汽車前輪轉向機構課件設計

.PAGE.-..-可修遍-學院物電學院汽車系機械原理課程設計說明書設計者：班級：學號：指導教師：時間：..目錄1、引言12、題目：汽車前輪轉向機構22.1設計題目22.1.1機構簡介22.1.2設計數(shù)據(jù)32.2設計要求43、設計容43.1求轉角43.2解析法設計機構53.3解析法檢驗74.設計構造分析84.1四種類型梯形構造的選擇85、轉向梯形機構優(yōu)化95.1計算機構自由度105.2運動分析115.3116、課程設計總結126.1設計心得126.2設計工作分工表136.3參考文獻13..1、引言改革開放以來，中國的汽車工業(yè)有著飛速的開展，據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，截止2006年10月底，轎車累計銷售超過300萬輛，到達304萬輛，同比增長40%，2006年11月的車展，自主品牌：奇瑞、吉利、比亞迪、哈飛等自主品牌紛紛亮相，在國際汽車盛宴中嶄露頭角，無論從參展規(guī)模還是產(chǎn)品所展示的品質(zhì)和技術含量上，都不得不讓人折服，但和國外有著近百年開展歷史的國外汽車工業(yè)相比，我們的自主品牌汽車在行車性能和舒適體驗方面仍有差距。汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，代表著一個國家的綜合國力，汽車工業(yè)隨著機械和電子技術的開展而不斷前進。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機械意義上的汽車了，它是機械、電子、材料等學科的綜合產(chǎn)物。汽車轉向系也隨著汽車工業(yè)的開展經(jīng)歷了長時間的演變。隨著私家車的越來越普遍，各式各樣的高中低檔轎車進入了人們的生活中?？旃?jié)奏高效率的生活加上人們對高速體驗的不斷追求，也要求著車速的不斷提高。由于汽車保有量的增加和社會汽車化而造成交通錯綜復雜，是轉向盤的操作頻率增大，這要求減輕駕駛疲勞。所以，無論是為滿足快速增長的轎車市場還是為給駕車者更舒適更平安的駕車體驗，都需要一種高性能、低本錢的群眾化的轎車轉向機構。本課題以現(xiàn)在國產(chǎn)轎車最常采用的齒輪齒條液壓動力轉向器為核心綜合設計轎車前輪轉向機構。2、題目：汽車前輪轉向機構2.1設計題目2.1.1機構簡介汽車的前輪轉向，是通過等腰梯形構造ABCD驅使前輪轉到來實現(xiàn)的。其中，兩前輪分別與兩搖桿AB、CD相連，如附圖所示，當汽車沿直線行駛時〔轉彎半斤R=∞〕，左右兩輪軸線與機架AD成一條直線：當汽車轉彎時，要求左右兩輪〔或搖桿AB和CD〕轉過不同的角度。理論上希望前輪兩軸延長線的交點P始終能落在后輪軸的延長線上，這樣，整個車身就能繞P點轉動，使四個輪子都能與地面形成純滾動，以減少輪胎的磨損，因此，根據(jù)不同的轉彎半徑R〔汽車轉向行駛時，個車輪運行軌跡中最外側車輪滾出的圓軸半徑〕，要求左右兩輪軸線(AB、CD)分別轉過不同的角度α和β，其關系如下：如下圖為汽車右拐時所以α和β的函數(shù)關系為同理，當汽車右拐時，由于對稱性，有，故轉向機構ABCD的設計應盡量滿足以上轉角要求。2.1.2設計數(shù)據(jù)設計數(shù)據(jù)見下表。要求汽車沿直線行駛時，鉸鏈四桿機構左右對稱，以保證左右轉彎時具有一樣的特征。該轉向機構為等腰梯形雙搖桿機構，設計此鉸鏈四桿機構。參數(shù)軸距輪距最小轉彎半徑銷軸到車輪中心的距離符號LBRd單位mm型號途樂GRX290016056100400途樂GL290015556100400尼桑公爵2800150055005002.2設計要求1〕根據(jù)轉彎半徑Rmin和Rmax＝∞〔直線行駛〕，求出理論上要求的轉角α和β的對應值。要求最少2組對應值。2〕按給定兩聯(lián)架桿對應位移，且盡可能滿足直線行駛時機架左右對稱的附加要求，用圖解法設計鉸鏈四桿機構ABCD。3〕機構初始位置一般通過經(jīng)歷或實驗來決定，一般可在以下數(shù)值圍選取0=960~1030,，β0=770~840。建議0取1020，β0取780。4〕用圖解法檢驗機構在常用轉角圍0時的最小轉動角Ymin3、設計容3.1求轉角根據(jù)轉彎半徑Rmin和Rmax＝∞〔直線行駛〕，求出理論上要求的轉角α和β的對應值。要求最少2組對應值。R=Rmin時，0β=34.9780R=10000mm時，00由公式，時隨著R的增大而單調(diào)遞減的.R(M)αβ1016.80819.823208.416 9.130305.5965.90440 4.1884.35950 3.3463.454602.7862.860702.3862.440802.0862.218901.854 1.8871001.6681.6943.2解析法設計機構用解析法設計鉸鏈四桿機構ABCD，滿足以下條件：①最小轉彎半徑Rmin所對應的α和β滿足P點落在后軸延長線上的要求;②其他各組α和β盡可能是能使P點落在后軸延長線上；③盡可能滿足直線行駛時機構左右對稱的附加要求。根據(jù)上圖列唯一矢量方程：LAB+LBC+LCD+LAD=0化簡到X和Y軸：對于一個梯形機構，AD桿長，再給定AB桿長及出位置AB與AD夾角該機構就確定了。為滿足條件①，令β=34.9780，α=26.9660.令，代入位移方程式中，得出一組L和對應的φ和θ。為滿足條件②，令α=100，將上面求得的L和φ值代入位移方程中，得出各機構L及φ對應β的實際值。為找出最正確機構，利用公式得出β的理論值。找出實際值中，與β理論值最接近的一個。所對應的L及φ即為最正確機構。最后計算出選出的機構當α在0到最大值之間時所對應的β的理論值和實際值。Lβ理論值β實際值差值Δβ0.121.47520.8680.6060.1521.47520.8540.6210.2021.47520.8410.6330.2521.47520.8310.6440.3021.47520.8130.6610.3521.47520.7980.6760.4021.47520.7820.6930.4521.47520.7620.7030.5021.47520.7420.733由表格數(shù)據(jù)可知，最正確機構L=0.1，所對應的φ為68.84°選定該機構后，為檢驗其實際的可行性，讓桿AB轉過角度，畫出的該機構運動時所對應的數(shù)據(jù)為：α02.995.988.9811.9714.9617.9520.9423.9426.93β理論值03.086.349.7913.4517.3221.4125.7130.2234.91β實際值03.066.259.613.1216.8420.825.0629.7234.95比擬β的理論值和實際值可知，改機構的誤差較大，故改梯形機構不是最理想的機構。3.3解析法檢驗用解析法檢驗者兩種機構在常用轉角圍時的最小傳動角。機構在任意位置圖示如下：如上圖，傳動角，令0〕。把L與φ為所選所對應的值代入位移方程。計算出各轉角對應的值。其中最小的即為最小傳動角Ymin。經(jīng)計算，我們發(fā)現(xiàn)，隨著α的變化時單調(diào)的，其數(shù)據(jù)位：α03691215182023.9426.93γ68.6465.7462.7259.456.0252.348.8344.7840.3535.39因此當α取最大值時，機構的傳動角最小，為35.39°。由機械原理易知，四連桿機構的最小傳動角不宜過小，一般取，而該機構的最小傳動角為35.39°，小于40°。因此該機構并不理想.4.設計構造分析4.1四種類型梯形構造的選擇：汽車轉向梯形構造如以下圖所示共有4種可能的類型〔a〕〔b〕 〔c)(d)機構可行的必要條件是當機構轉動時，前輪兩軸延長線的交點P能落在后輪軸的延長線上。由于本次研究車輛右轉的情況，即左邊連架桿的轉角α小于右邊連架桿的轉角β。其中(a)機構為本次課程研究的機構，由前面的計算結果可以知道，(a)機構的β是始終大于α的，故a機構是可行的。同理，對于(d)機構，當它右轉時，機構的β是始終大于α的，故〔d)機構也是可行的。而對于(b)、(c)機構，經(jīng)分析，當這兩種機構右轉時，α大于β，所以這兩種機構是不可行的。綜上所述：四種可能的機構中，(a)、(d)兩種機構是可行的；(b)、(c)是不可行的。構造〔a〕〔d〕是平面四桿機構構造簡單，雖然設計制造比擬方便，但其性能有著較大的局限性，上面我們已研究過，誤差較大，無法保證前輪兩軸延長線的交點P能落在后軸上，所以不是最理想機構。5、轉向梯形機構優(yōu)化轉向梯形機構用來保證汽車轉彎行駛時所有車輪能繞一個瞬時轉向中心，在不同的圓周上做無滑動的純滾動。設計轉向梯形的主要任務之一是確定轉向梯形的最正確參數(shù)和進展強度計算。一般轉向梯形機構布置在前軸之后，但當發(fā)動機位置很低或前軸驅動時，也有位于前軸之前的。轉向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉向梯形方案與懸架采用何種方案有聯(lián)系，無論采用哪一種方案，必須正確選擇轉向梯形參數(shù)，做到汽車轉彎時，保證全部車輪繞一個瞬時轉向中心行駛，使在不同圓周上運動的車輪，作無滑動的純滾動運動。同時，為到達總體布置要求的最小轉彎直徑值，轉向輪應有足夠大的轉角。由機械原理易知，平面四桿機構構造簡單，雖然設計制造比擬方便，但其性能有著較大的局限性。如上面的設計過程，盡管在無數(shù)種機構中找到了最正確機構，但運動起來誤差依然較大，無法保證前輪兩軸延長線的交點P能落在后軸上。因此，我考慮利用上圖所示的六桿機構設計轉向機構。5.1計算機構自由度：n=5;P1=6;Ph=0自由度為1，運動確定5.2運動分析列出位移方程：5.3機構設計方法如第二題，滿足該機構在最小轉彎半徑Rmin所對應的α和β滿足P點落在后軸延長線上的要求；并且其他各組α和β盡可能是能使P點落在后軸延長線上。經(jīng)過分析，我們?nèi)2=0.3m，L3=1.13m。令L1〔0.1，0.5〕代入位移方程中，解得一組l對應的θ。再令α=100，將上面求得的L及θ值代入位移方程中，得出各種機構L及θ對應的實際值。為找出最正確機構，利用公式得出的理論值。找出實際值中，與β理論值最接近的一個。所對應的L及φ即為最正確機構。6、課程設計總結6.1設計心得我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導致導致整項工作的失敗。課程設計中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否那么一個人的錯誤，就有可能導致整個工作失敗。團結協(xié)作是我們成功的一項非常重要的保證。而這次也正好鍛煉我們這一點，這也是非常珍貴的。在以后的學習，設計中我們要謹記團結的重要性，總計這次經(jīng)歷，相信下次的課程設計能