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汽车前轮转向机构设计进展报告 孙野 设计机构简介 当汽车沿直线行驶时 转弯半径R 左右两轮轴线与机架AD成一条直线 当汽车转弯时 要求左右两轮 或摇杆AB和CD 转过不同的角度 理论上希望前轮两轴延长线的交点P始终能落在后轮轴的延长线上 这样 整个车身就能绕P点转动 使四个轮子都能与地面形成纯滚动 以减少轮胎的磨损 机构的选择 采用结构简单 工作可靠的整体式转向梯形机构 本设计选用梯形机构布置在前桥之后的转向梯形机构 如图所示 为Pro E建模转向梯形机构的实体模型 机构运动分析与设计 自由度分析机构简图如图所示 转向直拉杆是用以带动CE运动的构件 在分析自由度时不应把转向直拉杆和转动副E计入 所以本设计机构的自由度为F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1机构的自由度为1 位置分析以点C为坐标原点 线段CD所在直线为横轴 建立坐标系 固定铰链点C D的坐标分别为C 0 0 D xD yD 其中CE杆为原动件 机构为 级机构 有机构结构组成原理可知 机构的组成过程为将原动件1以转动副C与机架相连 然后 再增加由构件2 3组成的 级基本杆组 两个外副A D分别与构件1和机架连接 机构的运动分析顺序是 从原动件1开始 先确定出点A E的运动 然后由构件2 3组成的 级基本杆组的外副A D的运动确定出内副B的运动 构件1为定轴转动 已知原动件的运动 即已知构件1绕C转动的角位置 角速度和角加速度 机构的角位置用由x轴正方向逆时针转动到构件的标线所夹的角度表示 E点坐标为其中L4和为已知 可求出铰链点E的位置 将式 2 1 对时间t分别作一次和二次求导 可得E点的速度和加速度方程如下 其余各点运动分析与E点类似 在此不再赘述 其各个方程如下 A点坐标为A点速度A点加速度 D点坐标为D点速度B点坐标为 机构尺寸确定 坐标位置确定 E 61 7 200 A 300 519 61 D 400 0 B 1800 519 67 输入运动设计 输入运动的动力部分主要由方向盘 转向器 转向摇臂和转向直拉杆组成 由转向直拉杆带动转向节臂绕铰链点C作圆周运动 所以本设计仅以杆CE做圆周运动作动力分析 转向梯形转向过程分析 如图所示为汽车在转向过程中转向梯形的变化 转向过程中转向臂和转向横拉杆长度不变 左轮转过 1角度 在转向梯形的作用下 雍伦转过 2角度 当汽车直行时 转向梯形结构如图中abcd所示 当汽车向左转 1角度时 转向梯形变为abc1d1 右梯形臂转过 2角度 使用余弦定理可得到 1和 2的关
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