東風(fēng)輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計[循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器],循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器,東風(fēng),輕型,貨車,轉(zhuǎn)向,系統(tǒng),設(shè)計,循環(huán),齒條,轉(zhuǎn)向器 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目: 東風(fēng)輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-6班 學(xué) 生 姓 名: 鄭蕊 導(dǎo) 師 姓 名: 姚佳巖 開 題 時 間: 2011年3月11日 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 鄭蕊 系部 汽車工程系 專業(yè)、班級 車輛07—6班 指導(dǎo)教師姓名 姚佳巖 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 東風(fēng)輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 作為汽車的一個重要組成部分, 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成, 如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性, 使汽車具有良好的操縱性能, 始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天, 針對更多不同水平的駕駛?cè)巳? 汽車的操縱設(shè)計顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3 個基本發(fā)展階段。1)純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由于采用純粹的機(jī)械解決方案, 為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤, 這樣一來, 占用駕駛室的空間很大, 整個機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙, 駕駛員負(fù)擔(dān)較重, 特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大,單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)向, 這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉, 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。2)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1953 年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 此后該技術(shù)迅速發(fā)展, 使得動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價格等方面都取得了很大的進(jìn)步。80 年代后期, 又出現(xiàn)了變減速比的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來的數(shù)年內(nèi), 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( Variable Displacement Power Steering Pump) 和電動液壓助力轉(zhuǎn)向( Electric Hydraulic PowerSteering, 簡稱EHPS) 系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下, 泵的流量會相應(yīng)地減少, 從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)向泵, 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào), 可以即時關(guān)閉, 所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞, 布置更方便, 降低了轉(zhuǎn)向操縱力, 也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。3)汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS),EPS 在日本最先獲得實際應(yīng)用, 1988 年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 并裝在其生產(chǎn)的Cervo 車上, 隨后又配備在Alto 上。此后, 電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展, 其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司, 美國的Delphi公司, 英國的Lucas 公司, 德國的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS。EPS 的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展, 并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開發(fā)的EPS 僅低速和停車時提供助力, 高速時EPS 將停止工作。新一代的EPS 則不僅在低速和停車時提供助力, 而且還能在高速時提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展, EPS 技術(shù)日趨完善, 并且其成本大幅度降低, 為此其應(yīng)用范圍將越來越大。4)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( Steering by Wire-SBW) 是更新一代的汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與上述各類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。該系統(tǒng)具有兩個電機(jī):路感電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)。路感電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向柱上, 控制器根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向工況控制路感電機(jī)產(chǎn)生合適的轉(zhuǎn)矩, 向駕駛員提供模擬路面信息。驅(qū)動電機(jī)安裝在齒條上, 汽車的轉(zhuǎn)向阻力完全由驅(qū)動電機(jī)來克服, 轉(zhuǎn)向盤只是作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個轉(zhuǎn)角信號輸入裝置。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠提高汽車被動安全性, 有利于汽車設(shè)計制造, 并能大大提高汽車的乘坐舒適性。但是由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱之間無機(jī)械連接, 生成讓駕駛員能夠感知汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難; 且電子器件的可靠性難以保證。所以線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前處于研究階段, 只配備在一些概念汽車上。汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展趨勢助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展, 技術(shù)日趨完善。今后, 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將進(jìn)一步成熟, 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將成為我們研究的努力方向。 純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉, 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用;液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 在重型車輛上廣泛應(yīng)用; EPS 以其特有的優(yōu)越性而得到青睞, 它代表著未來動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向, EPS 將作為標(biāo)準(zhǔn)配置裝備到汽車上, 未來一段時間在動力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位; 而SBW 由于有利于提高汽車被動安全性、有利于汽車設(shè)計制造、有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩(wěn)定性等原因, 將成為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能是汽車的主要性能之一，直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。如何合理地設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車具有良好的操作性能，始終是設(shè)計人員的重要研究課題。在本次畢業(yè)設(shè)計中選擇的是機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，選擇的是能將滑動摩擦通過鋼球轉(zhuǎn)變成滾動摩擦的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 二、 設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 轉(zhuǎn)向系設(shè)計的基本內(nèi)容： 本設(shè)計的題目是輕型貨車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計。以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計為中心，一是汽車總體構(gòu)架參數(shù)對汽車轉(zhuǎn)向的影響；二是機(jī)械轉(zhuǎn)式向器的選擇；三是轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的選擇；四是梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計。因此本設(shè)計在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)帶動傳動機(jī)構(gòu)，通過萬向節(jié)帶動蝸桿軸旋轉(zhuǎn)，蝸桿軸與扇形齒輪嚙合，通過安裝在扇形軸上的轉(zhuǎn)向臂向轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)傳遞操作力，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 (1) 汽車轉(zhuǎn)向系方案的設(shè)計 (2) 汽車轉(zhuǎn)向器方案的設(shè)計 (3) 汽車轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計 (4) 汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計計算 (5) 用CAD畫裝配圖和零件圖，合計3張零號圖 擬解決的主要問題： 此次設(shè)計針對的是與非獨(dú)立懸架相匹配的整體式兩輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。在輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計中，主要是對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計，因此，利用相關(guān)汽車設(shè)計和連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)的知識，首先對汽車總體參數(shù)進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上，對轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇，接著再對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)（主要是轉(zhuǎn)向梯形）進(jìn)行設(shè)計，最后，利用軟件AUTOCAD完成其設(shè)計圖紙。 轉(zhuǎn)向器在設(shè)計中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器，在對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計中，包括了螺桿—鋼球—螺母傳動副的設(shè)計和齒條—齒扇傳動副的設(shè)計，前者是基于參照同類汽車，確定出鋼球中心距，設(shè)計出一系列的尺寸，而后者則是根據(jù)汽車前軸的載荷來確定出齒扇模數(shù)，再由此設(shè)計出所有參數(shù)的。 轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計選用的是整體式轉(zhuǎn)向梯形，在設(shè)計中借鑒同類汽車轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計的經(jīng)驗尺寸對轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行尺寸初選。再通過對轉(zhuǎn)向內(nèi)輪實際達(dá)到的最大偏轉(zhuǎn)角時與轉(zhuǎn)向外輪理想最大偏轉(zhuǎn)角度的差值的檢驗，和作為一個四桿機(jī)構(gòu)對其最小傳動角的檢驗，來判定轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計是否符合基本要求。 三、技術(shù)路線（研究方法） 完成說明書的編寫 完成CAD繪圖 轉(zhuǎn)向系的選擇 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選擇 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)元件 整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式選擇及其設(shè)計計算 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計計算 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的選擇 轉(zhuǎn)向梯形的選擇 汽車轉(zhuǎn)向系方案的選擇 輪胎的確定 發(fā)動機(jī)的確定 汽車主要參數(shù)的確定 汽車形式的確定 汽車總體參數(shù)的確定 開題報告 調(diào)查研究 四、進(jìn)度安排 (1) 收集資料，調(diào)研，撰寫開題報告 第一周 (2) 周四交開題報告，實習(xí)了解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造 第二周 (3) 完成各參數(shù)的設(shè)計、計算和校核工作，至少應(yīng)有裝配圖的草圖 第三周-第七周 (4) 中期檢查，畫裝配圖和零件圖 第八周 (5) 畫裝配圖和零件圖，編寫說明書 第九周-第十一周 (6) 交畢業(yè)設(shè)計說明書和裝配圖、零件圖，修改 第十二周 (7) 畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師審核 第十三周 (8) 畢業(yè)設(shè)計修改 第十四周 (9) 畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱或預(yù)審 第十五周 (10) 畢業(yè)設(shè)計修改 第十六周 (11) 畢業(yè)設(shè)計答辯 第十七周 五、參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001 [2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：人民交通大學(xué)出版社，2008 [3] 王望予.汽車設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [4] 李慶華.材料力學(xué)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2006 [5] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [6] 劉朝儒.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2001 [7] 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊[M]：基礎(chǔ)篇.北京：人民交通出版社，2001 [8] 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊[M]：設(shè)計篇.北京：人民交通出版社，2001 [9] 季學(xué)武.動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能[J].世界汽車，2001,10 [10] 徐梁征，肖成永等.汽車列車系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制系統(tǒng)仿真[J].計算機(jī)仿真，2003,12 [11] 宋曉琳，徐成，殷其華.汽車轉(zhuǎn)向器總成性能試驗數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[J].汽車科技，2002,5 [12] 丁禮燈，楊家軍等.汽車動力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向力矩的分析與計算[J].三峽大學(xué)學(xué)報 ( 自然 科學(xué)版)，2001,3 [13] 王玉梅，岳靜等.微型汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇設(shè)計參數(shù)分析[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2006,26（2）：145～147 [14] 鐘兵.低速汽車轉(zhuǎn)向系設(shè)計[J].山東五征集團(tuán)汽車研究所.2006，4（3）：54～55 [15] 邱峰.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù)[J].輕型汽車技術(shù)，2001,5 [16] Masahiko Hurishige, Takayuki Kifuku, Noriyuki Inoue. A Control Strategy to Reduce Steering Torque for Stationary Vehicles Equipped With EPS. Mitsubishi Electric Cop [17] Zuo Li, Wu Wenjiang, Study on Stability of Electric Power Steering System [18] Moriwaki, K，On automatic motion control with optimization，SICE 2003 Annual Conference 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日