转向操纵机构设计报告
东风越野平板运输车转向机构设计-任务书
随着世界各国国民经济的增长，公路交通状况不断改善，对汽车的专业化、高速化、重型化的要求越来越明显，世界各国对专用汽车的需求逐年增加。近年来，专用汽车增长率均大于载货车增长率，各国专用车的产量占载货车产量的比率逐年递增，发达国家尽量以专用车替代载货汽车。目前专用汽车占载货汽车市场的半壁江山。从世界各国专用汽车的技术含量看，专用汽车技术含量比普通载货汽车高，而重型专用汽车属于高技术、高附加值产品，其附加值达40%以上。
（8）第16周（2011年6月13日～2011年6月19日）设计审核、修改
（9）第17周（2011年6月20日～2011年6月26日）毕业设计答辩准备及答辩
五、主要参考资料
[1]刘惟信．汽车设计[J]．清华大学出版社，2001，7
[2]汽车工程师手册．《汽车工程师手册》编辑委员会[J]．人民交通出版社，2001，5
六、备注
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
6000r/min
最大转矩时转速
3800r/min
最高车速
88km/h
挂车总质量
4390kg
整备质量
6100kg
3.拟解决的主要问题
(完整版)东风轻型货车转向系统设计
毕业设计（论文）开题报告学生姓名郑蕊系部汽车工程系专业、班级车辆07—6班指导教师姓名姚佳岩职称副教授从事专业车辆工程是否外聘□是■否题目名称东风轻型货车转向系统设计一、课题研究现状、选题目的和意义作为汽车的一个重要组成部分, 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。
特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。
汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3 个基本发展阶段。
1)纯机械式转向系统,由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。
但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。
2)液压助力转向系统,1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。
80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。
在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。
变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。
电动液压转向需要全套设计请联系Q Q1537693694系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。
实例_转向系统设计计算报告
目录1.概述 (1)1.1任务来源 (1)1.2转向系统基本介绍 (1)1.3转向系统结构简图 (1)2.转向系统相关参数 (1)3.最小转弯半径 (2)4.转向系传动比的计算 (3)5.转向系载荷的确定 (3)M (3)5.1原地转向阻力矩r5.2车轮回正阻力矩Ms (3)F (3)5.3作用在转向盘上的力k6.转向管柱布置的校核 (4)6.1转向管柱布置角度的测量 (4)6.2转向管柱角速度及力矩波动计算 (4)6.3转向管柱固有频率要求 (7)7.结论 (7)参考文献.................................................... 错误!未定义书签。
1.概述1.1任务来源根据007车型设计开发协议书， 007项目是一款全新开发的车型，需对转向系统进行设计计算。
1.2转向系统基本介绍转向管柱为角度不可调式管柱，转向机采用结构简单、布置容易的齿轮齿条式转向机。
转向盘采用软发泡三辐式，轮辐中间有一块大盖板，打开时可拆装调整转向盘。
1.3转向系统结构简图2.转向系统相关参数轮胎规格为185R14LT ，层级为8。
轮辋偏置距为+45mm ，负荷下静半径为304㎜，滚动半径约317mm ，满载下前胎充气压力240KPa 。
3.最小转弯半径汽车的最小转弯半径是汽车在转向轮处于最大转角条件下以低速转弯时前外轮中心与地面接触点的轨迹构成圆周半径，它在汽车转向角达到最大时取得。
转弯半径越小，则汽车转向所需场地就愈小，汽车的机动性就越好。
为了避免在汽车转向时产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系能保证在汽车转向时，所有车轮应绕瞬时转向中心作纯滚动。
此时，内转向轮偏转角β应大于外转向轮偏转角α，在车轮为绝对刚体的假设条件下，角α与β的理想关系式应是：L ctg ctg K+=βα式中：K —两侧主销轴线与地面相交点之间的距离； L —轴距。
3.1按外轮最大转角C LR +=αsin 1 =5194.9（mm ） 3.2按内轮最大转角C KL K L R +++=21222]tan 2)sin [(ββ=5912.3（mm ）取221min R R R +==5553.6mm 所以最小转弯半径约为5.6m 。
转向系统设计计算报告
目录1.系统概述 (1)1.1系统设计说明 (1)1.2系统结构及组成 (1)1.3系统设计原理及规范 (2)2.输入条件 (2)2.1标杆车基本参数 (2)2.2LF7133确定的整车参数 (3)3.系统计算及验证 (4)3.1方向盘转动圈数 (4)3.2齿轮齿条式转向系的角传动比 (4)3.3车轮实际最大转角 (5)3.4静态原地转向阻力矩 (5)3.5静态原地转向时作用于转向盘的力 (5)3.6最小转弯半径的校核 (6)4.总结 (8)参考文献 (8)1.系统概述1.1系统设计说明LF7133是在标杆车的基础上开发设计的一款全新车型，其转向系统是在标杆车转向系统为依托的前提下，根据总布置设计任务书而开发设计的。
根据项目要求，需要对转向系统各参数进行计算与较核，以确保转向系统的正常使用，使系统中各零部件之间参数匹配合理，并且确保其满足国家相关法律法规的要求。
1.2系统结构及组成LF7133转向系统是在标杆车的基础上，根据驾驶室和发动机舱的布置，对转向管柱、方向盘和转向器等作相应调整与优化设计。
为提高汽车行驶的安全性，转向系必须转向轻便、灵活，以减轻司机的疲劳。
LF7133电动助力转向系统中转向器采用齿轮齿条式转向器、电动助力转向管柱的结构方式。
该结构紧凑，布置方便，降低油耗，工作可靠，维修方便，并且满足了整车的各项指标。
1).转向系统的结构简图32图1 转向系统结构简图1、转向器2、电动助力转向管柱3、转向盘2).转向系统的转向梯形示意简图由于LF7133转向系结构与布置情况参照标杆车设计，所以LF7133与标杆车转向梯形示意图一致，如下图2所示。
1.3系统设计原理及规范对于液压动力转向系的设计，在保证系统拥有正常助力功用的情况下，还应满足如下的技术要求：1).根据GB17675-1999 汽车转向系基本要求的规定，同样要求在不带助力转向时转向力应小于254N。
2).对于乘用车来说，还要求转向盘转动在总圈数一般不超过4圈。
汽车助力转向实训报告
一、实训目的本次实训旨在使学生了解汽车助力转向系统的组成、工作原理、故障诊断与维修方法，提高学生对汽车转向系统的实际操作能力，为今后从事汽车维修工作打下基础。
二、实训时间2023年11月15日三、实训地点汽车专业实训室四、实训设备1. 汽车助力转向实训台2. 万用表3. 示波器4. 发动机诊断仪5. 电动助力转向系统教具五、实训内容1. 汽车助力转向系统组成及工作原理（1）助力转向系统组成：转向盘、转向器、转向横拉杆、转向节、转向轴、电子控制系统、方向盘、转角传感器、电控助力转向控制单元、转向助力电机、实训台架等。
（2）助力转向系统工作原理：当驾驶员转动方向盘时，转角传感器将转角信号传递给电控助力转向控制单元，控制单元根据发动机转速信号、车速信号和方向盘转角信号，控制转向助力电机提供助力，使转向更加轻松。
2. 助力转向系统故障诊断与维修（1）故障诊断：使用万用表、示波器等工具检测系统电路、传感器、电控助力转向控制单元、转向助力电机等部件，找出故障原因。
（2）维修方法：1）检查转向盘、转向器、转向横拉杆、转向节、转向轴等部件是否存在磨损、松动等问题，并进行相应的修复或更换。
2）检查传感器、电控助力转向控制单元、转向助力电机等电子部件是否存在故障，进行更换或维修。
3）检查电路连接是否正常，修复或更换损坏的线路。
4）检查油压、油液质量等，确保系统正常运行。
六、实训过程1. 观察实训台上的助力转向系统，了解其组成及布局。
2. 使用万用表、示波器等工具，检测系统电路、传感器、电控助力转向控制单元、转向助力电机等部件。
3. 根据检测结果，找出故障原因，并进行相应的修复或更换。
4. 完成维修后，对系统进行测试，确保其恢复正常运行。
七、实训心得通过本次实训，我对汽车助力转向系统的组成、工作原理、故障诊断与维修方法有了更深入的了解。
以下是我的一些心得体会：1. 助力转向系统在汽车中扮演着重要的角色，其性能直接影响着驾驶的舒适性和安全性。
转向梯形机构设计报告
采用齿轮齿条式转向器的转向梯形机构优化设计报告指导老师：***学生：黄志宇学号：********专业班级：车辆工程04班重庆大学方程式赛车创新实践班二〇一七年二月赛车转向系统是关系到赛车性能的主要系统，它是用来改变或恢复汽车行驶方向的系统的总称，通常，车手通过转向系统使转向轮偏转一定角度实现行驶方向改变。
赛车转向系统一股由方向盘、快拆、转向轴、转向柱、万向节、转向器、转向拉杆、梯形臂等部分组成。
其中，方向盘用于输入转向角度，快拆用于快速分离方向盘与转向柱，转向柱、转向轴、万向节共同将方向盘输入角度传递到转向器，转向器通过内部传动副机构将旋转运动转化为转向拉杆的直线运动，转向拉杆与梯形臂作用于转向节，实现车轮转向。
图1展示了转向系梯形结构，图2展示了赛车转向系统构成。
图1转向梯形机构图2赛车转向系统构成由于大赛组委会规则里面明确规定不允许使用线控或者电动转向，考虑到在赛车转向系统布置空间有限，且有严格的成本限制，以及轻量化的赛车设计目标，将赛车转向器范围限定机械式转向器。
目前，国内外的大多数方程式赛车采用齿轮齿条式转向器和断开式转向梯形结构。
●齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮齿条，其中，齿轮多与转向柱做成一体，齿条多与转向横拉杆直接连接，连接点即为断开点位置。
根据输出位置不同，分为两端输出式和中间输出式。
其主要优点是：结构简单，体积小，易于设计制作；转向器可选材料多样，壳体可选用招合金，质量轻；传动效率较高；容易实现调隙，当齿轮齿条或者齿条与壳体之间产生间隙时，可以通过安装在齿条背部的挤压力可调的弹簧来消除间隙；转向角度大，制造成本低。
其主要缺点是：传动副釆用齿轮齿条，正效率非常髙的同时，逆效率非常高，可以到达当汽车在颠簸路面上行驶时，路感反馈强烈，来自路面的反冲力很容易传递到方向盘；转向力矩大，驾驶员操纵费力，对方向盘的反冲容易造成驾驶员精神紧张，过度疲劳。
●断开式转向梯形结构根据转向器和梯形的布置位置的不同，断开式转向梯形又分为四类，分别为：转向器前置梯形前置，转向器后置梯形后置，转向器前置梯形后置，转向节后置梯形前置。
FSAE转向组设计报告
FSAE转向组设计报告作者：吴帅2012/4/11前言汽车产品的质量检测具有重大的社会意义。
转向器作为汽车的一个重要部件，对其综合性能进行检测直接关系到人民的生命财产安全。
根据汽车安全性统计,，全世界每年因交通事故死亡的人数超过20万，加之几倍于死者的受伤者以及物质上的损失，其直接或间接的危害是难以估计的。
在我国，由于交通管理技术落后、路况差、车辆性能差，加之各类车辆混合行驶，交通事故时有发生。
近年来，我国交通事故死亡人数居世界前几位，每万辆车平均事故居大国中第一位。
交通事故己成为一个严重的社会问题。
概括交通事故的原因，不外乎人、汽车和环境三个因素。
显而易见，提高汽车的安全性能是减少交通事故的关键措施之一，因此，汽车工业发达的国家都非常重视汽车安全性的研究。
目前汽车工业己成为我国的支柱产业之一，所以，为了提高汽车的质量，保证行驶的安全性，在大力发展我国的汽车工业的同时，这就要求生产厂家对每一批产品必须进行质量检测，而其中转向器是汽车维持驾驶员给定方向稳定行驶能力(即操纵稳定性)的基本保障，所以汽车转向器综合性能试验成了汽车性能测试中的一个重要项目。
由于汽车转向器属于汽车系统中的关键部件，它在汽车系统中占有重要位置，因而它的发展同时也反映了汽车工业的发展，它的规模和质量也成为了衡量汽车工业发展水平的重要标志之一。
近年来随着我过汽车工业的迅猛发展，作为汽车的重要安全部件—汽车转向器的生产水平也有了很大的提高。
在汽车转向器生产行业里，70年代推广循环球转向器，80年代开发和推广了循环球变传动比转向器，到了90年代，驾驶员对汽车转向器性能的要求有了进一步的提高，要求转向更轻便，操纵更灵敏。
随着汽车的高速比和超低压扁轮胎的通用化，过去的采用循环球转向器和循环球变传比转向器只能相对的解决转向轻便性和操纵灵敏性问题，现在虽然转向器以向动力转向发展，但大部分汽车还应用机械型转向器，如何改进转向器的设计，使之更加适合驾驶者，是最重要的，因此还需不断改进。
汽车转向系 报告
西安航空职业技术学院毕 业 设 计 开 题 报 告系 别： 航空维修工程系 专 业： 汽车运用技术 班级学号： 08506211 学生姓名： 周伟指导教师： 孟志坚西安航空职业技术学院制2010 年 12 月 20日毕业设计开题报告（3）主要技术指标：采用特制成型管材，承载能力强；.高耐磨新型尼龙螺母作为主要传动件，整机性能达到国际先进水平；选用优质限位开关控制上、下行程，并配有同步保险急停装置；丝杆螺母传动，在任意位置均能自锁，双螺母机械保险，确保安全、可靠，选用优质三角带，使用寿命长，采用特种材料制造滑块导向，举升平稳；托臂在其活动范围内任意角度自锁，托盘橡胶耐磨并易于更换。
（4）设计思路根据我国设备使用的发展现状，以及汽车行业和新材料的应用情况，确定以双柱举升机为设计对象和代表。
双柱举升机设备的设计思路如下：首先设计出举升设备的整体尺寸，达到适应各种轿车的使用水平在举升设备基座上标明各个部件的安装位置设计举升装置及强度计算与校核所需举升力的大小及作用点位置设计支撑结构、限位并强度计算与校核按要求选配相应的液压部件（5）进度计划时间安排序号毕业设计阶段性工作及成果1收集资料确定设计方案1---2周2调研、实验、初步设计3---4周3设计、绘图、台架制作5---6周7周4校对图纸、初步完成毕业设计5完成毕业设计8周（6）参考文献参考文献[1] 王忠志主编.精密研磨[M].北京：中国计量出版社，1989.[2] 李虹.砂带磨削[OL].中国机床网，2006-9-16.[3] 唐金松主编.简明机械设计手册（第二版）[M].上海:上海科学技术出版社，2002.[4] 徐薄滋等编.带传动[M].北京：高等教育出版社，1988.[5] 李虹.细长轴砂带磨抛工艺研究[OL].中国机床网，2006-9-16.[6] 黄云 朱派龙编.砂带磨削原理及应用[M].重庆：重庆大学出版社，1993.[7] 李伯民.实用磨削技术[M].北京：高等教育出版社，1995.[8] 李虹.砂带磨抛细长轴精度研究[OL].中国机床网，2006-9-16.[9] 李虹.细长轴砂带磨抛表面粗糙度研究[OL].中国机床网，2006-9-16.[10] Abrasives Market - UK ，2006-9-16.[11] 王天成.砂带磨削发展[OL].中国研磨网，2006-9-16.[12] Mohawk Lifts Car Lifts, Truck Lifts, Vehicle Hoists, Home Auto Lifts, Garage Lifts [W]. [13] Mohawk Lifts HR6 [W]. [14] Mohawk Lifts USL-6000[W]. [15] 杨黎明等主编.机械零件设计手册[M].北京：国防工业出版社，1987.[16] 黄贤武.传感器原理与应用[M]. 西安:电子科技大学出版社,1999.[5] 杨渝钦.控制电机[M]. 北京:机械工业出版社,1998.[17] ALI ALCTV-1998, AUTOMOTIVE LIFTS-SAFETY REQUIREMENTS FOR CONSTRUCTION, TESTING AND VALIDATION [S].[18] 国内举升机市场2005年度调查报告[W]. [19] 举升机的结构特点介绍[W]. [20] 广西大学编写.实用机械零件手册[M].南宁：广西人民出版社，1987.[21] 电机工程手册编辑会主编.机械工程手册[M].北京：机械工业出版社，1981.[22] 张英会主编.弹簧[M].北京：机械工业出版社，1982.[23] 汪曾祥 魏光英主编.弹簧设计手册[M].上海：上海科学文献技术出版社，1994.[24] 施高义等主编.连轴器[M].北京：机械工业出版社，1988.[25] 胡寿松主编.自动控制原理[M].北京：国防工业出版社，1994.[26]《齿轮手册》编委会主编.齿轮手册[M]：上册.北京：机械工业出版社，1998.[27] 浦炎主编.机械传动装置设计手册[M]:上册.北京：机械工业出版社，1999.[28] 顾永泉著.机械密封实用技术[M].北京：机械工业出版社，2001.[29] 邹惠君编著.机械系统设计原理[M].北京：科学出版社，2003.[30] C.H柯热夫尼夫等.机构[M]:上下册.北京：机械工业出版社，1999.指导教师意见：课题难度适中，工作量较饱满，进度安排合理，工作条件具备，同意开题。
转向系统设计说明书
转向系统设计说明书转向系统设计说明书一、需求分析1.1系统简介本转向系统设计是为汽车制造企业设计的一款新型转向系统，包括方向盘、转向齿轮、转向杆等组件，用于汽车转向操作。
1.2系统功能本系统主要实现以下功能：（1）实现车辆转向操作；（2）提供灵敏度和舒适性，使驾驶员可以轻松驾驶；（3）确保车辆转向时的安全性。
1.3使用环境本系统主要用于汽车行驶时的转向操作，适用于各类车辆，包括小汽车、大型客车、货车、越野车等。
1.4系统需求（1）具有可靠性和耐用性；（2）转向灵敏度高，操控舒适；（3）保证转向操作安全；（4）可适应各种驾驶员的需求。
二、系统设计2.1系统架构本转向系统采用传统的齿轮传动转向系统。
主要包括方向盘、转向齿轮、转向杆等组件，在行驶过程中通过变换转向齿轮的位置，控制车轮的转向。
2.2系统组成本转向系统包括以下组件：（1）方向盘：由驾驶员操控，控制转向的方向。
（2）转向齿轮：连接车轮的转向轴，通过旋转控制车轮角度，实现左右转向操作。
（3）转向杆：将方向盘的旋转运动转换成转向齿轮的轴向运动。
（4）轴承：用于支撑转向齿轮，使其顺畅运转。
2.3系统工作原理当驾驶员通过方向盘控制转向时，方向盘传递力量到转向齿轮上，通过转向齿轮转动和转向杆的传动作用，使车轮转向。
其中，转向齿轮是通过齿轮副传动，将方向盘的旋转运动转换成轴向运动，控制车轮的转向角度。
2.4系统性能（1）灵敏度：驾驶员控制方向盘时，系统应能快速反应，确保车辆转向灵敏。
（2）舒适性：转向时不应有任何异响或抖动感，使驾驶员的操控更加舒适。
（3）可靠性：系统应具有较高的可靠性和耐久性，确保在各种路况下的转向操作安全。
三、结论本转向系统是一种新型的汽车转向系统，采用传统的齿轮传动技术，实现车辆转向操作。
系统整体性能较强，灵敏度高、舒适性好、可靠性强。
同时，本系统还具有可扩展性，在不断的设计应用和技术进步中，可为用户提供更多更好的服务。
汽车转向机构的设计毕业设计1 精品
汽车设计课程设计说明书题目：汽车转向机构的设计学院：机械与汽车工程学院专业：汽车制造与装配论文摘要本设计课题为汽车转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计。
首先对汽车转向系进行概述，二是作设计前期数据准备，三是转向器形式的选择以及初定各个参数，四是对齿轮齿条式转向器的主要部件进行分析。
设计中运用AutoCAD 作出齿轮齿条式转向器的零件图。
本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。
实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。
在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向关键词：转向机构，齿轮齿条,机械转向目录1 绪论 (1)1.1汽车转向系统概述 (1)1.2汽车转向系统的国内外现状及发展趋势 (2)2 机械转向系统的性参数 (4)2.1机械转向系统的结构组成 (4)2.2转向系统的性能要求 (5)2.3转向系的效率 (6)2.4传动比特性 (7)2.5转向器传动副的传动间隙 (9)3 机械式转向器总体方案初步设计 (10)3.1转向器的分类及设计选择 (10)3.2齿轮齿条式转向器的基本设计 (11)3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (11)3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (12)3.2.5 齿轮轴的结构设计 (14)3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (15)4转向传动机构设计 (16)4.1转向传动机构原理 (16)4.2转向梯形的布置 (17)4.3转向梯形机构尺寸的初步确定 (17)4.5转向传送机构的臂、杆与球销 (19)4.6转向横拉杆及其端部 (19)4.4杆件设计结果 (20)5.1转向垂臂 (21)5.2 侧盖 (22)5.3齿条 (23)5.4齿轮轴 (24)5.5横拉杆接头 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 汽车转向系统概述汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。
汽车转向器毕业设计
汽车转向器毕业设计【篇一：毕业设计汽车转向系统】摘要本设计课题为汽车前轮转向系统的设计，课题以机械式转向系统的齿轮齿条式转向器设计及校核、整体式转向梯形机构的设计及验算为中心。
首先对汽车转向系进行概述，二是作设计前期数据准备，三是转向器形式的选择以及初定各个参数，四是对齿轮齿条式转向器的主要部件进行受力分析与数据校核，五是对整体式转向梯形机构的设计以及验算，并根据梯形数据对转向传动机构作尺寸设计。
在转向梯形机构设计方面。
运用了优化计算工具matlab进行设计及验算。
matlab强大的计算功能以及简单的程序语法，使设计在参数变更时得到快捷而可靠的数据分析和直观的二维曲线图。
最后设计中运用autocad和catia作出齿轮齿条式转向器的零件图以及装配图。
关键词：转向机构，齿轮齿条，整体式转向梯形，matlab梯形abstractthe title of this topic is the design of steering system. rack and pinion steering of mechanical steering system and integrated steering trapezoid mechanism gear to the design as the center. firstly make an overview of the steering system. secondly take a preparation of the data of the design. thirdly, make a choice of the steering form and determine the primary parameters and design the structure of rack and pinion steering. fourthly, stress analysis and data checking of the rack and pinion steering. fifthly, design of steering trapezoid mechanism, according to the trapezoidal data make an analysis and design of steering linkage.in the design of integrated steering trapezoid mechanism the computational tools matlab had been used to design and checking of the data. the powerful computing and intuitive charts of the matlab can give us accurate and quickly data. in the end autocad and catia were used to make a rack and pinion steering parts diagrams and assembly drawingskeywords: steering system，mechanical type steering gear and gear rack，integrated steering trapezoid，matlab trapezoid目录1 绪论 ....................................................................................................... (1)1.1 汽车转向系统概述 (1)1.2 汽车转向系统的国内外现状及发展趋势 (2)1.3 研究内容及论文构成 (3)2 机械转向系统的性能要求及参数 (5)2.1 机械转向系统的结构组成 (5)2.2 转向系统的性能要求 (6)2.3 转向系的效率 ....................................................................................................... . (7)2.4 传动比特性 ....................................................................................................... .. (9)2.5 转向器传动副的传动间隙 (11)3 机械式转向器总体方案初步设计 (12)3.1 转向器的分类及设计选择 (12)3.2 齿轮齿条式转向器的基本设计 (12)3.2.1 齿轮齿条式转向器的结构选择 (12)3.2.2 齿轮齿条式转向器的布置形式 (14)3.2.3 设计目标参数表以及对应的转向轮偏角计算 (15)3.2.4 转向器参数选取与计算 (16)3.2.5 齿轮轴的结构设计 (19)3.2.6 转向器材料及其他零件选择 (20)4 齿轮齿条转向器校核 ....................................................................................................... (21)4.1 齿条的强度计算 (21)4.1.1 齿条受力分析 (21)4.1.2 齿条齿根弯曲强度的计算 (22)4.2 小齿轮的强度计算 (23)4.2.1 齿面接触疲劳强度计算 (23)4.2.2 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算 (26)4. 3 齿轮轴强度校核 (27)5 转向梯形机构的设计 ....................................................................................................... (31)5.1 转向梯形机构概述 (31)5.2 整体式转向梯形机构方案分析 (32)5.3 整体式转向梯形机构数学模型分析 (32)5.4 基于matlab的整体式转向梯形机构优化设计 (35)5.4.1 转向梯形机构的优化概况 (35)5.4.2 转向梯形机构设计思路 (36)5.4.3 基于matlab的转向梯形机构设计 (36)5.5 转向传动机构的设计 (43)5.5.1 转向传送机构的臂、杆与球销 (43)5.5.2 转向横拉杆及其端部 (43)6 基于catia的齿轮齿条式转向系统的三维建模 (45)6.1 catia软件简介 (45)6.2 齿轮齿条式转向系统的主要部件三维建模 (45)结论 ....................................................................................................... .. (49)参考文献 ....................................................................................................... ........................... 50 致谢 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。
转向操纵机构设计报告
实验一：可分离式汽车转向操作机构设计与三维CAD建模分析实验报告一、实验过程说明1、引言随着社会经济和汽车工业的发展，汽车变得越来越普及。
汽车转向管柱作为驾驶员操控汽车的重要部件，其安全性和可靠性显得尤为重要。
在汽车行驶的过程中，任何来自转向管柱的异响、卡滞和变形过大都会给驾驶员造成很大的心理压力，影响行车安全。
转向管柱主要包括转向轴总成、上柱管、管柱支架、紧定螺栓、拉脱锁、下柱管、下支架、旋铆销轴、锁定手柄等。
转向轴总成通常是上端加工有连接花键，用来安装方向盘；下端焊接有万向节总成，与转向器连接，实现转向扭矩的传递。
上、下柱管装配在一起，通过管柱支架和下支架安装在车架上。
拉脱锁与管柱支架通过注塑装配在一起。
它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
同时装有转向柱管安全装置和方向盘位置调节装置，分别是用于当转向轴受到巨大的冲击时产生轴向位移，使支架或支撑塑性变形来吸收冲击能量，防止驾驶人员因转向机构原因而受伤；以及因驾驶员身高不同，把握方向盘时要调整方向盘的高度来达到安全舒适的状态。
转向操作机构是汽车上不可或缺的一部分，其工作可靠性直接影响行驶安全。
本实验是根据机械原理，参考大众新桑塔纳转向操作机构参数，设计了转向操作机构的传动机构和动力机构。
并运用本课程所学的知识，基于UG建模软件对转向操作机构的机构零件进行结构设计和优化，然后运用ADAMS运动学仿真软件对转向操作机构进行仿真分析以及动画制作，对相关的参数进行分析，终完成本转向操作机构的简易设计。
2、可分离式机构设计方案与参数计算（1）设计方案根据网上查找的资料，转向吸能装置的设计方案一般有如下几种：①可分离式机构简图如图2.1所示。
此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向机构本身并不包含吸能装置。
②网格管、波纹管变形吸能式机构简图如图2.2所示。
其转向操纵机构的转向轴和转向管柱都分成两段，上转向轴和下转向轴之间通过细花键结合并传递转向力矩，同时它们二者之间可以作轴向伸缩滑动。
转向梯形机构设计报告
采用齿轮齿条式转向器的转向梯形机构优化设计报告指导老师：***学生：黄志宇学号：********专业班级：车辆工程04班重庆大学方程式赛车创新实践班二〇一七年二月赛车转向系统是关系到赛车性能的主要系统，它是用来改变或恢复汽车行驶方向的系统的总称，通常，车手通过转向系统使转向轮偏转一定角度实现行驶方向改变。
赛车转向系统一股由方向盘、快拆、转向轴、转向柱、万向节、转向器、转向拉杆、梯形臂等部分组成。
其中，方向盘用于输入转向角度，快拆用于快速分离方向盘与转向柱，转向柱、转向轴、万向节共同将方向盘输入角度传递到转向器，转向器通过内部传动副机构将旋转运动转化为转向拉杆的直线运动，转向拉杆与梯形臂作用于转向节，实现车轮转向。
图1展示了转向系梯形结构，图2展示了赛车转向系统构成。
图1转向梯形机构图2赛车转向系统构成由于大赛组委会规则里面明确规定不允许使用线控或者电动转向，考虑到在赛车转向系统布置空间有限，且有严格的成本限制，以及轻量化的赛车设计目标，将赛车转向器范围限定机械式转向器。
目前，国内外的大多数方程式赛车采用齿轮齿条式转向器和断开式转向梯形结构。
●齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮齿条，其中，齿轮多与转向柱做成一体，齿条多与转向横拉杆直接连接，连接点即为断开点位置。
根据输出位置不同，分为两端输出式和中间输出式。
其主要优点是：结构简单，体积小，易于设计制作；转向器可选材料多样，壳体可选用招合金，质量轻；传动效率较高；容易实现调隙，当齿轮齿条或者齿条与壳体之间产生间隙时，可以通过安装在齿条背部的挤压力可调的弹簧来消除间隙；转向角度大，制造成本低。
其主要缺点是：传动副釆用齿轮齿条，正效率非常髙的同时，逆效率非常高，可以到达当汽车在颠簸路面上行驶时，路感反馈强烈，来自路面的反冲力很容易传递到方向盘；转向力矩大，驾驶员操纵费力，对方向盘的反冲容易造成驾驶员精神紧张，过度疲劳。
●断开式转向梯形结构根据转向器和梯形的布置位置的不同，断开式转向梯形又分为四类，分别为：转向器前置梯形前置，转向器后置梯形后置，转向器前置梯形后置，转向节后置梯形前置。
转向运动校核报告规范
目录1. 概述 (2)2.转向运动校核 (2)3. 转向运动分析结果及总结 (9)参考文献 (10)1.概述转向系是汽车上的重要总成，汽车在行驶过程中需要不断的变化运动方向，如果转向失控的话，将会造成严重的交通事故。
因此转向系统既是安全件又是关键件，在整车设计过程中，必须验证转向系统布置空间的合理性。
转向拉杆通过球铰与转向节臂连接，在前悬架的不断运动过程中，引起转向节臂、转向拉杆的不断运动，为了保证可靠转向，需要对转向运动进行分析。
下面对XX车型转向运动进行分析，对其空间布置进行校核。
2.转向运动校核根据转向器的相关参数，转向器的行程为xx mm，将此参数输入到包括转向器、转向拉杆及车轮的机构中，可得内外轮转向角（满载状态）分别为XX º、XX º。
2.1 转向盘与相邻部件间隙校核1）转向管柱下极限时转向盘与驾驶员座椅的最小间隙为158.5mm，如图1：图12）转向盘与组合开关护罩的最小间隙为5.0mm，如图2：图22.2 转向系统与仪表板系统间隙校核1）转向管柱下极限位置时转向电机与仪表板管梁的最小间隙为14.0mm，如图3：图32）转向管柱上极限位置时转向控制器与管梁上制动踏板安装支架最小间隙为10.9mm，如图4：图43）转向管柱上极限位置时转向控制器与管梁上管柱安装支架的最小间隙为5.6mm，如图5：图52.3转向系统与制动踏板总成、油门踏板总成的间隙校核：1）转向管柱上极限位置时转向传动轴固定螺栓与制动踏板臂运动过程中的最小间隙为16.0mm，如图6：图62）转向管柱上极限位置时转向管柱下安装支架与制动踏板支架最小间隙为18.3mm，如图7：图73）转向管柱下固定螺栓与制动踏板臂（初始位置）的最小间隙为10.5mm，如图8；图84）转向管柱下极限位置时转向管柱下安装支架固定螺栓与制动踏板臂（初始位置）最小间隙为16.9mm，如图9；图95）转向传动轴与油门踏板的最小间隙为33.1mm，如图10：图106）转向传动轴防尘罩与油门踏板安装支架最小间隙为6.1mm，如图11：图112.4 转向拉杆与周边间隙校核1）转向拉杆球头座与轮辋的最小间隙为29.2mm(上极限左转极限位置)，如图12：图122）根据CAE的运动分析结果，转向拉杆与传动轴的最小间隙为64.9mm(上极限左转极限位置)，如图13：图133）根据CAE的运动分析结果，转向拉杆与横向稳定杆的最小间隙为14.0mm(下极限左转极限位置)，如图14：图142.5 转向系统与其他相关部件间隙校核1）转向器与动力总成的最小间隙为19.2mm，如图15所示：图152）转向管柱上极限位置时转向电机与空调诱风管的最小间隙为17.2mm，如图16：图162.6 转向管柱、转向传动轴及转向机输入轴夹角校核转向管柱调节角度为2.8°，设转向管柱与转向传动轴夹角为α,转向传动轴与方向机输入花键轴夹角为β。
汽车转向机构设计(大学毕业设计)
汽车转向机构设计(大学毕业设计)本文旨在探讨汽车转向机构设计的背景、意义以及其在大学毕业设计中的目的和重要性。
汽车转向机构的设计是汽车工程中的重要环节，它直接影响着车辆的操控性能和安全性。
因此，对于汽车工程专业的学生而言，深入研究和理解转向机构的设计原理和方法具有重要意义。
在大学毕业设计中选择研究汽车转向机构设计的话题，一方面可以拓宽学生的专业知识和技能，提高其在汽车工程领域的综合素质；另一方面，通过实际设计方案的研究与实施，使学生对理论知识的应用能力得到进一步锻炼和提升。
本文将首先介绍汽车转向机构设计的背景和意义，强调其在汽车工程中的重要性。
然后，将探讨转向机构设计的基本原理和方法，包括传动机构、转向系统及其相关部件的选择和设计等方面的内容。
最后，通过对实际案例的分析和总结，总结出一套完整可行的汽车转向机构设计方案，并对未来可能的改进和发展方向进行展望。
通过本文的研究，将有助于提高汽车工程专业学生对汽车转向机构设计的理解和掌握，同时也为未来相关研究和实践工作提供了借鉴和参考。
研究目标明确研究汽车转向机构设计的目标和要解决的问题，例如提高驾驶安全性、提升转向机构的性能等。
研究内容和方法明确研究汽车转向机构设计的目标和要解决的问题，例如提高驾驶安全性、提升转向机构的性能等。
研究内容和方法本文旨在对汽车转向机构进行设计，并将其作为大学毕业设计的研究内容。
本研究将详细介绍转向机构的结构、原理以及涉及的相关知识点，以便深入了解转向机构的工作原理和相关概念。
本文旨在对汽车转向机构进行设计，并将其作为大学毕业设计的研究内容。
本研究将详细介绍转向机构的结构、原理以及涉及的相关知识点，以便深入了解转向机构的工作原理和相关概念。
在进行研究时，将采用以下方法和实验步骤来解决问题：文献调研：通过查阅相关文献和资料，了解转向机构的基本构造和工作原理，掌握相关研究领域的最新进展。
理论分析：对转向机构的结构和原理进行理论分析，分析各个部件的功能和相互关系，为后续设计提供理论基础。
车辆毕业设计-东风越野平板运输车转向机构设计（全套CAD图纸）
摘要在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。
我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的行驶意图。
在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。
本文主要介绍汽车转向系的组成和作用，在对大量资料分析研究的基础上，提出运输车用循环球转向器的性能指标和机构方案。
并且采用相关数据进行机械式转向机构的设计，对各种机械转向器的利弊进行分析，进行循环球转向器的总体和零部件CAD设计。
关键词:驾驶；转向系统；转向器；设计；计算ABSTRACTIn the process of travelling,steering is the most basic movement.We operate and control the automobile through the steering wheel,thus to achieve our intention of driving. On the modern automobile,the steering system is one of the most basic systems,it is also a essential unit which affect the automobile’s initiative secure.How to design the steering characteristic of automobile,enable the automobile to have good handling quality,which is always an important topic to various automobiles factory and the scientific research institution.Es pecially at the time of coming to high speed,drivers becoming personnel amateur,stream of vehicles crowded today,in view of the different crowd of driving,the design of automobile appears especially importantly.This article mainly introduc automobile steering composition and function system,and uses the correlate data to carry on the design which based on mechanical type rotation gear, carriy on the analysis to each kind of mechanical diverter advantages,designs the corresponding steering gear.Analysising the advantages and defect of different kind of streeing machinery,and carry on designing the whole and part on cad roof.Key words:Drive;Steering System;Diverter;Design;Calculate目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3设计研究的主要内容 (6)第2章转向机构方案分析 (7)2.1齿轮齿条式转向器 (7)2.2循环球式转向器 (9)2.3蜗杆滚轮式转向器 (10)2.4蜗杆指销式转向器 (11)2.5转向盘的尺寸及布置 (11)2.6转向轴的防伤安全措施 (11)2.7转向机构方案确定 (12)2.8本章小结 (12)第3章转向机构的参数分析与确定 (13)3.1转向系计算载荷的确定 (13)3.2转向器的效率 (14)3.2.1转向器的正效率 (15)3.2.2转向器的逆效率 (16)3.3传动比的变化特性 (16)3.3.1转向系传动比 (16)3.3.2传动比与转向系角传动比的关系 (17)3.3.3转向系的角传动比 (18)3.3.4转向器角传动比及其变化规律 (18)3.4转向器传动副的传动间隙t (19)3.4.1转向器传动间隙特性 (19)3.4.2传动间隙特性的确定 (20)3.5转向盘的总转动圈数 (22)3.6本章小结 (22)第4章转向机构设计 (23)4.1主要尺寸参数的选择 (23)4.1.1螺杆、钢球、螺母传动副 (23)4.1.2钢球直径d及数量n (23)4.1.3滚道截面 (24)4.1.4接触角 (24)4.1.5螺距P和螺距导程角 (24)4.1.6工作钢球圈数W (25)4.2齿条、齿扇传动副设计 (28)4.3滚珠螺旋传动 (32)4.3.1工作原理与结构 (33)4.3.2滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法 (34)4.4单螺母预紧原理（偏置导程法） (35)4.5转向摇臂直径的确定 (35)4.6转向传送机构的臂、杆与球销 (36)4.7本章小结 (37)第5章转向机构强度计算 (38)5.1钢球与滚道的强度计算 (38)5.2齿轮强度计算 (39)5.3轴的强度计算 (40)5.3.1转向横拉杆稳定安全系数 (40)5.3.2转向节臂弯曲强度验算 (40)5.3.3转向摇臂弯曲强度验算 (41)5.4本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录 (45)第1章绪论1.1引言汽车在行驶过程中，为了适应各种道路情况和行驶条件，经常需要改变行驶方向或修正行驶方向，如转向、超车和避让等。
汽车转向机构设计方案
汽车转向机构设计方案1.1课程设计目的和任务机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练的必不可少的实践性教学环节。
机械原理课程设计教学所要达到的目的是：1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械原理课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。
2、通过制定设计方案、合理选择机构的类型、正确地对机构的运动和受力进行分析和计算，让学生对机构设计有一个较完整的概念。
3、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决机构设计问题的基本技能。
机械原理课程设计教学的任务是：机械原理课程设计通常选择一般用途的机构为题目，根据已知机械的工作要求，对机构进行选型与组合，设计出几种机构方案，并对其加以比较和确定，然后对所选定方案中的机构进行运动和动力分析，确定出最优的机构参数，绘制机构运动性能曲线。
1.2课程设计容和基本要求机械原理课程设计是在机械原理课程完成后集中进行的教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。
每个学生都应明确课程设计的任务和要求，拟定设计计划，保证设计进度、设计质量，按时完成课程。
在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。
要求设计态度严肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保课程设计达到教学基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。
1)机械原理课程设计步骤（1）机构运动方案设计。
即根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案；（2）设计上述各机构。
根据选定的方案采用各机构，如凸轮机构、连杆机构、齿轮机构、间歇运动机构及其组合机构等，即具体机构的尺度综合，求出机构的主要尺寸；（3）根据上面求得的尺寸，按比例画出全部机构的运动简图及运动循环图；（4）据此对上述机构进行运动分析，并进行基于ADAMS软件的机构建模与运动仿真。
转向设计报告
注：转向反馈是由前轮遇到不平路面而引起的转 向盘的运动。
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7 齿轮齿条式转向器的总体设计要求 齿轮齿条式转向器的齿轮多数采用斜齿圆柱齿轮。齿轮模数取值范围多在2～ 3mm之间。主动小齿轮齿数多数在5～7个齿范围变化，压力角取20°，齿轮 螺旋角取值范围多为9°～15°。齿条齿数应根据转向轮达到最大偏转角时， 相应的齿条移动行程应达到的值来确定。变速比的齿条压力角，对现有结构 在12°～35°范围内变化。此外，设计时应验算齿轮的抗弯强度和接触强度。 主动小齿轮选用16MnCr5或15CrNi6材料制造，而齿条常采用45钢制造。为 16MnCr5 15CrNi6 45 减轻质量，壳体用铝合金压铸。
注:计算MR主要是为了下面的确定构件的直径。
2 转向横拉杆直径的确定：
3 齿条 齿条是在金属壳体内来回滑动的，加工有齿形的金属条。转向器壳体是 安装在前横梁或前围板的固定位置上的。齿条代替梯形转向杆系的摇 杆和转向摇臂，并保证转向横拉杆在适当的高度以使他们与悬架下摆 臂平行。齿条可以比作是梯形转向杆系的转向直拉杆。导向座将齿条 支持在转向器壳体上。齿条的横向运动拉动或推动转向横拉杆，使前 轮转向(图3.3-1）。
• 3断开式转向梯形机构设计 断开式转向梯形机构设计 • 3.1理想的左右转向轮的转角关系 • 合理的转向梯形机构设计可以保证汽车转向时内,外转向轮尽可能做无 滑动的纯滚动,从而减少轮胎磨损,保证良好的转向性能和抓地性能.设 计的转向系需要满足内,外侧转角关系曲线与理论上要求的内外侧转角 运动曲线一致或尽可能地接近. • 要求转向系统尽可能地保证在汽车转向时，所有的车轮均作纯滚动。 显然，这只有在所有车轮的轴线都相交于一点时方能实现，此交点被 称为转向中心。 • 赛车转向机构转向梯形前置，转向拉杆横置，转向机构为齿轮齿条式。 转向梯形机构满足阿克曼定理： cotβ-cotα= • 式中：b—两侧主销轴线与地面交点之间的距离； • l—轴距
现代汽车的全液压式转向机构设计(2020版)
( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改现代汽车的全液压式转向机构设计(2020版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process现代汽车的全液压式转向机构设计(2020版)控制汽车行驶方向的转向系统与汽车的操纵稳定性最为密切，而车的转向系是用来改变或保持汽车行驶方向的装置，由转向控制机构、转向传动装置、转向轮和专用机构组成。
为了提高转向性能，当前现代汽车的全液压式转向机构应用比较多。
本文首先概述了现代汽车转向机构的设计要求，分析了全液压式转向机构的结构与工作特性，验证了现代汽车的全液压式转向机构的助力特性，通过稳态回转试验探讨了现代汽车的全液压式转向机构的价值。
汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。
而其中的汽车转向性能是汽车的主要性能之一，它直接影响到汽车的操纵稳定性，对于确保车辆的安全行驶起着重要的作用。
动力转向机是利用外部动力协助司机轻便操作转向盘的装置，随着最近汽车发动机马力的增大和扁平轮胎的普遍使用，使车重和转向阻力都加大了，需要涉及合理的转向机构。
液压助力转向系统是最早采用的助力转向系统的形式，电子技术、电气技术及新的控制策略的应用使得转向系统发生了革命性的变化，助力转向系统由传统的液压助力转向系统向电控液压助力转向系统、电动液压助力转向系统、电动助力转向系统发展，但是液压系统也仍然具有很好的应用价值。
本文具体探讨了现代汽车的全液压式转向机构设计，现报告如下。
自制遥控车转向机构设计说明书
课程设计任务书机制6班区焯荣200930510624课题名称：遥控车转向机构设计及加工课程设计目的：随着CAD/CAE/CAPP/CAM术的不断发展，其应用领域越来越广泛。
为了使学生更好地掌握CAD/CAE/CAPP/CA相关技术在设计及实际加工中的应用，特设计本课程设计。
本课程设计知识覆盖面广，涉及到机械制图学、机械工程材料、机械设计、制造基础、模具设计及制造、数控加工工艺学、三维设计软件、工程设计美学、人机工程学等专业基础理论课的知识，以及产品装配的实践能力。
通过本课程设计，学生能够熟悉应用所学知识结合先进的CAD/CAE/CAPP/CA软件解决工程实际问题的方法，初步掌握零件设计，模具设计及加工的方法和步骤，培养严肃认真的科学态度，提高对所学知识综合运用的能力，培养团结协作精神，为走向工作岗位奠定基础。
1.课程设计的主要内容：课题分析；CAD/CAE/CAPP/CAM件产品设计模块的综合应用；利用CAD/CAE/CAPP/CA相关软件进行装配模型、分析模型、加工模型、模具模型等的设计，包括相应的计算公式和计算的具体步骤；CAD/CAE/CAPP/CAM关软件在产品制造及模拟加工模块的综合运用。
整理课程设计说明书。
.、八、-刖言:国内外遥控车多以双舵机（一种步进电机）加连杆控制方向，应外一种中低级的模型车采用单舵机自动回正的方式控制方向。
采取双舵机垂直放置，带动连杆水平移动的方式改变车轮的转向角度，这种方式是目前最为广泛采用的机构。
其优点有1、采用双舵机增加了力矩，使得轮子的转向力大大增强。
2、结构稳定可靠。
3、精确性高，动作迅速。
缺点是：成本较高，相应的配置必须跟随机构的强度而进行升级提升。
如小车底盘要采用强度更高，韧性更好的材料，设计也要保证底盘两侧不会因为急速转向而破裂的情况等等。
此外还有机构复杂、制造困难等的不足之处。
此外，如市场上常见的玩具车例如“雷速登”等小型模型车，采用的是单个舵机控制系统。
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实验一：可分离式汽车转向操作机构设计与三维CAD建模分析实验报告一、实验过程说明1、引言随着社会经济和汽车工业的发展，汽车变得越来越普及。
汽车转向管柱作为驾驶员操控汽车的重要部件，其安全性和可靠性显得尤为重要。
在汽车行驶的过程中，任何来自转向管柱的异响、卡滞和变形过大都会给驾驶员造成很大的心理压力，影响行车安全。
转向管柱主要包括转向轴总成、上柱管、管柱支架、紧定螺栓、拉脱锁、下柱管、下支架、旋铆销轴、锁定手柄等。
转向轴总成通常是上端加工有连接花键，用来安装方向盘；下端焊接有万向节总成，与转向器连接，实现转向扭矩的传递。
上、下柱管装配在一起，通过管柱支架和下支架安装在车架上。
拉脱锁与管柱支架通过注塑装配在一起。
它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
同时装有转向柱管安全装置和方向盘位置调节装置，分别是用于当转向轴受到巨大的冲击时产生轴向位移，使支架或支撑塑性变形来吸收冲击能量，防止驾驶人员因转向机构原因而受伤；以及因驾驶员身高不同，把握方向盘时要调整方向盘的高度来达到安全舒适的状态。
转向操作机构是汽车上不可或缺的一部分，其工作可靠性直接影响行驶安全。
本实验是根据机械原理，参考大众新桑塔纳转向操作机构参数，设计了转向操作机构的传动机构和动力机构。
并运用本课程所学的知识，基于UG建模软件对转向操作机构的机构零件进行结构设计和优化，然后运用ADAMS运动学仿真软件对转向操作机构进行仿真分析以及动画制作，对相关的参数进行分析，终完成本转向操作机构的简易设计。
2、可分离式机构设计方案与参数计算（1）设计方案根据网上查找的资料，转向吸能装置的设计方案一般有如下几种：①可分离式机构简图如图2.1所示。
此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向机构本身并不包含吸能装置。
②网格管、波纹管变形吸能式机构简图如图2.2所示。
其转向操纵机构的转向轴和转向管柱都分成两段，上转向轴和下转向轴之间通过细花键结合并传递转向力矩，同时它们二者之间可以作轴向伸缩滑动。
在下转向轴的外边装有波纹管，它在受到压缩时能轴向收缩变形并消耗冲击能量。
它的下转向管柱的上端套在上转向管柱里面，但二者不直接连接，而是通过管柱压圈和限位块分别对它们进行定位。
当汽车撞车时，下转向管柱向上移动，在第一次冲击力的作用下限位块首先被剪断并消耗能量，与此同时转向管柱和转向轴都作轴向收缩。
当受到第二次冲击时，上转向轴下移，压缩波纹管使之收缩变形并消耗冲击能量。
③钢球滚压变形式机构简图如图2.3所示。
其结构分为转向管柱上下两段，上转向管柱比下转向管柱稍细，可套在下转向管柱的内孔里，二者之间压入带有塑料隔圈的钢球。
隔圈圈起钢球保持架的作用，钢球与上下转向管柱压紧并使之结合在一起。
在撞车时，上下管柱在轴向相对移动，这时钢球边转动边在上下转向管柱的壁上压出沟槽，从而消耗了冲击能量。
④支架变形缓冲式机构简图如图2.4所示。
发生碰撞时，转向器向后移动，下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中，上转向传动轴被压扁，吸收了冲击能量。
此外，转向管柱通过支架和U形金属板固定在仪表板上。
当驾驶员身体撞击转向盘后，转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。
这时，一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。
图2.1图2.2图2.3 图2.4（2）设计要求根据汽车驾驶的要求，汽车转向操作机构有如下设计要求：①操纵轻便，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
②转向盘转动方向与汽车行驶方向的改变相一致。
③按照《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》的试验程序，人体模块以24.1km/h—25.3km/h的相对速度撞击转向操纵装置时，转向操纵装置作用在人体模块上的水平力不得超过11123N。
④转向操纵装置面向驾驶员侧能被直径为165mm球体接触的部分应平滑，尖角或凸起部位的圆角半径不得小于2.5mm。
⑤压缩行程：转向柱及中间轴的可压缩行程150mm以上；⑥转向柱系统烦人最小临界压力：1.1—2.5kN；⑦转向柱断开联接盒分离力：联接盒每个注塑销的破坏力为500N，转向柱上每个可断裂联接盒一般有2—4个注塑销；⑧除了保证规定的轴向压缩力外，还要足够的抗弯强度，以提高轴向吸能效果；⑨压缩吸能部分上下端有一定的强度和刚度差异，保证压缩吸能力的传递根据设计要求，综合考虑其他因素，参考上诉第一种设计方案进行设计。
把汽车转向操作机构机构主要分成三部分：一部分机构为方向盘机构，主要由骨架等组成，通过矩形细花键与转向轴上端相连，并用螺母轴向固定限位；另一部分的机构为上转向轴，从转向管柱中穿过并通过支撑轴承和上端轴承支撑在转向管柱中，转向轴上下端用弹性挡圈轴向限位；另一部分为转向柱管，用支架固定在驾驶室的前围板上，转向柱管上装有组合开关、点火开关等部件。
本次设计中传动机构使用可分离式缓冲吸能机构，动力机构参照实际汽车的转向操纵机构为动力部分，简化为传动机构得到汽车转向操作机构完整的机构简图如图2.5所示：图2.5 汽车转向操作机构机构运动简图该机构的参数如下：Dab=385mm，Lcd=836mm，Lef=457mm，Lgh=319mm。
此机构中传动机构处于极位，且同时处于死点锁死位置；动力机构（即方向盘机构AB）是转向动力机构，且传动过程中无死点。
计算机构的自由度：F=3*6-2*8-1=1。
方向盘为主动件时，已知自由度为1，所以，该机构具有确定的相对运动。
3、可分离式机构运动学设计与仿真验证将装配好的转向操作机构模型从UG中导出为.xmt格式，之后将其导入到Adams软件中进行运动学仿真。
添加好各项运动副，将方向盘分别设置为驱动，辅以STEP(TIME......)时间函数，实现转向操作机构运动方向盘调节动作。
图3.1 导入UG中导出的.xmt文件图3.2 加载约束模型图3.3 模型自由度验证模型4、可分离式机构三维CAD建模设计与分析（1）传动机构的设计起初设计为波纹管式转向操作机构，之后不易对其进行仿真，所以改为可分离式转向操作机构。
传动机构为上下两轴的连接传动，其中上转向轴长度为823mm，下转向轴长度为460mm，且满足转向轴条件。
转向轴主要的尺寸为直径为35mm，转向管柱最大直径为95mm。
图4.1为传动机构的结构三维模型图。
图4.1 传动机构三维模型（2）动力机构的设计动力机构为方向盘机构及手柄的调节装置，其中方向盘最大直径为385mm，方向盘调节装置的滑槽长度为80mm,可以对方向盘进行伸缩调节，手柄的调节角度为30°。
方向盘与转向轴连接成转动副。
动力机构的结构如图4.2所示。
转向操作机构整体结构图如图4.3和图4.4所示。
图4.2 动力机构三维建模图4.3 波纹管式转向机构三维建模图4.4 可分离式转向操作机构三维建模5、可分离式机构动力学分析与仿真（1）运动分析将转向操作机构的三维模型导入ADAMS软件中，对各个构件进行约束，然后动画仿真分析，仿真结果分别如图5.2、5.3和5.4所示.图5.1 转向操作机构前后调节图5.2 转向操作机构前后调节图5.3 分离式缓冲吸能该机构的主动件为方向盘，通过给方向盘施加一个与水平面成30°角的力，在动力机构中产生传递，作用于传动机构，使转向操作机构上下转向轴进行分离。
由之前的方案确定知道该转向操作机构的各个参数设计，现在对该转向操作机构进行运动学仿真分析。
在方向盘与地面之间添加单向力为11000N，设置的仿真时间为5s,仿真过程中上转向轴的位移、速度、加速度分别如图5.4、图5.5、图5.6所示。
图5.4 上转向轴位移图5.5 上转向轴速度图5.6 上转向轴加速度由图5.4、图5.5和图5.6可知，上转向轴下滑动，位移为H=135mm，且加速度突变，减少了对人体的刚性冲击。
该机构从动件为下转向轴，下转向轴的速度如图5.7所示。
图5.7 下转向轴位移从动件下转向轴的速度如图5.8所示。
图5.8 下转向轴速度曲线由图5.7、图5.8可知，从动件下转向轴向下运动，且加速度无突变，为上转向轴的滑动提供了空间。
（2）静力分析(不计重力)汽车共有1个转向操作机构，查资料知中型汽车对人体的冲击力不能超过11123N，上下转向轴之间阻力不得超过500N。
在ADAMS中对各个构件进行修改，将重力设置为0。
将初始给方向盘的力为11000N施加在方向盘质心上，运动仿真得传动件上转向轴的动能如图5.9所示.图5.9 传动件上转向轴的动能上下转向轴之间连接螺栓的摩擦曲线如图5.10所示：图5.10 连接处的摩擦上下转向轴之间连接处的轴套力如图5.11所示：图5.11 连接处的力曲线由上述仿真图可知构件上转向轴做向下滑动吸收冲击的能量，符合转向操作机构防伤功能，且从动件受较大的力，但是主动件需要施加的力合理，才能有利于控制；固定连接处的螺栓受到的力有集中突变，在结构设计的时候需要加以注意。
（3）吸能检验把汽车转向操作机构的上转向轴加入平移驱动，上下转向轴之间连接处摩擦，所有约束加载以后测量转向操作机构在冲击力作用吸收能量的曲线。
利用ADAMS软件进行测量，结果如图5.12所示：图5.12 转向轴吸能能量吸收式转向柱除了要保证汽车正常行驶时的传递转向扭矩外，当汽车发生正面碰撞，碰撞力达到一定值时，转向轴可以伸长、压缩、弯曲或断开以消除转向齿轮的后移影响，达到隔绝首次碰撞影响的目的，满足传动条件。
6、可分离式机构主要零件加工工艺与建模方法分析上转向轴、下转向轴的三维模型图分别如图6.1、6.2所示。
图6.1 上转向轴图6.2 下转向轴图6.3 转向轴装配图1.主要加工工艺（1）尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。
（2）几何形状精度轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。
对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。
（3）位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。
此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
（4）表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。