转向系统计算报告

1、编号:转向系统计算报告项目名称：编布I :日期:1校对：日期:1审核：日期:1批准：日期：11. 概述 11.1任务来源 11.2转向系统基本介绍 11.3转向系统结构简图 12. 转向系统相关参数 13. 最小转弯半径 24. 转向系传动比的计算 35. 转向系载荷的确定 35.1原地转向阻力矩Mr 35.2车轮回正阻力矩Ms 35.3作用在转向盘上的力 Fk 36. 转向管柱布置的校核 46.1转向管柱布置角度的测量 46.2转向管柱角速度及力矩波动计算 46.3转向管柱固有频率要求 77. 结论 7参考文献 错误！未定义书签。转向系统计算报告1. 概述1.1任务来源根据6430车型设计开

2、发协议书，6430项目是一款全新开发的车型，需对转向 系统进 行设计计算。1.2转向系统基本介绍转向管柱为角度不可调式管柱，转向机采用结构简单、布置容易的齿轮齿条式转向 机。转向盘采用软发泡三辐式，轮辐中间有一块大盖板，打开时可拆装调整转向盘。1.3转向系统结构简图2. 转向系统相关参数表1转向系统相关参数整车参数轴距L ( mm3050主销距K (mm1423满载前轴荷(kg)768方向盘外径(mm380方向盘总圈数l4.6内轮最大转角3 (deg)40°外轮最大转角 a (deg)36主销偏置距C (mm6四轮定位参数主销内倾角(deg)11° 7' 土 45&

3、#39;主销后倾角(deg)3° 30' 土 30'车轮外倾角(deg)56' 土 30'前轮前束(mm05轮胎规格为185R14LT，层级为8。轮物偏置距为+45mm，负荷下静半径为304 mm, 滚动半径约317mm，满载下前胎充气压力240KPa。3. 最小转弯半径汽车的最小转弯半径是汽车在转向轮处丁最大转角条件下以低速转弯时前外轮中心 与地面接触点的轨迹构成圆周半径，它在汽车转向角达到最大时取得。转弯半径越小，则汽车转向所需场地就愈小，汽车的机动性就越好。为了避免在汽 车转向时产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系能保证在汽车

4、 转向时，所有车轮应绕瞬时转向中心作纯滚动。此时，内转向轮偏转角E应大丁外转向轮偏转角a，在车轮为绝对刚体的假设条件下，角 a与E的理想关系式应是：K ctg ： = ctg - 式中：K 一两侧主销轴线与地面相交点之间的距离；L 一轴距。第8页共7页3.1按外轮最大转角3.2按内轮最大转角内.外轮转角关系图R1 = L 十 C =5194.9 (mm sin :1R2 =( )2 K2 »2 Csin -tan -=5912.3 (mm取 Rmin = R1R2 =5553.6mm2所以最小转弯半径约为5.6m4. 转向系传动比的计算I ow邛=21.79式中：n一方向盘圈数.5.

5、 转向系载荷的确定转向系全部零件的强度，是根据作用在转向系零部件上的力矩确定的。影响这些力 矩的因素很多，如前轴负荷、轮胎尺寸和结构、前轮定位参数、车速和道路条件等。驾 驶员转动转向器所要克服的阻力，主要是由车轮转动阻力、车轮稳定阻力和转向系内摩 擦阻力所组成。在设计计算时可以认为转向阻力主要由车轮在路面上的转动阻力和车轮回正阻力所 组成。5.1原地转向阻力矩Mr汽车在沥宵或者混凝土路面上的原地转向阻力矩采用下面的半经验公式计算：G3式中：Mr转向阻力矩，单位 N2 mmf 一轮胎和路面间的滑动摩擦系数，一般取 0.7左右；G一满载前轴重量，单位N;p轮胎气压，单位Mpa取 f =0.7 ,

6、G1=7683 9.8 , p =0.24 ;计算结果为：Mr =310994.1 (N2 mm5.2车轮回正阻力矩Ms车轮转向时，前轴重心升高h=3.5mm,车轮回正阻力矩即为车辆升高时克服重力所 做的功：Ms=W=Gi3 h =26342.4 (N2 mm5.3作用在转向盘上的力Fk不加动力转向时作用在转向盘上的力为：Mr MsFk =iow R式中：Mr原地转向阻力矩，单位 nmmMs 车轮回正阻力矩，单位 N mmFk 一作用丁转向盘的力，单位N;成转向系的角传动比；R转向盘半径，单位mm叮一转向系的正效率，一般为75%Fk = 108.6 (NJ)原地转向所需的力矩要比行驶中转向所需

7、的力矩大23倍，所以实际行驶中转向所需的力约为36.254.3N。根据GB17675-1999汽车转向系基本要求，第3.9条之规定，不带助力转向时转向力 应小丁 254N。因此，转向盘上的瞬时力符合法规要求。6. 转向管柱布置的校核6.1转向管柱布置角度的测量转向轴与转向传动轴火角为 26.2 ，转向传动轴与转向机输入轴火角为26.3°。理论上，使上述两夹角相等是理想情况。下面计算两夹角给角速度和转向力矩带来 的影响。6.2转向管柱角速度及力矩波动计算根据机械原理：单个十字轴万向节主、从动义轴转角6 a、6 b问的关系为：tan 6 a =tan 6 b3 cos 也式中：6 a一主

8、动义轴转角；6 b一与6 a相对应的从动义轴转角； a 一两轴火角。上式乂可以写为：6 b=arctan(tan 6 a/cos 也)若火角不变，将上式两边对时间求导数，整理后得： b= acos a /(1 sin 2 a cos2 6 a)式中：3 a一主动义轴角速度；3 b 一从动义轴角速度。由丁转向管柱是采用三段式，为了方便计算，假设输入轴为轴1,中间轴为轴2,输出轴为轴3 (如下图)，整理上式，消去轴 2的角速度得：3cos-：*1 - sin2 二2 cos2 311 -sin2 :1 cos2 1 cos 2tg i 海:2 3 arctgcos 工1式中：3 1一轴1角速度；3

9、 3一轴3角速度；a1 一轴1与轴2火角;口2一轴2与轴3夹角;1一轴1输入角度；cp ，* 一 、3一轴3输出角度。3上的转矩为:忽略管柱传动机构各处摩擦产生的影响，根据瞬时功率相等条件，轴-'1T3Ti3式中：T1一轴1转矩；T3一轴3转矩。cp角速度变化率下图为输入轴转角1从0到2兀区|可，相对网的输出轴转角变化曲线、1.0011 00081 00061.00041.00021 99980 99960.99940 9992999n-062345输入轴转角(rad)1绿色一力矩波动 蓝色一角速度波动O-O.162345输入轴转角(rad)06-O-04-O.180.-04O.18O.060.2 0 2 o O I.O. (£»淫制输出转矩波动在-0.08%0.08%之间；角速度变化率在-0.08%0.08%之间，变化量均 小丁 10%，满足设计要求。6.3转向管柱固有频率要求为使转向管柱和其安装