机械原理课程设计——汽车转向器 大连理工大学

《机械原理课程设计——汽车转向器 大连理工大学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大连理工大学机械原理课程设计大连理工大学机械原理课程设计说明书汽车转向系统的设计与运动仿真设计说明书指导教师：王德伦设计者：白云飞200801127段炼200801128完成日期：2011-1-613大连理工大学机械原理课程设计目录1机械原理课程设计要求21.1课程设计原则21.2本课程设计任务22设计背景22.1汽车转向系统简介22.2转向系统设计理论3Ackerman转向理论33机构方案的选择与比较43.1转向操纵机构选型43.2转向器与传动机构方案选型44方案结构设计54.1假定结构参数54.2转向传动机构参数的CAGD求解64.2.1原始机构运动草图64.2.2几何

2、关系64.2.3尺寸关系74.2.4CAGD求解结果74.3转向器的设计84.4转向操纵机构的设计94.5转向系统仿真整体模型95仿真结果分析106结论117致谢128参考文献129附：仿真数据13图表图1车轮的转向角关系3图2循环球式转向器4图3梯形式转向传动机构5图4齿轮齿条转向器及传动机构5图5转向传动机构主要几何元素6图6四位置关系CAGD结果（虚线为中央位置）7图7两位置关系CAGD结果（虚线为中央位置）8图8仿真中使用的齿轮齿条8图9方向盘图10万向节之一9图11仿真系统整体模型9曲线1车轮角度仿真曲线10曲线2右轮-左轮角度关系10表格1仿真数据1313大连理

3、工大学机械原理课程设计1机械原理课程设计要求1.1课程设计原则l灵活运用本学期学到的机械原理知识进行机械设计、评价。l设计的机构具有实际意义，以加深对机械原理的理解。l完成预期设计任务。1.2本课程设计任务l设计的转向机构尽量符合Ackerman理论车轮转向角关系。l设计的转向机构具有良好的传动特性。l运用计算机辅助图形设计完成快速结构设计。2设计背景2.1汽车转向系统简介用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(SteeringSystem)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系

4、统的零件都称为保安件。汽车转向系统按照转向能源的不同费为机械转向系和动力转向系。不同的转向器有着不同的特点应用于不同的汽车上，其中小轿车上常用的是齿轮齿条式的转向器。[1]在本课程设计中，我们设计了一种机械转向系统。一般的机械转向系统包括转向操纵机构、转向传动机构和转向器组成。从控制系统上看，机械转向系统是开环控制，需要驾驶员的反馈来完成转向过程的闭环控制。13大连理工大学机械原理课程设计转向操纵机构汽车的转向操纵机构特别是机械转向系统的转向机构一般是由方向盘和其附属的转向传动轴实现的，转向操纵机构能将转向需求转化为机械扭矩输出到转向传动机构。转向器转向器是完成由旋转运动到

5、直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。目前较常用的有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等。我们本次设计采用了齿轮齿条式转向器。转向传动机构转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。我们本次设计采用了曲柄滑块机构作为转向传统机构。1.1转向系统设计理论Ackerman转向理论汽车在转向的过程中，如果方向盘保持在一个位置，那么汽车应当围绕同一个圆心做一个圆周运动，车上点（包含出轮轴

6、但不包含车轮上运动的点）的运动轨迹应该是一组同心圆。而当汽车的四个车轮分别与其所在的轨迹圆相切时汽车所受的阻力最小。图1车轮的转向角关系13大连理工大学机械原理课程设计如图所示，在两轮转向系统中，两个后轮是共法线的，如果能调整两个前轮使其法线的交点正好在后轮的法线上，则汽车转弯时的阻力最小。设汽车左轮的摆角为β、右轮的摆角为α，在如图所示的逆时针摆动情况下两轮的理想关系应满足以下等式。Ltanα-Ltanβ=B(其中L为汽车的前后轴距，B为两前轮前轮的转向节中心距)1机构方案的选择与比较1.1转向操纵机构选型转向操纵机构多种多样，目前的发展趋势使用万向节，这样可以方便快速的

7、调整方向盘的设计位置，对车型的多样化设计有利。由于本课程设计的重点是要实现车轮的角度函数关系，转向操纵机构不是我们的设计重点，因此简单的使用了双万向联轴节作为转向操纵机构。1.2转向器与传动机构方案选型机械式转向器主要有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式等，其中广泛应用的是齿轮齿条式和循环球式。循环球式转向器及其附属结构图2循环球式转向器13大连理工大学机械原理课程设计图3梯形式转向传动机构循环球式转向器结构复杂，而且其转向传动机构需要一个整体式转向梯形的横拉杆，占地空间大。齿轮齿条式转向器及其附属结构图