhuǎn)向的強烈興趣和此次設(shè)計的責(zé)任感，通過大量的想關(guān)文獻參考和網(wǎng)絡(luò)搜索，使我逐漸認識并最終了解了汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)。 本文的轉(zhuǎn)向器是以齒輪齒條式液動助力轉(zhuǎn)向為中心。根據(jù)任務(wù)書所說的要求，本文對轎車助力轉(zhuǎn)向進行了設(shè)計和分析，包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)的原理和相關(guān)零件的校核等等，同時本文還對汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一些重要參數(shù)進行了分析，特別是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比、最小轉(zhuǎn)彎半徑、正逆效率等。由于許多參數(shù)我無法得到，還有時間所限等，所以只分析了一些重要參數(shù)但未能進行設(shè)計。 為了能夠使轎車轉(zhuǎn)向后的有自動回正能力，轉(zhuǎn)向系的主銷許多是向內(nèi)傾和向后傾的，為了使計算相對簡單一點，本優(yōu)化把傾角都設(shè)計為零，即設(shè)計主銷垂直。再有轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化是單獨設(shè)計的部分因此被放到最后一章了。 因為自己的專業(yè)水平限制和相關(guān)數(shù)據(jù)的缺乏，本次設(shè)計還有很多不足之處，希望老師批評指正，我會認真改正學(xué)習(xí)。 參考文獻 [1] 臧杰,閻巖.汽車構(gòu)造[M].機械工業(yè)出版社,2005,8. [2] 王望予主編.汽車設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社,2004,8. [3] 劉澤九.軸承應(yīng)用手冊[S]. 北京.機械工業(yè)出版社1996.3 [4] 《汽車工程手冊編輯》委員會.汽車工程手冊[S]. 北京.人民交通出版社.2001.5 [5] 劉濤主編.汽車設(shè)計[M].北京大學(xué)出版社,2008,1. [6] 余志生 《汽車理論》機械工業(yè)出版社 [7] 成大先 《機械設(shè)計手冊》（第三版） 致 謝 短短的半個學(xué)期畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，我的大學(xué)生活也即將畫上了圓滿的句號。在這次設(shè)計過程中得到了許多老師和同學(xué)的熱心指導(dǎo)，尤其是老師在百忙之中多次給與指導(dǎo)，在此表示衷心的謝意！ 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使自己更加清醒地認識到知識的無窮無盡以及自己所學(xué)的微小。在實習(xí)中學(xué)到了許多書上所沒有的東西，知識面得到了極大的擴展和豐富，讓我了解了以前想知道但沒有弄清楚的東西，如為什么汽車那么重駕駛員卻不用費力的就可以撥動方向盤。 畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)四年所學(xué)知識的一次總結(jié)，同時也是對我們各種能力的一次考驗。設(shè)計過程中通過初步嘗試、發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決方法、確定方案的步驟，逐漸培養(yǎng)了我們獨立思考問題的能力和創(chuàng)新能力，同時也是我們更加熟悉了一些基本的機械設(shè)計知識。本次設(shè)計幾乎運用了我們所學(xué)的全部機械課程，內(nèi)容涉及到機械設(shè)計、機械材料、力學(xué)、液壓傳動、機械圖學(xué)等知識，以及一些生產(chǎn)實際方面的知識。通過設(shè)計鞏固了理論知識，接觸了實際經(jīng)驗，提高了設(shè)計能力和查閱文獻的能力，為今后工作最后一次在學(xué)校充電。 在我結(jié)束畢業(yè)設(shè)計的同時，也結(jié)束了我的大學(xué)生活。這意味著我進入了人生新的起點，我會用我在學(xué)校所學(xué)到的知識在嶄新的生活中不斷進取，發(fā)奮圖強。用我的事業(yè)成就來報答學(xué)校和老師對我的栽培，回報社會對我的關(guān)愛！ 25 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 系 別： 工程技術(shù)系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 2015年 2 月 15 日 Comparative analysis of processing scheme of automobile steering section 　　Have a shape as a processing method, all machining process for the production of the most commonly used and most important method. Machining process is a process generated shape, in this process, Drivers device on the work piece material to be in the form of chip removal. Although in some occasions, the workpiece under no circumstances, the use of mobile equipment to the processing, However, the majority of the machining is not only supporting the workpiece also supporting tools and equipment to complete. 　　Machining know the process has two aspects. Small group of low-cost production. For casting, forging and machining pressure, every production of a specific shape of the workpiece, even a spare parts, almost have to spend the high cost of processing. Welding to rely on the shape of the structure, to a large extent, depend on effective in the form of raw materials. In general, through the use of expensive equipment and without special processing conditions, can be almost any type of raw materials, mechanical processing to convert the raw materials processed into the arbitrary shape of the structure, as long as the external dimensions large enough, it is possible. Because of a production of spare parts, even when the parts and structure of the production batch sizes are suitable for the original casting, Forging or pressure processing to produce, but usually prefer machining. 　　Strict precision and good surface finish, machining the second purpose is the establishment of the high precision and surface finish possible on the basis of. Many parts, if any other means of production belonging to the large-scale production, Well Machining is a low-tolerance and can meet the requirements of small batch production. Besides, many parts on the production and processing of coarse process to improve its general shape of the surface. It is only necessary precision and choose only the surface machining. For instance, thread, in addition to mechanical processing, almost no other processing method for processing. Another example is the blacksmith pieces keyhole processing, as well as training to be conducted immediately after the mechanical completion of the processing. Primary Cutting Parameters 　　Cutting the work piece and tool based on the basic relationship between the following four elements to fully describe : the tool geometry, cutting speed, feed rate, depth and penetration of a cutting tool. 　　Cutting Tools must be of a suitable material to manufacture, it must be strong, tough, hard and wear-resistant. Tool geometry -- to the tip plane and cutter angle characteristics -- for each cutting process must be correct. 　　Cutting speed is the cutting edge of work piece surface rate, it is inches per minute to show. In order to effectively processing, and cutting speed must adapt to the level of specific parts -- with knives. Generally, the more hard work piece material, the lower the rate. 　　Progressive Tool to speed is cut into the work piece speed. If the work piece or tool for rotating movement, feed rate per round over the number of inches to the measurement. When the work piece or tool for reciprocating movement and feed rate on each trip through the measurement of inches. Generally, in other conditions, feed rate and cutting speed is inversely proportional to. 　　Depth of penetration of a cutting tool -- to inches dollars -- is the tool to the work piece distance. Rotary cutting it to the chip or equal to the width of the linear cutting chip thickness. Rough than finishing, deeper penetration of a cutting tool depth. Rough machining and finishing machining 　　There are two kinds of cuts in machine- shop work called, respectively, the "roughing cut" and the "finishing cut". When a piece is "roughed out", it is quite near the shape and size required, but enough metal has been left on the surface to finish smooth and to exact size." Generally speaking, bars of steel, forging, castings, etc. are machined to the required shape and size with only one roughing and one finishing cut. Sometimes, however, certain portions of a piece may require more than one roughing cut. Also, in some jobs, for example, when great accuracy is not needed, or when a comparatively small amount of metal must be removed, a finishing cut may be all that is required. The roughing cut, to remove the greater part of the excess material, should be reasonably heavy, that is, all the machine, or cutting tool, or work, or all three, will stand. So the machinist’s purpose is to remove the excess stock as fast as he can without leaving, at the same time, a surface too torn and rough, without bending the piece if it is slender, and without spoiling the centers. The finishing cut, to make the work smooth and accurate, is a finer cut. The emphasis here is refinement - very sharp tool, comparatively little metal removed, and a higher degree of accuracy in measurement. Whether roughing or finishing, the machinist must set the machine for the given job. He must consider the size and shape of the work and the kind of material, also the kind of tool used and the nature of the cut to be made, then he proceeds to set the machine for the correct speed and feed and to set the tool to take the depth of cut desired. Automatic Fixture Design 　　Assembly equipment used in the traditional synchronous fixture put parts of the fixture mobile center, to ensure that components from transmission from the plane or equipment plate placed after removal has been scheduled for position. However, in certain applications, mobile mandatory parts of the center line, it may cause parts or equipment damage. When parts vulnerability and may lead to a small vibration abandoned, or when their location is by machine spindle or specific to die, Tolerance again or when the request is a sophisticated, it would rather let the fixture to adapt to the location of parts, and not the contrary. For these tasks, Elyria, Ohio, the company has developed Zaytran a general non-functional data synchronization West category FLEXIBILITY fixture. Fixture because of the interaction and synchronization devices is independent; the synchronous device can use sophisticated equipment to replace the slip without affecting the fixture force. Fixture specification range from 0.2 inches itinerary, 5 pounds clamping force of the six-inch trip, 400-inch clamping force. The characteristics of modern production are becoming smaller and smaller quantities and product specifications biggest changes. Therefore, in the final stages of production, assembly of production, quantity and product design changes appear to be particularly vulnerable. This situation is forcing many companies to make greater efforts to rationalize the extensive reform and the previously mentioned case of assembly automation. Despite flexible fixture behind the rapid development of flexible transport and handling devices, such as backward in the development of industrial robots, it is still expected to increase the flexibility fixture. In fact the important fixture devices -- the production of the devices to strengthen investment on the fixture so that more flexibility in economic support holders. 　　According to their flexibility and fixture can be divided into: special fixture, the fixture combinations, the standard fixture, high flexible fixture. Flexible fixture on different parts of their high adaptability and the few low-cost replacement for the characteristic. 　　Forms can transform the structure of the flexible fixture can be installed with the change of structure components (such as needle cheek plate, Multi-chip components and flake cheek plate), a non-standard work piece gripper or clamping elements (for example: commencement standard with a clamping fixture and mobile components fixture supporting documents), or with ceramic or hardening of the intermediary substances (such as : Mobile particle bed fixture and heat fixture tight fixture). To production, the parts were secured fixture, the need to generate clamping function, its fixture with a few unrelated to the sexual submissive steps. 　　According to the processing was part of that foundation and working characteristics to determine the work piece fixture in the required position, then need to select some stability flat combination, These constitute a stable plane was fixed in the work piece fixture set position on the clamp-profile structure, all balanced and torque, it has also ensured that the work features close to the work piece. Finally, it must be calculated and adjusted, assembly or disassembly be standard fixture components required for the position, so that the work piece firmly by clamping fixture in China. In accordance with this procedure, the outline fixture structure and equipped with the planning and recording process can be automated control. 　　Structural modeling task is to produce some stable flat combination, Thus, these plane of the work pieces clamping force and will fixture stability. According to usual practice, this task can be human-machine dialogue that is almost completely automated way to completion. A man-machine dialogue that is automated fixture structure modeling to determine the merits can be conducted in an organized and planning fixture design reduce the amount of the design, shortening the study period and better distribution of work conditions. In short, can be successfully achieved significantly improve fixture efficiency and effectiveness. 　　Fully prepared to structure programs and the number of material circumstances, the completion of the first successful assembly can save up to 60% of the time. 　　Therefore fixture process modeling agencies is the purpose of the program has appropriate documents. 　　 中文翻譯 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝方案對比分析 　　機械加工是所有制造過程中最普遍使用的而且是最重要的方法。機械加工過程是一個產(chǎn)生形狀的過程，在這過程中，驅(qū)動裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。盡管在某些場合，工件無承受情況下，使用移動式裝備來實現(xiàn)加工，但大多數(shù)的機械加工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來完成。 　　機械加工過程中具備兩方面。小批生產(chǎn)低費用。對于鑄造、鍛造和壓力加工，每一個要生產(chǎn)的具體工件形狀，即使是一個零件，幾乎都要花費高額的加工費用。靠焊接來產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)形狀，在很大程度上取決于有效的原材料的形式。一般來說，通過利用貴重設(shè)備而又無需特種加工條件下，幾乎可以以任何種類原材料開始，借助機械加工把原材料加工成任意所需要的結(jié)構(gòu)形狀，只要外部尺寸足夠大，那都是可能的。因此對于生產(chǎn)一個零件，甚至當零件結(jié)構(gòu)及要生產(chǎn)的批量大小上按原來都適于用鑄造、鍛造或者壓力加工來生產(chǎn)的，但通常寧可選擇機械加工。 　　嚴密的精度和良好的表面粗糙度，機械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面粗糙度基礎(chǔ)上。許多零件，如果用別的其他方法來生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)的話，那么在機械加工中則是屬于低公差且又能滿足要求的小批量生產(chǎn)了。另一方面，許多零件靠比較粗糙的生產(chǎn)加工工藝制造其表面形狀，而僅僅是在需要高精度的且選擇過的表面才進行機械加工。例如內(nèi)螺紋，除了機械加工之外，幾乎沒有別的加工方法能進行加工。又如已鍛工件上的小孔加工，也是被鍛后緊接著進行機械加工才完成的。 基本的機械加工參數(shù) 　　切削中工件與刀具的基本關(guān)系是以以下四個要素來充分描述的：刀具的幾何形狀，切削速度，進給速度，和背吃刀量。 　　切削刀具必須用一種合適的材料來制造，它必須是強固、韌性好、堅硬而且耐磨的。刀具的幾何形狀——以刀尖平面和刀具角為特征——對于每一種切削工藝都必須是正確的。 　　切削速度是切削刃通過工件表面的速率，它是以每分鐘英寸來表示。為了有效地加工，切削速度高低必須適應(yīng)特定的工件——刀具配合。一般來說，工件材料越硬，速度越低。 　　進給速度是刀具切進工件的速度。若工件或刀具作旋轉(zhuǎn)運動，進給量是以每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的英寸數(shù)目來度量的。當?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑?fù)運動時，進給量是以每一行程走過的英寸數(shù)度量的。一般來說，在其他條件相同時，進給量與切削速度成反比。 　　背吃刀量——以英寸計——是刀具進入工件的距離。它等于旋削中的切屑寬度或者等于線性切削中的切屑的厚度。粗加工比起精加工，背吃刀量更大。 粗切削與精切削 　　工廠的切削加工有兩種，分別稱為“粗切削”和“精切削”。工件經(jīng)“粗切削”后，十分接近所要求的形狀和尺寸，但加工表面仍留有足夠的金屬余量，以供精加工，使工件表面粗糙、尺寸準確。一般地說，鋼質(zhì)棒料、鍛件、鑄件等只經(jīng)一次粗切削和一次精切削即可達到所要求的形狀和尺寸。不過，有時工件的某些部位可能需要不止一次的粗切削。有些加工，如精度要求不高或需要切除的金屬量較小，也可能只需一次精切削。粗切削因為要去除大部分的余料，切削力量肯定是相當大的，這就意味著，整個機器、刀具、工件或這三者都要能承受得了。機加工工人的目的是盡可能快地切除余料，而留下的加工表面又不能太粗糙，細長的工件不能抗彎，也不能損壞頂尖。精切削是使工件表面光滑、尺寸準確，因而是一種更精細的切削。精加工強調(diào)的是精度——使用非常鋒利的刀具，切除的金屬量較少，測量時的精密度要求較高。無論是粗切削還是精切削，機加工工人都必須按給定的工作來調(diào)好機床，必須考慮工件的大小和形狀，材料的種類，刀具的種類，以及行將切削的性質(zhì)。然后開始把機床調(diào)到正確的轉(zhuǎn)速和進刀量，調(diào)好刀具使其達到要求的切削深度。 自動夾具設(shè)計 　　用做裝配設(shè)備的傳統(tǒng)同步夾具把零件移動到夾具中心上，以確保零件從傳送機上或從設(shè)備盤上取出后置于已定位置上。然而在某些應(yīng)用場合、強制零件移動到中心線上時，可能引起零件或設(shè)備破壞。當零件易損壞而且小小振動可能導(dǎo)致報廢時，或當其位置是由機床主軸或模具來具體時，再或者當公差要求很精密時，那寧可讓夾具去適應(yīng)零件位置，而不是相反。為著這些工作任務(wù)，美國俄亥俄州Elyria的Zaytran公司已經(jīng)開發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步西類柔順性夾具。因為夾具作用力和同步化裝置是各自獨立的，該同步裝置可以用精密的滑移裝置來替換而不影響夾具作用力。夾具規(guī)格范圍是從0.2英寸行程，5英鎊夾緊力到6英寸行程、400英寸夾緊力。 　　現(xiàn)代生產(chǎn)的特征是批量變得越來越小而產(chǎn)品的各種規(guī)格變化最大。因此，生產(chǎn)的最后階段，裝配因生產(chǎn)計劃、批量和產(chǎn)品設(shè)計的變更而顯得特別脆弱。這種情形正迫使許多公司更多地致力于廣泛的合理化改革和前面提到過情況那樣裝配自動化。盡管柔性夾具的發(fā)展很快落后與柔性運輸處理裝置的發(fā)展，如落后于工業(yè)機器人的發(fā)展，但仍然試圖指望增加夾具的柔順性。事實上夾具的重要的裝置——生產(chǎn)裝置的專向投資就加強了使夾具更加柔性化在經(jīng)濟上的支持。 　　根據(jù)它們?nèi)犴樞?，夾具可以分為：專用夾具、組合夾具、標準夾具、高柔性夾具。柔性夾具是以它們對不同工件的高適應(yīng)性和以少更換低費用為特征的。 　　結(jié)構(gòu)形式可變換的柔性夾具裝有可變更結(jié)構(gòu)排列的零件（例如針形頰板，多片式零件和片狀頰板），標準工件的非專用夾持或夾緊元件（例如：啟動標準夾持夾具和帶有可移動元件的夾具配套件），或者裝有陶瓷或硬化了的中介物質(zhì)（如：流動粒子床夾具和熱夾具緊夾具）。為了生產(chǎn)，零件要在夾具中被緊固，需要產(chǎn)生夾緊作用，其有幾個與夾具柔順性無關(guān)的步驟： 　　根據(jù)被加工工件基礎(chǔ)的部分和工作特點，確定工件在夾具中的所需的位置，接著必須選擇若干穩(wěn)定平面的組合，這些穩(wěn)定平面就構(gòu)成工件被固定在夾具中確定位置上的夾具上，均衡所有的力和力矩，而且保證接近工件工作特點。最后，必須計算、調(diào)整、組裝可拆裝的或標準夾具元件的所需位置，以便使工件牢牢地被夾緊在夾具中。依據(jù)這樣的程序，夾具的輪廓結(jié)構(gòu)和裝合的規(guī)劃和記錄過程可以進行自動化控制。 　　結(jié)構(gòu)造型任務(wù)就是要產(chǎn)生若干穩(wěn)定平面的組合，這樣在這些平面上的各夾緊力將使工件和夾具穩(wěn)定。按慣例，這個任務(wù)可用人—機對話即幾乎完全自動化的方式來完成。一人—機對話即以自動化方式確定夾具結(jié)構(gòu)造型的優(yōu)點是可以有組織有規(guī)劃進行夾具設(shè)計，減少所需的設(shè)計人員，縮短研究周期和能更好地配置工作條件。簡言之，可成功地達到顯著提高夾具生產(chǎn)效率和效益。 　　在充分準備了構(gòu)造方案和一批材料情況下，在完成首次組裝可以成功實現(xiàn)節(jié)約時間達60%。 　　因此夾具機構(gòu)造型過程的目的是產(chǎn)生合適的編程文件。