机械原理课程设计--汽车前轮转向机构

机械原理课程设计--汽车前轮转向机构

机械原理课程设计

说明书

题目汽车前轮转向机构

学院机电工程学院

专业机械设计制造及其自动化

指导老师匡兵

设计者苏以文

学号1100110719

目录

引言

一、题目：汽车前轮转向机构 (5)

1、设计题目 (5)

2、设计数据与要求 (6)

3、设计任务 (6)

二、转向系统 (7)

1、转向系统概述及结构简介 (7)

2、转向系统的要求 (7)

3、传动比变化特性 (8)

1、转向系传动比 (8)

2、力传动比与转向系角传动比的关系 (9)

3、转向器角传动比的选择 (9)

三、设计内容 (10)

四、设计结构分析 (14)

五、转向梯形机构优化 (15)

引言

改革开放以来，中国的汽车工业有着飞速的发展，据中国汽车工业协会统计，截至2006年10月底，轿车累计销量超过300万辆，达到304万辆，同比增长40%。2006年11月的北京车展，自主品牌：奇瑞、吉利、长城、中兴、众泰、比亚迪、双环、中顺、力帆、华普、长安、哈飞、华晨等自主品牌纷纷亮相，在国际汽车盛宴中崭露头角，无论从参展规模还是产品所展示的品质和技术含量上，都不得不令人折服，但和国外有着近百年发展历史的国外汽车工业相比，我们的自主品牌汽车在行车性能和舒适体验方面仍有差距。

汽车工业是国民经济的支柱产业，代表着一个国家的综合国力，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。

转向系是用来保持或者改变汽车行使方向的机构，转向系统应准确，快速、平稳地响应驾驶员的转向指令，转向行使后或受到外界扰动时，在驾驶员松开方向盘的状态下，应保证汽车自动返回稳定的直线行使状态。

随着私家车的越来越普遍，各式各样的高中低档轿车进入了人们的生活中。快节奏高效率的生活加上们对高速体验的不断追求，也要求着车速的不断提高。由于汽车保有量的增加和社会活生活汽车化而造成交通错综复杂，使转向盘的操作频率增大，这要求减轻驾驶疲劳。

所以，无论是为满足快速增长的轿车市场还是为给驾车者更舒适更安全的的驾车体验，都需要一种高性能、低成本的大众化的轿车转向结构。

本课题以现在国产轿车最常采用的齿轮齿条液压动力转向器为核心综合设计轿车转向机构。

一、题目：汽车前轮转向机构

1、设计题目

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，如附图32所示。当汽车沿直线行使时（转弯半径R=∞），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。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),要求左右两轮轴线(AB、CD)分别转过不同的角度a和β，其关系如下:

如附图32所示为汽车右拐时：

tanα＝L/(R-d-B) tanβ＝L/(R-d)所以a和β的函数关系为：

cotβ- cotα= B / L

同理,当汽车左拐时,由于对称性,有 cotα- cotβ= B /L,故转向机构ABCD的设计应尽量满足以上转角要求.

附图32

2、设计数据与要求

设计数据见附表18，要求汽车沿直线行驶时,铰链四杆机构左右对称,以保证左右转弯时具有相同的特性.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L B Rmin d 单位Mm mm mm mm

型号

途乐

GRX

2900 1605 6100 400 途乐2900 1555 6100 400 尼桑公

爵

2800 1500 5500 500

3、设计任务

1)、根据转弯半径R min 和R max=∞(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)、按给定两联架杆对应位移,且尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求,用图解法设计铰链四杆机构ABCD。

3）、机构初始位置一般通过经验或实验来决定，一般可在下列数值范围内选取a0 =96°～103°，β0 =77°～84°。建议a0取102°，β0取78°。

4)、用图解法检验机构在常用转角范围α≤20°时的最小转动角γmin。

二、转向系统

1、转向系统概述及结构简介

转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。

按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。

机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件。

2、转向系统的要求

1、轿车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。

2、轿车转向行驶时，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。

3、轿车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。

4、转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。

5、保证轿车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。

6、操纵轻便。

7、转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。

8、转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。