汽车转向系统及前桥设计

内容摘要一抽象II文献综述10.1转向系统1概述0.2前轴概述21导言42汽车主要参数的确定42.1轴距L42.2前履带和后履带42.3车辆准备质量52.4车辆装载质量52.5质量系数52.6满载车辆的总质量62.7轴载荷分布62.8轮胎选择62.9最小转弯直径72.10数据的确定73转向系统设计83.1汽车的基本转向特性83.2转向系统设计要求和主要性能参数83.2.1转向系统设计要求83.2.2转向传动比93.2.3转向机效率113.2.4转向系统设计参数的确定123.3循环球转向器的设计123.3.1转向系统12计算负荷的确定3.3.2主要尺寸参数的选择133.3.3螺钉、钢球和螺母传动副133.3.4机架和风扇驱动对143.3.5圆珠转向器零件的强度计算173.4整体转向梯形机构的设计183.4.1整体转向梯形机构的数学模型分析183.4.2基于Matlab 21的整体转向梯形机构的优化设计4转向驱动桥设计274.1转向驱动桥主要部件参数的确定274.2转向驱动桥29主要部件的设计和计算4.2.1制动条件下前梁强度的计算304.2.2侧滑31下前梁强度的计算4.2.3制动和侧滑条件下转向节的强度计算334.2.4制动和侧滑条件下主销和转向节衬套的强度计算344.2.5转向节止推轴承36的计算结论36参考文献37确认38汽车转向系统与前轴设计西南大学工程技术学院，重庆400716随着汽车的普及，人们越来越关注汽车的各种性能指标和操纵感受。然而，转向系统和转向桥的工作环境复杂多变，关系到整车的安全性和操纵性。因此，对转向系统和车桥的设计提出了更高的要求。本文设计了转向系统和前轴的工作性能。基于安全、舒适、稳定、经济和减重的原则，对转向系统和前轴的现状、结构、分类和工作原理进行了深入分析，并选择了最佳方案进行设计。检查结构的强度以获得良好的可靠性。对重要部件的参数进行了优化，使其更接近理论预期。关键词：转向系统；前轴；最佳化转向系统和前轴的设计罗友西南大学工程技术学院，重庆400716摘要：我们更注重每一个绩效指标和操纵情绪受汽车欢迎的汽车。前轴和转向系统工作环境的复杂性关系到安全性和操纵性。因此，对转向系统和前桥的设计提出了更高的要求。这是关于前桥和转向系统性能方面的设计。从安全性、舒适性、稳定性、经济性和轻量化的角度出发，全面分析了转向系统和前轴的现状、结构、分类和工作原理。校核结构的强度是为了获得良好的可靠性；为了使其更接近理论预期，有必要对重要零件的参数进行优化。关键词：转向系统；前轴；最佳化0的文献综述0.1转向系统概述当汽车在路上行驶时，驾驶员根据路况控制方向盘来控制汽车的方向。改变或保持汽车方向的机制称为汽车转向系统。对于轮式车辆，通过机构使方向盘相对于车辆行驶方向偏转一定角度，实现转向。它具有根据驾驶员要求准确改变方向、直行和传输路况的功能。其性能直接影响安全性能、驾驶稳定性和操纵轻便性。图0-1机械转向系统示意图图0-1转向系统示意图1-方向盘；2-转向轴；3-转向万向节；4转向变速器8-转向节臂；9-左转向节；10，12-梯形臂；11-转向横拉杆；13-右转向节；14-样条图0-1示出了机械转向系统，其包括转向机构和转向传动机构。它的核心部件是机械转向器。机械转向器完全由人力控制，通过一定的传动比减小转向力。机械转向系统由转向控制机构、转向器和转向传动机构组成。它完全由驾驶员的手操纵。当转向轴负载较大时，很难平稳转向，驾驶员容易疲劳。然而，与动力转向系统相比，它具有结构简单、制造和维护成本低、油耗相对较低的优点。所有转向系统的核心部件是转向器。有两种常见的转向器：(1)齿轮齿条式转向器：该转向器由与转向轴成一体的转向小齿轮和与转向横拉杆成一体的齿条组成。其结构简单紧凑，重量轻，传动效率高达90%，体积小，无转向摇臂和直拉杆，方向盘转角可增大，成本低。齿间的间隙可以自动消除。逆效率很高。主要用于汽车。(2)圆形滚珠转向器：转向器由螺钉和螺母形成的螺旋槽、钢球形成的传动副、螺母上的齿条和摇臂轴上的齿扇形成的传动副组成。其传动效率高，使用寿命容易保证，转向器的传动比可以改变，工作稳定可靠，齿条与风扇之间的间隙调整容易，适合制作整体式动力转向器。然而，其反向效率高，结构复杂，制造困难，精度要求高。它主要用于客车和货车。0.2前轴概述汽车的前轴(前轴)通过悬架与车架或承载体连接，转向轮安装在两端。用于承受地面和车架之间的垂直力、纵向力、横向力和力矩，保证车轮的正确转向范围和正确定位角度。其两端通过主销与转向节连接，转向节摆动实现汽车转向。根据与车轴匹配的不同悬架结构，车轴可分为两种类型：分离型和集成型。与独立悬架相匹配的是一根断开的轴，该轴具有左右两部分的铰接结构。当左右车轮通过各自的悬架直接连接到车架上时，实际上没有车轴，通常称为断开的车轴。与非独立悬架相匹配的非分离轴是横向设置在两个车轮之间的轴。根据驱动力是否传递，转向桥分为转向驱动桥和转向从动桥。如图0-2所示，非断开式转向从动桥主要由前梁、转向节和转向主销组成。转向节通过主销与前梁铰接，并通过一对轮毂轴承支撑车轮的轮毂，达到车轮转向的目的。转向节臂安装在左转向节的上耳，左转向节与转向横拉杆连接。左右转向节的下耳装有与转向横拉杆相连的转向梯形臂。有些将转向节臂和转向梯形臂连接在一起，并将其安装在转向节的下耳上，以简化结构。制动器底板固定在转向节的法兰表面上。带有油槽的衬套被压入转向节销孔中，以减少摩擦。在转向节下耳和前横梁冲头之间安装一个滚柱推力轴承，以使转向轻便；在转向节上耳和前横梁冲头之间安装一个调整垫片，以调整其间隙。带螺纹的楔形锁销将主销固定在前横梁冲头的孔中。整体转向桥从动桥的结构形式；前轴：由中碳钢锻造而成，工字形截面，抗弯性能好。为了提高抗扭强度，两端附近稍呈方形。中间的凹度转向节：转向节的两耳形成针孔，销孔套在主销的两端，使转向节和前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。转向节的两个销孔要求高同心度，以确保主销的安装精度和灵活转向。轮毂：轮毂通过内外圆锥滚子轴承套在转向节轴颈上。轴承的松紧可以通过调节螺母来调节，调节后的轮毂应能在正负方向自由转动，无明显摆动。轮毂的外端配有冲压金属端盖，以防止泥浆或灰尘进入。介绍随着国民经济的快速发展和汽车工业的蓬勃发展，轻型货车发挥着重要的作用。它的设计是基于以前的理论知识和实践，在满足其功能的前提下。转向系统和前轴的工作环境复杂多变，经常受到交变载荷的作用。零件容易受到疲劳损坏。它关系到整车的安全性和操纵性，已经成为消费者选择汽车的重要参考因素。因此，有必要确保其结构轻巧可靠，能够应对各种复杂的路况和驾驶环境，同时提高其舒适性。该设计不仅解决了上诉问题，而且深化了大学所学的知识，使其系统化和全面化。它还培养了文献复习、计算机应用和文本表达等技能。它建立了正确的设计思想和观点，提高了独立处理问题的能力。在本次设计中，通过分析转向系统和前轴的现状和历史背景，结合本次设计的研究意义和目的，确定了结构方案。采用文献研究、功能分析、定性分析、归纳演绎、经验总结和数学方法设计结构、参数和尺寸，用数学方法校核各种工况下的强度和刚度。学习和使用优化设计方法优化梯形机构的结构。说明书中主要介绍了转向系统和前轴的选型设计和方案分析。对比分析了转向系统和前轴的分类和工作原理。并分析和设计两者的重要组成部分。2汽车主要参数的确定基于以上对转向系统和前轴的综合分析，结合卡车的现状。由于轴重不超过1.82吨的商用车辆不能使用动力转向系统，因此该设计采用了带有循环球转向机的机械转向系统和带有整体转向桥的4x2后轮双平面卡车。2.1轴距l轴距L对整备重量、汽车总长度、最小转弯直径、传动轴长度和纵向通过半径都有影响。4x2卡车的轴距可参考表2-1 1中提供的数据进行选择。2.2前履带和后履带轿厢总宽度不得超过2.55米，轮距不得过大。但是，下发动机、车架、前悬架和前轮应布置在设定的前轮距离范围内，并应保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系统与车架和车轮之间应有足够的运动空间。确定后轨时，应考虑两个纵梁之间的宽度、悬架宽度、轮胎宽度以及它们之间必须保留的空间。轨道距离见表2-1。表2-1各种货车轴距和轴距1表2-1某些卡车的轴距和轴距汽车的重量很重轴距踏2.3车辆准备质量整车准备质量是指所有设备(包括车载工具、备胎等)的整车质量。)，充满燃料和水，但没有装载和载人。整个车辆的质量必须在设计阶段进行评估和确定。在日常工作中，收集了大量同类型各种总成、零部件和整车的相关质量数据，并根据新车设计的结构特点和技术水平对各总成和零部件的质量进行了初步评估表2-2部分货车质量系数卡车类型质量指标光线中等重型注：*装有柴油发动机的轻型卡车的质量系数为0.80 1.00。2.6满载时车辆的总质量卡车的总质量由三部分组成：准备质量、装载能力、驾驶员和乘客，即：(2.2)其中，是座位数。2.7轴载荷分布汽车轴载分布是指在空载或满载静态下，各轴对支撑平面的垂直载荷，也可以表示为空载或满载时总质量的百分比。轴重分布对轮胎寿命和车辆性能有影响。考虑到均匀的轮胎磨损和相似的使用寿命，每个车轮的载荷不应相差太多。为了保证汽车良好的动力和通过性能，驱动桥应具有足够的载荷，而从动轴的载荷可以适当降低。为了确保汽车良好的操纵稳定性，转向轴上的负载不应过小。各种货车前后轴轴重分布见表2-