節(jié)能賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計【獨家畢業(yè)課程設(shè)計含任務(wù)書+開題報告+外文翻譯+中期報告+答辯PPT】,節(jié)能,賽車,轉(zhuǎn)向,系統(tǒng),設(shè)計,獨家,畢業(yè),課程設(shè)計,任務(wù)書,開題,報告,講演,呈文,外文,翻譯,中期,答辯,ppt 答辯 答辯人： 指導老師： 第一部分 緒論 當今世界 ,能源問題日趨惡化 ,節(jié)能減排已成為影響世界全球各國可持續(xù)發(fā)展的重要難題。本田節(jié)能競技大賽就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的，目的是為了提高社會的節(jié)能、環(huán)保意識，并向參賽者提供體驗和享 受創(chuàng)造樂趣的機會。 一、緒論 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本概念 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) （轉(zhuǎn)向車把、轉(zhuǎn)向軸、支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承） 、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂） 和轉(zhuǎn)向器 （ 轉(zhuǎn)向搖臂 ） 課題研究方案 節(jié)能賽車對 轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的 基本要求 轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的方案設(shè)計、參數(shù)選擇、各組件設(shè)計與計算 參考節(jié)能賽車有關(guān)易操控、輕量化的特點。對節(jié)能賽車的轉(zhuǎn)向裝置進行分析研究設(shè)計。 研究 內(nèi)容包括 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器 的設(shè)計 。確定轉(zhuǎn)向裝置總成方案、設(shè)計轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形的結(jié)構(gòu)尺寸。通過增加輕量化材料的使用。以達到實現(xiàn)減輕賽車質(zhì)量從而最終降低油耗的目的。 節(jié)能競技車轱量化，易操控的特點，使得其轉(zhuǎn)向機構(gòu)不現(xiàn)有汽車上使用的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機構(gòu)有很大的區(qū)別，但是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法對于節(jié)能賽車的設(shè)計又具有很大的借鑒意義。傳統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 3個部分組成，需要轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加操舵力，轉(zhuǎn)向盤對轉(zhuǎn)向轟產(chǎn)生一個力矩，該力矩通過轉(zhuǎn)向傳動轟輸入給轉(zhuǎn)向器。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大和改變運動方向后，該力矩傳到轉(zhuǎn)向直拉桿，再通過轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)使左右轉(zhuǎn)向節(jié)及由它所支承的轉(zhuǎn)向輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。 結(jié)構(gòu)特點 傳統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向技術(shù) 節(jié)能競技車 轉(zhuǎn)向技術(shù) 運用多種形式的轉(zhuǎn)向器不轉(zhuǎn)向助力技術(shù)等，在實踐中證明是非常合理，且性價比很高 為了使汽車轉(zhuǎn)向前兩輪滿足關(guān)系要通過轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)來保證，現(xiàn)代汽車大部分采用的就是“阿克曼式轉(zhuǎn)向機構(gòu)” 輔助設(shè)計工具 已經(jīng)大規(guī)模采用計算機作為輔助設(shè)計工具，利用 節(jié)能車轉(zhuǎn)向總成布置方案 節(jié)能車轉(zhuǎn)向的設(shè)計依據(jù)所選擇的車架方案來確定的，所以車輪配置的情況直接影響到轉(zhuǎn)向方案的制定，節(jié)能賽車可以自由選擇車輪配置及轉(zhuǎn)向方法 ?，F(xiàn)有的車輪配置方式主要有以下三種，前兩輪后一輪采用后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向。前一輪后兩輪采用后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向。前后各兩輪采用后輪驅(qū)動。在考慮車輪布置的時候，首先放棄四輪布置的方案，因為整車裝備質(zhì)量增加，輪胎滾動阻力增大，節(jié)能效果丌理想，為了使機構(gòu)布置簡單，提高傳動效率，放棄了前一輪后兩輪采用后輪差速驅(qū)動的方案，而前兩 輪后一輪方案具有構(gòu)造簡單、容易制作、穩(wěn)定性好、行駛阻力小的優(yōu)點。 方案要點 綜上考慮，采用的轉(zhuǎn)向方案，重點放在車輪定位準確性、操縱的轱便性及機構(gòu)的轱量化的研究上。車輛轉(zhuǎn)向時，為了減少阻力 ,必須沿著一定的囿弧軌跡行駛，轉(zhuǎn)向輪的延長線落在無操縱性后輪轟的延長線上，內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)角要比外側(cè)輪大，采用這樣的操作轉(zhuǎn)向時 ,為了讓車輪轉(zhuǎn)動來操縱方向，就需要配置轉(zhuǎn)向臂結(jié)構(gòu)。 前兩輪操控轉(zhuǎn)向時，車輪的轉(zhuǎn)向轟和橫向拉桿的支點連線形成梯形結(jié)構(gòu)。將后輪車轟的中心部不前輪轉(zhuǎn)向轟相連 ,在兩條繪圖線上找到橫拉桿兩端的支點，然后通過設(shè)計轉(zhuǎn)向臂，就可以在設(shè)計過程中實現(xiàn)梯形的形狀。 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 根據(jù)參賽經(jīng)驗，轉(zhuǎn)向車把直接采用現(xiàn)用的自行車車把，強度和剛度均能滿足要求。 轉(zhuǎn)向器 用來放大或改變駕駛員的轉(zhuǎn)向操舵力和操縱動作方向的裝置在現(xiàn)代汽車上稱為轉(zhuǎn)向器，在節(jié)能車上簡化為轉(zhuǎn)向搖臂。轉(zhuǎn)向搖臂采用丌銹鋼薄片加工 ,為滿足扭轉(zhuǎn)強度 ,適當增加其厚度。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的角度按一定關(guān)系變化，內(nèi)輪的轉(zhuǎn)角大于外輪，以保證汽車轉(zhuǎn)向車輪盡可能做到純滾動。 轉(zhuǎn)向節(jié)總成 目前節(jié)能大賽中有一半以上的賽車采用焊接一體式轉(zhuǎn)向節(jié) 。 轉(zhuǎn)向裝置運動模擬 上面已經(jīng)完成了對轉(zhuǎn)向裝置總成及各部分零件的分析不設(shè)計，在實現(xiàn)轉(zhuǎn)向機構(gòu)各項功能的同時，保證機構(gòu)的強度及剛度滿足要求，同時也使得各項車輪定位參數(shù)的精度得到保證。為了使得設(shè)計結(jié)果更加直觀清晰，利用三維軟件 感謝評委老師批評指正！ 答辯人：董澤鋒 指導老師： 尉慶國 答辯 答辯人： 指導老師： 第一部分 緒論 當今世界 ,能源問題日趨惡化 ,節(jié)能減排已成為影響世界全球各國可持續(xù)發(fā)展的重要難題。本田節(jié)能競技大賽就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生的，目的是為了提高社會的節(jié)能、環(huán)保意識，并向參賽者提供體驗和享 受創(chuàng)造樂趣的機會。 一、緒論 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本概念 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) （轉(zhuǎn)向車把、轉(zhuǎn)向軸、支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承） 、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂） 和轉(zhuǎn)向器 （ 轉(zhuǎn)向搖臂 ） 課題研究方案 節(jié)能賽車對 轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的 基本要求 轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的方案設(shè)計、參數(shù)選擇、各組件設(shè)計與計算 參考節(jié)能賽車有關(guān)易操控、輕量化的特點。對節(jié)能賽車的轉(zhuǎn)向裝置進行分析研究設(shè)計。 研究 內(nèi)容包括 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器 的設(shè)計 。確定轉(zhuǎn)向裝置總成方案、設(shè)計轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形的結(jié)構(gòu)尺寸。通過增加輕量化材料的使用。以達到實現(xiàn)減輕賽車質(zhì)量從而最終降低油耗的目的。 節(jié)能競技車轱量化，易操控的特點，使得其轉(zhuǎn)向機構(gòu)不現(xiàn)有汽車上使用的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機構(gòu)有很大的區(qū)別，但是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法對于節(jié)能賽車的設(shè)計又具有很大的借鑒意義。傳統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 3個部分組成，需要轉(zhuǎn)向時，駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加操舵力，轉(zhuǎn)向盤對轉(zhuǎn)向轟產(chǎn)生一個力矩，該力矩通過轉(zhuǎn)向傳動轟輸入給轉(zhuǎn)向器。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大和改變運動方向后，該力矩傳到轉(zhuǎn)向直拉桿，再通過轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)使左右轉(zhuǎn)向節(jié)及由它所支承的轉(zhuǎn)向輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。 結(jié)構(gòu)特點 傳統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向技術(shù) 節(jié)能競技車 轉(zhuǎn)向技術(shù) 運用多種形式的轉(zhuǎn)向器不轉(zhuǎn)向助力技術(shù)等，在實踐中證明是非常合理，且性價比很高 為了使汽車轉(zhuǎn)向前兩輪滿足關(guān)系要通過轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)來保證，現(xiàn)代汽車大部分采用的就是“阿克曼式轉(zhuǎn)向機構(gòu)” 輔助設(shè)計工具 已經(jīng)大規(guī)模采用計算機作為輔助設(shè)計工具，利用 節(jié)能車轉(zhuǎn)向總成布置方案 節(jié)能車轉(zhuǎn)向的設(shè)計依據(jù)所選擇的車架方案來確定的，所以車輪配置的情況直接影響到轉(zhuǎn)向方案的制定，節(jié)能賽車可以自由選擇車輪配置及轉(zhuǎn)向方法 。現(xiàn)有的車輪配置方式主要有以下三種，前兩輪后一輪采用后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向。前一輪后兩輪采用后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向。前后各兩輪采用后輪驅(qū)動。在考慮車輪布置的時候，首先放棄四輪布置的方案，因為整車裝備質(zhì)量增加，輪胎滾動阻力增大，節(jié)能效果丌理想，為了使機構(gòu)布置簡單，提高傳動效率，放棄了前一輪后兩輪采用后輪差速驅(qū)動的方案，而前兩 輪后一輪方案具有構(gòu)造簡單、容易制作、穩(wěn)定性好、行駛阻力小的優(yōu)點。 方案要點 綜上考慮，采用的轉(zhuǎn)向方案，重點放在車輪定位準確性、操縱的轱便性及機構(gòu)的轱量化的研究上。車輛轉(zhuǎn)向時，為了減少阻力 ,必須沿著一定的囿弧軌跡行駛，轉(zhuǎn)向輪的延長線落在無操縱性后輪轟的延長線上，內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)角要比外側(cè)輪大，采用這樣的操作轉(zhuǎn)向時 ,為了讓車輪轉(zhuǎn)動來操縱方向，就需要配置轉(zhuǎn)向臂結(jié)構(gòu)。 前兩輪操控轉(zhuǎn)向時，車輪的轉(zhuǎn)向轟和橫向拉桿的支點連線形成梯形結(jié)構(gòu)。將后輪車轟的中心部不前輪轉(zhuǎn)向轟相連 ,在兩條繪圖線上找到橫拉桿兩端的支點，然后通過設(shè)計轉(zhuǎn)向臂，就可以在設(shè)計過程中實現(xiàn)梯形的形狀。 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 根據(jù)參賽經(jīng)驗，轉(zhuǎn)向車把直接采用現(xiàn)用的自行車車把，強度和剛度均能滿足要求。 轉(zhuǎn)向器 用來放大或改變駕駛員的轉(zhuǎn)向操舵力和操縱動作方向的裝置在現(xiàn)代汽車上稱為轉(zhuǎn)向器，在節(jié)能車上簡化為轉(zhuǎn)向搖臂。轉(zhuǎn)向搖臂采用丌銹鋼薄片加工 ,為滿足扭轉(zhuǎn)強度 ,適當增加其厚度。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，且使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的角度按一定關(guān)系變化，內(nèi)輪的轉(zhuǎn)角大于外輪，以保證汽車轉(zhuǎn)向車輪盡可能做到純滾動。 轉(zhuǎn)向節(jié)總成 目前節(jié)能大賽中有一半以上的賽車采用焊接一體式轉(zhuǎn)向節(jié) 。 轉(zhuǎn)向裝置運動模擬 上面已經(jīng)完成了對轉(zhuǎn)向裝置總成及各部分零件的分析不設(shè)計，在實現(xiàn)轉(zhuǎn)向機構(gòu)各項功能的同時，保證機構(gòu)的強度及剛度滿足要求，同時也使得各項車輪定位參數(shù)的精度得到保證。為了使得設(shè)計結(jié)果更加直觀清晰，利用三維軟件 感謝評委老師批評指正！ 答辯人：董澤鋒 指導老師： 尉慶國 1 to of on of is of he of a is of of a a a is a to a to to is of is is to is by by on as of to be in it is to on on of to of of be as of In to to to To of is in a of as of is a of is on to so of 2 to in of of in to up of In to is to to up of of of of a to of on of of In of in to a in he of is of is to be in to to of of a of is to at of on by be he of is a a a a a is a In it a to In 3 of by to of is by so of he or of of is to as a in a is as a on an to in of to a he of is to of to to of of in a is as as of is of a of of as as is a it a to n of to of be on of a is of 4 at of f to up of of of or a is so be as In of of be in of to a to of on of of to In of of of a of to of of of to or of to to of of is to of of is of 0 to of of 30 in is In to of to of of to to to to 4 he of of of 5 In a in of of at to to in to he ou to to of be to of It is in of of of 0, of 0, of is is no to of of to of 6 節(jié)能車轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計 1 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)介紹 節(jié)能競技車輕量化、易操控的特點 ,使得其轉(zhuǎn)向機構(gòu)與現(xiàn)有汽車上使用的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機構(gòu)有很大的區(qū)別 ,但是現(xiàn)有的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法對于節(jié)能賽車的設(shè)計具有很大的借鑒意義。傳統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 3個部分組成 ,需要轉(zhuǎn)向時 ,駕駛員對轉(zhuǎn)向盤施加操縱力 ,轉(zhuǎn)向盤對轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生一個力矩 ,該力矩通過轉(zhuǎn)向傳動軸輸入給轉(zhuǎn)向器。經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大和改變運動方向后 ,該力矩傳到轉(zhuǎn)向直拉桿 ,再通過轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)使左右轉(zhuǎn)向節(jié)及由它所支承的轉(zhuǎn)向輪發(fā)生偏轉(zhuǎn) ,從而改變汽車的行駛方向。傳統(tǒng)汽車上的轉(zhuǎn)向技術(shù) ,例如多種形式的轉(zhuǎn)向器 與轉(zhuǎn)向助力技術(shù)等 ,都已經(jīng)在實踐中證明了是非常合理的 ,但是節(jié)能競技車上直接使用這些現(xiàn)有的技術(shù)并不可行 ,而應(yīng)該借鑒現(xiàn)有汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法 ,以指導節(jié)能車轉(zhuǎn)向裝置的研究?？梢越梃b的原理和方法有下述幾點 :淤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保留一般轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 3 個組成部分 ;于為了使汽車轉(zhuǎn)向前兩輪滿足一定的關(guān)系 ,要通過轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)來保證 ,現(xiàn)代汽車大部分采用的就是“阿克曼式轉(zhuǎn)向機構(gòu) ;現(xiàn)代轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計 ,已經(jīng)大規(guī)模采用計算機作為輔助設(shè)計工具 ,利用三維軟件對轉(zhuǎn)向梯形進行運動學分析和優(yōu)化設(shè)計現(xiàn)在已經(jīng)較為廣泛地被采用 ;現(xiàn)代 汽車強調(diào)的輕量化設(shè)計理念對于節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計具有很強的指導意義 . 2 節(jié)能車轉(zhuǎn)向總成布置方案的確定 節(jié)能車轉(zhuǎn)向設(shè)計是依據(jù)所選擇的車架方案來確定的 ,所以車輪配置的情況直接影響到轉(zhuǎn)向方案的制定。節(jié)能賽車可以自由選擇車輪配置及轉(zhuǎn)向方法 ,現(xiàn)有的車輪配置方式主要有以下三種 :前兩輪后一輪采用后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向 ,前一輪后兩輪采用后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn) ,前后各兩輪采用后輪驅(qū)動在考慮車輪布置的時候 ,首先放棄了四輪布置的方案 ,因為整車裝備質(zhì)量增加 ,輪胎滾動阻力增大 ,節(jié)能效果不理想 ;為了使機構(gòu)布置簡單 ,提高傳動效率 ,放棄了前一輪后兩 輪采用后輪差速驅(qū)動的方案 ;最后考慮前兩輪后一輪方案 ,具有構(gòu)造簡單、容易制作、穩(wěn)定性好、行駛阻力小的優(yōu)點。綜上考慮重點放在車輪定位準確、操縱的輕便性及機構(gòu)的輕量化的研究上。在節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設(shè)計上 ,一般采用阿克曼式結(jié)構(gòu) ,車輛轉(zhuǎn)向時 ,為了減少阻力 ,必須沿著一定的圓弧軌跡行駛 ,轉(zhuǎn)向輪的延長線落在無操縱性后輪軸的延長線上 ,內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)角要比外側(cè)輪大 ,采用這樣的操作轉(zhuǎn)向時 ,為了讓車輪轉(zhuǎn)動來操縱方向 ,就需要配置轉(zhuǎn)向 7 臂結(jié)構(gòu)。前兩輪操控轉(zhuǎn)向時 ,車輪的轉(zhuǎn)向軸和橫向拉桿的支點連線形成梯形結(jié)構(gòu)。將后輪車軸的中心部與前輪轉(zhuǎn)向軸相連 ,在兩條繪圖線上找到橫拉桿兩端的支點 ,然后通過設(shè)計轉(zhuǎn)向臂 ,就可以在設(shè)計過程中實現(xiàn)梯形的形狀。 3 節(jié)能車轉(zhuǎn)向總成的分析與計算 節(jié)能車轉(zhuǎn)向裝置包括三大總成 :轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)。節(jié)能車轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向車把、轉(zhuǎn)向軸、支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承 ;轉(zhuǎn)向器即為轉(zhuǎn)向搖臂 ;轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂三部分。此外 ,還包括連接轉(zhuǎn)向車輪和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)總成。根據(jù)經(jīng)驗 ,轉(zhuǎn)向車把直接采用現(xiàn)用的自行車操縱桿 ,強度和剛度均能滿足要求。在節(jié)能競技車中 ,轉(zhuǎn)向軸承受轉(zhuǎn)向操縱桿的轉(zhuǎn)矩 ,傳遞給轉(zhuǎn)向直拉 桿 ,上端與操縱桿焊接 ,下端通過滑動軸承固定在車架上 ,繞滑動軸承旋轉(zhuǎn) ,下端用開口銷防松。轉(zhuǎn)向軸軸承外圈通過焊接與車架相連接 ,內(nèi)壁與轉(zhuǎn)向軸采用過盈配合 ,并采用潤滑脂潤滑 ,以使轉(zhuǎn)向輕便 ,同時還起到支承轉(zhuǎn)向軸和操作桿的作用。 轉(zhuǎn)向器 用來放大或改變駕駛員的轉(zhuǎn)向操舵力和操縱動作方向的裝置在現(xiàn)代汽車上稱為轉(zhuǎn)向器 ,在節(jié)能車上簡化為轉(zhuǎn)向搖臂。轉(zhuǎn)向搖臂采用不銹鋼薄片加工 ,為滿足扭轉(zhuǎn)強度 ,適當增加其厚度。上端有半圓與轉(zhuǎn)向軸相連 ,下端開有圓孔 ,采用螺栓與轉(zhuǎn)向直拉桿相連 ; 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂輸 出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向節(jié) ,使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn) ,且使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)的角度按一定關(guān)系變化 (內(nèi)輪的轉(zhuǎn)角大于外輪 ),以保證汽車轉(zhuǎn)向車輪盡可能做到純滾動。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)在結(jié)構(gòu)上最重要的組成部分是聯(lián)系左右車輪的梯形機構(gòu)。轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和車架部分構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形 ,直拉桿連接轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向節(jié)臂。 轉(zhuǎn)向節(jié)總成 目前節(jié)能大賽中有一半以上的賽車采用焊接一體式轉(zhuǎn)向節(jié) ,在焊接成型之后 ,轉(zhuǎn)向節(jié)的各項參數(shù) (主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、車輪外傾角 、前輪前束 )中只要出現(xiàn)一項不合格 ,就會成為廢品而需要再次加工。在后期的賽車調(diào)試階段 ,根據(jù)賽車的情 況也無法對車輪的定位參數(shù)作進一步的改進。本文的設(shè)計較之以前的方案有一個比較 8 大的改進之處 ,就是將一體式轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計改進為一體式活塞桿端轉(zhuǎn)向節(jié) ,可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)向節(jié)兩端的活節(jié)螺栓的長度來實現(xiàn)定位參數(shù)的微量修改 ,也能夠彌補轉(zhuǎn)向機構(gòu)零件出現(xiàn)的微小的彎曲變形。 3節(jié) 能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)零件的校核 對于給定的汽車 ,用上述公式計算出來的作用力是最大值 ,因此 ,可以用此值作為計算載荷進行下一步的計算。在零件的設(shè)計中 ,各零件必須首先滿足強度的要求 ,不能在賽車的行駛過程中發(fā)生斷裂及壓潰 ;其次 ,在滿足強度要求的前提之下還應(yīng)具有較大的剛度 ,避 免產(chǎn)生過大的彎曲變形 ,影響車輪定位參數(shù)的可靠性 ,依據(jù)以前的參賽經(jīng)驗 ,首先設(shè)計零件的各項參數(shù)、所用材料、加工工藝等 ,然后利用力學的知識對其強度與剛度進行校核。在計算校核的過程中 ,大部分的零件均能合格并能保證一定的安全系數(shù) ,個別零件出現(xiàn)強度滿足但剛度不足的情況 ,可選用彈性模量更大的材料來加工 ,或從另一個角度 ,對零件進行熱處理工藝來提高其剛性 ,使得剛度也能滿足要求。按照上述的方法 ,完成轉(zhuǎn)向裝置各零件的設(shè)計。 根據(jù)賽道的最小彎道的半徑設(shè)定轉(zhuǎn)向輪的極限轉(zhuǎn)角為 30 在進行運動模擬的過程中 ,利用文獻中介紹的最小轉(zhuǎn)彎半 徑的計算方法進行計算。精度得到保證。為了使得設(shè)計結(jié)果更加直觀清晰 ,利用三維軟件 現(xiàn)轉(zhuǎn)向機構(gòu)三維模型的建立并進行運動模擬。按照由總體到局部零件的順序 ,在 零件功能模塊之下依次畫出了車架部分、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) (包括轉(zhuǎn)向操縱桿、轉(zhuǎn)向軸、支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承 )、轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) (包括轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂 )的模型 . 4 轉(zhuǎn)向裝置運動模擬 上面已經(jīng)完成了對轉(zhuǎn)向裝置總成及各部分零件的分析與設(shè)計 ,對重要的受載零件利用材料力學知識進行了受力分析、強度以及剛度的計算校核。在計算過程中力學性能 均能保證較為充裕的余量 ,在實現(xiàn)轉(zhuǎn)向機構(gòu)各項功能的同時 ,保證機構(gòu)的強度及剛度滿足要求 ,同時也使得各項車輪位參數(shù)的在裝配過程中設(shè)置相互轉(zhuǎn)動的零件之間的約束為“銷釘冶約束 ,可以在完成裝配圖之后 ,操縱桿施加轉(zhuǎn)矩 ,來模擬真實的轉(zhuǎn)向工作過程 ,運動過程中觀察可以對轉(zhuǎn)向機構(gòu)進行運動模擬 ,以觀察各部件的實際運動狀況 ,發(fā)現(xiàn)機構(gòu)設(shè)計中的運動干涉及是否存在零件設(shè)計的不合理 ,已經(jīng)設(shè)定轉(zhuǎn)向車輪的最大轉(zhuǎn)角為 30 再通過三維軟件的模擬 ,設(shè)定轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角為 30 時 ,比較直觀地觀察了轉(zhuǎn)向裝置的運動過程 ,轉(zhuǎn)向裝置機構(gòu)設(shè)計合理 ,各機構(gòu)之間未發(fā)生運動 干涉 9 至此完成了對轉(zhuǎn)向裝置的三維建模以及運動分析 ,利用現(xiàn)代的設(shè)計方法模擬實際工作狀態(tài) ,通過這個過程對前面的各參數(shù)進行了檢查與確認 ,最終完成了轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計。 I 節(jié)能賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 摘要： 現(xiàn)在 的 能源 短缺 問題已 然成為了全球 經(jīng)濟、 全球 政治 以及 公共決策 最嚴峻 的挑戰(zhàn)之一 。 中國 的 節(jié)能競技大賽 就是 在這 情況下產(chǎn)生的 。 需要參考 節(jié)能賽車 有關(guān) 易操控、輕量化 的 特點 。從而 對節(jié)能賽車的轉(zhuǎn)向裝置進行 分析 研究設(shè)計。轉(zhuǎn)向裝置 是由 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和轉(zhuǎn)向器 三部分組成 。確定轉(zhuǎn)向裝置總成方案、設(shè)計轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形的結(jié)構(gòu)尺寸 。通過 增加輕量化材 料 的使用 。以達到 實現(xiàn)減輕賽車質(zhì)量 從而 最終降低油耗的目的。本文 將 對參加節(jié)能競技大賽的 有關(guān) 車隊 起到 一定的指導 作用 。 關(guān)鍵詞： 節(jié)能 賽車 ； 轉(zhuǎn)向裝置 ； 轉(zhuǎn)向 梯形 ； 輕量化 ； 降低油耗 of s of of s is in to to of of of of In to of of In a in 錄 摘要 ................................................................. I ........................................................... 錄 ............................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 緒論 ................................................................. 1 究背景 ........................................................... 1 能競技大賽的背景及規(guī)則 ..................................... 1 賽環(huán)境 .......................................................... 2 能競技大賽在國內(nèi)的發(fā)展 ..................................... 3 題研究的意義 ..................................................... 4 2 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)總成的分析與計算 ..................................... 5 能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)介紹 ................................................ 6 能車輛轉(zhuǎn)向總成裝配方案的確定 ..................................... 8 能車轉(zhuǎn)向總成的分析與計算 ....................................... 10 克曼轉(zhuǎn)向系設(shè)計 ................................................. 11 3 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)零件的計算與校核 .................................... 14 4 轉(zhuǎn)向裝置運動模擬 .................................................. 16 5 結(jié)論 .............................................................. 18 參考文獻 ............................................................ 19 致謝 ................................................................ 20 1 1 緒論 究背景 在當今世界，石油資 源 干涸 ，石油 儲藏 飛快 下滑，中國的汽車數(shù)量年增加率卻達到了 使得中國的燃油消費需要呈快速增長態(tài)勢，然而燃油卻嚴重依賴進口。因而，汽車節(jié)約能源和環(huán)境保護問題十分重要，面對定量的石油資源與國家能源戰(zhàn)略碰到的威脅和需求，汽車節(jié)約能源與環(huán)境保護已變成汽車技術(shù)范圍的研究重點 [1]。 因為 能源 問題 日趨 惡化 ,節(jié)約能源減少排放 已 變成了 影響世界 全球 各國可持續(xù)發(fā)展的重要 難題 。 所以要 抓住 機會增加 創(chuàng)新 水平 和研發(fā)實力， 把握 節(jié)能汽車市場，研究和開發(fā)高效節(jié)能 的 汽車。 能競技大賽的背景及規(guī)則 在二十世 紀九十年代 ,本田公司在日本東京 資助舉行 第一屆“本田宗一郎杯”燃油 消耗 競技 比 賽。這個比賽的目的是利用現(xiàn) 在 的技術(shù) 與水平，尋找對付 能源 不斷減少與 環(huán)境 惡化 的 好 辦法 ， 提醒 我們 節(jié)約能源與環(huán)境保護 的重要性 。 競賽要求依靠相同的本田低油耗汽油發(fā)動機（ 125 毫升），而框架部分由各自隊伍自己制作，比賽時在規(guī)定的場地內(nèi)跑完全程，比賽中使用燃油最少的隊伍獲勝 [4]。在日本，有從初中和高中與大學的學校隊伍、企業(yè)隊伍，與來自社會中的一共 500 個隊伍，制造出擁有獨特特點的賽車加入競賽。 2 式各樣的競技賽車 賽環(huán)境 比賽 位于 廣東國際賽車場，比賽時間是 2017 年 10 月 27 日，根據(jù)歷史氣象資料，平均氣溫 20° C 到 25° C。 3 圖 東國際賽車場 廣東國際賽車場 是一所頂級的賽車場 。 擁有數(shù) 個 不同速度的 彎道，使 的 賽道用最少的面積 通過賽道線行的 不同組合變化 ， 從而 滿足賽道 對于于可靠性和 運動性的 相關(guān)需要 。 無論 是對于 高 手 或菜鳥 都是一個不小的挑戰(zhàn)。廣東國際賽車場 面積為 550 多 畝， 比賽場地 長 約 米 ， 寬度 最 少為 12m，最 多為 15m， 它的 最大 速 度大約是 250km/h，可 以 容納 22 輛車同時發(fā)車。 擁有 13 處彎道，包括有 4個 左彎 賽 道 和 7 個 右彎 賽 道， 15 處 裁判點。 二三十 間維修車間 可以滿足 車隊 的大部分要求 。 二圈賽道長度： 5277m 四圈賽道長度： 10917m 直道長度： 718m 彎道最小曲線半徑： R=10m 彎角： 13 個 賽道落差： 3 米 平均速度： 25km/h 最高允許時速： 250km/h 賽道寬度： 12能競技大賽在國內(nèi)的發(fā)展 本田節(jié)能競技比賽到目前為止已經(jīng)有超過 34 年的歷史了，它在日本進行了 4 28 屆，在泰國進行了 8 屆，在中國舉辦 10 屆。 2007 年 11 月 11 日，在上海 舉辦了第一屆 中國 節(jié)能競技比賽。來自中國不同省市的三十多所院校 的隊伍、 體隊伍，和來自泰國與日本的特邀隊伍共七十七只車隊參與了這屆比賽。最終東風本田的隊伍獲得了冠軍。 2009 年 9 月 24— 26 日，第三次本田中國節(jié)能競技比賽的總決賽在上海 球賽場勝利舉行。有 130 支車隊參加了比賽，最終 首都 理工大學的隊伍奪得大學組冠軍，使汽車 用 一升油行駛 1331千米。 獎的賽車 題研究的意義 本田節(jié)能競技大賽旨在發(fā) 揚 節(jié)能減排的 好 風氣，它結(jié)合了如發(fā)動機的裝配和坐標變換， 汽車 設(shè)計，機械構(gòu)造，材料力學的對應(yīng)學識，讓隊伍經(jīng)過努力提升一升汽油的潛力。同時，賽事給予了參與者設(shè)計經(jīng)驗與生產(chǎn)賽車的快樂的機遇，增 5 加了動手水平。 隊合作 節(jié)能競技 比 賽 希望人們保持節(jié)約能源的思想 ，參 加比賽體會挑戰(zhàn)極限的 樂趣 ，知道保護環(huán)境 的 實際價值 。 一 立方分米 汽油 可以開 多少 如果 直接 按 百公里 行駛 油耗 計算 ，每百公里5 升， 算少了吧 ？ 所以 一升油能跑 二十千米 。但那樣， 你 就太 小瞧 賽車的潛力了，它的 最高記錄是 3435 公里！ 相當于 從太原至重慶 的 距離 。 車 輛節(jié)約能源減少排放十分 重要， 因為 當前我國 在 汽車 節(jié)約能源 上十分落后 。 所以 要努力開展 先進的混 合動力車和燃料電池車、 先進 柴油、乙醇 為標志 的新能源技術(shù)的開發(fā)和推廣 ，需要努力設(shè)計 和 制作 是汽車行業(yè)在當前技術(shù) 領(lǐng)域 的現(xiàn)狀，對 于 車輛的使用 需要很多具有 高 性價比 的 節(jié)能產(chǎn)品 【 6】 。 依靠材料 的 相關(guān)領(lǐng)域 知識 同時把握 節(jié)能競技賽車 關(guān)于的 易操縱、 重量輕的特點。將選用機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)作為思考與借鑒對象，對節(jié)能汽車轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向梯形展開對應(yīng)設(shè)計，使用輕質(zhì)材料，來減少汽車重量，增加可操控性和降低燃料消耗量。 2 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)總成的分析與計算 6 能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)介紹 因為 節(jié)能競技 賽 車易操控 ， 輕量化的特點 。從而讓 其轉(zhuǎn)向機構(gòu) 和如 今的 汽 車 上 使用的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機構(gòu) 擁有明顯不同，然而這些 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 制造 方法 與 設(shè)計原理 給予 節(jié)能競技賽車的 有關(guān) 設(shè)計 以很大幫助 。 現(xiàn)在 汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 都由 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向器 構(gòu) 成 。當要 轉(zhuǎn)向時 ，就給予 轉(zhuǎn)向 桿一定的 操舵力 ，轉(zhuǎn)向 桿就會給予 轉(zhuǎn)向軸 相應(yīng)的 力矩 。這種 力矩 從 轉(zhuǎn)向傳動軸輸入 到 轉(zhuǎn)向器 里 。 再經(jīng) 過 轉(zhuǎn)向器 的 放大 與 改變力矩 的 運動方向 ， 力矩傳 送到 轉(zhuǎn)向直拉桿 中讓 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 的 左右轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向輪 發(fā)生改變，讓 汽車 的轉(zhuǎn)動 方向 變化 。 一般 汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)包括各 種形式的轉(zhuǎn)向器 和 轉(zhuǎn)向助力技術(shù) ，這些技術(shù) 都已經(jīng)在 現(xiàn)實生活 中 有所體現(xiàn)。然而 節(jié)能競技 賽 車上使用 的 這些現(xiàn)有技術(shù) 都 是不可行的 。它只是借鑒了 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計 思路與 方法 ，用來幫助 節(jié)能 賽 車轉(zhuǎn)向裝置的 相關(guān) 研究。方法和原理有 以下 幾點 ；第一， 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 需要留下 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向器三部分。第二，讓 汽車 的 2 個 轉(zhuǎn)向前輪 滿足 一定 要求，就 要 由 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)來 確保。 阿克曼轉(zhuǎn)向廣泛的用于斜躺自行車，賽 車的重量和設(shè)計與斜倚自行車的重量和設(shè)計相似，因此許多部件可以直接從 斜躺 自行車上取出來。 阿克曼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在轉(zhuǎn)動時讓內(nèi)輪胎比外輪胎轉(zhuǎn)角大。這種現(xiàn)象會使?jié)L動摩擦力最小化。滾動摩擦使輪胎轉(zhuǎn)彎減慢，這對節(jié)能運 動等事件非常不利。現(xiàn)在 轉(zhuǎn)向梯形 都 用 電腦來設(shè)計， 利用 件對轉(zhuǎn)向梯形 的 進行分析 ， 優(yōu)化 ， 設(shè)計 。當今 汽車的輕 型 設(shè)計 思想 對節(jié)能 賽 車 的 轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計有 一定 的 幫助 。 7 2 工具圖 8 2 加工過程 能車輛轉(zhuǎn)向總成裝配方案的確定 節(jié)能 賽車 車轉(zhuǎn)向的設(shè)計是基于所選擇的框架方案來 確定的 ，使得車輪配置狀況 會左右 轉(zhuǎn) 向 制定方案。節(jié)能 賽車 可 以 自由 的 選擇車輪配置 與 轉(zhuǎn)向方式?，F(xiàn)有車輪配置主要是接下來的三個 。前面兩個輪后面一個輪是用后輪來驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向的，如 圖 面一個輪后面兩個輪是用后輪來驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向的 ，如 圖 后各兩輪是用后輪驅(qū)動的如圖 當我們考慮車輪安排時，我們先放棄四輪安排是由于車輛設(shè)備質(zhì)量的提高 ， 輪胎滾動阻力增加 ， 節(jié)能效果不理想。 因為要提高 傳動 比，所以不用 前一后兩 的 差速驅(qū)動的 方法 ； 最后考慮前兩輪后一輪方案 ，它有 結(jié)構(gòu) 不復雜 ，穩(wěn)定 良 好，易生產(chǎn)， 行駛阻力小 的好處 。 所以 采用圖 方案 ，認真對待 車輪 的 定位準確性 與 操縱的輕 巧 性 以 及機構(gòu)的輕量化的研究。 9 圖 輪轉(zhuǎn)向圖 圖 輪驅(qū)動 圖 輪設(shè)計 圖 克曼轉(zhuǎn)向原理 如今選擇的 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu) 大多是 阿克曼式結(jié)構(gòu)如圖 示。 當車輛轉(zhuǎn)動時，為了減小阻力，它必須沿著一定的弧線軌跡行進。方向盤的延伸部位在非機動后橋的延伸部上，內(nèi)輪的轉(zhuǎn)角大于外輪的轉(zhuǎn)角。 因為需要 車輪旋轉(zhuǎn)以 控制轉(zhuǎn)向 ，所以須要 轉(zhuǎn)向臂結(jié)構(gòu)。 10 當前兩輪控制轉(zhuǎn)向時，車輪的轉(zhuǎn)向軸與側(cè)桿 的支點形成了梯形結(jié)構(gòu)。通過設(shè)計轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向臂可以在設(shè)計中 達到 梯形形狀。 能車轉(zhuǎn)向總成的分析與計算 節(jié)能賽車轉(zhuǎn)向裝置由 3 個總成構(gòu)成 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)以及轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)由轉(zhuǎn)向車把和轉(zhuǎn)向軸以及支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承組成。轉(zhuǎn)向器可以簡化為轉(zhuǎn)向搖臂，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)由轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿以及轉(zhuǎn)向節(jié)臂構(gòu)成。此外，還有連接轉(zhuǎn)向車輪與轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)總成。 ① 轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 見圖 圖 把受力圖 按照規(guī)定 ，使用現(xiàn)有的自行車 的 把手 就可以 直接 代替 轉(zhuǎn)動車把， 而 強度和剛度 都 滿足 了相關(guān)規(guī)定 要求。在節(jié)能競爭 賽 車中，轉(zhuǎn)向軸軸承 的 外圈 與 框架 連在一起 ，內(nèi)壁 和 轉(zhuǎn)向軸 需要 用過盈配合，并 且用油 潤滑 ，使 的 轉(zhuǎn)向 光滑，還有 支撐轉(zhuǎn)向軸 與 車把的 效果 。 ②轉(zhuǎn)向器 可以影響 駕駛員的轉(zhuǎn)向力和轉(zhuǎn)向動作方向的裝置 ， 在車 中叫做 轉(zhuǎn)向器，在節(jié)能車中 叫做 轉(zhuǎn)向 搖 臂。轉(zhuǎn)向搖桿 用 不銹鋼板 來進行制造 ， 改變 厚度以 達到 扭轉(zhuǎn)強度。上 部用 半圓與轉(zhuǎn)向軸 相接， 下 部則轉(zhuǎn)出小 孔 ， 用螺栓 和 轉(zhuǎn)向直拉桿相連 ， 圖 。 11 ③轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu) 轉(zhuǎn)向機構(gòu)的目的是將轉(zhuǎn)向搖臂上的力矩轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)向節(jié)上去，用來改變方向桿的兩邊，使得兩個方向桿的角 度根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系（內(nèi)輪角度大于外圓）偏轉(zhuǎn)，以確保汽車方向桿可以進行純粹的滾動。 見圖 圖 向節(jié)總成 圖 體轉(zhuǎn)向節(jié) 現(xiàn)在，許多節(jié)能車用焊接整體式轉(zhuǎn)向節(jié)，見圖 型以后轉(zhuǎn)向節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)（主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、前輪前束、車輪外傾角）只要有存在不達標，就會浪費并需要再次制造，在之后的階段，不能對車輪定位參數(shù)進行修改。本的設(shè)計比之前的設(shè)計有很大不同，那就是將整 體轉(zhuǎn)向節(jié)改進 成整 體式活塞 桿端轉(zhuǎn)向節(jié) ，能調(diào)整轉(zhuǎn)向節(jié)兩端的長度來達到實現(xiàn)少量的定位參數(shù)的改變 ,同時可以修正轉(zhuǎn)向機構(gòu)部件的彎曲變形。 克曼轉(zhuǎn)向系設(shè)計 在互聯(lián)網(wǎng)上有一個阿克曼 速算表 ，它記載了許多 三輪車阿克曼轉(zhuǎn)向幾何 ，這有助于阿克曼轉(zhuǎn)移到關(guān)鍵的參數(shù)確定和設(shè)計，將使用它來設(shè)計賽車的阿克曼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由兩個部分組成：一部分是輸入系統(tǒng)參數(shù)，另一部分則為精準的阿克曼幾何計算情況。首先，確定常量和變量。 圖表中的紅色標記是不變的。常數(shù) 底盤尺寸和車輪尺寸決定其他尺寸。當前變量為 d， f 和 j。 然 12 后，輸入變量值減小了 理想的阿克曼轉(zhuǎn)向誤差，導致阿克曼轉(zhuǎn)向適合 2的不同轉(zhuǎn)向半徑。圖 示了誤差范圍內(nèi) 5轉(zhuǎn)向半徑的不同軸距。 圖 克曼轉(zhuǎn)向系速算表 13 圖 距的計算結(jié)果 14 3 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機構(gòu)零件的計算與校核 15 要確保開車的安全性，構(gòu)成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件要有一定 的強度，在設(shè)計零件的結(jié)構(gòu)時，要確保在低重量的條件下讓部件滿足保證強度與剛度需求。使用公式計算汽車轉(zhuǎn)向阻力矩 )。 即 313?(3F 滑動摩擦因數(shù)，是為 轉(zhuǎn)向軸載荷，等于和車把手上的變速、剎車以及駕駛員給予的力。駕駛員是 40向軸負荷為 100N(10P 為輪胎的氣壓 ,氣壓范圍是 27060于高胎壓會減小車輪滾動阻力，所以 P 是400? ? （ N* 車把上的手力等于轉(zhuǎn)向盤上手力的公式 ; ?? (3 式中 , 1L 為轉(zhuǎn)向搖臂的長 =65 2L 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂的長 =75 為轉(zhuǎn)向盤直徑 ,現(xiàn)為轉(zhuǎn)向車把的長度為 450 ?I 為轉(zhuǎn)向角的傳動比 ,用轉(zhuǎn)向節(jié)臂長 2L 與搖臂臂長 1L 之比進行表示 ,即 12 2L 1L 的比值在 看作 1； ?? 是 轉(zhuǎn)向器角的傳動比，節(jié)能車不用轉(zhuǎn)向器，所以取 ?? =入公式； *45 0*70 *65*2 ?? 在車輛一定的條件下，以上的力是最大值。因此，該值可以用作計算加載下一步計算。在進行設(shè)計制作時，構(gòu)件要滿足強度需求。不能在賽車的運動中產(chǎn)生了斷裂與破碎。接下來，在達到 強度要求的情況后，應(yīng)當有更大的剛性。防止產(chǎn)生過度的彎曲變形，從而影響車輪定位參數(shù)的可靠性，根據(jù)以往的零件初始設(shè)計經(jīng)驗，首先需要設(shè)計零件的各項參數(shù)，如所用材料，加工工藝等然后利用力學的相關(guān)知識對它的強度以及剛度進行考察。在檢查的過程中，大多數(shù)部件都是合格的，可以保證一定的安全系數(shù)。一些零件發(fā)生強度達到要求然而剛度不達標時， 16 要用彈性模量更大的材料進行制造，或者是，通過對零件進行熱處理的辦法來增加它的剛性，使得剛度也能達到標準。用這種辦法，對轉(zhuǎn)向裝置進行設(shè)計。根據(jù)曲線的最小曲線半徑，參見圖 定方向盤極限角 度 30°，根據(jù)移動模式在計算過程中，使用文獻中描述的最小轉(zhuǎn)彎半徑的計算。 最大轉(zhuǎn)角 ? =30°， 長度是 160車架決定），在三角形 2 030s 0s ?? ?, 向系參數(shù) 參數(shù)名稱 轉(zhuǎn)向系角傳動比 最大轉(zhuǎn)角 最小轉(zhuǎn)彎半徑 數(shù)值 30° 轉(zhuǎn)向裝置運動模擬 上文 已經(jīng)完成 了 轉(zhuǎn)向裝置總成 以及 各部分零件的 計算 與設(shè)計 過程 ,關(guān)于 受載 17 零件 要用 材料力學 的資料 進行受力分析、強度以及剛度的計算。在計算 中 力學性能 要 保 持 超額余量，在實現(xiàn)各種功能的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的同時，確保強度和剛度達到要求，從而保證車輪定位參數(shù)的 精準 。 要讓 設(shè)計結(jié)果 合理 ，用三維軟件 作了三維模型的轉(zhuǎn)向和運動仿真。 ①從整體到部分，在 件 中繪出車架部分，轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)（包 括轉(zhuǎn)向手柄，轉(zhuǎn)向軸，支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承 ），轉(zhuǎn)向臂，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)（包括轉(zhuǎn)向直拉桿，轉(zhuǎn)向橫拉桿，轉(zhuǎn)向節(jié)）型號，見圖 ②在第一步完成后，利用 組件模塊，參見圖 作出轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)各部③ 用三維模型 來進行 模擬轉(zhuǎn)向裝置的工 況 ，觀察 對應(yīng) 機構(gòu)的運動是否 有 干 涉、轉(zhuǎn)向角 卡死 的 現(xiàn)象 ， 擴展 了各 部分 的設(shè)計 進程 。 圖 節(jié)螺栓三維圖 片 圖 向節(jié)總成三維圖 在進行加工時設(shè)定相互轉(zhuǎn)動的零件的約束是“銷 釘”約束，能在完成加工圖后，對圖 車把給予轉(zhuǎn)矩，可以模擬真實的轉(zhuǎn)向過程，在察看轉(zhuǎn)向機構(gòu)進行的運動模擬，以便察看各部件的實際運動狀況，就可以知道機構(gòu)設(shè)計里運動干涉有無零件設(shè)計不合理。 依靠在以上運算，轉(zhuǎn)向車輪的最大轉(zhuǎn)角是 30°，依靠三維軟件進行模擬，設(shè)置 30°為轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角，可以更直觀的看見轉(zhuǎn)向過程，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計標準，機構(gòu)間無干涉，見圖 18 圖 向裝置運動模擬 此時，完成了轉(zhuǎn)向裝置的三維建模和運動分析，并 且用 現(xiàn)代設(shè)計 的 方法模擬 了 真實 工 的 作狀態(tài)。 查看 過程，確 定 以上 參數(shù)， 完成轉(zhuǎn)向設(shè)計。 5 結(jié)論 （ 1） 節(jié)能 賽 車 在 轉(zhuǎn)向裝置總成 中 的分析與計算 過程 。 可以 選 擇 的轉(zhuǎn)向總成方案 有不少，通過了解 節(jié)能賽車 框架 的設(shè)計 和 整 體規(guī)劃從而 確定轉(zhuǎn)向裝置的總成 可以對接下來的 工作 起到 指導 作用 。 19 （ 2）節(jié)能賽車在轉(zhuǎn)向裝置的各 部分 零件中 的 參數(shù)計算 過程 和強度和 強 度分析 經(jīng)過 。關(guān)于車輪定位參數(shù)的相關(guān)計算，它將對節(jié)能競技賽車的滑行效果和駕駛員行駛的輕巧和舒適度有一定影響。 （ 3） a 轉(zhuǎn)向裝置在三維模型中的建立和工作情況的模擬。轉(zhuǎn)向機構(gòu)在所有零件中的相互連接的選擇獨一無二，恰當?shù)南嗷ミB接會利于 實現(xiàn)設(shè)計目標。轉(zhuǎn)向裝置的輕型化可以減少汽車的重量減少油耗。 參 考 文 獻 [1]發(fā)改委 .“十二五”規(guī)劃綱要發(fā)布 [J]2011(4):24. 20 [2]黃金陵 M]機械工業(yè)出版社 ,2011:52. 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