開題報(bào)告-微型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 微型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 班 級(jí)： 裝 0 8 2 姓 名： 胡 亞 軍 學(xué) 號(hào)： 0 8 9 0 5 4 2 7 2 日 期： 2012年3月1日 1 課題名稱：微型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)2 課題研究背景伴隨著人們生活水平的不斷提高，汽車在人們生活中正變得越來越不可缺少。2010年，我國(guó)汽車產(chǎn)銷量雙雙實(shí)現(xiàn)世界第一，汽車保有量將近7500萬輛。2011年，我國(guó)汽車市場(chǎng)呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，產(chǎn)銷量月月超過120萬輛，平均每月產(chǎn)銷突破150萬輛，全年汽車銷售超過1850萬輛，再次刷新全球歷史紀(jì)錄。微型汽車一般是指發(fā)動(dòng)機(jī)排量不超過1.1L，車身長(zhǎng)度、寬度、高度不超過3.8m、1.6m和2m，最大載貨量不超過600kg的汽車。微型汽車產(chǎn)品具有燃料消耗少、使用費(fèi)用低、占地面積小、用途多、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。微型汽車包括微型轎車、微型客車、微型貨車。微型轎車主要是指發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1升以下的，微型客車主要是指長(zhǎng)度不超過3.5米，微型貨車主要是指載重在1.8噸以下。近年來，中國(guó)的微型汽車業(yè)快速增長(zhǎng)，成為汽車行業(yè)中增長(zhǎng)速度最快的車種之一，成為汽車生產(chǎn)和消費(fèi)市場(chǎng)的重要拉動(dòng)力量和生力軍。中國(guó)的微型汽車在國(guó)際上也有著一定的競(jìng)爭(zhēng)能力，在價(jià)格、質(zhì)量等方面具有一定的比較優(yōu)勢(shì)，在開拓國(guó)際市場(chǎng)上形成了一定的實(shí)力。微型車行業(yè)之所以能保持增長(zhǎng)勢(shì)頭，與行業(yè)自身的發(fā)展?fàn)顩r有著直接關(guān)系。經(jīng)過近幾年的穩(wěn)步發(fā)展，微型車行業(yè)的生產(chǎn)集中度大大提高了。與轎車行業(yè)群雄競(jìng)爭(zhēng)的局面形成鮮明對(duì)比的是，微型車行業(yè)里的無序競(jìng)爭(zhēng)狀況，已經(jīng)有了根本性改變，微型車完成了群雄紛爭(zhēng)的歷史過程，形成了市場(chǎng)寡頭局面，規(guī)模效益開始凸顯。在中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃（2009-2011）中提到，到2011年，國(guó)內(nèi)1.0升以下排量車型要達(dá)到15%以上。中國(guó)微型汽車行業(yè)在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的作用下，將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，潛在的市場(chǎng)空間將不斷擴(kuò)大，行業(yè)整體水平在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中將有較大幅度的提高。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車必不可少的系統(tǒng)之一，其性能的好壞，直接影響汽車的安全性和操縱穩(wěn)定性。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能讓汽車按照駕駛員的意志經(jīng)常改變行駛方向。自1886年，卡爾本茨發(fā)明第一輛汽車以來，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)誕生。在所有機(jī)械故障引起的交通事故中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效造成的事故占了很大一部分比例。伴隨著車輛技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能要求也越來越高，如何開發(fā)出一款高性能的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是我們亟需解決的一個(gè)問題。三課題研究意義 汽車轉(zhuǎn)向一直存在“輕”與“靈”的矛盾。為了保證轉(zhuǎn)向輕便性，要求增大轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，但是這將造成汽車隊(duì)操縱的反應(yīng)減慢，即不夠“靈”。為了緩解這一矛盾，人們針對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)向器，從兩方面解決這一矛盾。一是提高轉(zhuǎn)向器效率，二是將轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)成變速比，但這并不能從根本上解決這一矛盾。動(dòng)力轉(zhuǎn)向的出現(xiàn)很好地緩解了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)“輕”與“靈”的矛盾，可見助力轉(zhuǎn)向?qū)φ囆阅苡兄艽蟮挠绊?。作為汽車的一個(gè)重要組成部分，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是絕對(duì)汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性使汽車具有良好的操縱性能，始終是個(gè)汽車廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對(duì)更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱設(shè)計(jì)尤為重要。4 文獻(xiàn)查閱概括 1.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用 汽車在行駛過程中，需要按照駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車轉(zhuǎn)向。就輪式汽車而言，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是駕駛員通過一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，是汽車轉(zhuǎn)向橋（一般是前橋）上的車輪相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。汽車在直線行駛過程中，轉(zhuǎn)向輪往往也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車行駛方向恢復(fù)原來的行駛方向。這一套原來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按照駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車必須要重視的兩個(gè)系統(tǒng)之一（另一個(gè)是制動(dòng)系統(tǒng)）。2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本要求 (1)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。 (2）轉(zhuǎn)向輪具有自動(dòng)回正能力。 (3)在行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動(dòng)。 (4)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，應(yīng)使車輪的擺動(dòng)最小。 (5)轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑小。 (6)操縱輕便。 (7)轉(zhuǎn)向輪傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 (8)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。 (9)轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 (10)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向與汽車行駛方向的改變相一致。 3.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展階段目前，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要經(jīng)歷以下階段：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 (1)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，但是轉(zhuǎn)向力全部來自駕駛員的手力，因此，轉(zhuǎn)向盤操縱比較沉重。為了解決汽車靈與輕的矛盾，可以增大轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比。增加角傳動(dòng)比雖然可以減小轉(zhuǎn)向盤上的手力，但是同時(shí)也造成汽車隊(duì)轉(zhuǎn)向操縱的反應(yīng)減慢；為此人們將轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)成變速比，在轉(zhuǎn)向盤小轉(zhuǎn)角時(shí)以靈為主，大轉(zhuǎn)角時(shí)以輕為主。但是由于“靈”范圍只在轉(zhuǎn)向盤中間附近，僅對(duì)高速行駛有意義，所以不能從根本上解決“輕”與“靈”的問題。目前處于淘汰邊緣。 (2)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，增加轉(zhuǎn)向液壓泵、轉(zhuǎn)向油管、轉(zhuǎn)向油罐以及位于轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸 等。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤 時(shí)，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿移動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動(dòng)轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操作。由于有轉(zhuǎn)向加力裝置的作用，駕駛員只需比采用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)小得多的轉(zhuǎn)向力矩，就能使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。 缺點(diǎn)：能耗較高,尤其時(shí)低速轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，覺得方向比較沉，發(fā)動(dòng)機(jī)也比較費(fèi)力氣。又由于液壓泵的壓力很大，也比較容易損害助力系統(tǒng)。助力特性不能改變。(3)電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為了克服液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不足，人們?cè)谝簤褐D(zhuǎn)向系統(tǒng)中，增加了電子控制單元和執(zhí)行部件，將車速信號(hào)引入系統(tǒng)中，控制單元根據(jù)車速信號(hào)改變電液轉(zhuǎn)換裝置的助力特性，達(dá)到在低速或急轉(zhuǎn)彎時(shí)助力較大，以滿足轉(zhuǎn)向輕便性要求；高速時(shí)助力較小，以滿足路感和操縱穩(wěn)定性要求。雖然其有所改進(jìn)，但仍難以克服液壓系統(tǒng)本身所具有的缺點(diǎn)，同時(shí)由于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了傳感器和控制單元，使系統(tǒng)成本增加。 (4)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)稱電動(dòng)式EPS或EPS(Electronic Power Steering system)在機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加信號(hào)傳感器、電子控制單元和轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)。 電動(dòng)式EPS 是利用電動(dòng)機(jī)作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等因素，由電子控制單元完成助力控制，其原理可概括如下：當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測(cè)出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入到電子控制單元。電控單元根據(jù)這些輸入信號(hào)，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動(dòng)力的大小。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器通過減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。例如福克斯的EHPAS電子液壓系統(tǒng)由電腦根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速以及方向盤轉(zhuǎn)角等信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電子泵給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力。助力感覺非常的自然。因此很多人對(duì)?？怂狗较虻母杏X相當(dāng)不錯(cuò)，轉(zhuǎn)向操控感覺可以說是隨心所欲。有些車也號(hào)稱采用電子助力，但是只是電機(jī)助力，沒有液壓輔助，容易產(chǎn)生噪音。助力效果也遠(yuǎn)不如福克斯這一類型的電子助力。 與液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，如能量消耗小，助力特性可以改變，體積和結(jié)構(gòu)緊湊等。作為新一代的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，目前已有代替液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的趨勢(shì)。優(yōu)缺：能耗低，靈敏，電子單元控制，節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)概率，助力發(fā)揮比較理想。(5)線控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是新一代的汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。由于機(jī)械連接的取消，消除了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱引起上海駕駛員的可能性，因此不必設(shè)置轉(zhuǎn)向防傷裝置，同時(shí)地面造成的超級(jí)碗不會(huì)傳到轉(zhuǎn)向盤。目前處于開發(fā)和測(cè)試階段，應(yīng)用前景廣闊。 4.轉(zhuǎn)向器 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種：有蝸桿肖式（WP型）、蝸桿滾輪式（WR型）、循環(huán)球式（BS型）、齒條齒輪式（RP型）。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。 據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車循環(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，其它型式的轉(zhuǎn)向器占5%。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由60年代的625%，發(fā)展到現(xiàn)今的100%了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65%，齒條齒輪式占35%。 綜合上述對(duì)有關(guān)轉(zhuǎn)向器品種的使用分析，得出以下結(jié)論：循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(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90%；西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，比率超過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)，在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。 5.現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)趨勢(shì) (1)適應(yīng)汽車高速行駛的需要從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進(jìn)的工藝方法，使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器。“變速比和高剛性”是目前世界上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。 (2)充分考慮安全性、輕便性隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國(guó)內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學(xué)的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 (3)低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的惡化，石油危機(jī)造成經(jīng)濟(jì)衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟(jì)性，因此，要設(shè)計(jì)低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實(shí)現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)零部件生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。 (4)汽車轉(zhuǎn)向器裝置的電腦化汽車的轉(zhuǎn)向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。5 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1. 綜述各類汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其用途 2.確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案 2.1汽車主要尺寸的確定 2.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 2.3輪胎的選擇 2.4數(shù)據(jù)的確定 2.5機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析2.5.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 2.5.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 2.5.3蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器 2.5.3蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器3.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 3.1轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù) 3.2轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 3.3轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 3.4轉(zhuǎn)向器 4.轉(zhuǎn)向器總成的設(shè)計(jì) 4.1參數(shù)的選取 4.2計(jì)算參數(shù) 5.動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.主要零件的制造工藝分析 7.裝配工藝分析六. 進(jìn)度安排起止日期（日/月）周次內(nèi) 容 進(jìn) 程備 注2.13-2.271-2文獻(xiàn)檢索及知識(shí)準(zhǔn)備 2.28-3.63畢業(yè)實(shí)習(xí)3.7-3.154-5開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、翻譯3.16-4.76-8設(shè)計(jì)計(jì)算4.8-4.259-11繪圖4.26-5.312-13整理說明書5.4-5.1614-15畢業(yè)設(shè)計(jì)資料電子檔檢查5.17-5.2815-16修改、打印及準(zhǔn)備答辯5.30-6.517畢業(yè)答辯7. 參考文獻(xiàn)1王霄鋒.汽車底盤設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2010.2吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）.北京人名交通出版社,1976.3劉惟信. 汽車車橋設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2004.4全國(guó)汽車維修專項(xiàng)技能認(rèn)證技術(shù)支持中心編寫組.懸架和專項(xiàng)系統(tǒng).北京：教育科學(xué)出版社，2004.5陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.