汽车前轮转向机构.docx

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1、机械原理与设计训练Ⅰ说明书机械工程及应用电子技术学院机械工程及自动化专业卓越班设计者吕彬指导教师赵京2012年6月26日目录一、设计题目……………………………………………………(2)二、设计要求……………………………………………………(3)三、基本设计内容………………………………………………(4)四、设计结果分析………………………………………………(10)五、改进机构设计………………………………………………(12)一、设计题目1．机构简介汽车的前轮转向，是通过等腰梯形机构ABCD驱使前轮转动来实现的。其中，两前轮分别与两摇杆AB、CD相连，如图所示。当汽车沿直线行驶时（转弯半径R=∞

2、），左右两轮轴线与机架AD成一条直线；当汽车转弯时，要求左右两轮（或摇杆AB和CD）转过不同的角度α、β。理论上希望前轮两轴延长线的交点P始终能落在后轮轴的延长线上。这样，整个车身就能绕P点转动，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损。因此，根据不同的转弯半径R（汽车转向行驶时，各车轮运行轨迹中最外侧车轮滚出的圆周半径），就要求左右两轮轴线（AB、CD）分别转过不同的角度α和β，其关系如下：如图所示为汽车右拐时所以α和β的函数关系为同理，当汽车右拐时，由于对称性，有，故转向机构ABCD的设计应尽量满足以上转角要求。2、设计数据设计数据见下表。要求汽车沿直线行驶时，铰链四杆机

3、构左右对称，以保证左右转弯时具有相同的特征。该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，设计此铰链四杆机构。参数轴距轮距最小转弯半径销轴到车轮中心的距离符号LBRd单位mm型号途乐GRX290016056100400途乐GL290015556100400尼桑公爵280015005500500二、设计要求1）根据转弯半径Rmin和Rmax＝∞（直线行驶），求出理论上要求的转角α和β的对应值。要求最少2组对应值。2）用解析法设计铰链四杆机构ABCD，满足以下条件：①最小转弯半径Rmin所对应的α和β满足P点落在后轴延长线上的要求;②其他各组α和β尽可能是能使P点落在后轴延长线上；③尽可能满足直线行驶

4、时机构左右对称的附加要求。3）用解析法检验者这种机构在常用转角范围α≤30°时的最小传动角γmin。4）试设计一梯形机构使转角范围10°≤α≤30°时P点尽可能落在后轴的延长线上。5）如何改进梯形机构（如采用多杆机构）？并用仿真计算证明新方案的有效性。思考题：如果使机构精确满足R=Ri(≠Rmin)时的转角关系，该机构在其他转弯半径时的转角误差为多少？(与Rmin时比较)三、基本设计内容1、根据转弯半径Rmin和Rmax＝∞（直线行驶），求出理论上要求的转角α和β的对应值。要求最少2组对应值。R=Rmin时，tanα=LR-d=29006100-400=0.509α=26.966°t

5、anβ=LR-d-B=29006100-400-1555=0.70β=34.978°R=8000mm时，tanα‘=LR-d=29008000-400=0.382α‘=20.886°tanβ’=LR-d-B=29008000-400-1555=0.48β‘=25.629°由公式已知，α和β时随着R的增大而单调递减的。其数据如下表：rαβ6.126.9734.9816.5310.1911.2526.976.236.6137.44.484.6847.833.53.6258.272.872.9568.72.432.4979.132.112.1589.571.861.91001.671.69

6、做出变化曲线，如下图：1、用解析法设计铰链四杆机构ABCD，满足以下条件：①最小转弯半径Rmin所对应的α和β满足P点落在后轴延长线上的要求;②其他各组α和β尽可能是能使P点落在后轴延长线上；③尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求。ADφ+αφxφ-βCθBy由上图，列出位移矢量方程：lAB+lBC+lCD+lAD=0化简到x轴和y轴：l×cosα+φ+B-2lcosφ×cosθ-B+lcos(φ-β)l×sinα+φ+B-2lcosφ×sinθ-lsin(φ-β)a)、算法描述：对于一个梯形机构，AD杆长已知，再给定AB杆长及出位置AB与AD夹角该机构就确定了。为满足条件①，

7、分别令β=34.978°，α=26.966°。令l∈(0.1,0.5)。代入位移方程中。得出一组l及对应的φ和θ。为满足条件②，令α=10°，将上面求得的l及φ值代入位移方程中，得出各种机构l及φ对应β的实际值。为找出最佳机构，利用公式得出β的理论值。找出实际值中，与β理论值最接近的一个。所对应的l及φ即为最佳机构。最后计算出选出的机构当α在0到最大值之间时所对应的β的理论值和实际值。画出α-β曲线。b）、结果与图像：经计算，不同l对应的β理论值和实际值之