机械原理课程设计--汽车前轮转向机构
轿车前轮主动转向系统机械结构设计
第1章绪论主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件，包括转向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。
其最大特点就是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构，用于向转向轮提供叠加转向角。
主动转向系统通过一组双行星齿轮机构实现了独立于驾驶员的转向叠加功能，完美地解决了低速时转向灵活轻便与高速时保持方向稳定性的矛盾，并在此基础上通过转向干预来防止极限工况下车辆转向过多的趋势，进一步提高了车辆的稳定性。
同时，该系统能方便地与其他动力学控制系统进行集成控制，为今后汽车底盘一体化控制奠定了良好的基础。
与常规转向系统的显著差别在于，主动转向系统不仅能够对转向力矩进行调节，而且还可以对转向角度进行调整，使其与当前的车速达到完美匹配。
其中的总转角等于驾驶员转向盘转角和伺服电机转角之和。
低速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相同，叠加后增加了实际的转向角度，可以减少转向力的需求。
高速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相反，叠加后减少了实际的转向角度，转向过程会变得更为间接，提高了汽车的稳定性和安全性。
1.1转向系统综述1、蜗杆曲柄销式转向器它是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。
蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。
转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。
这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。
2、循环球式转向器循环球式：这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。
这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。
汽车转向梯形机构设计
设计题目：汽车转向梯形机构的设计班级：机自xx姓名：xxx指导老师：xx2021年10月10日西安交通大学汽车转向梯形机构设计机自84班李亚敏08011098设计要求：(1)设计实现前轮转向梯形机构；(2)转向梯形机构在运动过程中有良好的传力性能。
原始数据：车型：无菱兴旺，转向节跨距M：1022mm，前轮距D：1222mm，轴距L:1780mm，最小转弯半径R：4500mm。
前言：汽车转向系统是用来改变或恢复其行驶方向的专设机构，由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三局部组成。
转向操纵机构主要由方向盘、转向轴、转向管柱等组成：转向器将方向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构：转向传动机构将转向器输出的力和运动传给车轮，并使左右车轮按一定关系进行偏转运动的机构。
设计过程：一、设计原理简介1采用转向梯形机构转向的机动车辆，左右转弯时应具有相同的特征，因此左右摇臂是等长的。
2内外侧转向轮偏转角满足无侧滑条件时的关系式为：cotα−cotβ=ML(1)3.转向过程中转向梯形机构应满足的方程为cos(α+α0)=cos(β+β0)−aMcos(β+β0−α−α0)+2a2−b2+M22Ma(2)且b=M−2acosα0(3)代人整理得：cos(α+α0)=−cos(β−α0)+aMcos(β−α−2α0)+2cosα0−2cos2α0M +aM(4)式中αβ为无侧滑状态下梯形臂转角的对应位置，可视为。
由(1)式算出来，因此，方程中有两个独立的未知量需求解，要梯形臂转角的两个对应位置即两个方程来求解。
4梯形臂转角的两个对应位置确实定由函数逼近理论确定梯形臂转角的两个对应位置的方程为：αi=qq 2[1−cos2i−14π](i=1,2)(5)式中，qq为外偏转角的最正确范围值，由计算机逐步搜索获得。
由汽车的最大转弯半径可得最大转角为度。
5非线性方程组的求解由梯形臂转角的两个对应位置确定的方程为cos(αi+α0)+cos(βi−α0)−aMcos(βi−αi−2α0)−2cosα0+2cos2α0M −aM=0 (i=1,2)可用最速下降法计算该方程。
汽车前轮转向原理
汽车前轮转向原理
汽车前轮转向原理是指汽车在行驶过程中，通过转向系统使车辆前轮产生转向运动，从而改变车辆行驶方向的原理。
汽车前轮转向原理的实现，是通过转向系统和悬挂系统共同完成的。
下面将从转向系统和悬挂系统两个方面来详细介绍汽车前轮转向原理。
转向系统是汽车前轮转向的关键部件，它由方向盘、转向齿轮、传动杆、转向节、转向臂、转向销等组成。
当驾驶员通过方向盘施加转向力时，转向齿轮通过传动杆将转向力传递给转向节，再通过转向臂和转向销使车辆前轮产生转向运动。
转向系统通过这样的工作原理，实现了对车辆前轮的控制，从而改变了车辆的行驶方向。
悬挂系统是汽车前轮转向的支撑系统，它由弹簧、减震器、悬挂臂、横拉杆等组成。
在车辆行驶过程中，悬挂系统能够有效地减少路面颠簸对车辆的影响，保证车辆稳定性和行驶舒适性。
同时，悬挂系统还能够根据路面情况对车辆前轮进行调节，使车辆前轮保持与地面的良好接触，从而保证转向系统的正常工作。
汽车前轮转向原理的实现，需要转向系统和悬挂系统的协同配合。
当驾驶员通过方向盘施加转向力时，转向系统将转向力传递给车辆前轮，同时悬挂系统保证车辆前轮与地面的良好接触，从而使车辆前轮产生转向运动，改变车辆的行驶方向。
这样，汽车前轮转向原理就得以实现。
总的来说，汽车前轮转向原理是通过转向系统和悬挂系统的协同配合，使车辆前轮产生转向运动，从而改变车辆行驶方向的原理。
转向系统通过方向盘施加转向力，悬挂系统保证车辆前轮与地面的良好接触，两者共同完成了汽车前轮转向的任务。
汽车前轮转向原理的实现，不仅是汽车行驶的基础，也是驾驶员操控车辆的关键。
汽车转向机构设计
汽车转向机构设计汽车转向机构是汽车的核心驱动部件之一，它负责将驾驶员的操纵输入转化为车辆的转向动作。
在汽车设计中，转向机构的设计非常重要，直接关系到汽车的操控性、稳定性和安全性。
本文将从转向机构的基本原理、类型和设计要点等方面对汽车转向机构进行详细介绍。
一、转向机构的基本原理汽车转向机构的基本原理是通过驾驶员对方向盘的操纵，传递给转向机构并将其转化为车辆的转向动作。
转向机构一般由转向盘、转向柱、转向齿条、齿轮等部件组成。
驾驶员通过转向盘对转向机构施加力矩，使转向盘旋转，转向柱通过螺旋副将转向力矩传递给转向齿条，在转向齿条的作用下，通过机械传动使车轮发生转向。
二、转向机构的类型1.摩擦销转向机构：该机构通过摩擦销将驾驶员的操纵力传递给转向机构。
摩擦销转向机构简单、结构紧凑，但摩擦力不稳定，对转向贴合性要求较高。
2.齿轮齿条转向机构：该机构采用齿轮与齿条的咬合来传递转向动作，具有稳定性好、转向平稳的特点。
齿轮齿条转向机构常见的是德国式转向机构和柏格式转向机构。
3.斜齿杆转向机构：该机构采用斜齿杆与齿轮咬合，通过斜齿杆的线性移动产生转向动作。
斜齿杆转向机构结构简单、重量小，但有时会存在斜齿杆的进退现象，影响操控性。
4.电动转向机构：该机构通过电动助力来实现转向动作，大大减轻驾驶员的操纵力。
电动转向机构响应速度快，操控性好，但需要电源支持，如果电路故障会影响转向功能。
三、转向机构的设计要点1.正确确定转向机构的传动比：传动比是转向机构设计中最重要的参数之一，决定了转向动作传递的快慢程度。
传动比过小会导致转向盘转动角度大，驾驶员力度大，操控性差；传动比过大会导致方向盘转动角度小，导致转向不灵敏，容易发生意外。
因此，在设计转向机构时要根据车辆的类型和使用情况来确定适合的传动比。
2.考虑转向机构的结构强度：转向机构在车辆操控过程中承受着巨大的力矩和冲击，其结构必须具备足够的强度和刚性，以确保操控的安全性。
在设计转向机构时，需要考虑材料的选择，合理设置加强筋或加强板等结构来加强模块的强度。
轿车前轮悬挂及转向机构--页PPT文档
动力转向系统是在机械 转向系统的基础上加设 一套转向加力装置而形 成的。
二、转向操纵机构
1、转向操纵机构的组成及布置
组成：转向盘、转 向柱管、转向轴、 上万向节、下万向 节和转向传动轴等。
2、转向操纵机构的部件及安全装置 ⑴.转向盘
悬架系统的概述
一、功 用
汽车悬架是车架(或承载式车身)与车桥(或车轮)之间一切传力装置 的总称。它具有以下功用：
(1)对不平整路面所造成的汽车行驶中的各种摇摆和振动等，与轮 胎一起，予以吸收和减缓，从而保障乘客和货物的安全，并提高驾 驶稳定性。
(2)将路面与车轮之间的摩擦所产生的驱动力和制动力，传输至车 架和车身。
转向盘的构造
（2）.转向轴和转向柱管及其吸能装置
对于轿车要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。其基本结构 原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，使支架或某些支承件 产生塑性变形，从而吸收冲击能量。
汽车装用网格状转向柱管或波纹管式转向柱管的吸能装置，当发生猛 烈撞车导致人体冲撞到转向盘上的力超过允许值时，则网格部分或波纹 管部分将被压缩，产生塑性变形，吸收冲击能量，以减轻对人体的伤害。
转向系统的功用是：保证
汽车能够按照驾驶员的意图沿给 定方向行驶。
一、转向系统类型和组成
1.机械转向系统 组成：转向操纵机 构、转向器、转向传 动机构。
从转向盘到转向器 之间的零部件，均属 于转向操纵机构。由 转向器至转向节之间 的零部件（不含转向 节），均属于转向传 动机构。
2.动力转向系统
空气式可调悬挂 调整原理：
类型
液压式可调悬挂 电磁式可调悬挂
机械原理课程设计-----汽车前轮转向机构
最优方案设计
3.传动连接杆
传动连接杆为直角构件，连接传动主杆和这轮系统，将主杆动力传输至车轮转向系统同时约束车轮转动的方向和角度
最优方案设计
4.车轮系统
车轮系统由车轮和转向连杆两部分组成，转轴固定于底板之上，同时与传动连接杆相组合，通过配合连接杆的运动实现两侧车轮系统绕底板固定轴平行转动，保证了转向的精确
方案三：基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。 转向轴带动小齿轮旋转时齿条便做直线运动。齿条作为传动主杆，其两端与传动连接杆组合将动力传输给车轮转向系统，并通过连接杆件间的配合协作来控制车轮转向的方向和不同的角度。
方案四：通过转动方向盘，带动方向盘直连的杆件转动，通过直连的末端电控单元检测转动角度和车速等数据，通过蜗轮蜗杆辅助转向。再通过两段万向节的杆件机构传动到底盘上的蜗轮蜗杆，带动四杆机构（双摇杆机构）使车辆转向
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四、最优设计方案
最优方案设计
三维建模
最优方案设计
1.动力齿轮
动力齿轮按照方向盘的不同转动方向而转动，同时与动力主杆上的齿键相咬合推动主杆平行移动
最优方案设计
2.传动主杆
传动主杆为带有齿的平直杆件，通过与齿轮的咬合接收传动齿轮传输的动力平行移动，并根据齿轮转动方向不同改变移动方向，两端与传动连接杆组合，将动力传输至后续结构
三、设计方案展示
方案一：利用螺纹咬合的传动原理，将方向盘的旋转传动为杆件的横向移动，从而带动转向梯形结构转动，使得两侧车轮得以向相同角度，相同方向转动带动车体转向
方案二：汽车前轮转向机构运用平面四杆机构，该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，铰链四杆机构左右对称，保证左右轮转弯时有相同特性，通过摇杆的转动带动车轮的等角度转动。
汽车前轮转向原理
汽车前轮转向原理汽车前轮转向原理是指汽车在行驶过程中，通过转向系统使前轮产生转向运动，从而改变车辆的行驶方向。
汽车前轮转向原理是汽车操纵性能的重要组成部分，它直接影响着车辆的行驶稳定性和操控性。
下面将从转向系统的构成、工作原理和常见故障等方面对汽车前轮转向原理进行详细介绍。
一、转向系统的构成。
汽车转向系统主要由转向机构、转向传动机构和转向控制机构三部分组成。
1. 转向机构，转向机构是汽车前轮转向的关键部件，主要包括转向节、转向销、转向杆等。
转向机构通过操纵转向盘，使转向销转动，从而改变前轮的转向角度。
2. 转向传动机构，转向传动机构是将转向盘的转动传递给转向机构的重要组成部分，主要包括转向柱、传动齿轮等。
转向传动机构通过传动装置将转向盘的转动传递给转向机构，实现前轮的转向。
3. 转向控制机构，转向控制机构是控制转向系统工作的关键部件，主要包括转向阻尼器、转向助力器等。
转向控制机构通过阻尼和助力装置，提供转向系统的操纵性能和舒适性。
二、转向系统的工作原理。
汽车前轮转向的工作原理是通过转向机构、转向传动机构和转向控制机构协同作用实现的。
当驾驶员操纵转向盘时，转向盘的转动通过转向传动机构传递给转向机构，使转向机构产生转动，从而改变前轮的转向角度。
同时，转向控制机构通过阻尼和助力装置，提供操纵性能和舒适性，使驾驶员可以轻松操纵车辆的转向。
三、常见故障及解决方法。
1. 转向盘出现死区，当转向盘出现死区时，会导致车辆转向不灵活，甚至影响行车安全。
解决方法是检查转向机构和转向传动机构是否存在磨损或松动，及时进行维修和更换。
2. 转向助力失效，转向助力失效会导致驾驶员操纵转向盘时感到异常沉重，影响操控性能。
解决方法是检查转向助力器是否正常工作，如有故障及时进行维修和更换。
3. 转向系统异响，转向系统出现异响会影响驾驶舒适性，严重时会影响行车安全。
解决方法是检查转向机构和转向传动机构是否存在异物或磨损，及时进行清理和维修。
课程设计终稿~~三轴车转向设计
目录前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 1一《机械原理》课程设计任务书---------------------------------- 1二阿克曼原理及其应用------------------------------------------- 32.1 阿克曼理论转向特性------------------------------------------ 32.2 阿克曼梯形-------------------------------------------------- 4三给定设计数据及设计分析-------------------------------------- 53.1 给定数据及计算---------------------------------------------- 53.2给定数据的阿克曼原理值--------------------------------------- 53.3 目标函数---------------------------------------------------- 73.3设计数据分析------------------------------------------------- 7四四杆转向机构设计及误差分析---------------------------------- 84.1 轴Ⅰ四杆机构的设计及误差分析-------------------------------- 84.2 轴Ⅱ四杆机构的设计及误差分析------------------------------- 12 五运用Creo建模软件进行分析验证----------------------------- 165.1 验证转向机构误差------------------------------------------- 165.2 运用Creo作图计算出对应的连杆长d --------------------------- 185.3 最优佳设计参数和尺寸--------------------------------------- 19 六设计总结----------------------------------------------------- 20 参考文献--------------------------------------------------------- 21 附录一轴Ⅰ四杆机构设计数据分析表（Excel数据表）--------- 22 附录二轴Ⅱ四杆机构设计数据分析表（Excel数据表）--------- 37前言机械原理课程设计的主要目的是为学生在完成课堂教学基本内容后提供一个较完整的从事机械设计初步实践的机会，此次课程设计，老师给我们的题目为汽车（三轴车）转向机构设计，机械原理课程设计重在培养学生的“初步具有确定机构运动方案、分析和设计机械能力”。
单元三任务二 汽车前轮转向机构分析
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
3、总结
汽车前轮转向机构是等长摇杆的双摇杆机构，又称等腰梯形机构。它能 使与摇杆相连的两前轮转过的角度不同，这样就能保证汽车转向时所有车轮的 轴线都相交于一点，以此实现转向时所有车轮的纯滚动，从而避免了轮胎由于 滑动所引起的磨损，增加了车轮转向的稳定性。如图所示。
一、分析汽车前轮转向机构
曲柄摇杆的作用是将曲柄的整周回转运动转换成摇杆的往复摆动 ，或者将摇杆的往复摆动转换成曲柄的整周回转运动。如下图所示 的汽车刮水器，当主动曲柄CD转动时，从动摇杆AB做往复运动，利 用摇杆的延长部分实现刮水功能。
图3-2-5 汽车刮水器
应用： 搅拌机、汽车前窗刮雨器等。
以摇杆为主动件,曲柄为从动件 。 运动形式： 把摇杆的往复摆动转化为曲柄的整周回转运动
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
飞机起落架
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
汽车自卸翻斗装置
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
判断下图铰链四杆机构类型
图3-2-3 铰链四杆机构
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构 铰链四杆机构：
全部用转动副相 连的平面四杆机构。 它是平面四杆机构的 基本型式之一，其它 型式的四杆机构可看 作是在它的基础上通 过演化而成的。
2
B
3
A
1
O1
4
O2
学习单元三 汽车常用机构
一、分析汽车前轮转向机构
机架
前桥转向结构及原理ppt课件
主销内倾角
2.1 主销内倾角
在横向平面内,主销上部向内倾斜一个β角,称为
主销内倾角.
.
2.2 主销内倾角的作用
主销内倾角也有车轮自动回正的作用.当车轮在外力作用下由中间位 置偏一个角度时,车轮的最低点将陷入路面以下,但实际上车轮的下边 缘是不可能陷入路面以下的,而是将转向车轮连同整个汽车前部向上 抬起一个相应的角度,这样汽车本身的重力有使车轮回复到原来中间 位置的效应.
d、转向时有噪音 转向时有“吱、吱”的噪音，严重时转向高压油软管都抖动，这
显然是缺油进空气所致。按照上节所述放空气的方法将空气排净， e、快速打方向沉重
在转向时如果慢慢打方向，方向还轻。如果在急转弯时快速打方 向，方向立刻就重。这说明在快速打方向时，助力泵的有效排量不 够，助力油对油缸高压腔的补充还跟不上活塞的运动，助力油压得 不到建立，因而反映转向沉重的故障。这类故障主要在助力泵。如 果助力泵流量控制阀泄漏、弹簧失效以及泵叶片与腔室表面严重磨 损都会造成这种现象。
.2转向机构中方向盘自由行程的检查 ❖ 在发动机怠速动转时检查方向盘的自由行程； ❖ 方向盘的自由行程为15～35mm； ❖ 如果方向盘自由行程大于15～35mm，顺时针旋转调节螺钉可使之减小，
反之逆时针旋转会增大自由行程 。 .3动力转向系统的使用注意事项： ❖ 严禁打死舵的时间超过5秒； ❖ 禁止转向轮转到死点继续转动方向盘； ❖ 禁止原地打方向； ❖ 各润滑部位定时添加润滑脂。动力转向系统油液不足时及时添加动力转向
.
b、单边转向沉重
在实际中往往发生向一个方向转向轻快，而向另一个方 向转向沉重的故障，这一般是由于负责密封一侧高压腔 的密封件漏损所至。倒如转向螺杆密封圈、活塞圆周上 油道密封圈等。
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。
前轮转向原理
前轮转向原理
车辆的前轮转向原理是通过转向系统控制车辆的行驶方向。
转向系统主要由方向盘、转向柱、转向机构和悬挂系统组成。
当驾驶员通过方向盘施加转向力矩时，力矩被传递到转向柱上。
转向柱连接到转向机构上的齿轮，通过齿轮的传动作用，将驾驶员的转向力矩转化为转向机构的操作力。
转向机构由一系列齿轮和连杆组成，它们的作用是将转向力从转向柱传递到车轮上。
在传递过程中，转向机构会根据车辆的需要进行减速或增速，以确保转向的顺畅和准确性。
最后，转向机构将转向力传递到车轮上，使车轮产生转向运动，从而改变车辆的行驶方向。
转向机构的设计使得驾驶员可以轻松地控制车辆的转向，并根据需求进行精确的转向操作。
除了转向系统，悬挂系统也对车辆的前轮转向起到重要的作用。
悬挂系统通过支撑车轮和减震减振，保持车轮的接地性能和稳定性，从而确保转向的准确性和安全性。
总的来说，车辆的前轮转向原理是通过转向系统和悬挂系统的协同作用，将驾驶员的转向力转化为车轮的转向运动，从而改变车辆的行驶方向。
这使得驾驶员可以轻松地控制车辆的转向，并确保行驶的安全和平稳。
汽车前轮转向机构
v Ax = L1ω1 sin(θ 2 − θ1 ) v Ay = − L1ω1 cos(θ 2 − θ1 )
a Ax = − L1ω1 cos(θ 2 − θ1 ) + L1α sin(θ 2 − θ1 )
2
a Ay = − L1ω1 sin(θ 2 − θ1 ) + L1α cos(θ 2 − θ的整体式转向梯 形机构，本设计选用梯形机构布置在前桥 之后的转向梯形机构，如图所示，为Pro-E 建模转向梯形机构的实体模型。
机构运动分析与设计
• 自由度分析 • 机构简图如图所示。转向直拉杆是用以带动CE运动的构 件，在分析自由度时不应把转向直拉杆和转动副E计入， 所以本设计机构的自由度为 • F=3n-2Pl-Ph=3×3-2×4=1 • 机构的自由度为1。
• 机构的运动分析顺序是：从原动件1开始， 先确定出点A、E的运动，然后由构件2、3 组成的Ⅱ级基本杆组的外副A、D的运动确 定出内副B的运动。 • 构件1为定轴转动，已知原动件的运动，即 已知构件1绕C转动的角位置、角速度和角 加速度。机构的角位置用由x轴正方向逆时 针转动到构件的标线所夹的角度表示。
转向梯形转向过程分析
• 如图所示为汽车在转向过程中转向梯形的变化，转向过程 中转向臂和转向横拉杆长度不变。左轮转过θ1角度，在转 向梯形的作用下，雍伦转过θ2角度。 • 当汽车直行时，转向梯形结构如图中abcd所示。当汽车向 左转θ1角度时，转向梯形变为abc1d1，右梯形臂转过θ2 角度，使用余弦定理可得到θ1和θ2的关系。
汽车前轮转向机构设计 进展报告
——孙野
设计机构简介
• 当汽车沿直线行驶时（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。
汽车前轮转向机构的分析
汽车前轮转向机构的分析摘要：以阿克曼理论为基础，对现行汽车前轮梯形转向四杆机构进行了分析，指出现行状态下汽车转向时四车轮均实现纯滚动是不可能的，本文着重介绍并分析了一种新型的车辆转向机构。
关键词：阿克曼转向原理汽车前轮梯形转向四杆机构纯滚动新型的车辆转向机构前言：车辆在通过弯道时由于惯性力的作用，车辆必须通过轮胎与地面的横向摩擦力才能保持车身侧向平衡从而安全过弯。
但是对于传统的车辆转向机构，前轮转弯时转过的角度是相同的，从而轮胎与地面间不可能处于纯滚动而无滑移现象，这大大地增大了轮胎与地面之间的磨损，同时，也增加了车辆在转弯时的油耗和高速转弯时的危险性。
而本文所研究的新型车辆转向机构很好地解决了这一难题，且有着很大的研究和使用价值。
主体：一．阿克曼原理简介汽车在行驶( 直线行驶和转弯行驶) 过程中，每个车轮的运动轨迹，都必须完全符合它的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面间处于纯滚动而无滑移现象。
二．现行汽车前轮梯形转向四杆机构运动分析现行汽车前轮梯形转向四杆机构为一等腰梯形的平面铰链四杆机构，如图1所示。
该机构在一定角度范围内运动时，杆AB转动一定角度Φ1后．杆CD同时摆动一定角度Φ3，如图2所示汽车两前轮分别转过不同角度．使汽车进入转向行驶状态。
图1 转向机构图2 转向时的机构现行汽车前轮梯形转向四杆机构在汽车进行转向行驶时，前轮中有一轮与地面总存在横向滑行移动，轮胎与地面产生滑动摩擦，如图3所示。
轴I—I为汽车后轮轴．轴Ⅱ一Ⅱ为汽车前轮轴，汽车在转向行驶时，若要汽车的四个车轮在地面上均作纯滚动，则要求前两轮盘轴心线与后轴线汇交于一点E，而实际上前两轮盘轴心线与后轴线不总汇交于一点。
如图3中实线所示，当两后轮与前轮D做纯滚动转向行驶时．即整车绕E点转动，此时A′(垂直点前轮的实际运动速度方向为垂直于直线AF的速度V A,与要求作纯滚动的运动方向VA′因此，汽车在进行左、右转向行驶时，车于直线AE)不重合，其相对滑动速度：V=V A -VA前轮中有一轮要在地面上产生沿车轮轴向的横向滑动。
前轮转弯系统
7. 前轮转弯系统1.前轮转弯机构(一)前轮转弯机构1．前轮转弯系统工作原理图4．4-8所示为前轮转弯系统工作原理图。
从图中可以看出，前轮转弯系统是一套典型的机械一液压位置伺服系统，主要由输入机构(手轮和脚蹬)、控制钢索、伺服活门、反馈钢索和转弯作动筒组成。
当驾驶员转动手轮或蹬脚蹬时，控制信号通过控制钢索驱动伺服活门，打开油路，高压油到达两个转弯作动筒的不同腔，于是两个作动筒一个推一个拉，驱动前轮偏转，同时通过反馈钢索提供反馈信号，当反馈信号与控制信号偏差为零时，伺服活门回到中立位，此时，前轮偏转角度与手轮输入量相对应。
图4．4-8前轮转弯系统工作原理该系统除了具有正常的转弯功能外，通过伺服活门在中立位时，两个油路上的节流装置还具有中立减摆的功能。
压力补偿器的作用是增加回油压力，防止空隙现象发生。
拖行释压活门作用是在拖飞机时，通过按压该活门将作动筒两端油路接通，可使前轮自由转动。
2.中立机构中立机构的功用是：在前轮离地后和接地前，使前轮保持在中立位置，以便顺利地收入起落架舱和正常接地。
凸轮式中立机构简称凸轮机构，它安装在前起落架减震支柱的内部，由上、下凸轮组成(图4．4．11)。
下凸轮固定在减震支柱外筒内部，它不能左右转动，也不能上下移动。
上凸轮的上端与减震支柱内筒底部贴合，下端用连杆与轮叉相连，它可以与减震支柱内筒一起上下运动，前轮偏转时，又可以与轮叉和前轮一起绕支柱轴线转动。
在飞机起飞离地后或着陆接地前，由于前轮没有受到垂直载荷的作用，减震支柱内的冷气使上下凸轮吻合(图4．4一11左)，保持前轮在中立位置。
如果有侧风，或在飞机转弯时前轮上有侧向惯性力，则只有当它们大到足以克服减震支柱内的冷气压力和上下凸轮之间的摩擦力等的作用，前轮才会偏转，而且，外力消失后，在冷气压力作用下，前轮又能恢复至中立位置。
飞机在地面滑行时，减震支柱在垂直载荷作用下受到压缩，上下凸轮脱开，便于前轮左右偏转(图4．4-11右)。
汽车主动前轮转向系统的工作原理和方案
汽车主动前轮转向系统的工作原理及方案崔海波工程技术学院机制5班摘要: “主动转向”技术为汽车操纵和稳定性控制提供了更好的控制方法和性能，很好的解决了转向中轻便性和灵敏性的矛盾问题。
本文通过对汽车主动前轮转向系统的简要概述和发展现状,对其结构和工作原理以及一些先进的方案进行了分析。
关键词:主动前轮转向系统可变传动比发展现状工作原理结构方案1.前言转向系统是控制汽车行驶路线和方向的重要装置，其性能直接影响到汽车的操纵性能和稳定性能。
在汽车转向系统的设计中,转向轻便性与转向灵敏性是一对矛盾。
转向轻便性要求驾驶员对方向盘施加的转向力要小、方向盘的总转动圈数要少;而转向灵敏性则要求驾驶员转动方向盘达到目标角度所耗费的时间要短。
显然对机械式转向系统来说,要想转向灵敏性好,就要减小转向系统传动比,但这必然导致转向力增大;反之,要想转向力小,就要增大转向传动比,这又将导致转向灵敏性下降。
主动转向系统具有可变传动比的功能,它很好地解决了转向轻便性与转向灵敏性之间的矛盾。
主动前轮转向通过电机根据车速和驾驶工况改变转向传动比。
低、中速时，转向传动比较小，转向直接，以减少转向盘的转动圈数，提高转向的灵敏性和操纵性；高速时，转向传动比较大，提高车辆的稳定性和安全性。
同时，系统中的机械连接使得驾驶员直接感受到真实的路面反馈信息。
【1】因此，主动前轮转向为车辆行驶的灵敏性、舒适性和安全性设定了新标准，代表着转向技术的发展趋势。
2．主动前轮转向系统概述主动前轮转向系统（Active Front Steering，AFS）最早由德国 BWM 和 ZF 两家公司联合开发完成，并装备于宝马 3 系和 5 系轿车上。
图为主动前轮转向系统基本结构。
主动前轮转向系统能够在最大程度执行驾驶员意愿的前提下，对整车施加一个可独立于驾驶员的转向干预，可以实现整车的主动安全性和操纵稳定性的结合。
主动前轮转向系统可在一定范围内实现变传动比控制，使汽车在低车速行驶时转向传动比较小，以减少转向盘的转动圈数，提高汽车的机动性和灵活性；而在高车速时转向传动比较大，以降低转向灵敏性，提高汽车的稳定性和安全性。
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。
11.2课程设计内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。
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目录引言一、题目：汽车前轮转向机构 (3)1、设计题目 (3)2、设计数据与要求 (4)3、设计任务 (5)二、转向系统 (5)1、转向系统概述及结构简介 (5)2、转向系统的要求 (6)3、传动比变化特性 (6)1、转向系传动比 (6)2、力传动比与转向系角传动比的关系 (7)3、转向器角传动比的选择 (8)三、设计内容 (8)四、设计结构分析 (10)五、转向梯形机构优化 (11)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。
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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322、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GRX2900 1605 6100 400 途乐2900 1555 6100 400 尼桑公爵2800 1500 5500 5003、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。
9、在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10、进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。
3、传动比变化特性1、转向系传动比转向系的传动比包括转向系的角传动比0ωi 和转向系的力传动比i P 。
传动系的力传动比：F F i W p /2=（1）转向系的角传动比:k k k w d d dt d dt d i βϕβϕωωω===//0（2）转向系的角传动比0ωi 由转向器角传动比ωi 和转向传动机构角传动组成，即：ωωωi i i '=0 （3）转向器的角传动比:pp p w d d dt d dt d i βϕβϕωωω===// （4）转向传动机构的角传动比:kp k p k p d d dt d dt d i ββββωωω==='//（5）2、力传动比与转向 系 角 传动比的关系转向阻力F W 与转向阻力矩M r 的关系式：a M Fw r=作用在转向盘上的手力F h 与作用在转向盘上的力矩M h 的关系式：swh h D M F 2= （2） 将式（1）、式（2）代入 h W p F F i /2=后得到：a M D M i h swr p =（3）如果忽略磨擦损失，根据能量守恒原理，2Mr/M h 可用下式表示02ωβϕi d d M M kh r == （4） 将式（1）代入式（2）后得到：a D i i swp 20ω=（5）当a 和Dsw 不变时，力传动比p i 越大，虽然转向越轻，但0ωi 也越大，表明转向不灵敏。
3、转向器角传动比的选择转向器角传动比可以设计成减小、增大或保持不变的。
影响选取角传动比变化规律的主要因素是转向轴负荷大小和对汽车机动能力的要求。
若转向轴负荷小或采用动力转向的汽车，不存在转向沉重问题，应取较小的转向器角传动比，以提高汽车的机动能力。
若转向轴负荷大，汽车低速急转弯时的操纵轻便性问题突出，应选用大些的转向器角传动比。
汽车以较高车速转向行驶时，要求转向轮反应灵敏，转向器角传动比应当小些。
汽车高速直线行驶时，转向盘在中间位置的转向器角传动比不宜过小。
否则转向过分敏感，使驾驶员精确控制转向轮的运动有困难。
三、设计内容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。
R=R min时，tanα=L/（R-d）=2900/(6100-400)=0.509 α=26.9660tanβ=L/(R-d-B)=2900/(6100-400-1555)=0.70 β=34.9780 R=10000mm时，tan α‘=L/(R-d)=2900/(10000-400)=0.302 α‘=16.808°tan β’=L/(R-d-B)=2900/(10000-400-1555)=0.360 β‘=19.823°根据公式可知，α和β随着转弯半径R的增加而单调递减。
参考数据如下：R（m）αβ10 16.808 19.82320 8.416 9.13030 5.596 5.90440 4.188 4.35950 3.346 3.45460 2.786 2.86070 2.386 2.440 80 2.086 2.128 90 1.854 1.887 1001.6681.6942、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 。
根据上图列唯一矢量方程： l AB +l BC +l CD +l AD =0 化简到x 和y 轴：l ×cos (α+φ)+(B −2lcosφ)×cosθ−B +lcos(φ−β)l ×sin (α+φ)+(B −2lcosφ)×sin θ−lsin(φ−β)对于该机构，AD 杆长已知，再给定AB 杆长及AB 与AD 夹角，该机构就确定了。
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 。
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AD φ+α x φ−βCθ By φ再利用公式得出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。
不同l对应的 β 理论值和实际值之差的数据如下：l β理论值β实际值差值Δβ0.1 21.475 20.868 0.6060.15 21.475 20.854 0.6210.20 21.475 20.841 0.6330.25 21.475 20.831 0.6440.30 21.475 20.813 0.6610.35 21.475 20.798 0.6760.40 21.475 20.782 0.6930.45 21.475 20.762 0.7030.50 21.475 20.742 0.733由表格数据可知，最佳机构为l=0.1，所对应的φ为68.84°。