开题报告-汽车转向机构的结构设计与仿真

中原工学院毕业设计开题报告PAGEPAGE4PAGE1

课题名称： 汽车转向机构的结构设计与仿真毕业设计起止时间：2012年03月05日～06月03日(共15周)

学生姓名：学号：专业：班级：

指导教师：

报告日期：1、研究背景及现状汽车在行驶过程中需要不断改变方向，转向机构就是通过一系列机械传动使得前轮发生偏转，从而实现汽车转向，达到改变行驶方向的目的。转向机构一般包括方向盘、转向器、转向轴、转向管柱等部件，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。转向器是完成有旋转运动到直线运动的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置，汽车的转向机构是汽车重要的总成部件，它的性能优劣直接影响着车辆的转向机动性和生产效率。因此对性能优良的转向机构的研究一直是车辆工程领域的重要课题。目前，汽车上广泛应用的汽车转向器主要有四种类型，即蜗杆肖式（WP型）、蜗杆滚轮式（WR型）、循环球式（BS型）、齿条齿轮式（RP型）。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%。对转向其结构型式的选择，主要是根据汽车的类型、前轴负荷、使用条件等来决定，并要考虑其效率特性、角传动比变化特性等对使用条件的适应性以及转向器的其他性能、寿命制造工艺等。循环球式转向器一直在稳步发展。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。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；循环球式转向器的优点：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。我国的转向器生产，除早期投产的解放牌汽车用蜗杆滚轮式转向器，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。转向机构是由转向摇臂至左、右转向车轮之间用来传递力及运动的转向杆、臂系统，其任务是将转向器输出端的转向摇臂的摆动转变为左、右转向车轮绕其转向主销的偏转，并使它们偏转到绕同一瞬时转向中心的不同轨迹圆上，实现车轮无滑动地滚动转向。为了使左、右转向车轮偏转角之间的关系能满足这一汽车转向运动学的要求，则要由转向传动机构中的转向梯形机构的精确设计来保证。采用最优化设计方法优选转向梯形结构参数则可得到最佳设计效果。2、本文研究内容转向器和转向传动机构是用来保持或改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各车轮有协调的转角关系。本次设计采用循环球式转向器，其优点使传动效率高，使用寿命长，传动比可以变化，工作平稳可靠，间隙调整容易，适合做整体式动力转向器。循环球式转向器的主要缺点是逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。循环球式转向器在各类各级汽车上，特别是商用车和越野车上获得了广泛的应用。针对此课题和内容要求，本毕业设计中有待解决的主要关键问题是：1)确定该载重汽车的基本参数及对转向器的要求2)根据载重汽车对转向器的要求选择合适的转向器并设计3)根据选择的转向器及汽车悬架的情况选择转向系统并设计4)绘制整个设计的装配图及关键零件的零件图5)按照相应的格式编写设计说明书3、本文研究方案目前，在汽车上应用的转向器主要有即蜗杆肖式（WP型）、蜗杆滚轮式（WR型）、循环球式（BS型）、齿条齿轮式（RP型）四种类型，各类型的主要优缺点作比较如下：1）齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器具有结构简单、紧凑、体积小、质量轻等优点，其传动效率高达90%；并可自动消除齿间间隙，没有转向摇臂和直拉杆，转向轮转角可以增大；制造成本低。齿轮齿条式转向器的主要缺点是：逆效率高（60%~70%）。因此，汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间的冲击力，大部分能传至转向盘。根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输入；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出等。采用侧面输入、中间输出方案时，由于拉杆长度增加，车轮上、下跳动时位杆摆角减小，有利于减少车轮上、下跳动时转向系与悬架系的运动干涉。而采用两侧输出方案时，容易与悬架系统导向机构产生运动干涉。侧面输入、一端输出的齿轮齿条式转向器，常用在平头微型货车上。采用斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合的齿轮齿条式转向器，重合度增加，运转平稳，冲击与工作噪声均下降。齿条断面形状有圆形、V形和Y形三种。圆形断面齿条制作工艺比较简单。V形和Y形断面齿条与圆形断面比较，消耗的材料少，故质量小。齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上。装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。2）循环球式转向器循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装有钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。循环球式转向器的优点是：传动效率可达到75%~85%；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙调整容易；适合用来做整体式动力转向器。循环球式转向器的主要缺点是：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。循环球式转向器在各类各级汽车上，特别是商用车和越野车上获得了广泛的应用。3）蜗杆滚轮式、蜗杆指销式蜗杆滚轮式转向器由蜗杆和滚轮啮合而构成。主要优点是：结构简单；制造容易；强度比较高、工作可靠、寿命长；逆效率低。主要缺点是：正效率低；调整啮合间隙比较困难；传动比不能变化。蜗杆指销式转向器有固定销式和旋转销式两种形式。根据销子数量不同，又有单销和双销之分。蜗杆指销式转向器的优点是：传动比可以做成不变的或者变化的；工作面间隙调整容易。固定销式转向器的结构简单、制造容易。但销子的工作部位磨损快、工作效率低。旋转销式转向器的效率高、磨损慢，但结构复杂。要求摇臂轴有较大的转角时，应采用双销式结构。双销式转向器的结构复杂、尺寸和质量大，并且对两主销间的位置精度、螺纹槽的形状及尺寸精度等要求高。此外，传动比的变化特性和传动间隙特性的变化受限制。目前，蜗杆滚轮式和蜗杆指销式转向器应用较少，多为齿轮齿条式和循环球式所取代。本文选用一般通用三厢轿车作为研究对象，综合各方面转向器的结构特点及优缺点，本文选用循环球式转向器，悬架结构采用非独立悬架。转向传动机构主要由由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂、转向横拉杆等部件组成。4、毕业设计工作计划及进度2.20~3.4毕业实习，课题调研；3.5~3.18查阅文献，完成外文翻译，实习报告、调研报告、开题报告；3.19~3.31总体方案论证，确定方案，完成方案论证报告；4.1~4.15进行相关设计计算，完成总装配图；4.16~5.15进行零件、部件设计，撰写设计说明书及相关技术文件（完成初稿）；5.16~5.25定稿、完成全部毕业设计文档；5.26~5.27准备答辩；5.28～6.3毕业答辩及修改毕业设计。5、主要参考文献[1]陈波.汽车构造[M].北京：北京理工大学出版社，2011.108~117[2]林家让.汽车构造底盘篇[M].北京：电子工业出版社，2004.122~132[3]刘增禄.陆战机动平台概论[M].北京：国防工业出版社，2006.36~42[4]刘继承.机械式转向器总成试验方法对比分析[J].世界汽车，1995,(6):6~7[5]欧阳爱国，徐衡，卜永丽.汽车技术实训基础篇[M].北京：北京理工大学出版社，2007.199~207[6]王树凤，张俊友.汽车概论[M].北京：电子工业出版社，2010.285~293[7]曹永堂.汽车底盘维修[M].北京：人民交通出版社，1999.230~237[8]包志超，张运生.变速比转向器及其发展[J].世界汽车，1981,(4):11~12[9]金国栋.汽车构造.2版.[M].北京：机械工业出版社，2009.86~87[10]王望予.汽车设计.4版.[M].北京：机械工业出版社，2005.220~224[11]刘涛，赵立军，赵桂范.汽车设计[M].北京：北京大学出版社，2008.280~290[12]过学迅，邓亚东.汽车设计[M].北京：人民交通出版社，2005.182~188[13]赵学敏，王玉东.汽车底盘构造与维修[M].北京：国防工业出版社，2003.243~235[14]林幕义，张福生.车辆底盘构造与设计[M].北京：冶金工业出版社，2007.123~125[15]编辑部.转向系统发展趋于电子智能化[J].汽车零部件，2011,(8):12~13[16]韩靖玉，金景海，侯占峰.汽车构造[M].北京：中国水利水电出版社，2009.226~2296、指导教师审阅意见指导教师(签字)：年月