汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)課件設(shè)計(jì)

.PAGE.-..-可修遍-學(xué)院物電學(xué)院汽車系機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)者：班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：時(shí)間：..目錄1、引言12、題目：汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)22.1設(shè)計(jì)題目22.1.1機(jī)構(gòu)簡介22.1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)32.2設(shè)計(jì)要求43、設(shè)計(jì)容43.1求轉(zhuǎn)角43.2解析法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)53.3解析法檢驗(yàn)74.設(shè)計(jì)構(gòu)造分析84.1四種類型梯形構(gòu)造的選擇85、轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化95.1計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度105.2運(yùn)動分析115.3116、課程設(shè)計(jì)總結(jié)126.1設(shè)計(jì)心得126.2設(shè)計(jì)工作分工表136.3參考文獻(xiàn)13..1、引言改革開放以來，中國的汽車工業(yè)有著飛速的開展，據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，截止2006年10月底，轎車?yán)塾?jì)銷售超過300萬輛，到達(dá)304萬輛，同比增長40%，2006年11月的車展，自主品牌：奇瑞、吉利、比亞迪、哈飛等自主品牌紛紛亮相，在國際汽車盛宴中嶄露頭角，無論從參展規(guī)模還是產(chǎn)品所展示的品質(zhì)和技術(shù)含量上，都不得不讓人折服，但和國外有著近百年開展歷史的國外汽車工業(yè)相比，我們的自主品牌汽車在行車性能和舒適體驗(yàn)方面仍有差距。汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，代表著一個(gè)國家的綜合國力，汽車工業(yè)隨著機(jī)械和電子技術(shù)的開展而不斷前進(jìn)。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向系也隨著汽車工業(yè)的開展經(jīng)歷了長時(shí)間的演變。隨著私家車的越來越普遍，各式各樣的高中低檔轎車進(jìn)入了人們的生活中?？旃?jié)奏高效率的生活加上人們對高速體驗(yàn)的不斷追求，也要求著車速的不斷提高。由于汽車保有量的增加和社會汽車化而造成交通錯(cuò)綜復(fù)雜，是轉(zhuǎn)向盤的操作頻率增大，這要求減輕駕駛疲勞。所以，無論是為滿足快速增長的轎車市場還是為給駕車者更舒適更平安的駕車體驗(yàn)，都需要一種高性能、低本錢的群眾化的轎車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。本課題以現(xiàn)在國產(chǎn)轎車最常采用的齒輪齒條液壓動力轉(zhuǎn)向器為核心綜合設(shè)計(jì)轎車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。2、題目：汽車前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)題目2.1.1機(jī)構(gòu)簡介汽車的前輪轉(zhuǎn)向，是通過等腰梯形構(gòu)造ABCD驅(qū)使前輪轉(zhuǎn)到來實(shí)現(xiàn)的。其中，兩前輪分別與兩搖桿AB、CD相連，如附圖所示，當(dāng)汽車沿直線行駛時(shí)〔轉(zhuǎn)彎半斤R=∞〕，左右兩輪軸線與機(jī)架AD成一條直線：當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，要求左右兩輪〔或搖桿AB和CD〕轉(zhuǎn)過不同的角度。理論上希望前輪兩軸延長線的交點(diǎn)P始終能落在后輪軸的延長線上，這樣，整個(gè)車身就能繞P點(diǎn)轉(zhuǎn)動，使四個(gè)輪子都能與地面形成純滾動，以減少輪胎的磨損，因此，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)彎半徑R〔汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，個(gè)車輪運(yùn)行軌跡中最外側(cè)車輪滾出的圓軸半徑〕，要求左右兩輪軸線(AB、CD)分別轉(zhuǎn)過不同的角度α和β，其關(guān)系如下：如下圖為汽車右拐時(shí)所以α和β的函數(shù)關(guān)系為同理，當(dāng)汽車右拐時(shí)，由于對稱性，有，故轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)ABCD的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量滿足以上轉(zhuǎn)角要求。2.1.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見下表。要求汽車沿直線行駛時(shí)，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)左右對稱，以保證左右轉(zhuǎn)彎時(shí)具有一樣的特征。該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)為等腰梯形雙搖桿機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。參數(shù)軸距輪距最小轉(zhuǎn)彎半徑銷軸到車輪中心的距離符號LBRd單位mm型號途樂GRX290016056100400途樂GL290015556100400尼桑公爵2800150055005002.2設(shè)計(jì)要求1〕根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑Rmin和Rmax＝∞〔直線行駛〕，求出理論上要求的轉(zhuǎn)角α和β的對應(yīng)值。要求最少2組對應(yīng)值。2〕按給定兩聯(lián)架桿對應(yīng)位移，且盡可能滿足直線行駛時(shí)機(jī)架左右對稱的附加要求，用圖解法設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD。3〕機(jī)構(gòu)初始位置一般通過經(jīng)歷或?qū)嶒?yàn)來決定，一般可在以下數(shù)值圍選取0=960~1030,，β0=770~840。建議0取1020，β0取780。4〕用圖解法檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在常用轉(zhuǎn)角圍0時(shí)的最小轉(zhuǎn)動角Ymin3、設(shè)計(jì)容3.1求轉(zhuǎn)角根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑Rmin和Rmax＝∞〔直線行駛〕，求出理論上要求的轉(zhuǎn)角α和β的對應(yīng)值。要求最少2組對應(yīng)值。R=Rmin時(shí)，0β=34.9780R=10000mm時(shí)，00由公式，時(shí)隨著R的增大而單調(diào)遞減的.R(M)αβ1016.80819.823208.416 9.130305.5965.90440 4.1884.35950 3.3463.454602.7862.860702.3862.440802.0862.218901.854 1.8871001.6681.6943.2解析法設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)用解析法設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD，滿足以下條件：①最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin所對應(yīng)的α和β滿足P點(diǎn)落在后軸延長線上的要求;②其他各組α和β盡可能是能使P點(diǎn)落在后軸延長線上；③盡可能滿足直線行駛時(shí)機(jī)構(gòu)左右對稱的附加要求。根據(jù)上圖列唯一矢量方程：LAB+LBC+LCD+LAD=0化簡到X和Y軸：對于一個(gè)梯形機(jī)構(gòu)，AD桿長，再給定AB桿長及出位置AB與AD夾角該機(jī)構(gòu)就確定了。為滿足條件①，令β=34.9780，α=26.9660.令，代入位移方程式中，得出一組L和對應(yīng)的φ和θ。為滿足條件②，令α=100，將上面求得的L和φ值代入位移方程中，得出各機(jī)構(gòu)L及φ對應(yīng)β的實(shí)際值。為找出最正確機(jī)構(gòu)，利用公式得出β的理論值。找出實(shí)際值中，與β理論值最接近的一個(gè)。所對應(yīng)的L及φ即為最正確機(jī)構(gòu)。最后計(jì)算出選出的機(jī)構(gòu)當(dāng)α在0到最大值之間時(shí)所對應(yīng)的β的理論值和實(shí)際值。Lβ理論值β實(shí)際值差值Δβ0.121.47520.8680.6060.1521.47520.8540.6210.2021.47520.8410.6330.2521.47520.8310.6440.3021.47520.8130.6610.3521.47520.7980.6760.4021.47520.7820.6930.4521.47520.7620.7030.5021.47520.7420.733由表格數(shù)據(jù)可知，最正確機(jī)構(gòu)L=0.1，所對應(yīng)的φ為68.84°選定該機(jī)構(gòu)后，為檢驗(yàn)其實(shí)際的可行性，讓桿AB轉(zhuǎn)過角度，畫出的該機(jī)構(gòu)運(yùn)動時(shí)所對應(yīng)的數(shù)據(jù)為：α02.995.988.9811.9714.9617.9520.9423.9426.93β理論值03.086.349.7913.4517.3221.4125.7130.2234.91β實(shí)際值03.066.259.613.1216.8420.825.0629.7234.95比擬β的理論值和實(shí)際值可知，改機(jī)構(gòu)的誤差較大，故改梯形機(jī)構(gòu)不是最理想的機(jī)構(gòu)。3.3解析法檢驗(yàn)用解析法檢驗(yàn)者兩種機(jī)構(gòu)在常用轉(zhuǎn)角圍時(shí)的最小傳動角。機(jī)構(gòu)在任意位置圖示如下：如上圖，傳動角，令0〕。把L與φ為所選所對應(yīng)的值代入位移方程。計(jì)算出各轉(zhuǎn)角對應(yīng)的值。其中最小的即為最小傳動角Ymin。經(jīng)計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)，隨著α的變化時(shí)單調(diào)的，其數(shù)據(jù)位：α03691215182023.9426.93γ68.6465.7462.7259.456.0252.348.8344.7840.3535.39因此當(dāng)α取最大值時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動角最小，為35.39°。由機(jī)械原理易知，四連桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角不宜過小，一般取，而該機(jī)構(gòu)的最小傳動角為35.39°，小于40°。因此該機(jī)構(gòu)并不理想.4.設(shè)計(jì)構(gòu)造分析4.1四種類型梯形構(gòu)造的選擇：汽車轉(zhuǎn)向梯形構(gòu)造如以下圖所示共有4種可能的類型〔a〕〔b〕 〔c)(d)機(jī)構(gòu)可行的必要條件是當(dāng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動時(shí)，前輪兩軸延長線的交點(diǎn)P能落在后輪軸的延長線上。由于本次研究車輛右轉(zhuǎn)的情況，即左邊連架桿的轉(zhuǎn)角α小于右邊連架桿的轉(zhuǎn)角β。其中(a)機(jī)構(gòu)為本次課程研究的機(jī)構(gòu)，由前面的計(jì)算結(jié)果可以知道，(a)機(jī)構(gòu)的β是始終大于α的，故a機(jī)構(gòu)是可行的。同理，對于(d)機(jī)構(gòu)，當(dāng)它右轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)構(gòu)的β是始終大于α的，故〔d)機(jī)構(gòu)也是可行的。而對于(b)、(c)機(jī)構(gòu)，經(jīng)分析，當(dāng)這兩種機(jī)構(gòu)右轉(zhuǎn)時(shí)，α大于β，所以這兩種機(jī)構(gòu)是不可行的。綜上所述：四種可能的機(jī)構(gòu)中，(a)、(d)兩種機(jī)構(gòu)是可行的；(b)、(c)是不可行的。構(gòu)造〔a〕〔d〕是平面四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單，雖然設(shè)計(jì)制造比擬方便，但其性能有著較大的局限性，上面我們已研究過，誤差較大，無法保證前輪兩軸延長線的交點(diǎn)P能落在后軸上，所以不是最理想機(jī)構(gòu)。5、轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用來保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車輪能繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，在不同的圓周上做無滑動的純滾動。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形的主要任務(wù)之一是確定轉(zhuǎn)向梯形的最正確參數(shù)和進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算。一般轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前軸之后，但當(dāng)發(fā)動機(jī)位置很低或前軸驅(qū)動時(shí)，也有位于前軸之前的。轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有聯(lián)系，無論采用哪一種方案，必須正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)，做到汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動的車輪，作無滑動的純滾動運(yùn)動。同時(shí)，為到達(dá)總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。由機(jī)械原理易知，平面四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單，雖然設(shè)計(jì)制造比擬方便，但其性能有著較大的局限性。如上面的設(shè)計(jì)過程，盡管在無數(shù)種機(jī)構(gòu)中找到了最正確機(jī)構(gòu)，但運(yùn)動起來誤差依然較大，無法保證前輪兩軸延長線的交點(diǎn)P能落在后軸上。因此，我考慮利用上圖所示的六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。5.1計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度：n=5;P1=6;Ph=0自由度為1，運(yùn)動確定5.2運(yùn)動分析列出位移方程：5.3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法如第二題，滿足該機(jī)構(gòu)在最小轉(zhuǎn)彎半徑Rmin所對應(yīng)的α和β滿足P點(diǎn)落在后軸延長線上的要求；并且其他各組α和β盡可能是能使P點(diǎn)落在后軸延長線上。經(jīng)過分析，我們?nèi)2=0.3m，L3=1.13m。令L1〔0.1，0.5〕代入位移方程中，解得一組l對應(yīng)的θ。再令α=100，將上面求得的L及θ值代入位移方程中，得出各種機(jī)構(gòu)L及θ對應(yīng)的實(shí)際值。為找出最正確機(jī)構(gòu)，利用公式得出的理論值。找出實(shí)際值中，與β理論值最接近的一個(gè)。所對應(yīng)的L及φ即為最正確機(jī)構(gòu)。6、課程設(shè)計(jì)總結(jié)6.1設(shè)計(jì)心得我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。課程設(shè)計(jì)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否那么一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常珍貴的。在以后的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)中我們要謹(jǐn)記團(tuán)結(jié)的重要性，總計(jì)這次經(jīng)歷，相信下次的課程設(shè)計(jì)能