汽车车灯调节机构设计【含CAD图纸、说明书】
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摘 要在本次的毕业设计中，主要的设计目的是设计汽车车灯调节机构的平台在整个的毕业设计过程中，我查阅的大量的关于汽车车灯调节机构的特点、传动机理以及加工制造方面的资料，并结合自己所学的专业课知识进行设计。笔者搜集、整理并总结了国内外关于控齿轮加工汽车车灯调节机构的研究成果，并根据技术程度和制造工艺，科学合理地制定了汽车车灯调节机构平台的基本性能参数。本汽车车灯调节机构平台由床上下左右回转平台、可调机构组成。平台正常运行状态下，在上下左右回转平台上安装工件，旋转动力来自于伺服电机。关键词： 汽车车灯调节机构;传动系统;可调机构ABSTRACTIn this graduation project, the main purpose is to design car design headlight adjustment mechanism of the platform throughout the design process of graduation, I looked up a lot of features on car headlights adjustment mechanism, the drive mechanism and manufacturing areas data, combined with their learned knowledge courses be designed. I collect, collate and summarize the domestic and international research on the control gear processing car lights adjustment mechanism, and according to the degree of technology and manufacturing processes, scientific and rational way to develop a car headlight adjustment mechanism platform of basic performance parameters.The car lights adjustment mechanism by the platform bed around rotating platform, adjustable mechanism. Under normal operation platform, in a vertical rotating platform installed around the workpiece, the rotational power from the servo motor.Keywords: car headlight adjustment mechanism; drive system; adjustable mechanism目 录摘 要2ABSTRACT3第一章 绪论51.1 选题背景51.2 国外研究现状61.3 国内研究现状81.4 课题的目的81.5 课题的意义9第二章 汽车车灯调节机构总体设计102.1汽车车灯调节机构总体设计102.1.1传统汽车车灯调节机构传动系统分析102.1.3汽车车灯调节机构的平台布局设计10第三章 上下左右回转平台设计123.1上下左右回转平台总体设计123.2 电机的选择123.3选择材料，热处理方式133.4初步计算传动主要尺寸133.5确定传动尺寸153.6校核齿根弯曲疲劳强度163.7 计算齿轮传动其他尺寸17第四章 可调机构设计184.1 可调机构总体设计184.1.1 拟定传动方案184.1.2电动机的选择184.2 蜗轮蜗杆设计19总 结24参考文献25致 谢263本科毕业设计开题报告题 目：汽车车灯调节机构设计 系 别：机电工程系 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 年年 月 日- 22 -本科毕业设计开题报告二级学院机电工程系专业班级姓名学号联系方式题目汽车车灯调节机构设计1、 选题背景（设计的社会与市场的需求性、生产必要性、经济性等）随动转向大灯也被称之为自适应大灯(AdaptiveFrontlightingSystem)英文简称AFS，随动转向大灯能够不断对大灯进行动态调节，保持与汽车的当前行驶方向一致，以确保驾驶员在任何时刻都拥有最佳的可见度，而普通大灯具有固定的照射范围，当夜间汽车在弯道上转弯时，由于无法调节照明角度，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁了驾驶员夜间的安全驾车。汽车工业是一个国家经济的支柱产业，在美国、德国、英国、日本、韩国等发达国家，汽车在国民经济中占较大比例。我国的汽车工业正处于发展壮大时期，发展前景及汽车市场潜力很大，随着车辆拥有量的增加，行车安全成为一个非常重要的问题，据统计自汽车问世一百多年以来，全世界已有3000万人死于交通事故。入引起汽车事入故的原因是多方面的，有人为因素，也有客观存在的因素，据调查，由于汽车车灯及信号灯故障所引起的交通事故较多，特别是在市区内及高速路上行车时，由于车灯故障所引起的交通事故比例较高。为减少行车时的安全隐患，保证汽车行驶过程中，汽车车灯工作的可靠性，随着汽车工业及电子技术的发展，汽车上的各项技术特别是控制技术越来越成熟，控制系统向自动化、智能化方向不断发展。在汽车行驶安合性方面，尽可能提高驾驶员的视野性（视野性即是指驾驶员在操纵汽车量，不需改变操作姿势而对道路及周围环境观察的可见范围）。汽车车灯信号系统的主要作用是保证夜间行车安全和向一环境（如人、其它车辆等）发出警告、示意行车信号（如转向信号、制动信号、倒车信号等）框中不输入。汽车车灯故障率在汽车行驶过程中是比较高的，车灯故障时，不能正确反映汽车驾驶员的行车意识而给安全行车埋下事故隐患。安全、节能、环保以及智能化和信息化是未来汽车的发展趋势。与这些要求相适应，汽车电子化的趋势越来越明显，半导体在汽车成本中所占比例也越来越高，根据StrategyAnalytics的分析，每辆汽车平均含有的半导体产品在框中不输入2004年已经达到了223美元，并将在2015年增长到400美元。预计2003年到2008年汽车半导体市场的平均增长率为11.1%，由框2003年的137入亿美元增长到2008框年的232亿美元。汽车智能化相关的技术总是已受到汽车制造商们的高度重视。其主要技术中“动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统（ITS）的开发将与电子、框中不输入卫星定位等多个交叉学科相结合。它装有电子地图，可以显示出前方道路、并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。未来的某天，路上行驶的都会是由计算机控制的能智能汽车。集成化、多路传输、模块化技术是今后另一个大有发展前景的领域。为了减小体积，减轻质量，提高可靠性，减少装配工时，这都要求将分散的部件，组合成一个整体模块。这样可以共用传感器、控制元件、线路，使零件数量减少，减少连接点从而提高可靠性。其核心技术是在20世纪90年代开始推广的多路传输技术。采用多路传输技术需要有智能型传感器及执行机构的配合，对电子控制集成抡的实现也是十分必要和有效的。采用这些技术可减少质量，减少结构的复杂性，因而降低成本，并可大幅提高可靠性。二、课题设计2.1课题的内容分析系统性能总体结构初步设计系统总体结构设计车灯调节结构的机械结构零配件的设计，绘制零件图，编写典型零件的机械加工工艺。绘制总装配图 2.2课题的目的车灯作为汽车功能的重要构成部分和车身外型的点睛之笔，其最基本的作用安全，却常常被一些有车族忽视。 其实，车灯使用正确与否直接影响到有车族的行车安全，而大灯和安全尤其有着密切的联系。据统计，60的车祸都是因为视线不清造成的，因此，许多高档豪华车和欧洲车都把自动大灯作为一项重要且基本的主动安全配置。灯光是驾驶员向外界传递的主要信息，也是夜间行车的重要保证，车灯出现故障或者灯光效能差会影响行车的安全，国内外很多车事故是与车灯有关。由其是在夜间开车转弯时出现事故的情况由其多。因为一般传统的汽车大灯都是直射的，车子晚上过弯的时候，根本无法照射到内侧，也就是我们常说的照明“盲区”， 转向时静态大灯限制了驾驶者的视野，因此常常会产生黑洞。如果没有及时发现弯道内侧的行人情况，很容易发生危险事故。那么要解决驾驶员的视角盲区，就要求能使灯光能够照到转弯内侧部份。而显然灯光是直身的不可能转弯，所以我们只有让灯旋转一些角度。那么使灯与车轮同步旋转相同角度的话，也就能使灯始终与汽车行驶方向一致了。这样就很好的解决了驾驶夜间转弯时出现的视用盲区了。大灯只是车辆的一个部件，但往往在这种细节之处的改进可以让消费者得到更贴心的关爱。见微知著，前大灯体现出的人性化科技内涵，是其整车开发思路的一个缩影。所以解决这种给驾驶员带来安全隐患是我们设计的主要目的。2.3课题的意义所谓汽车车灯同步转向系统是指汽车在转向时汽车的大灯与汽车的车轮达到同时同步转向。该科题设计难点在于车灯与车轮的同步上。由于汽车的两个转向车轮转向不同。所以汽车的两个转向车灯也不相同。该设计科题的背景在于越来越多的人开始观注注汽车给我们生活带来方便的时候陪随着不断升高的事故及其带事的严重的损失。人们追求的不但是汽车快速便利的交通工具与外表的美观，而且也希望着有驾车更能使人感觉到舒适。而车灯作为汽车的眼睛具的传递汽车神韵的说。那么在夜间行驶与转向中作用自是不用说的了。但开现阶段真正能让驾驶者把汽车大灯当能当着自己的眼睛使用的不多。这原因是人的眼晴可以转动可以看很宽的范围而汽车车灯是固定的不动的。在很多时候出现了局限性。2.4 文献综述 本课题主要是汽车车灯调节机构，该调节机构主要运用了转向器，转向器可使轻松的操纵转各盘就能使转向盘的回转运动转变为横拉杆的往复运动。转向盘的转角与转摇臂的摆角之比就是小齿轮系数的减速比这个减速比又称转向器的齿转系数。方向盘直行时齿系数21.5转向盘最大转发角时齿轮系数19.5。转向盘和转向轴是转向操纵机构。转向轴上有时使用万向转动装置，驾驶员用人力通地操纵机构表达当汽车转向意愿。转向器能减速增矩和改变力的传递方向。转向器在齿轮齿条式、球面螺杆滚轮式、循环式、蜗杆曲柄双指销式等。转向传动机构用转向梯形保证汽车左右轮偏转角度保持一定的关系。左右转向节臂和横拉杆组成的转向梯开对转向性能有得要影响。当驾驶员转动转向盘转向轴将转矩传递动转向器。转向器的是摇臂的摆动。摇臂摆运使转向直拉杆前后摇动。转向节臂被拉动绕转向主销摆动，于是转向器侧的车轮偏转实现转向。另一侧车轮通过左右梯形臂和转向横拉杆组成的转向梯形偏转一定角度实现转向。由于两轮与地面接触点到转向中心的距离不同，故两侧车轮转向时的偏转角度不不相同的。可变速比是指操纵转向时的齿轮比是可变化的转向齿轮越靠近外侧，齿距就越小即直行时减速比最小，转向盘操纵灵活，车辆进时等能轻松地将转向盘转到最大。转向齿轮有齿轮齿条型也有扇形，此外还有内置传感速度扭力杆的可变机构。齿轮齿条式转向器主要由转向齿轮齿条一对传动副。转向壳体由一根钢管和压配在其两端接头组志，并用螺栓固定在车架上。齿条与齿轮始终保证无间隙啮合，主要依靠齿条导向座下方弹簧弹力作用。弹簧弹力可通过调整螺塞视调整。齿轮齿条式转向器由于传动比小，广泛用在微形和轻型汽车上采用。其优点；(1)结构简单轻便，机构体积小齿条本身可代替传力机件。(2)直接啮合操幽会灵敏度高。(3)转向器总成完全密封，无需维护。齿轮齿条式转向器机械转向系统中的转向器中齿轮齿条式转向器比较常用。下面了解一下齿轮齿条式转向器的结构。齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。 1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺母 9.压块 10.万向节 11.转向齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承 两端输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-5所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节*10和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。弹簧7通过压块9将齿条压*在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。 中间输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-6所示，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6与左右转向横拉杆7相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。（d-zx-6） 1.万向节* 2.转向齿轮轴 3.调整螺母 4.向心球轴承 5.滚针轴承 6.固定螺栓 7.转向横拉杆 8.转向器壳体 9.防尘套 10.转向齿条 11.调整螺塞 12.锁紧螺母 13.压紧弹簧 14.压块转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。它所受的力既有拉力、也有压力，因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的，以保证工作可*。直拉杆的典型结构如图十所示。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销循环球式转向器 循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。 为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。 螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球流道。 转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。 蜗杆曲柄指销式转向器 蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。 由上可以看出齿轮齿条式的好处。所以我人在设计时也采用了这种方式。从转向器传出的是摇臂的摆动。摇臂摆运使转向直拉杆前后摇动。转向节臂被拉动绕转向主销摆动，于是转向器侧的车轮偏转实现转向转转向传动机构 将转向器输出的力和运动传给车轮(转向节)，并使左右车轮按一定关系进行偏转的机构。那么接受转向器传出的使摇臂摆的一系列参数就是汽车车轮的转向机构。随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振（转向轮绕主销轴线往复摆动，甚至引起整车车身的振动），这不仅影响汽车的稳定性，而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身（或前桥）铰接，另一端与转向直拉杆（或转向器）铰接。1.螺母 2.球头销 3.橡胶防尘垫 4.螺塞 5.球头座 6.压缩弹簧 7.弹簧座 8.油嘴 9.直拉杆体 10.转向摇臂球头销1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成10.橡胶储液缸 通过上面两图我们可以看出这种加上液压的转向器中的横向拉杆很好的防止了汽车车转向轮绕主销轴线往复摆动引起整车车身振动现象。在控制车轮转动中先前已介绍过了机械转向系统。现在我们看看动力转向系统。普通的动的转向系统横向加速度车速感应型四轮转向系统，其结构是在前轮的动力转向器上，再安装一个后轮专用的控制阀，产生一个大致与横向加速度成比例的，与前轮转向器阻力相平衡的油压，把该压力的油液送到后轮执行机构。在执行机构中，如图d-zx-37所示，装入高刚性弹簧，当与送来的油压达到平衡状态时，输出杆便产生位移，从而带动后轮开始转向。 1.储油罐2.泵3.前动力缸4.分配阀5.后动力缸6.弹簧7.控制器8.电磁阀d-zx-37前轮转角，车速感应型四轮转向系统，在该系统中，从油泵出来的油液直接流入图d-zx-39的电磁伺服阀，按计算机指令，控制油液流入后轮执行机构。 1.储油罐2.泵3.前动力缸4.分配阀5.后动力缸6.弹簧7.控制器8.电磁阀 9.切断阀10.车速d-zx-39电动助力转向系统 电动转向系统EPS(Electric Power Steering)把一个机械的系统和一个电控的电动马达结合在一起形成的一个动力转向系统。与液压系统不同的是，助力改由电机提供，因此，要有一个力矩传感器来测量作用在方向盘上的力矩，由电子控制单元来计算所需要的力矩。作用在方向盘上的力矩曲线由一个电动马达来分配。通过电动马达提供转向所必须要的力，它通过一个减速器作用在转向柱上，在循环球式的传动装置中，直接作用在齿扇上的力太大，因此大多选用齿轮齿条转向器。根据助力位置不同分为三种形式：1、转向柱助力式.2、小齿轮助力式.3、齿条助力式.由于EPS改由电机提供助力，助力大小由电控单元ECU实时调节与控制，可以较好解决汽车操纵时轻与灵的矛盾。电动助力转向最早应用在微型汽车上，1988年2月日本铃木公司首次在其Cervo车上装备，目前电动助力转向系统主要应用在轿车上，并逐渐从微型轿车向更大型轿车和商务车发展。其优点有：1 EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性。并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。2 EPS只在转向时电动机才提供助力(不像HPS，即使在不转向时，油泵也一直运转)，因而能减少燃料消耗。3 由于直接由电动机提供助力，电动机由蓄电池供电，因此EPS能否助力与发动机是否起动无关，即使在发动机熄火或出现故障时也能提供助力。4 EPS取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等，其零件比HPS大大减少，因而其质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低噪声。5 EPS没有液压回路，比HPS更易调整和检测，装配自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期。6 EPS不存在渗油问题，消除了液压助力中液压油泄漏问题，可大大降低保修成本，减小对环境的污染，改善了环保性。7 EPS比HPS具有更好的低温工作性能。电动助力转向目前已成为世界汽车技术发展的研究热点之一。电子转向电子转向系统取消了方向盘与转向轮之间的机械连接，改而由方向盘模块、转向执行模块和主控制器ECU三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。电子转向系统SBW(Steer-By-Wire)是汽车转向方面最为先进和前沿的技术之一，具有很多优点：1 取消了方向盘和转向车轮之间的机械连接，通过软件协调它们之间的运动关系，因而取消了它们之间的机械约束和干涉，使之可以相对独立运动，因而可以实现传动比的任意设置，可以根据车速和驾驶员喜好由程序根据汽车的行驶工况实时设置传动比。同时还可以从信号中提出最能够反映汽车行驶状态的信息，作为方向盘回正力矩的控制变量，使方向盘仅仅提供驾驶员有用信息，以减轻驾驶员的体力脑力负荷，提高“人-车闭环系统”对道路的跟踪特性。同时由于减少了机构部件数量，而减少了从执行机构到转向车轮之间的传递过程，使系统惯性、系统摩擦和传动部件之间的总间隙都得以降低，从而使系统的响应速度和响应的准确性得以提高。2 电子转向系统采用了软件控制，因而可以把转向系统与其它主动安全设备如ABS、汽车动力学控制、防碰撞、轨道跟踪、自动导航以及自动驾驶等功能相结合，实现对汽车的整体控制，提高汽车整体稳定性，且实现了ITS中的汽车辅助转向功能。3 电子转向系统在实现上述操作性能上的突破的同时也带来了可观的经济性和环境效益。4 电子转向系统是通过一个通用的执行器来调整转向的。要对汽车转向的动力性进行调整，必须使用一个转角传感器，这并不影响方向盘对车轮的快速调整。另一方面，一个力矩传感器也是必须的，它将对汽车转向的调整和自动驾驶起重要作用。因此，驾驶员通过提供到方向盘的力矩知道正确的方向，并通过进一步的引导控制系统来进行评估。5 与“电子驾驶”和“电子停车”一起，它提供了把它们实际化的条件，并且把动力性和汽车控制统一到一个系统中。6 对汽车生产商的好处。传统转向系中转向柱安装要求提供足够的空间(左手或右手驾驶)，而电子转向严格的控制了转向柱在发动机间隔内的自由度，表明了机械式的转向柱没有很好的利用发动机的空间。7 对将来的好处提供转向的舒适性，路况作为评估系统，只有有用的信息才提供给驾驶员。方向盘的回馈力矩和转向传动比能通过软件不断的调整，因此，可以使转向系统对任何目标和环境进行调整，而不需要对系统进行重新设计。没有转向柱减少了驾驶员在事故中受伤的危险。转向行为(减速、加速、自动转向)都被软件记录，为再以后的继续完善提供了第一手的资料。SBW可以追溯到二十世纪六十年代末，当时德国Kasselmann等试图将转向盘与转向车轮之间通过导线连接，由于电子和控制技术的制约，一直无法在实车上实现，到1990年左右，世界上各大汽车厂商、研发机构等先后对SBW深入研究，到目前为止，在一些概念车上安装了改系统，SBW预示着未来汽车的一个发展方向。目前应用广泛的助力转向器是传统液压助力系统、电液助力系统和电动助力系统，表1和表2展示了EPS及HPS在世界各地的需求趋势。数据表明，在世界范围内，电动转向器和电液转向器的使用会增加很快，2001年大约26.7%的安装在新车中的转向器是这种节能型的。即使是保守的估计，到2006年欧洲市场中电动转向器和电液转向器的份额会达到56%。由于电动助力系统不仅可以提供汽车在高速下的操纵稳定性，还能减小转向系统的质量并节省能源，因而迎合了下一代汽车对环保的要求。根据汽车车型的不同，使用电动助力系统能够降低燃油费用达5%10%。但是由于目前汽车电源和电机本身的一些原因，限制了电动助力在大型汽车上的应用。随着未来技术的不断发展和进步，这一问题将会得到解决。未来转向系统将会是以电动助力为主导，其他形式为辅。 这些都是已出现并运用了的控制系统。但在我们的设计中将不采用动力控制装置。主要是因为它的结构复杂。而且要求的精度要高，还有成本也很高。对一个车灯转向将转置所要的转向力不是很大而且要便于精确控制所以对于我们的车灯转向装置将不借用这种动力系统。这里提出来主要是有利于理解汽车方向控制系统的转向控制方式和目前对于汽车转向控制的技术。三、课题研究现状3.1国外研究现状随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向器的结构很多，从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：有蜗杆肖式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)、循环球式(BS型)、齿条齿轮式(RP型)。这四种转向器型式，已经被广泛使用在汽车上。 据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45左右，齿条齿轮式转向器占40左右，蜗杆滚轮式转向器占10左右，其它型式的转向器占5。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器，在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的625，发展到现今的100了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65，齿条齿轮式占 35。 综合上述对有关转向器品种的使用分析，得出以下结论： 循环球式转向器和齿轮齿条式转向器，已成为当今世界汽车上主要的两种转向器；而蜗轮#0;蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器，正在逐步被淘汰或保留较小的地位。 在小客车上发展转向器的观点各异，美国和日本重点发展循环球式转向器，比率都已达到或超过90；西欧则重点发展齿轮齿条式转向器，比率超过50，法国已高达95。 由于齿轮齿条式转向器的种种优点，在小型车上的应用(包括小客车、小型货车或客货两用车)得到突飞猛进的发展；而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。 循环球式转向器的特点是：效率高，操纵轻便，有一条平滑的操纵力特性曲线。 布置方便。特别适合大、中型车辆和动力转向系统配合使用；易于传递驾驶员操纵信号；逆效率高、回位好，与液压助力装置的动作配合得好。 可以实现变速比的特性，满足了操纵轻便性的要求。中间位置转向力小、且经常使用，要求转向灵敏，因此希望中间位置附近速比小，以提高灵敏性。大角度转向位置转向阻力大，但使用次数少，因此希望大角度位置速比大一些，以减小转向力。由于循环球式转向器可实现变速比，应用正日益广泛。 通过大量钢球的滚动接触来传递转向力，具有较大的强度和较好的耐磨性。并且该转向器可以被设计成具有等强度结构，这也是它应用广泛的原因之一。 变速比结构具有较高的刚度，特别适宜高速车辆车速的提高。高速车辆需要在高速时有较好的转向稳定性，必须保证转向器具有较高的刚度。 间隙可调。齿条齿扇副磨损后可以重新调整间隙，使之具有合适的转向器传动间隙，从而提高转向器寿命，也是这种转向器的优点之一。 我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆#0;滚轮式转向器，东风汽车用蜗杆肖式转向器之外，其它大部分车型都采用循环球式结构，并都具有一定的生产经验。目前解放、东风也都在积极发展循环球式转向器，并已在第二代换型车上普遍采用了循环球式转向器。由此看出，我国的转向器也在向大量生产循环球式转向器发展。 循环球式转向器在国外实现了专业化生产，同时以专业厂为主、大力进行试验和研究，大大提高了产品的产量和质量。在日本“精工”(NSK)公司的循环球式转向器就以成本低、质量好、产量大，逐步占领日本市场，并向全世界销售它的产品。德国ZF公司也作为一个大型转向器专业厂著称于世。它从1948年开始生产ZF型转向器，年产各种转向器200多万台。还有一些比较大的转向器生产厂，如美国德尔福公司SAGINAW分部；英国BURM#0;AN公司都是比较有名的专业厂家，都有很大的产量和销售面。专业化生产已成为一种趋势，只有走这条道路，才能使产品质量高、产量大、成本低，在市场上有竞争力。 3.2国内研究现状我国汽车企业要参与国际竞争还有很大差距，主要是缺乏自主研发能力。在汽车产业链前端研究开发、人才建设和产业链后端检测、信息服务上领先一步，才能使汽车产业乃至整个制造业升级换代。国内汽车企业今后的发展方向，必须用高新技术全面武装自己，向专业化发展，在条件成熟时走联合之路是必然的发展趋势。 无论是源于企业自主或者市场导向，国内一些汽车模具企业已开始积极寻求升级的途径。东风汽车模具公司在国内率先成功设计制造了高档乘用车外表件发动机罩内外板模具，改变了中国高档乘用车外表件模具工装全部靠进口的历史。为了提高品牌建设，增强竞争力，浙江宁波北仑新区已向国家工商局申报注册“北仑模具”的集体商标，这在国内同行业中尚为首创。 业内专家在预测中国汽车行业的未来发展趋势时指出，从总体上看，我国技术含量低的汽车已供过于求，市场利润空间狭小。我国汽车今后的发展方向，应该注重产品结构的调整和定位，并进一步提升模具的制造技术水平，占领结构复杂、精密度高、技术含量高的高档市场。改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。 四、课题设计方案4.1设计方案选型与分析（选择多种方案比较，分析优缺点）方案一汽车前大灯同步转向器申请专利号89213154.3 专利申请日1989.08.24 名称汽车前大灯同步转向器 公开（公告）号2053171公开（公告）日1990.02.21 颁证日优先权申请（专利权）庞达 地址四川省重庆市江北区青草坝长江三村49-2号邮630024发明（设计）人庞达 国际申请国际公布专利代理机构重庆市专利事务所 代理人陈纪纲; 田正伟 专利摘要一种汽车前大灯同步转向器，属于汽车照明用，其特征是：在汽车转向器的转向轴上套有一软轴，在软轴的另一端套有与前大灯灯轴下的蜗轮啮合蜗杆。当汽车夜间行驶转弯时，转向盘使软轴转向带动蜗杆蜗轮转动，从而使前大灯转向器同步转动，前大灯始终照射汽车欲行的路面。本实用新型具有结构简单，制造易，安全可靠等优点。 专利主权项一种汽车前大灯同步转向器，由随汽车转向器总成，和转向盘，转动的软轴，以及灯轴组成，其特征在于：在软轴上套有蜗杆，车灯轴下端固有一与蜗杆啮合的蜗轮。 方案二随动转向大灯基于消费者对汽车安全的愈加关注以及大灯制造成本的下降等因素，随动转向大灯将成为今年汽车流行的元素之一。一般传统的汽车大灯都是直射的，车子晚上过弯的时候，根本无法照射到内侧，也就是我们常说的照明“盲区”，如果没有及时发现弯道内侧的行人情况，很容易发生危险事故。随动转向大灯或许就是这样应运而生的吧，车主在应付这样的弯道时，随动转向大灯可以不断地进行动态调节，保持与汽车的当前行驶方向一致，以确保驾驶员在任何时刻都拥有最佳的可见度，以此保证夜间的行车安全。 随动转向大灯以前曾经是BMW 5系的独有技术，其实早在去年，随动转向大灯就已经开始悄然出现到其他的车型上了，如去年上市的雪铁龙凯旋就是其一。随动控制大灯绝对是大灯技术中的尖端技术。具有随动照明功能的双氙气大灯绝对是尖端大灯技术。BMW 330i是同级别车型中唯一一款具备高级随动控制大灯系统的车型。随动控制大灯能够不断对大灯进行动态调节，保持与汽车的当前行驶方向一致，以确保对前方道路提供最佳照明并对驾驶员提供最佳可见度，从而显著增强了黑暗中驾驶的安全性。这在转向时更具优势。转向时静态大灯限制了驾驶者的视野，因此常常会产生黑洞，而随动控制大灯能够动态跟踪前方路况，像魔杖一样引导驾驶者在弯道上行驶。 从技术上讲，这个魔杖是一种紧密的联网协作安全系统，它能够不断调节大灯，适应当前的转向角。在汽车方向盘角度、车辆偏转率和行驶速度的控制下，双氙气大灯像眼睛一样自动移动到正确的方向来照亮前方道路。为避免对面来车造成的眩目危险，随动控制大灯带有大灯照明高度动态调节和大灯清洗系统。 在汽车的照明领域里，随动转向大灯算得上是较为尖端的技术装备了。通常，汽车上安装的普通大灯具有固定的照射范围，当夜间汽车在弯道上转弯时，由于无法调节照明角度，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁了驾驶员夜间的安全驾车。随动转向大灯能够不断对大灯进行动态调节，保持与汽车的当前行驶方向一致，以确保驾驶员在任何时刻都拥有最佳的可见度。这种先进的汽车照明装备，从前很少能在国产轿车中见到，只有宝马等高档车型上装有。不过最近，细心的消费者会在相继上市的几款中高档级别车上惊喜地发现随动转向大灯的身影，这几款车分别是东风雪铁龙的凯旋、广州丰田的凯美瑞和东风日产的新天籁。凯旋的随动转向功能可“上下”、“左右”随动，光束随转向盘转动而转动（转弯时内侧灯可转动，外侧灯可转动），光束宽度加大，特别在连续弯道上，弯道内侧照明更宽，照明范围更大，可照亮传统车灯照不到的盲区，以便驾驶员及时发现路上的障碍物和行人，提高了驾车的安全性。 凯美瑞的随动转向大灯基本上与凯旋上的工作原理相同。所谓的“上下”随动和“左右”随动分别是前大灯智能随动系统和光轴自动调整系统。在夜间转弯时，能根据车速以及转向盘转向角度，自动调整近光灯的照射中心，自动指向入弯，确保弯道中的高能见度。在后排负载较重导致车身角度上扬时，自动调整光轴倾角，避免光轴上扬对对面来车驾驶人员的干扰。灯光是驾驶员向外界传递的主要信息，也是夜间行车的重要保证，车灯出现故障或者灯光效能差会影响行车的安全，一套表现优异的车灯对于主动安全的重要性一点也不亚于ABS、AFS、ALS等先进的汽车照明装备，从前只有在宝马545i等豪华车型上装备。而新近上市的以“创造中高级轿车全球新标准”为目标开发的凯美瑞装备了这两种旨在提升夜间行车安全的高科技装备。不少人会为凯美瑞氙气前大灯稳重、大气而又不失时尚的设计而惊叹。实际上在漂亮的“外衣”之下，凯美瑞前大灯所包含的实用高科技更加值得称道，堪称美学与科技的完美结合。凯美瑞各型号的前大灯均装备有AFS智能随动系统（Adaptive Front-Lighting System）、ALS自动光轴调节系统（Auto Leveling System），并且200E之外的4个型号均配有大灯清洗装置。通常，汽车上安装的普通大灯具有固定的照射范围，当汽车夜间在弯道上转弯时，由于无法调节照明角度，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁了夜间的行车安全。AFS智能随动系统有效的解决了这个问题。以凯美瑞为例，在夜间转弯时，AFS能根据车速以及方向盘转向角度，自动调整两侧大灯的照射范围，消除“盲区”，确保弯道中的高能见度。如果说AFS控制的是灯光的“左右”调整，那么ALS控制的则是灯光的“上下”调整。通常，汽车大灯的光轴与车身水平线保持一致。如果后排负载较大，车身水平线难免会出现上扬，因此大灯的光轴也随之上扬，会对对面车辆的驾者产生干扰。一般驾者都会对此深恶痛绝，实际上，这也正是导致许多车祸发生的原因。ALS在后排负载较重导致车身角度上扬时，可自动调整光轴倾角，保持光轴水平，避免光轴上扬对对面来车驾驶人员的干扰。4.2方案的确定根据前面所述选择方案二首先对该结构的力传动与机构中的运动部件进行说明。该机构从汽车转向时力从转向盘（俗说的方向盘通过转向柱通过齿轮齿条啮合的转向器按一定的齿系比传动给横向拉杆（5）左右水平移动。假设在横向拉杆向左移动一定距离L，则车轮转向臂（1）受力向左摆动使车轮（2）向右摆一定的角度（假定为摆角a）。那么车轮的左转向臂（6）就向右摆动一定角度a。在左转向臂的作用下横向拉杆（8）就向右移动一段距离。这个距离由于车轮臂（1）与左转向臂（6）都固定在车轮转向节（3）上且它们与车轮转向节（3）的夹角相同如图；从而它们的转角相同且两臂相等长度，所以在与转向器相连接的横向拉杆左称长度与横向拉杆（8）右移长度相等，都为L。空间的传力杆（7）由中间支点使得两端形成一个等臂杆。这样通过横向拉杆（8）向右的水平移动长度L就传递给了横向拉杆（9）向左的水平移动长度L。车灯摇臂（10）的长度又与左转向臂（6）的长度相等并且静止不动时两者空间平行。那么车灯摇臂（10）就向左摆一定角度a由于车灯与车灯摇臂（10）相固定连接又与车灯横向支架作支撑点所以车灯（11）就向右摆一定角度a。而该装置中车轮转向臂与转向器中的横向拉杆开形成一个梯形架。所以在该机构左边运动时右边也按梯形原理反向动运起来。因此从车灯与车轮达到同步运动。同理转向器的横向拉杆向右移时也能达到同步。这个这个装置中车灯能与车轮步主要是利用了车灯获得的力与转向角是从车轮上通过连杆机构得到的。它的优点在于结构简单，并且在传递参数过程中摆角与在平行上的移动长度没有发生转变和变化从而达到两者之间的同步。汽车车灯同步转向装置的模型结构示意图如下。4.3方案的特点及创新从上可以看出这上一个空间的连杆机构。那么对于空间的传力与空间连杆的运动我们就要做一些分析以确定其合理性。首先我们从平面机构的自由度来看看。平面机构的自由度计算公式：一个作平面运动的自由构件具有三个自由度。因此平面机构的每个活动构件在未用的运动副联接前都有一个自由度。当两个构件组成过动副之后它们的相对运动就受到约束，自由度数目随之减少，每个低副引入两个约束，使构件失去两处自由度。每个高副引入一个约束，使构件失去一个自由度。设计平面机构共有几个自由度总数应为3n。当用运动副将构件连接起来给志机构之后，机构中低副的数目这Pl个，高副睥数目为Ph个则机构中全部运动副所引入的约束总数为2Pl+Ph。因此活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度（又称机构的活动度）以F表示即：F=3n-2Pl-Ph这里还可涉及切贝谢夫克鲁伯公式。在机构自由度公式中每引一个低副就增加两个约束。如果机构中的构件数目为N（包括机架）低副数目为Ps则F=3（N-1）-2Ps=3M-2Ps 此处M=N-1是活动构件数目对于单自由度机构F=1于是即3M-2Ps-4=0如果在机构中出现复式铰链则低副总数这Ps=P1+2*P2+n*Pn=i*Pi.上式中Pi 是具有i个副的复式铰链数，n代表机构中具有最好多运动副数目的复式铰链数。 以上说了平面的机构。那么对于该设计是空间的那么我们要了解空间的自由度部题。我们来看看空间连杆机构在连杆机构中，如果各构件不都相对于某参考平面平行运动，则称为空间连杆机构。和平面连杆机构一样，空间连杆机构也可以实现刚体导引函数生成和再现轨迹等功能。但在空间连杆机构中的运动副除转动副和移动副还有圆柱副、球面副、螺旋副等，且根据运动副的不同配置可构成多种机构形式，故空间连杆机构所能实现的运动比平面连杆机构复杂多样。由于上述特点空间连杆机构所能实现的运动比平面机构复杂多样。那么对于空间的连杆机构它的空间自由度的计算方式是如何的呢？一个自由构件（刚体）在空间有6个自由度，相对于直角参考坐标系它们分别为x、y
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