底盘转向拉杆系统设计计算

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1、目录一、基本参数0二、转向拉杆系统运动计算0三、原地转向力的估算2四、垂直跳动干涉计算4五、小结5一、基本参数汽车总重Ga5400(Kg)前轴负荷Gf2260(Kg)轴距L3300(mm)前轮距B1750(mm)最大外轮转角40º主销内倾角8º车轮外倾角1º主销后倾角2º轮胎气压P670(Kpa)轮胎静半径Rc362(mm)二、转向拉杆系统运动计算1、有关参数布置方式见示意图1：图中：1—垂臂2—直拉杆3—车架上平面5图1转向机速比ig=17.76:1，许用总摆角90º，（±45º）垂臂长度Rp=230mm初始摆角向后6º直拉杆臂长RS=23

2、5.7mm2、计算结果⑴汽车最小转弯半径估算当内轮转角转到极限转角40º时，外轮相应转角为33º。汽车的最小转弯半径可按最大外轮转角计算，即其中：C—轮胎偏置距C=98mmRmin=6157.1≈6.2m由于在转弯行驶时，轮胎有偏离现象。故实际转弯半径会5略有所增大。通过实验验证汽车最小转弯半径约为6.7m，满足了整车的要求。⑵经计算拉杆机构传动比id右转极限位置id=1.538中间位置id=1.048左转极限位置id=0.866转向系传动比i=ig×id右转极限位置i=17.76×1.538≈27.3中间位置i=17.76×1.048≈18.6

3、左转极限位置i=17.76×0.866≈15.4⑶当车轮右转至极限位置时，相应的垂臂摆角向后38.8º。当车轮左转至极限位置时相应的垂臂摆角向前39.2º，垂臂的总摆角为78º，相应的方向盘总圈数3.8圈，转向左右对称。三、原地转向力的估算原地转向时，轮胎阻力矩可按V·E·GOUGH推荐的经验公式计算，即：式中μ——地面与轮胎之间的摩擦系数，取μ=0.7G——车轮单边负载NP——轮胎充气压力Pa5代入数据得汽车在原地转向时轮胎的阻力矩，远大于其他力矩，由于该系统为动力转向系统，故只须考虑转向垂臂轴的输出扭矩MP大于轮胎阻力矩Mk作用到转向垂臂上的

4、力矩MP‘,若不考虑转向系统的效率，则作用到转向垂臂上的力矩Mp‘为由上式可知，若不考虑系统效率时，转向垂臂的作用力矩ＭＰ‘与Ｍk成正比，由于系统存在着干摩擦，所以有：式中：ηt——梯形机构效率，取ηt=0.85ηd——拉杆机构效率，取ηd=0.85通过计算：左轮右转33°时，拉杆机构（从垂臂到上节臂）传动比id为1.538，梯形机构（从上节臂到右梯形臂）传动比iT为0.597；5中间位置0°时，拉杆机构传动比id=1.048，梯形机构传动比iT=1；左轮向左转40°时，拉杆机构传动比id=0.866，梯形机构传动比iT=1.658代入数据得：　

5、　右转极限位置　ＭP‘≈778.5N﹒m　　中间位置　　　ＭP‘≈837.1N﹒m　　左转极限位置　ＭP‘≈795.7N﹒m可见汽车的转向力均匀性较好。若考虑转向机以上的零部件及万向节效率，转向力矩还会有所增大，但动力转向器输出扭矩Ｍp=1630N﹒m(在压力为13MPa时)，显然，动力转向器输出扭矩能满足超载使用要求。四、垂直跳动干涉计算当前轴上下跳动时，转向拉杆与板簧之间存在着运动干涉。布置拉杆系统时，要保证前悬架和转向拉杆的运动协调。在采用钢板弹簧的情况下，当前轮相对于车身上下跳动时，转向上节臂与直拉杆相连的球销中心，一方面随着前桥沿着弹簧

6、主片所决定的轨迹运动，同时又要随着垂臂球销中心运动。如果这两种运动的轨迹偏差较大，一方面在不平路面时会引起前轮摆振，一方面，在紧急制动时由于弹簧的纵向扭曲，会引起前轮跑偏。按TRW规定:当车轮上跳100时，干涉量不大于7mm，车轮下跳100mm时，干涉量不大于15mm。当前轮上跳（DZ）100mm或下跳（DZ）-100mm，相应的干涉量（DX）如下：5DZDx-1002.876-802.618-602.199-401.621-200.8880020-1.04440-2.24760-3.61480-5.151100-6.867五、小结整个转向拉杆系

7、统布置合理，往左转向和往右转向的方向盘转角及转向力都较均匀，垂直干涉量小，完全满足整车要求。5