2960 轎車轉向機構設計,轎車,轉向,機構,設計 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱 轎車轉向機構設計學生姓名 黃朋杰 專業(yè)班級 08 機制 4 班 學號 0828200070一、 選題的目的和意義：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，即所謂汽車轉向。就輪式汽車而言，實現(xiàn)汽車轉向的方法是，駕駛員通過一套專設的機構，使汽車轉向橋（一般是前橋）上的車輪（轉向輪）相對于汽車縱軸線偏轉一定角度。在汽車直線行駛時，往往轉向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構使轉向輪向相反方向偏轉，從而使汽車恢復原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構，即稱為汽車轉向系統(tǒng)（俗稱汽車轉向系） 。因此，汽車轉向系的功用是，保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉向行駛。按轉向能源的不同，轉向系可分為機械轉向系和動力轉向系。轉向系以駕駛員的體力（手）作為轉向能源的轉向系，叫機械轉向系。兼用駕駛員體力和和發(fā)動機的動力為轉向能源的轉向系叫動力轉向系。傳統(tǒng)的汽車轉向系統(tǒng)是機械轉向系，汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向車輪而實現(xiàn)的。普通的轉向系統(tǒng)建立在機械轉向的基礎上，通常根據(jù)機械式轉向器形式可以分為：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(用于需要較大的轉向力時)。目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機械轉向系統(tǒng)。本課題就齒輪齒條式機械轉向系統(tǒng)以為對象，介紹研究轎車上機械動力轉向機構的實現(xiàn)方法，以及相關重要參數(shù)，總結大學期間學習的各科專業(yè)知識，如機械原理、機械設計、機械制造基礎等，為以后工作打下實踐基礎。二、 國內外研究綜述：改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關鍵部件之一的轉向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠，年產(chǎn)超過百萬臺，壟斷了轉向器的生產(chǎn)，并且銷售點遍布了全世界。1 現(xiàn)代汽車轉向裝置的設計趨勢1.1 適應汽車高速行駛的需要從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉向器、高剛性轉向器。 “變速比和高剛性” 是目前世界上生產(chǎn)的轉向器結構的方向。21．2 充分考慮安全性、輕便性隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內外在許多汽車上已普遍增設能量吸收裝置，如防碰撞安全轉向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調整的轉向管柱和動力轉向系統(tǒng)。 1.3 低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此，要設計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對零部件生產(chǎn)，特別是轉向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。 1．4 汽車轉向器裝置的電腦化汽車的轉向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。2 現(xiàn)代汽車轉向裝置的發(fā)展趨勢 2．1 現(xiàn)代汽車轉向裝置的使用動態(tài)隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉向裝置的結構也有很大變化。汽車轉向器的結構很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉向器類型有 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，汽車循環(huán)球式轉向器占 45％左右，齒條齒輪式轉向器占 40％左右，蝸桿滾輪式轉向器占 10％左右，其它型式的轉向器占 5％。循環(huán)球式轉向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉向器，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)球式轉向器，但齒條齒輪式轉向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉向器占 65％，齒條齒輪式占 35％。綜合上述對有關轉向器品種的使用分析，得出以下結論：循環(huán)球式轉向器和齒輪齒條式轉向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器；而蝸輪蝸桿式轉向器和蝸桿銷式轉向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發(fā)展轉向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉向器，比率都已達到或超過 90％；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉向器，比率超過 50％，法國已高達 95％。由于齒輪齒條式轉向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉向器為主要結構。 3三、 畢業(yè)設計（論文）所用的主要技1）正確設計轉向梯形機構，可以保證汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側滑。不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。2）汽車轉向行駛時，在駕駛員松開轉向盤的條件下，轉向輪能自動返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉向輪都不得產(chǎn)生自振，轉向盤沒有擺動。4）轉向傳動機構和懸架導向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調使車輪產(chǎn)生的擺動應最小。5）保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉彎行駛能力。6）操縱輕便。7) 轉向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。8) 轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調整機構。9) 在車禍中，當轉向軸和轉向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10) 進行運動校核，保證轉向輪與轉向盤轉動方向一致。11）為了使汽車具有良好的機動性能，必須使轉向輪有盡可能大的轉角，其最小轉彎半徑能達到汽車軸距的 2~2.5 倍。12）轎車轉向盤從中間位置轉到第一端的圈數(shù)不得超過 2.0 圈。四、 主要參考文獻與資料獲得情況：[1] 關文達.汽車構造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.[2] 胡建軍，李彤.汽車轉向技術進展分析[J].液壓與氣動，2006.12.[3] 高建春，朱賢達.齒輪式轉向機構[J].上海應用技術學院學報，2003.1.[4] 新浪汽車.淺談汽車轉向系統(tǒng)[OL].http://www.sina.com.cn，2005.05.[5] 馮櫻.汽車電子控制式電動助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展[J].湖北汽車工業(yè)學院學報，2001.[6] 王望予.汽車設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.[7] 濮良貴、紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.[8] 姚明龍、王福林.車輛轉向梯形優(yōu)化設計及其求解方法的研究[J].機械設計與制造.2007.5.[9] 黃鶴輝、陳晨.整體式轉向梯形機構優(yōu)化設計 MATLAB 程序[J].廣西機械.2002.4.[10] 申永勝.機械原理教程[M].北京：清華大學出版社，1999.8.[11] 徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.[12] 畢大寧. 汽車轉閥式動力轉向器的設計與應用[M].北京：人民交通出版社,1998.[13] 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.[14] 季學武等. 動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能[J].世界汽車, 1999.10.4[15] 季學武等. 動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能[J].世界汽車, 1999.10.[16] 陳家瑞.汽車構造下冊[M].北京：人民交通出版社，2002.[17] 馮超等.汽車工程手冊[M].北京：人民交通出版社，2000.[18] 劉維信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2003.[19] 毛彩云，吳暮春，柯松.汽車轉向系統(tǒng)的發(fā)展[J].科普園，2009.5.五、 畢業(yè)設計（論文）進度安排（按周說明）1—3 周 查閱資料、調研，了解轎車轉向機構的設計要求；4—8 周 轎車轉向系統(tǒng)中各主要結構、部件的設計計算（轉向阻力矩的計算、轉向梯形參數(shù)的計算、流量與壓力計算，扭轉剛度的計算、轉向器傳動比的計算、桿系傳動比的計算、結構與強度相結合驗證性計算、壓力角與傳動角許用范圍的計算等，并繪制其中包括的典型零件圖、工作原理圖等； 8—9 周 整理圖紙；10—11 周 撰寫設計計算說明書；12 周 完善設計環(huán)節(jié)，準備答辯相關材料。5六、 指導教師審批意見：指導教師： （簽名）年 月 日 6