東風(fēng)輕型貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)[循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器],循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器,東風(fēng),輕型,貨車(chē),轉(zhuǎn)向,系統(tǒng),設(shè)計(jì),循環(huán),齒條,轉(zhuǎn)向器 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: 東風(fēng)輕型貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 名 稱(chēng): 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 車(chē)輛工程07-6班 學(xué) 生 姓 名: 鄭蕊 導(dǎo) 師 姓 名: 姚佳巖 開(kāi) 題 時(shí) 間: 2011年3月11日 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 鄭蕊 系部 汽車(chē)工程系 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛07—6班 指導(dǎo)教師姓名 姚佳巖 職稱(chēng) 副教授 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 東風(fēng)輕型貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 作為汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分, 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成, 如何設(shè)計(jì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性, 使汽車(chē)具有良好的操縱性能, 始終是各汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車(chē)輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車(chē)流密集化的今天, 針對(duì)更多不同水平的駕駛?cè)巳? 汽車(chē)的操縱設(shè)計(jì)顯得尤為重要。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3 個(gè)基本發(fā)展階段。1)純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由于采用純粹的機(jī)械解決方案, 為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤(pán), 這樣一來(lái), 占用駕駛室的空間很大, 整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙, 駕駛員負(fù)擔(dān)較重, 特別是重型汽車(chē)由于轉(zhuǎn)向阻力較大,單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向, 這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉, 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車(chē)、農(nóng)用車(chē)上仍有使用。2)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1953 年通用汽車(chē)公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 此后該技術(shù)迅速發(fā)展, 使得動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。80 年代后期, 又出現(xiàn)了變減速比的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來(lái)的數(shù)年內(nèi), 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 比較有代表性的是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( Variable Displacement Power Steering Pump) 和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向( Electric Hydraulic PowerSteering, 簡(jiǎn)稱(chēng)EHPS) 系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下, 泵的流量會(huì)相應(yīng)地減少, 從而有利于減少不必要的功耗。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵, 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào), 可以即時(shí)關(guān)閉, 所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞, 布置更方便, 降低了轉(zhuǎn)向操縱力, 也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類(lèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 目前在部分乘用車(chē)、大部分商用車(chē)特別是重型車(chē)輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。3)汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS),EPS 在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用, 1988 年日本鈴木公司首次開(kāi)發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 并裝在其生產(chǎn)的Cervo 車(chē)上, 隨后又配備在A(yíng)lto 上。此后, 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展, 其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車(chē)向大型轎車(chē)和客車(chē)方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車(chē)公司、三菱汽車(chē)公司、本田汽車(chē)公司, 美國(guó)的Delphi公司, 英國(guó)的Lucas 公司, 德國(guó)的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS。EPS 的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展, 并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開(kāi)發(fā)的EPS 僅低速和停車(chē)時(shí)提供助力, 高速時(shí)EPS 將停止工作。新一代的EPS 則不僅在低速和停車(chē)時(shí)提供助力, 而且還能在高速時(shí)提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展, EPS 技術(shù)日趨完善, 并且其成本大幅度降低, 為此其應(yīng)用范圍將越來(lái)越大。4)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( Steering by Wire-SBW) 是更新一代的汽車(chē)電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與上述各類(lèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。該系統(tǒng)具有兩個(gè)電機(jī):路感電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。路感電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向柱上, 控制器根據(jù)汽車(chē)轉(zhuǎn)向工況控制路感電機(jī)產(chǎn)生合適的轉(zhuǎn)矩, 向駕駛員提供模擬路面信息。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在齒條上, 汽車(chē)的轉(zhuǎn)向阻力完全由驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)克服, 轉(zhuǎn)向盤(pán)只是作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入裝置。線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠提高汽車(chē)被動(dòng)安全性, 有利于汽車(chē)設(shè)計(jì)制造, 并能大大提高汽車(chē)的乘坐舒適性。但是由于轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向柱之間無(wú)機(jī)械連接, 生成讓駕駛員能夠感知汽車(chē)實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難; 且電子器件的可靠性難以保證。所以線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前處于研究階段, 只配備在一些概念汽車(chē)上。汽車(chē)轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展, 技術(shù)日趨完善。今后, 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將進(jìn)一步成熟, 線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將成為我們研究的努力方向。 純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉, 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車(chē)、農(nóng)用車(chē)上仍有使用;液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 在重型車(chē)輛上廣泛應(yīng)用; EPS 以其特有的優(yōu)越性而得到青睞, 它代表著未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向, EPS 將作為標(biāo)準(zhǔn)配置裝備到汽車(chē)上, 未來(lái)一段時(shí)間在動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位; 而SBW 由于有利于提高汽車(chē)被動(dòng)安全性、有利于汽車(chē)設(shè)計(jì)制造、有利于提高汽車(chē)乘坐舒適性和汽車(chē)操控穩(wěn)定性等原因, 將成為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能是汽車(chē)的主要性能之一，直接影響到汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，它對(duì)于確保車(chē)輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。如何合理地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車(chē)具有良好的操作性能，始終是設(shè)計(jì)人員的重要研究課題。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇的是機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，選擇的是能將滑動(dòng)摩擦通過(guò)鋼球轉(zhuǎn)變成滾動(dòng)摩擦的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 二、 設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容： 本設(shè)計(jì)的題目是輕型貨車(chē)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)。以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心，一是汽車(chē)總體構(gòu)架參數(shù)對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向的影響；二是機(jī)械轉(zhuǎn)式向器的選擇；三是轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇；四是梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此本設(shè)計(jì)在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)帶動(dòng)蝸桿軸旋轉(zhuǎn)，蝸桿軸與扇形齒輪嚙合，通過(guò)安裝在扇形軸上的轉(zhuǎn)向臂向轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)傳遞操作力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 (1) 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系方案的設(shè)計(jì) (2) 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器方案的設(shè)計(jì) (3) 汽車(chē)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (4) 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算 (5) 用CAD畫(huà)裝配圖和零件圖，合計(jì)3張零號(hào)圖 擬解決的主要問(wèn)題： 此次設(shè)計(jì)針對(duì)的是與非獨(dú)立懸架相匹配的整體式兩輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。在輕型貨車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要是對(duì)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)，因此，利用相關(guān)汽車(chē)設(shè)計(jì)和連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，首先對(duì)汽車(chē)總體參數(shù)進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上，對(duì)轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇，接著再對(duì)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（主要是轉(zhuǎn)向梯形）進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后，利用軟件AUTOCAD完成其設(shè)計(jì)圖紙。 轉(zhuǎn)向器在設(shè)計(jì)中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器，在對(duì)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中，包括了螺桿—鋼球—螺母?jìng)鲃?dòng)副的設(shè)計(jì)和齒條—齒扇傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)，前者是基于參照同類(lèi)汽車(chē)，確定出鋼球中心距，設(shè)計(jì)出一系列的尺寸，而后者則是根據(jù)汽車(chē)前軸的載荷來(lái)確定出齒扇模數(shù)，再由此設(shè)計(jì)出所有參數(shù)的。 轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)選用的是整體式轉(zhuǎn)向梯形，在設(shè)計(jì)中借鑒同類(lèi)汽車(chē)轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)尺寸對(duì)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行尺寸初選。再通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向內(nèi)輪實(shí)際達(dá)到的最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)與轉(zhuǎn)向外輪理想最大偏轉(zhuǎn)角度的差值的檢驗(yàn)，和作為一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)對(duì)其最小傳動(dòng)角的檢驗(yàn)，來(lái)判定轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)是否符合基本要求。 三、技術(shù)路線(xiàn)（研究方法） 完成說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 完成CAD繪圖 轉(zhuǎn)向系的選擇 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)元件 整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式選擇及其設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 轉(zhuǎn)向梯形的選擇 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系方案的選擇 輪胎的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)的確定 汽車(chē)主要參數(shù)的確定 汽車(chē)形式的確定 汽車(chē)總體參數(shù)的確定 開(kāi)題報(bào)告 調(diào)查研究 四、進(jìn)度安排 (1) 收集資料，調(diào)研，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 第一周 (2) 周四交開(kāi)題報(bào)告，實(shí)習(xí)了解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造 第二周 (3) 完成各參數(shù)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核工作，至少應(yīng)有裝配圖的草圖 第三周-第七周 (4) 中期檢查，畫(huà)裝配圖和零件圖 第八周 (5) 畫(huà)裝配圖和零件圖，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū) 第九周-第十一周 (6) 交畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和裝配圖、零件圖，修改 第十二周 (7) 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師審核 第十三周 (8) 畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第十四周 (9) 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱或預(yù)審 第十五周 (10) 畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第十六周 (11) 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第十七周 五、參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001 [2] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京：人民交通大學(xué)出版社，2008 [3] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [4] 李慶華.材料力學(xué)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2006 [5] 余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [6] 劉朝儒.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2001 [7] 汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì). 汽車(chē)工程手冊(cè)[M]：基礎(chǔ)篇.北京：人民交通出版社，2001 [8] 汽車(chē)工程手冊(cè)編輯委員會(huì). 汽車(chē)工程手冊(cè)[M]：設(shè)計(jì)篇.北京：人民交通出版社，2001 [9] 季學(xué)武.動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能[J].世界汽車(chē)，2001,10 [10] 徐梁征，肖成永等.汽車(chē)列車(chē)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制系統(tǒng)仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2003,12 [11] 宋曉琳，徐成，殷其華.汽車(chē)轉(zhuǎn)向器總成性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[J].汽車(chē)科技，2002,5 [12] 丁禮燈，楊家軍等.汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向力矩的分析與計(jì)算[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào) ( 自然 科學(xué)版)，2001,3 [13] 王玉梅，岳靜等.微型汽車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇設(shè)計(jì)參數(shù)分析[J].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2006,26（2）：145～147 [14] 鐘兵.低速汽車(chē)轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)[J].山東五征集團(tuán)汽車(chē)研究所.2006，4（3）：54～55 [15] 邱峰.汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)與關(guān)鍵技術(shù)[J].輕型汽車(chē)技術(shù)，2001,5 [16] Masahiko Hurishige, Takayuki Kifuku, Noriyuki Inoue. 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