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机械毕业设计车辆工程
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CL01-091@东风轻型货车转向系统设计,机械毕业设计车辆工程
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毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 : 东风轻型货车 转向系统 设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07-6 班 学 生 姓 名 : 郑蕊 导 师 姓 名 : 姚佳岩 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 nts 毕业设计（论文）开题报 告 学生姓名 郑蕊 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆 07 6 班 指导教师姓名 姚佳岩 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 东风轻型货车转向系统设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 作为汽车的一个重要组成部分 , 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成 , 如何设计汽车的转向特性 , 使汽车具有良好的操纵性能 , 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天 , 针对更多不同水平的驾驶人群 , 汽车的操纵设计显得尤为重要 。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统 3 个基本发展阶段。 1)纯机械式转向系统 ,由于采用纯粹的机械解决方案 , 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘 , 这样一来 , 占用驾驶室的空间很大 , 整个机构显得比较笨拙 , 驾驶员负担较重 , 特别是重型汽车由于转向阻力较大 ,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向 , 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉 , 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。 2)液压助力转向系统 ,1953 年 通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统 , 此后该技术迅速发展 , 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。 80 年代后期 , 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内 , 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统 , 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统 ( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向 ( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称 EHPS) 系统。变流量泵助力转向 系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下 , 泵的流量会相应地减少 , 从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵 , 由于电机的转速可调 , 可以即时关闭 , 所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞 , 布置更方便 , 降低了转向操纵力 , 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力 , 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。3)汽车电动助力转向系统 (EPS),EPS 在日本最先获得实际应用 , 1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统 , 并装在其生产的 Cervo 车上 , 随后又配备在 Alto 上。此后 , 电动助力转向技术得到迅速发展 , 其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司 , 美国的 Delphi 公司 , 英国的 Lucas 公司 , 德国的 ZF 公司 , 都研制出了各自的 EPS。 EPS 的助力形式也从低速范围助力型向全速范nts 围助力型发展 , 并且其控制形式 与功能也进一步加强。日本早期开发的 EPS 仅低速和停车时提供助力 , 高速时 EPS 将停止工作。新一代的 EPS 则不仅在低速和停车时提供助力 , 而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展 , EPS 技术日趋完善 , 并且其成本大幅度降低 , 为此其应用范围将越来越大。 4)线控转向系统 ,线控转向系统 ( Steering by Wire-SBW) 是更新一代的汽车电子转向系统 , 线控转向系统与上述各类转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接。该系统具有 两 个电机 :路感电机和驱动电机。路感电 机安装在转向柱上 , 控制器根据汽车转向工况控制路感电机产生合适的转矩 , 向驾驶员提供模拟路面信息。驱动电机安装在齿条上 , 汽车的转向阻力完全由驱动电机来克服 , 转向盘只是作为转向系统的一个转角信号输入装置。线控转向系统能够提高汽车被动安全性 , 有利于汽车设计制造 , 并能大大提高汽车的乘坐舒适性。但是由于转向盘和转向柱之间无机械连接 , 生成让驾驶员能够感知汽车实际行驶状态和路面状况的“路感”比较困难 ; 且电子器件的可靠性难以保证。所以线控转向系统目前处于研究阶段 , 只配备在一些概念汽车上。汽车转向技术的发展趋 势助力转向系统经过几十年的发展 , 技术日趋完善。今后 , 电动助力转向系统将进一步成熟 , 线控转向系统将成为我们研究的努力方向。 纯机械式转向系统结构简单、工作可靠、造价低廉 , 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用 ;液压助力转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力 , 在重型车辆上广泛应用 ; EPS 以其特有的优越性而得到青睐 , 它代表着未来动力转向技术的发展方向 , EPS 将作为标准配置装备到汽车上 , 未来一段时间在动力转向领域占据主导地位 ; 而 SBW 由于有利于提高汽车 被动安全性、有利于汽车设计制造、有利于提高汽车乘坐舒适性和汽车操控稳定性等原因 , 将成为动力转向系统的发展方向。 汽车的转向系统的性能是汽车的主要性能之一，直接影响到汽车的操纵稳定性，它对于确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。如何合理地设计转向系统，使汽车具有良好的操作性能，始终是设计人员的重要研究课题。在本次毕业设计中选择的是机械式转向系统，选择的是能将滑动摩擦通过钢球转变成滚动摩擦的循环球式转向器。 nts 二、 设计（论文）的基本内容、拟解决 的主要问题 转向系设计的基本内容： 本设计的题目是轻型货车转向系的设计。以循环球式转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转式向器的选择；三是转向传动机构的选择；四是梯形结构设计。因此本设计在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构，通过万向节带动蜗杆轴旋转，蜗杆轴与扇形齿轮啮合，通过安装在扇形轴上的转向臂向转向拉杆机构传递操作力，实现转向。 (1) 汽车转向系方案的设计 (2) 汽车转向器方案的设计 (3) 汽车转向传动机构的设 计 (4) 汽车转向系的设计计算 (5) 用 CAD 画装配图和零件图 ，合计 3 张零号图 拟解决的主要问题 ： 此次设计 针对的是与非独立悬架相匹配的整体式两轮转向机构。 在轻型货车转向系统设计中，主要是对转向器和转向梯形的设计，因此， 利用相关汽车设计和连杆机构运动学的知识，首先对汽车总体参数进行 确定 ，在此基础上，对转向器，转向传动机构进行选择，接着再对转向器和转向传动机构（主要是转向梯形）进行设计，最后，利用软件 AUTOCAD 完成 其 设计图纸。 转向器在设计中选用的是循环球式齿条齿扇转向器，在对转向器 的设计中，包括了螺杆 钢球 螺母传动副的设计和齿条 齿扇传动副的设计，前者是基于参照同类汽车，确定出钢球中心距，设计出一系列的尺寸，而后者则是根据汽车前轴的载荷来确定出齿扇模数，再由此设计出所有参数的。 转向梯形的设计选用的是整体式转向梯形，在设计中借鉴同类汽车转向梯形设计的经验尺寸对转向梯形进行尺寸初选。再通过对转向内轮实际达到的最大偏转角时与转向外轮理想最大偏转角度的差值的检验，和作为一个四杆机构对其最小传动角的检验，来判定转向梯形的设计是否符合基本要求。 nts 三、技术路线（研究方法） 汽车总体参数的确定 汽车形式的确定 调查研究 开题报告 汽车主要参数的确定 转向器的结构型式选择及其设计计算 发动机的确定 轮胎的确定 整体式转向梯形结构优化设计 转向系结构元件 汽车转向系方案的选择 转向系主要性能参数选择 转向系的选择 转向传动机构的选择 转向梯形的选择 转向系的设计计算 完成 CAD 绘图 完成说明书的编写 nts 四、进度安排 (1) 收集资料，调研， 撰 写开题报告 第一周 (2) 周四交开题报告，实习了解转向系统的构造 第二周 (3) 完成各参数的设计、计算和校核工作，至少应有装配图的草图 第三周 -第七周 (4) 中期检查，画装配图和零件图 第八周 (5) 画装配 图和零件图，编写说明书 第九周 -第十一周 (6) 交毕业设计说明书和装配图、零件图，修改 第十二周 (7) 毕业设计指导教师审核 第十三周 (8) 毕业设计修改 第十四周 (9) 毕业设计评阅教师 评阅或 预审 第十五周 (10) 毕业设计修改 第十六周 (11) 毕业设计答辩 第十七周 五、参考文献 1 刘惟信 .汽车设计 M.北京：清华大学出版社， 2001 2 陈家瑞 .汽车构造 M.北京：人民交通大学出版社， 2008 3 王望予 .汽车设计 M.北京：机械工业出版社， 2008 4 李庆华 .材料力学 M.成都 ：西南交通大学出版社， 2006 5 余志生 .汽车理论 M.北京：机械工业出版社， 2008 6 刘朝儒 .机械制图 M.北京：高等教育出版社， 2001 7 汽车工程手册编辑委员会 . 汽车工程手册 M：基础篇 .北京：人民交通出版社， 2001 8 汽车工程手册编辑委员会 . 汽车工程手册 M：设计篇 .北京：人民交通出版社， 2001 9 季学武 .动力转向系统的发展与节能 J.世界汽车， 2001,10 10 徐梁征，肖成永等 .汽车列车系统稳定性分析及控制系统仿真 J.计算机仿 真， 2003,12 11 宋晓琳，徐成，殷其华 .汽车转向器总成性能试验数据处理系统 J.汽车科技， 2002,5 12 丁礼灯，杨家军等 .汽车动力转向器转向力矩的分析与计算 J.三峡大学学报 ( 自然 科学版 )，2001,3 13 王玉梅，岳静等 .微型汽车循环球式转向器齿扇设计参数分析 J.长春工业大学 学 报 .2006,26（ 2） ： 145 147 14 钟兵 .低速汽车转向系设计 J.山东五征集团汽车研究所 .2006， 4（ 3） ： 54 55 15 邱峰 .汽车转向系统的发展趋势与关键技术 J.轻型汽车技术， 2001,5 16 Masahiko Hurishige, Takayuki Kifuku, Noriyuki Inoue. A Control Strategy to Reduce Steering Torque for Stationary Vehicles Eq
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