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河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 （學(xué)生填表） 學(xué)院： 車輛與交通工程學(xué)院 2015年 3 月31 日 課題名稱 柴油動力微型客車設(shè)計（轉(zhuǎn)向系設(shè)計） 學(xué)生姓名 張崢耀 專業(yè)班級 車輛112 課題類型 工程設(shè)計 指導(dǎo)教師 林維 職稱 副教授 課題來源 1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整車系統(tǒng)中必不可少的最基本的組成系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響著汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，也是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對于舒適、安全性能要求的不斷提高，對轉(zhuǎn)向器的安全性及操作穩(wěn)定性的要求也進一步提高。 汽車在行駛過程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)向。就轎車而言，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過一套專設(shè)的機構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車直線行駛時，往往轉(zhuǎn)向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)，即稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系的功用是，保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉(zhuǎn)向行駛。 按轉(zhuǎn)向能源的不同 ，轉(zhuǎn)向系可分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系，叫機械轉(zhuǎn)向系；兼用駕駛員體力和發(fā)動機的動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系叫動力轉(zhuǎn)向系。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械轉(zhuǎn)向系，汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。機械式轉(zhuǎn)向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式，常用的是齒輪齒條式和循環(huán)球式。目前大部分低端微客采用的就是齒輪齒條式機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 但是，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車的時速也在快速提升。高速汽車轉(zhuǎn)向時的阻力矩比普通汽車要大得多，單靠選用角傳動比較大的轉(zhuǎn)向器來提高機械轉(zhuǎn)向系的傳動效率，遠不能滿足轉(zhuǎn)向輕便和行車安全的要求，機械轉(zhuǎn)向系也很難兼顧操縱省力和靈敏兩方面的要求。因此，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運而生，助力轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)向加力裝置是以發(fā)動機輸出的動力為能源來增大駕駛員操縱轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的力量，從而使操縱十分簡單，同時選用傳動比較小的轉(zhuǎn)向器角傳動比，還能滿足轉(zhuǎn)向靈敏的要求。目前已在各類各級汽車上獲得廣泛應(yīng)用。 本次設(shè)計通過分析轉(zhuǎn)向器的功能要求，結(jié)合轉(zhuǎn)向器的布置設(shè)計，比較各類型的轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點設(shè)計一款轉(zhuǎn)向器。根據(jù)一些指定的參數(shù)結(jié)合《汽車設(shè)計》和其他相關(guān)書籍中關(guān)于轉(zhuǎn)向器的理論知識，給出了優(yōu)化設(shè)計的目標函數(shù)和設(shè)計變量的選擇范圍，使設(shè)計出的轉(zhuǎn)向器符合使用要求。并通過汽車轉(zhuǎn)向器的設(shè)計，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，鞏固和加強所學(xué)的專業(yè)知識，加強機械設(shè)計計算和編寫技術(shù)文件等的基本功能，為以后從事汽車設(shè)計方面的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 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)廠家和科研機構(gòu)的重要研究課題。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機械式轉(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 機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，采用純粹的機械解決方案，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，因此占用的空間很大，整個機構(gòu)顯得比較笨拙，駕駛員負擔較重，特別是重型汽車轉(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。 自1953 年通用汽車公司在凱迪萊克和別克轎車上首次批量使用液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）以來, 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)給汽車帶來了巨大的變化:人不再需要靠大直徑的轉(zhuǎn)向盤來產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)向力矩, 轉(zhuǎn)向盤的減小, 使得駕駛室變得寬敞起來, 座椅布置也變得更為舒適了;液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在降低了轉(zhuǎn)向操縱力的同時, 也使轉(zhuǎn)向變得更為靈敏。隨著技術(shù)的發(fā)展,液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、價格和所消耗的功率等方面都取得了驚人的進步。今天,液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾乎成為銷售汽車的標準裝備。 電動助力轉(zhuǎn)向（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，都研制出了各自的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)系系統(tǒng)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一步加強。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。 汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器3個主要部分以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助模塊組成。它是一種全新概念的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于其取消了方向盤與轉(zhuǎn)向車輪間的機械連接，通過軟件協(xié)調(diào)它們之間的運動關(guān)系，可以實現(xiàn)一系列傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法實現(xiàn)的特殊功能。汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠減輕駕駛員的負擔、提高整車主動安全性，使汽車性能適應(yīng)更多非職業(yè)駕駛員的需求，對廣大消費者有著巨大的吸引力[9]。但是由于可靠性要求及制造成本較高，該系統(tǒng)距離普及仍有一段距離。 3. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 本畢業(yè)論文課題的研究內(nèi)容主要包括： 1. 熟悉和掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其各大類型分類； 2. 比較研究各種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實際汽車車型中的應(yīng)用； 3. 熟悉和掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工作原理； 4. 熟悉和掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能特點和關(guān)鍵技術(shù)參量； 5. 分析和研究汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國產(chǎn)化設(shè)計、制造時的應(yīng)注意的事項； 6. 分析未來汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展新趨勢 總之，本設(shè)計的主要工作就是設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、功能特點和技術(shù)參量；通過大量的數(shù)據(jù)文獻資料及實踐調(diào)研得出汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際應(yīng)用。 4. 設(shè)計（或研究）方法 為了提高駕駛舒適度，減駕駛員的負擔，本方案采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向力。 1、機械式轉(zhuǎn)向器的選擇 機械式轉(zhuǎn)向器常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器利用齒輪齒條將方向盤的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為橫拉桿的直線運動，由于齒條可集成為橫拉桿的一部分，固可省去轉(zhuǎn)向直拉桿，使轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)，體積減小，所以本轉(zhuǎn)向器采用齒輪齒條式結(jié)構(gòu)。目前大部分客車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也都采用該結(jié)構(gòu)。 2、布置方案的選擇 液壓動力轉(zhuǎn)向系中，根據(jù)機械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者在轉(zhuǎn)向裝置中的布置和聯(lián)接關(guān)系的不同，液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置分為整體式、組合式和分離式三種結(jié)構(gòu)形式。整體式結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間少，且適用于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，加上由于微型客車空間限制，本設(shè)計選用整體式布置方法。 5. 實施計劃 5周 調(diào)研，搜索、分析資料。 6周 全組集體討論，確定總體方案與部件方案，撰寫開題報告 7—9周 完成主要總圖設(shè)計。 10—11周 完成零、部件圖設(shè)計，并完成機繪圖。 12—13周 按要求整理、編寫設(shè)計說明書、整理圖紙及全部設(shè)計文件，最后交卷。 14周 老師審核、護審評閱設(shè)計，答辯，評定成績。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日