FSAE轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目FSAE賽車(chē)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)與計(jì)算）院系名稱(chēng)：機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：車(chē)輛工程091學(xué)生姓名：徐榮導(dǎo)師姓名：張玉華開(kāi)題時(shí)間：2013.2.25開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容及要求課題研究目的和意乂；文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；主要任務(wù)；畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃；主要參考文獻(xiàn)。1、課題選題目的和意義隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)于舒適、安全性能要求的不斷提高，對(duì)轉(zhuǎn)向器的安全性及操作穩(wěn)定性的要求也進(jìn)一步提高。本次設(shè)計(jì)通過(guò)分析轉(zhuǎn)向器的功能要求，結(jié)合轉(zhuǎn)向器的布置設(shè)計(jì)，比較各類(lèi)型的轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)計(jì)一款轉(zhuǎn)向器。根據(jù)一些指定的參數(shù)結(jié)合《汽車(chē)設(shè)計(jì)》和其他相關(guān)書(shū)籍中關(guān)于轉(zhuǎn)向器的理論知識(shí)，給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的選擇范圍，使設(shè)計(jì)出的轉(zhuǎn)向器符合使用要求。作為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，轉(zhuǎn)向器對(duì)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和駕駛員的安全駕駛有這直接的影響。特別是在車(chē)輛高速化，車(chē)流密集化的今天，汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)極為重要。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其達(dá)到汽車(chē)總體設(shè)計(jì)的要求，以達(dá)到對(duì)汽車(chē)的機(jī)構(gòu)整體優(yōu)化，更好地提高相應(yīng)性能，達(dá)到更高水平。通過(guò)此次設(shè)計(jì)提高自身實(shí)習(xí)運(yùn)用有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、查圖表、畫(huà)圖規(guī)范等有關(guān)資料文獻(xiàn)的能力，從而進(jìn)一步培養(yǎng)自身識(shí)圖、辯圖，運(yùn)算和編寫(xiě)技術(shù)文件等基本技能。通過(guò)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，鞏固和加強(qiáng)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算和編寫(xiě)技術(shù)文件等的基本功能，為以后從事汽車(chē)設(shè)計(jì)方面的工作奠定良好的基礎(chǔ)。2、課題研究分析及現(xiàn)狀2.1結(jié)構(gòu)研究分析汽車(chē)車(chē)轉(zhuǎn)向器機(jī)構(gòu)涉及整車(chē)的操縱性、穩(wěn)定性和安全性，它的質(zhì)量也反映了車(chē)輛的質(zhì)量，是直接關(guān)系到車(chē)輛性能的關(guān)鍵部件。上世紀(jì)五十年代起，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用，標(biāo)志著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)革命的開(kāi)始。汽車(chē)轉(zhuǎn)向動(dòng)力的來(lái)源由以前的人力轉(zhuǎn)變?yōu)槿肆右簤褐?。液壓助力系統(tǒng)HPS(HydraulicPowerSteering)是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)而成。該液壓系統(tǒng)一般與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，一部分發(fā)動(dòng)機(jī)能量提供汽車(chē)前進(jìn)的動(dòng)能，另外一部分則為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。由于其工作可靠、技術(shù)成熟至今仍被廣泛應(yīng)用。這種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要的特點(diǎn)是液壓力支持轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，減小駕駛者作用在方向盤(pán)上的力，改善了汽車(chē)轉(zhuǎn)向的輕便性和汽車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)在汽車(chē)中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也愈來(lái)愈多地采用電子器件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因此進(jìn)入了電子控制時(shí)代，。從目前實(shí)用的普遍程度來(lái)看，主要的轉(zhuǎn)向器類(lèi)型有4種：蝸桿銷(xiāo)式、蝸桿滾輪式、循環(huán)球式、齒條齒輪式。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛的使用在汽車(chē)上了。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器它是一種最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，靠齒條來(lái)直接帶動(dòng)橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。蝸桿曲柄銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器它是以蝸桿為主動(dòng)件，曲柄銷(xiāo)為從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向器。蝸桿具有梯形螺紋，手指狀的錐形指銷(xiāo)用軸承支承在曲柄上，曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿、嵌于蝸桿螺旋槽中的錐形指銷(xiāo)一邊自轉(zhuǎn)，一邊繞轉(zhuǎn)向搖臂軸做圓弧運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄和轉(zhuǎn)向垂臂擺動(dòng)，再通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，改變車(chē)輪的方向。齒輪齒條液壓助力轉(zhuǎn)向器齒輪齒條液壓助力轉(zhuǎn)向器，是相對(duì)于齒輪齒條機(jī)械轉(zhuǎn)向器而言的，主要是增加了轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向油壺、轉(zhuǎn)向油管、轉(zhuǎn)向閥、轉(zhuǎn)向油缸等部件，以期達(dá)到改善駕駛員手感，增加轉(zhuǎn)向助力的目的的轉(zhuǎn)向裝置。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線(xiàn)，布置方便，特別適合大、中型車(chē)輛和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號(hào)；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動(dòng)作配合得好?？梢詫?shí)現(xiàn)變速比的特性，滿(mǎn)足了操縱輕便性的要求。中間位置轉(zhuǎn)向力小、且經(jīng)常使用，要求轉(zhuǎn)向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉(zhuǎn)向位置轉(zhuǎn)向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉(zhuǎn)向力。由于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器可實(shí)現(xiàn)變速比，應(yīng)用正日益廣泛。通過(guò)大量鋼球的滾動(dòng)接觸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)向力，具有較大的強(qiáng)度和較好的耐磨性。并且該轉(zhuǎn)向器可以被設(shè)計(jì)成具有等強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，這也是它應(yīng)用廣泛的原因之一。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較??；傳動(dòng)效率高達(dá)90%；齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后，利用裝在齒條背部、靠近主動(dòng)小齒輪處的壓緊力可以調(diào)節(jié)的彈簧，能自動(dòng)消除間隙，這不僅可以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時(shí)產(chǎn)生沖擊和噪聲；轉(zhuǎn)向器占用體積小；制造成本低。2.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，汽車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45%左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40%左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10%左右，其他型式的轉(zhuǎn)向器占5%。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐的小客車(chē)中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的比重越來(lái)越大，在公交汽車(chē)上使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已經(jīng)由60年代的62.5%,發(fā)展到現(xiàn)今的100%了。大、小型貨車(chē)大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車(chē)用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65%,齒條齒輪式占35%?？梢?jiàn)國(guó)外循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是想了專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專(zhuān)業(yè)為主、大力進(jìn)彳丁研究和實(shí)驗(yàn)，大大提咼了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期的解放牌汽車(chē)采用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車(chē)用蝸桿轉(zhuǎn)向器之外，掐大部分車(chē)型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解放、東風(fēng)也在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換車(chē)型上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看來(lái)，我國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。從國(guó)內(nèi)外的實(shí)際情況來(lái)看專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大，成本低，在商場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車(chē)上主要的兩種轉(zhuǎn)向器；而蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車(chē)上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異，美國(guó)和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，比率都已達(dá)到或超過(guò)90%；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過(guò)50%，法國(guó)已高達(dá)95%。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn)，在小型車(chē)上的應(yīng)用（包括小客車(chē)、小型貨車(chē)或客貨兩用車(chē)）得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車(chē)輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。

基于以上調(diào)查和轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器將是以后轉(zhuǎn)向器的發(fā)展的趨勢(shì)和潮流。3、設(shè)計(jì)(論文)的主要任務(wù)轉(zhuǎn)向系的功能、結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)方案；轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式選擇；轉(zhuǎn)向器和梯形機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)及其選擇；轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；主要零、部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、CAD圖；產(chǎn)品造型(1)第1?2周4(1)第1?2周熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容，編制計(jì)劃進(jìn)度表閱讀有關(guān)參考書(shū)。畢業(yè)實(shí)習(xí)、查閱文獻(xiàn)、收集有關(guān)資料。方案確定、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中的總論部分。第3第3?9周專(zhuān)題設(shè)計(jì)研究(3)第(3)第10?15周繪圖或編程調(diào)試、文獻(xiàn)翻譯第16周 整理說(shuō)明書(shū)、圖紙第17周準(zhǔn)備答辯6、主要參考文獻(xiàn).FSAE設(shè)計(jì)手冊(cè).劉惟信.《汽車(chē)設(shè)計(jì)》.[M].北京.清華大學(xué)出版社,2001.P667-749.陳家瑞.《汽車(chē)構(gòu)造》.[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社,2003.7.234?245.余志生.《汽車(chē)?yán)碚摗?[M].第3版?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.4.彭文生.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》.[M].北京?華中理工大學(xué)出版社,2007.5.林慕義.《車(chē)輛底盤(pán)構(gòu)造與設(shè)計(jì)》[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007.7.錢(qián)江.汽車(chē)轉(zhuǎn)向器總成.[J].上海匯眾汽車(chē)制造有限公司.2006.1.畢大寧.略論我國(guó)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器發(fā)展之路.[J].山東省汽車(chē)研究設(shè)計(jì)院.1999.邱峰.汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)與關(guān)鍵技術(shù).[J].2007.5.陳志鑫?汽車(chē)轉(zhuǎn)向技術(shù)的昨天、今天和明天?[〕]?上海采埃孚轉(zhuǎn)向機(jī)有限公司.2007.12.王軍?中型汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)方法研究?[〕]?武漢理工大學(xué).2006.4.張平.汽車(chē)轉(zhuǎn)向器.[J].上海汽車(chē)股份有限公司.2009.4.王金龍.幾種典型的汽車(chē)轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)研究.[J].重慶理工大學(xué).2010.1.BoyesWE.Jigsa