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1、畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 鄭蕊 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛07—6班 指導教師姓名 姚佳巖 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 東風輕型貨車轉向系統設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 作為汽車的一個重要組成部分, 汽車轉向系統是決定汽車主動安全性的關鍵總成, 如何設計汽車的轉向特性, 使汽車具有良好的操縱性能, 始終是各汽車生產廠家和科研機構的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛人員非職業(yè)化、車流密集化的今天, 針對更多不同水平的駕駛人群, 汽車的操縱設計顯得尤為重要。汽車轉向系統經歷了純機械式轉向系統

2、、液壓助力轉向系統、電動助力轉向系統3 個基本發(fā)展階段。1)純機械式轉向系統,由于采用純粹的機械解決方案, 為了產生足夠大的轉向扭矩需要使用大直徑的轉向盤, 這樣一來, 占用駕駛室的空間很大, 整個機構顯得比較笨拙, 駕駛員負擔較重, 特別是重型汽車由于轉向阻力較大,單純靠駕駛員的轉向力很難實現轉向, 這就大大限制了其使用范圍。但因結構簡單、工作可靠、造價低廉, 目前在一部分轉向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農用車上仍有使用。2)液壓助力轉向系統,1953 年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉向系統, 此后該技術迅速發(fā)展, 使得動力轉向系統在體積、功率消耗和價格等方面都取得了很大的進

3、步。80 年代后期, 又出現了變減速比的液壓動力轉向系統。在接下來的數年內, 動力轉向系統的技術革新差不多都是基于液壓轉向系統, 比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉向系統( Variable Displacement Power Steering Pump) 和電動液壓助力轉向( Electric Hydraulic PowerSteering, 簡稱EHPS) 系統。變流量泵助力轉向系統在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉向的情況下, 泵的流量會相應地減少, 從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉向需要全套設計請聯系Q Q1537693694系統采用電動機驅動轉向泵, 由于電機的轉速可調,

4、 可以即時關閉, 所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉向系統使駕駛室變得寬敞, 布置更方便, 降低了轉向操縱力, 也使轉向系統更為靈敏。由于該類轉向系統技術成熟、能提供大的轉向操縱助力, 目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應用。但是液壓助力轉向系統在系統布置、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)汽車電動助力轉向系統(EPS),EPS 在日本最先獲得實際應用, 1988 年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉向系統, 并裝在其生產的Cervo 車上, 隨后又配備在Alto 上。此后, 電動助力轉向技術得到迅速發(fā)展, 其應用范圍已經

5、從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司, 美國的Delphi公司, 英國的Lucas 公司, 德國的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一步加強。日本早期開發(fā)的EPS 僅低速和停車時提供助力, 高速時EPS 將停止工作。新一代的EPS 則不僅在低速和停車時提供助力, 而且還能在高速時提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術的發(fā)展, EPS 技術日趨完善, 并且其成本大幅度降低, 為此其應用范圍將越來越大。4)線控轉向系統,線控轉向系統( Steering by Wire-

6、SBW) 是更新一代的汽車電子轉向系統, 線控轉向系統與上述各類轉向系統的根本區(qū)別就是取消了轉向盤和轉向輪之間的機械連接。該系統具有兩個電機:路感電機和驅動電機。路感電機安裝在轉向柱上, 控制器根據汽車轉向工況控制路感電機產生合適的轉矩, 向駕駛員提供模擬路面信息。驅動電機安裝在齒條上, 汽車的轉向阻力完全由驅動電機來克服, 轉向盤只是作為轉向系統的一個轉角信號輸入裝置。線控轉向系統能夠提高汽車被動安全性, 有利于汽車設計制造, 并能大大提高汽車的乘坐舒適性。但是由于轉向盤和轉向柱之間無機械連接, 生成讓駕駛員能夠感知汽車實際行駛狀態(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。

7、所以線控轉向系統目前處于研究階段, 只配備在一些概念汽車上。汽車轉向技術的發(fā)展趨勢助力轉向系統經過幾十年的發(fā)展, 技術日趨完善。今后, 電動助力轉向系統將進一步成熟, 線控轉向系統將成為我們需要全套設計請聯系Q Q1537693694研究的努力方向。 純機械式轉向系統結構簡單、工作可靠、造價低廉, 目前在一部分轉向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農用車上仍有使用;液壓助力轉向系統技術成熟、能提供大的轉向操縱助力, 在重型車輛上廣泛應用; EPS 以其特有的優(yōu)越性而得到青睞, 它代表著未來動力轉向技術的發(fā)展方向, EPS 將作為標準配置裝備到汽車上, 未來一段時間在動力轉向領域占據主

8、導地位; 而SBW 由于有利于提高汽車被動安全性、有利于汽車設計制造、有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩(wěn)定性等原因, 將成為動力轉向系統的發(fā)展方向。 汽車的轉向系統的性能是汽車的主要性能之一，直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。如何合理地設計轉向系統，使汽車具有良好的操作性能，始終是設計人員的重要研究課題。在本次畢業(yè)設計中選擇的是機械式轉向系統，選擇的是能將滑動摩擦通過鋼球轉變成滾動摩擦的循環(huán)球式轉向器。 二、 設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 轉向系設計

9、的基本內容： 本設計的題目是輕型貨車轉向系的設計。以循環(huán)球式轉向器的設計為中心，一是汽車總體構架參數對汽車轉向的影響；二是機械轉式向器的選擇；三是轉向傳動機構的選擇；四是梯形結構設計。因此本設計在考慮上述要求和因素的基礎上需要全套設計請聯系Q Q1537693694研究利用轉向盤的旋轉帶動傳動機構，通過萬向節(jié)帶動蝸桿軸旋轉，蝸桿軸與扇形齒輪嚙合，通過安裝在扇形軸上的轉向臂向轉向拉桿機構傳遞操作力，實現轉向。 (1) 汽車轉向系方案的設計 (2) 汽車轉向器方案的設計 (3) 汽車轉向傳動機構的設計 (4) 汽車轉向系的設計計算 (5)

10、 用CAD畫裝配圖和零件圖，合計3張零號圖 擬解決的主要問題： 此次設計針對的是與非獨立懸架相匹配的整體式兩輪轉向機構。在輕型貨車轉向系統設計中，主要是對轉向器和轉向梯形的設計，因此，利用相關汽車設計和連桿機構運動學的知識，首先對汽車總體參數進行確定，在此基礎上，對轉向器，轉向傳動機構進行選擇，接著再對轉向器和轉向傳動機構（主要是轉向梯形）進行設計，最后，利用軟件AUTOCAD完成其設計圖紙。 轉向器在設計中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉向器，在對轉向器的設計中，包括了螺桿—鋼球—螺母傳動副的設計和齒條—齒扇傳動副的設計，前者是基于參照同類汽車，確定出鋼球中心距，設計出一系列的尺寸，而后

11、者則是根據汽車前軸的載荷來確定出齒扇模數，再由此設計出所有參數的。 轉向梯形的設計選用的是整體式轉向梯形，在設計中借鑒同類汽車轉向梯形設計的經驗尺寸對轉向梯形進行尺寸初選。再通過對轉向內輪實際達到的最大偏轉角時與轉向外輪理想最大偏轉角度的差值的檢驗，和作為一個四桿機構對其最小傳動角的檢驗，來判定轉向梯形的設計是否符合基本要求。 三、技術路線（研究方法） 完成說明書的編寫 完成CAD繪圖 轉向系的選擇 轉向系主要性能參數選擇 轉向系結構元件 整體式轉向梯形結構優(yōu)化設計 轉向器的結構型式選擇及其設計計算 轉向系的設計計算 轉向傳動機構的選擇 轉向梯形的選擇 汽

12、車轉向系方案的選擇 輪胎的確定 發(fā)動機的確定 汽車主要參數的確定 汽車形式的確定 汽車總體參數的確定 開題報告 調查研究 四、進度安排 (1) 收集資料，調研，撰寫開題報告 第一周 (2) 周四交開題報告，實習了解轉向系統的構造 第二周 (3) 完成各參數的設計、計算和校核工作，至少應有裝配圖的草圖 第三周-第七周 (4) 中期檢查，畫裝配圖和零件圖 第八周 (5) 畫裝配圖和零件圖，編寫說明書

13、 第九周-第十一周 (6) 交畢業(yè)設計說明書和裝配圖、零件圖，修改 第十二周 (7) 畢業(yè)設計指導教師審核 第十三周 (8) 畢業(yè)設計修改 第十四周 (9) 畢業(yè)設計評閱教師評閱或預審 第十五周 (10) 畢業(yè)設計修改

14、 第十六周 (11) 畢業(yè)設計答辯 第十七周 五、參考文獻 [1] 劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001 [2] 陳家瑞.汽車構造[M].北京：人民交通大學出版社，2008 [3] 王望予.汽車設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008 [4] 李慶華.材料力學[M].成都：西南交通大學出版社，2006 [5] 余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008 [6] 劉朝儒.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2001 [7] 汽

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