轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上編號: - DPJS-009 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告項(xiàng)目名稱：A級三廂轎車設(shè)計(jì)開發(fā)項(xiàng)目代號： 編制： 日期： 校對： 日期： 審核： 日期：批準(zhǔn)： 日期：2011年03月目 錄1.系統(tǒng)概述11.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明11.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成11.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及規(guī)范22.輸入條件22.1標(biāo)桿車基本參數(shù)22.2LF7133確定的整車參數(shù)33.系統(tǒng)計(jì)算及驗(yàn)證43.1方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)43.2齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比43.3車輪實(shí)際最大轉(zhuǎn)角53.4靜態(tài)原地轉(zhuǎn)向阻力矩53.5靜態(tài)原地轉(zhuǎn)向時(shí)作用于轉(zhuǎn)向盤的力53.6最小轉(zhuǎn)彎半徑的校核64.總結(jié)8參考文獻(xiàn)8專心-專注-專業(yè)1. 系統(tǒng)概述1.1

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明LF7133是在標(biāo)桿車的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計(jì)的一款全新車型，其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在標(biāo)桿車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為依托的前提下，根據(jù)總布置設(shè)計(jì)任務(wù)書而開發(fā)設(shè)計(jì)的。根據(jù)項(xiàng)目要求，需要對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各參數(shù)進(jìn)行計(jì)算與較核，以確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的正常使用，使系統(tǒng)中各零部件之間參數(shù)匹配合理，并且確保其滿足國家相關(guān)法律法規(guī)的要求。1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成LF7133轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在標(biāo)桿車的基礎(chǔ)上，根據(jù)駕駛室和發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布置，對轉(zhuǎn)向管柱、方向盤和轉(zhuǎn)向器等作相應(yīng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)計(jì)。為提高汽車行駛的安全性，轉(zhuǎn)向系必須轉(zhuǎn)向輕便、靈活，以減輕司機(jī)的疲勞。LF7133電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向器采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向管柱的結(jié)構(gòu)方式。該結(jié)構(gòu)緊湊，布

3、置方便，降低油耗，工作可靠，維修方便，并且滿足了整車的各項(xiàng)指標(biāo)。1). 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖321圖1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖1、轉(zhuǎn)向器2、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向管柱3、轉(zhuǎn)向盤2). 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向梯形示意簡圖由于LF7133轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)與布置情況參照標(biāo)桿車設(shè)計(jì)，所以LF7133與標(biāo)桿車轉(zhuǎn)向梯形示意圖一致，如下圖2所示。轉(zhuǎn)向梯形臂車輪轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向梯底角齒輪齒條轉(zhuǎn)向器圖2 轉(zhuǎn)向梯形簡圖1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及規(guī)范對于液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)，在保證系統(tǒng)擁有正常助力功用的情況下，還應(yīng)滿足如下的技術(shù)要求：1). 根據(jù)GB17675-1999 汽車轉(zhuǎn)向系基本要求的規(guī)定，同樣要求在不帶助力轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向力應(yīng)小于254N。2). 對

4、于乘用車來說，還要求轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)在總?cè)?shù)一般不超過4圈。3). 在轉(zhuǎn)向系最大轉(zhuǎn)角時(shí)，要求其最小轉(zhuǎn)彎直徑滿足整車總布置參數(shù)。2. 輸入條件2.1 標(biāo)桿車基本參數(shù)對于標(biāo)桿車其參數(shù)采集可分為為直接測量參數(shù)和間接計(jì)算參數(shù)，對于標(biāo)桿車具體的參數(shù)如下：1). 直接測量參數(shù)表1 標(biāo)桿車基本參數(shù)項(xiàng) 目代 號單位數(shù) 值標(biāo)桿車滿載前軸軸荷MKg742.0輪胎氣壓PMPa0.22轉(zhuǎn)向梯形臂長度L1mm126.2轉(zhuǎn)向器齒輪齒條軸交角度20°方向盤轉(zhuǎn)一周時(shí)轉(zhuǎn)向器齒條的行程L2mm49.5方向盤半徑Rmm185轉(zhuǎn)向器小齒輪節(jié)圓半徑rmm計(jì)算值轉(zhuǎn)向梯形底角（空載）度88.95°空載左輪最大內(nèi)外轉(zhuǎn)角/度40

5、.4°/35.8°空載右輪最大內(nèi)外轉(zhuǎn)角/度41.7°/35°空載標(biāo)桿車?yán)碚撟畲髢?nèi)轉(zhuǎn)角度42.8°空載標(biāo)桿車?yán)碚撟畲笸廪D(zhuǎn)角度36.0°方向盤圈數(shù)n圈計(jì)算值齒條行程Smm1522). 標(biāo)桿車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要計(jì)算參數(shù)轉(zhuǎn)向器小齒輪節(jié)圓半徑： mm轉(zhuǎn)向器小齒輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)： 圈標(biāo)桿車角傳動(dòng)比：通過標(biāo)桿車逆向數(shù)據(jù)其最大轉(zhuǎn)角=42.8°。則由于轉(zhuǎn)向拉桿連接球頭、轉(zhuǎn)向器齒輪齒條嚙合間隙以及萬向傳動(dòng)軸、方向盤連接等轉(zhuǎn)向系連接結(jié)構(gòu)中存在轉(zhuǎn)向行程損失可以直接進(jìn)行估算。其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向行程損失：2.2 LF7133整車參數(shù)根據(jù)對標(biāo)桿車數(shù)據(jù)的綜合分析，結(jié)合LF

6、7133整車的實(shí)際情況，對LF7133車型轉(zhuǎn)向系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)取值如下表所示：表2 LF7133基本參數(shù)項(xiàng) 目代 號單位數(shù) 值LF7133滿載前軸荷Mkg788.0輪胎氣壓PMPa0.22轉(zhuǎn)向梯形臂長度L1mm126.2轉(zhuǎn)向器齒輪齒條軸交角度20°方向盤轉(zhuǎn)一周時(shí)轉(zhuǎn)向器齒條的行程L2mm49.5方向盤半徑Rmm190轉(zhuǎn)向器的效率-75%轉(zhuǎn)向梯形底角（滿載）a度89.23°齒條行程Smm152轉(zhuǎn)向器小齒輪節(jié)圓半徑rmm8.4前輪理論最大內(nèi)轉(zhuǎn)角（滿載）度42.0°前輪理論最大外轉(zhuǎn)角（滿載）度35.5°3. 系統(tǒng)計(jì)算及驗(yàn)證3.1 方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) n=3.065圈3.

7、2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向系理論角傳動(dòng)比可用三維數(shù)模模擬的最大轉(zhuǎn)角直接求出，當(dāng)轉(zhuǎn)向齒條行程152 mm時(shí)，通過三維運(yùn)動(dòng)分析可以得出前輪最大轉(zhuǎn)角內(nèi)外分別為：=42.0°，=35.5°。則理論角傳動(dòng)比i：實(shí)際上，轉(zhuǎn)向系在轉(zhuǎn)向拉桿連接球頭、轉(zhuǎn)向器齒輪齒條嚙合間隙以及萬向傳動(dòng)軸、方向盤連接等轉(zhuǎn)向系連接結(jié)構(gòu)中存在轉(zhuǎn)向行程損失。由于LF7133轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基于標(biāo)桿車進(jìn)行設(shè)計(jì)，這里以標(biāo)桿車計(jì)算所得轉(zhuǎn)向行程損失wo=95.9%進(jìn)行計(jì)算。則轉(zhuǎn)向系實(shí)際傳動(dòng)比3.3 車輪實(shí)際最大轉(zhuǎn)角已知轉(zhuǎn)向系實(shí)際傳動(dòng)比以及方向盤圈數(shù)的情況下，則其最大內(nèi)轉(zhuǎn)角為：最大外轉(zhuǎn)角：=34.5°3.4 靜態(tài)原

8、地轉(zhuǎn)向阻力矩靜態(tài)原地轉(zhuǎn)向阻力矩是汽車中最大極限轉(zhuǎn)向所需力矩，比行駛中轉(zhuǎn)向所需的力矩大2到3倍。目前采用半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算=3.38×105 N·mm式中： Mr ： 在瀝青或混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩，N·mm；f ： 輪胎與地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取0.7；G1 ： 轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，788.00×9.8=7722.4 N；P ：輪胎氣壓，0.22Mpa； 3.5 靜態(tài)原地轉(zhuǎn)向時(shí)作用于轉(zhuǎn)向盤的力式中： Mr ：原地轉(zhuǎn)向阻力矩，N·mm，Mr=3.38×105 N·mm；Fh ：作用于轉(zhuǎn)向盤的力；iwo ：齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)

9、比，iow=13.70；R ：方向盤半徑 mm，R=190mm； ：轉(zhuǎn)向梯形底角 ( °),=89.23°； ：轉(zhuǎn)向器的效率，取=75%。即: =173.1 N不帶助力轉(zhuǎn)向，汽車以10km/h行駛時(shí)，作用在方向盤的手力不應(yīng)超過245N，F(xiàn)h245N，所以此設(shè)計(jì)滿足法規(guī)要求。3.6 最小轉(zhuǎn)彎半徑的校核設(shè)定設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)姿態(tài)處于空載情況下，通過上述模擬其外輪理論最大轉(zhuǎn)角分別為：42.8°/36.0°，且左右轉(zhuǎn)角相等，計(jì)算時(shí)采用該值為計(jì)算基礎(chǔ)。為計(jì)算最小轉(zhuǎn)彎半徑，根據(jù)對數(shù)?？蛰d姿態(tài)下的測量，轉(zhuǎn)向輪繞主銷偏移距=0.m，軸距L=2.55m。計(jì)算采取文獻(xiàn)3推薦的一種計(jì)算

10、方法校核最小轉(zhuǎn)彎直徑。為保證車輛行駛轉(zhuǎn)向的精確性，確保各車輪不發(fā)生側(cè)滑，轉(zhuǎn)向時(shí)通過4個(gè)車輪中心的車輪平面垂直線都相交于一點(diǎn)轉(zhuǎn)向中心M。如果后輪不轉(zhuǎn)向，則2個(gè)前輪平面的垂線必須與后輪中心連線的延長線相交于M點(diǎn)（如圖2所示），從而使得在車身內(nèi)外側(cè)的前輪上出現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)向角i和Aa。根據(jù)相對較大的內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角i可以推算出外側(cè)車輪的理論值，即所謂的阿克曼角。圖2 轉(zhuǎn)向原理圖由文獻(xiàn)3所載的經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算出最小轉(zhuǎn)彎直徑：9.4 m式中： Aa ： 外側(cè)車輪推算理論轉(zhuǎn)角值 Aa=arc(cotAa)= arc1.649=31.25°；cotAa：外側(cè)車輪推算理論轉(zhuǎn)角余切值 =1.649 ；i ：

11、 內(nèi)側(cè)車輪理論最大轉(zhuǎn)角值，i = 42.8°；j ： 為在地面測得的主銷延長線與地面交點(diǎn)的距離j = bv - 2×rs =1.4494 ；rs ： 主銷偏移距，rs =0. m ；bv ： 為前輪距， bv = 1.459 m ；l ： 汽車軸距， l = 2.550 m ； ： 經(jīng)驗(yàn)因子， = 0.1 m/°；F ： 轉(zhuǎn)向誤差， ；由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，其值與標(biāo)桿車試驗(yàn)測量值(9.64m)相當(dāng)接近，并且小于最小轉(zhuǎn)彎直徑值。故此，LF7133轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各參數(shù)取值符合總布置對最小轉(zhuǎn)彎直徑的設(shè)計(jì)目標(biāo)值9.64m的要求。4. 總結(jié)根據(jù)此報(bào)告的設(shè)計(jì)計(jì)算，此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)滿足法規(guī)的要求，符合整車的設(shè)計(jì)需要，達(dá)到預(yù)期的目的。但是其中很多數(shù)據(jù)為經(jīng)驗(yàn)值，尚待裝車做進(jìn)一步優(yōu)化。其計(jì)算結(jié)果參數(shù)見表3所示。表3 計(jì)算結(jié)果參數(shù)轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，N7722.4方向盤切向力，N173.1輪胎與地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)0.7輪胎氣壓，MPa0.22齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比13.70方向盤半徑， mm190主動(dòng)小齒輪的節(jié)圓半徑， mm8.4轉(zhuǎn)向器的效率75%最小轉(zhuǎn)彎直徑，m9.45