节能车转向装置设计

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1、节能车转向装置设计引言：能源问题已经成为当今世界政治、经济和公共决策最严峻的挑战之一中国节能竞技大赛在这一背景之下应运而生。结合节能赛车轻量化、易操控的特点对赛车的转向装置进行了研究设计。研究内容包括转向操纵机构、转向器和转向传动机构的设计。确定了转向装置总成的方案、设计了转向梯形、转向节的结构尺寸增加了轻量化材质的使用实现了减轻赛车质量最终降低油耗的目的。目的：是为了提高社会的节能、环保意识并向参赛者提供体验和享受创造乐趣的机会。比赛要求参赛车辆搭载统一规定的汽油发动机在指定的赛道内行驶比赛消耗的汽油最少。结构特点：节能竞技车轻量化易操控的特点使得其转向机构与现

2、有汽车上使用的传统转向机构有很大的区别但是现有的转向系统的设计原理和方法对于节能赛车的设计又具有很大的借鉴意义。传统汽车的转向系统一般由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3个部分组成需要转向时驾驶员对转向盘施加操舵力转向盘对转向轴产生一个力矩该力矩通过转向传动轴输入给转向器。经转向器放大和改变运动方向后该力矩传到转向直拉杆再通过转向传动机构使左右转向节及由它所支承的转向轮发生偏转从而改变汽车的行驶方向。传统的转向系统：传统汽车的转向系统一般由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3个部分组成需要转向时驾驶员对转向盘施加操舵力转向盘对转向轴产生一个力矩该力矩通过转向传动

3、轴输入给转向器。经转向器放大和改变运动方向后该力矩传到转向直拉杆再通过转向传动机构使左右转向节及由它所支承的转向轮发生偏转从而改变汽车的行驶方向。传统汽车上的转向技术例如多种形式的转向器与转向助力技术等都已经在实践中证明了是非常合理的，但是节能竞技车上直接使用这些现有的技术是不可行的而是借鉴了现有汽车转向系统的设计原理和方法以指导节能车转向装置的研究。可以借鉴的原理和方法有下述几点首先转向系统保留一般转向操纵机构、转向器和转向传动机构3个组成部分其次为了使汽车转向前两轮满足一定的关系要通过转向梯形机构来保证现代汽车大部分采用的就是“阿克曼式转向机构”。辅助工具：再

4、者现代转向梯形的设计已经大规模采用计算机作为辅助设计工具利用Pro-E等三维软件对转向梯形进行运动学分析和优化设计现在已经较为广泛地被采用。方案：节能车转向的设计依据所选择的车架方案来确定的所以车轮配置的情况直接影响到转向方案的制定。节能赛车可以自由选择车轮配置及转向方法现有的车轮配置方式主要有以下三种前两轮后一轮采用后轮驱动前轮转向。在考虑车轮布置的时候首先放弃了四轮布置的方案因为整车装备质量增加轮胎滚动阻力增大节能效果不理想为了使机构布置简单提高传动效率放弃了前一轮后两轮采用后轮差速驱动的方案最后考虑前两轮后一轮方案构造简单、容易制作、稳定性好、行驶阻力小都是

5、这个方案的优点方案要点：综上考虑采用转向方案重点放在车轮定位准确性、操纵的轻便性及机构的轻量化的研究上。车辆转向时为了减少阻力必须沿着一定的圆弧轨迹行驶转向轮的延长线落在无操纵性后轮轴的延长线上内侧车轮的转角要比外侧轮大采用这样的操作转向时为了让车轮转动来操纵方向就需要配置转向臂结构。前两轮操控转向时车轮的转向轴和横向拉杆的支点连线形成梯形结构。将后轮车轴的中心部与前轮转向轴相连在两条绘图线上找到横拉杆两端的支点然后通过设计转向臂就可以在设计过程中实现梯形的形状。节能车转向装置组成：节能车转向装置共包括三大总成转向操纵机构、转向器和转向传动机构。节能车转向操纵机构

6、包括转向车把、转向轴、支承转向轴的转向轴承组成转向器即为转向摇臂转向传动机构包括转向直拉杆、转向横拉杆、转向节臂三部分组成。此外还包括连接转向车轮和转向传动机构的转向节总成①转向操纵机构转向操纵机构：根据两次的参赛经验转向车把直接采用现用的自行车车把强度和刚度均能满足要求。在节能竞技车中转向轴承受转向操纵杆的扭矩传递给转向直拉杆上端与车把焊接下端通过滑动轴承固定在车架上绕滑动轴承旋转下端用开口销防松。转向轴轴承外圈通过焊接与车架相连接内壁与转向轴采用过盈配合并采用润滑脂润滑以使转向轻便同时还起到支承转向轴和车把的作用。②转向器：用来放大或改变驾驶员的转向操舵力和操

7、纵动作方向的装置在现代汽车上称为转向器在节能车上简化为转向摇臂。转向摇臂采用不锈钢薄片加工为满足扭转强度适当增加其厚度。上端有半圆与转向轴相连下端开有圆孔采用螺栓与转向直拉杆相连。③转向传动机构:转向传动机构的作用是将转向摇臂输出的力和运动传到转向节使两侧转向轮偏转且使两转向轮偏转的角度按一定关系变化内轮的转角大于外轮以保证汽车转向车轮尽可能做到纯滚动。转向传动机构在结构上最重要的组成部分是联系左右车轮的梯形机构。转向横拉杆、转向节臂和车架部分构成转向梯形直拉杆连接转向摇臂和转向节臂。④转向节总：成目前节能大赛中有一半以上的赛车采用焊接一体式。在焊接成型之后转向节

8、的各项参数