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大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （學(xué)生填表） 學(xué)院： 車輛與動力工程學(xué)院 2013年 4月 15日 課題名稱 輕型載貨汽車設(shè)計（轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計） 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 課題類型 工程設(shè)計 指導(dǎo)教師 職稱 課題來源 組合生產(chǎn) 1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 汽車在行駛過程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)向。就輪式汽車而言，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋（一般是前橋）上的車輪（轉(zhuǎn)向輪）相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車直線行駛時，往往轉(zhuǎn)向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（俗稱汽車轉(zhuǎn)向系）。因此，汽車轉(zhuǎn)向系的功用是，保證汽車能按駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。 按轉(zhuǎn)向能源的不同，轉(zhuǎn)向系可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力（手）作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系，叫機(jī)械轉(zhuǎn)向系。兼用駕駛員體力和和發(fā)動機(jī)的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系叫動力轉(zhuǎn)向系。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械轉(zhuǎn)向系，汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實(shí)現(xiàn)的。普通的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立在機(jī)械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，通常根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。常用的有兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式(用于需要較大的轉(zhuǎn)向力時)。目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但是，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，轎車的時速也也在快速提升。高速轎車轉(zhuǎn)向時的阻力矩比普通汽車要大得多，單靠選用角傳動比較大的轉(zhuǎn)向器來提高機(jī)械轉(zhuǎn)向系的傳動效率，遠(yuǎn)不能滿足轉(zhuǎn)向輕便和行車安全的 要求，機(jī)械轉(zhuǎn)向系也很難兼顧操縱省力和靈敏兩方面的要求。因此，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，動力轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)向加力裝置是以發(fā)動機(jī)輸出的動力為能源來增大駕駛員操縱轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的力量，從而使操縱十分簡單，同時選用傳動比較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，還能滿足轉(zhuǎn)向靈敏的要求。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2種。其中液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力高（可達(dá)10Mp以上），部件尺寸很小，液壓系統(tǒng)工作時無噪聲，工作滯后時間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊與振動，在實(shí)際中應(yīng)用的最多，目前已在和各類各級汽車上獲得廣泛應(yīng)用。 本課題就以機(jī)械轉(zhuǎn)向系為對向，介紹研究輕型車上機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，以及相關(guān)重要參數(shù)，總結(jié)大學(xué)期間學(xué)習(xí)的各科專業(yè)知識， 如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制造基礎(chǔ)以及液壓傳動等，為以后工作打下實(shí)踐基礎(chǔ)。 2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系主要構(gòu)成的關(guān)鍵零件，隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。從目前使用的普遍程度來看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿銷式(WP型)、蝸桿滾輪式(WR型)、循環(huán)球式(BS型)、齒條齒輪式(RP型)。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。 據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45％左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10％左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5％。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的100％了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65％，齒條齒輪式占35％。 我國的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，我國的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。 在國外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)了專業(yè)化生產(chǎn)，同時以專業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占領(lǐng)日本市場，并向全世界銷售它的產(chǎn)品。德國ZF公司也作為一個大型轉(zhuǎn)向器專業(yè)廠著稱于世。它從1948年開 始生產(chǎn)ZF型轉(zhuǎn)向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器200多萬臺。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國德爾福公司SAGINAW分部；英國BURM#0；AN公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷售面。專業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場上有競爭力。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異，美國和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過90％；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過50％，法國已高達(dá)95％。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線，布置方便，特別適合大、中型車輛和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好?？梢詫?shí)現(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉(zhuǎn)向力。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可實(shí)現(xiàn)變速比，應(yīng)用正日益廣泛。通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強(qiáng)度和較好的耐磨性。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動效率高達(dá)90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，能自動消除間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用體積??；制造成本低。 基于以上調(diào)查和轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器將是以后轉(zhuǎn)向器的發(fā)展的趨勢和潮流。 從汽車制造成本和轉(zhuǎn)向的要求分析，本次課程設(shè)計的是輕型載貨汽車的轉(zhuǎn)向系的設(shè)計由于考慮以下因素： a.轉(zhuǎn)向器要提供輕便的方向控制，同時轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角范圍不允許過大。這要求轉(zhuǎn)向器的自由行程盡可能小，傳動比適當(dāng)，駕駛員主動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤時的機(jī)械效率高?？赡苄枰獎恿χ?。 b.使地面對前輪的擾動盡可能地被傳到轉(zhuǎn)向盤上，同時還要讓駕駛員能夠感覺到路面狀況的變化。這要求在前輪因受到地面干擾而試圖轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時轉(zhuǎn)向器的機(jī)械效率適當(dāng)?shù)氐?，既逆效率適當(dāng)?shù)氐汀? c.不能妨礙汽車完成轉(zhuǎn)向后、返回直線行駛狀態(tài)時的前輪自動會正，這又要求轉(zhuǎn)向器的逆效率適當(dāng)?shù)馗摺? d.停車轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力應(yīng)該被減小到最低限度。為了使駕駛員能夠比較舒服地進(jìn)行停車轉(zhuǎn)向，一般要求采用動力助力。停車轉(zhuǎn)向時所需要的轉(zhuǎn)向力一般是最大的。 e.使汽車具有良好的高速操縱穩(wěn)定性。這一般要求轉(zhuǎn)向器的自由行程、盡可能小，有適當(dāng)?shù)膫鲃颖群蛣恿χΑ? 綜上所述，本次課題選取循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 課題研究的主演內(nèi)容： 1.輕型汽車轉(zhuǎn)向器的方案論證； 2.轉(zhuǎn)向器的主要性能參數(shù)選擇； 3.轉(zhuǎn)向器各部件的設(shè)計計算； 4.轉(zhuǎn)向器角傳動比的變化規(guī)律 5.轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計 6.轉(zhuǎn)向器的強(qiáng)度校核； 7.繪制零件圖及裝配圖 解決方法： 1.查閱資料確定輕型汽車即總質(zhì)量小于3500KG的M型和N型汽車所使用的轉(zhuǎn)向器的類型。 2.確定轉(zhuǎn)向器的角傳動比，轉(zhuǎn)矩傳動比。研究轉(zhuǎn)向器的正效率和逆效率。影響轉(zhuǎn)向器效率的因素有轉(zhuǎn)向器類型和轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率。 3.查閱資料和學(xué)過的知識，根據(jù)選擇的性能參數(shù)設(shè)計計算。 4.通過網(wǎng)絡(luò)和查閱資料研究轉(zhuǎn)向器角傳動比的變化規(guī)律 5.通過學(xué)過的知識完成轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計并進(jìn)行校核。 6.研究在EPS和非EPS兩種狀態(tài)下轉(zhuǎn)向器的受力情況，并對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 7.用CAD繪圖軟件繪制所設(shè)計的零件圖和裝配圖。 4. 設(shè)計（或研究）方法 1.查閱資料確定輕型汽車即總質(zhì)量小于3500KG的M型和N型汽車所使用的轉(zhuǎn)向器的類型。 2.確定轉(zhuǎn)向器的角傳動比，轉(zhuǎn)矩傳動比。研究轉(zhuǎn)向器的正效率和逆效率。影響轉(zhuǎn)向器效率的因素有轉(zhuǎn)向器類型和轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率。 3.查閱資料和學(xué)過的知識，根據(jù)選擇的性能參數(shù)設(shè)計計算。 4.通過網(wǎng)絡(luò)和查閱資料研究轉(zhuǎn)向器角傳動比的變化規(guī)律 5.通過學(xué)過的知識完成轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計并進(jìn)行校核。 6.研究在EPS和非EPS兩種狀態(tài)下轉(zhuǎn)向器的受力情況，并對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 7.用CAD繪圖軟件繪制所設(shè)計的零件圖和裝配圖。 5. 實(shí)施計劃 5——6周 調(diào)研，查閱資料，明確具體任務(wù)。 7——8周 討論，設(shè)計總體方案。 9——10周 完成主要總裝圖設(shè)計。 11——12周完成零、部件圖設(shè)計，并完成機(jī)繪圖。 13——14周 編寫設(shè)計說明書。 15周 整理圖紙及全部設(shè)計文件，最后交卷。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日