東風(fēng)輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)【循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)】【循環(huán)球—齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告設(shè)計(jì)(論文)題目: 東風(fēng)輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-6班 學(xué) 生 姓 名: 鄭蕊 導(dǎo) 師 姓 名: 姚佳巖 開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日 指導(dǎo)委員會審查意見: 簽字: 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生姓名鄭蕊系部汽車工程系專業(yè)、班級車輛076班指導(dǎo)教師姓名姚佳巖職稱副教授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱東風(fēng)輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義作為汽車的一個(gè)重要組成部分, 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(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, 始終是各汽車生產(chǎn)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, 針對更多不同水平的駕駛?cè)巳? 汽車的操縱設(shè)計(jì)顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3 個(gè)基本發(fā)展階段。1)純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由于采用純粹的機(jī)械解決方案, 為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤, 這樣一來, 占用駕駛室的空間很大, 整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙, 駕駛員負(fù)擔(dān)較重, 特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大,單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向, 這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉, 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。2)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),1953 年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 此后該技術(shù)迅速發(fā)展, 使得動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。80 年代后期, 又出現(xiàn)了變減速比的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來的數(shù)年內(nèi), 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 比較有代表性的是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( Variable Displacement Power Steering Pump) 和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向( Electric Hydraulic PowerSteering, 簡稱EHPS) 系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下, 泵的流量會相應(yīng)地減少, 從而有利于減少不必要的功耗。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵, 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào), 可以即時(shí)關(guān)閉, 所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞, 布置更方便, 降低了轉(zhuǎn)向操縱力, 也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。3)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS),EPS 在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用, 1988 年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 并裝在其生產(chǎn)的Cervo 車上, 隨后又配備在Alto 上。此后, 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展, 其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司, 美國的Delphi公司, 英國的Lucas 公司, 德國的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS。EPS 的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展, 并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開發(fā)的EPS 僅低速和停車時(shí)提供助力, 高速時(shí)EPS 將停止工作。新一代的EPS 則不僅在低速和停車時(shí)提供助力, 而且還能在高速時(shí)提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展, EPS 技術(shù)日趨完善, 并且其成本大幅度降低, 為此其應(yīng)用范圍將越來越大。4)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng),線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( Steering by Wire-SBW) 是更新一代的汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng), 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與上述各類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。該系統(tǒng)具有兩個(gè)電機(jī):路感電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。路感電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向柱上, 控制器根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向工況控制路感電機(jī)產(chǎn)生合適的轉(zhuǎn)矩, 向駕駛員提供模擬路面信息。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在齒條上, 汽車的轉(zhuǎn)向阻力完全由驅(qū)動(dòng)電機(jī)來克服, 轉(zhuǎn)向盤只是作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)角信號輸入裝置。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠提高汽車被動(dòng)安全性, 有利于汽車設(shè)計(jì)制造, 并能大大提高汽車的乘坐舒適性。但是由于轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱之間無機(jī)械連接, 生成讓駕駛員能夠感知汽車實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難; 且電子器件的可靠性難以保證。所以線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前處于研究階段, 只配備在一些概念汽車上。汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展趨勢助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展, 技術(shù)日趨完善。今后, 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將進(jìn)一步成熟, 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將成為我們研究的努力方向。純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價(jià)低廉, 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用;液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力, 在重型車輛上廣泛應(yīng)用; EPS 以其特有的優(yōu)越性而得到青睞, 它代表著未來動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向, EPS 將作為標(biāo)準(zhǔn)配置裝備到汽車上, 未來一段時(shí)間在動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位; 而SBW 由于有利于提高汽車被動(dòng)安全性、有利于汽車設(shè)計(jì)制造、有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩(wěn)定性等原因, 將成為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能是汽車的主要性能之一,直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性,它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。如何合理地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),使汽車具有良好的操作性能,始終是設(shè)計(jì)人員的重要研究課題。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇的是機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng),選擇的是能將滑動(dòng)摩擦通過鋼球轉(zhuǎn)變成滾動(dòng)摩擦的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。2、 設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容: 本設(shè)計(jì)的題目是輕型貨車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)。以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心,一是汽車總體構(gòu)架參數(shù)對汽車轉(zhuǎn)向的影響;二是機(jī)械轉(zhuǎn)式向器的選擇;三是轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇;四是梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此本設(shè)計(jì)在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),通過萬向節(jié)帶動(dòng)蝸桿軸旋轉(zhuǎn),蝸桿軸與扇形齒輪嚙合,通過安裝在扇形軸上的轉(zhuǎn)向臂向轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)傳遞操作力,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 (1) 汽車轉(zhuǎn)向系方案的設(shè)計(jì) (2) 汽車轉(zhuǎn)向器方案的設(shè)計(jì) (3) 汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (4) 汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算 (5) 用CAD畫裝配圖和零件圖,合計(jì)3張零號圖擬解決的主要問題:此次設(shè)計(jì)針對的是與非獨(dú)立懸架相匹配的整體式兩輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。在輕型貨車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,主要是對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì),因此,利用相關(guān)汽車設(shè)計(jì)和連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識,首先對汽車總體參數(shù)進(jìn)行確定,在此基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇,接著再對轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(主要是轉(zhuǎn)向梯形)進(jìn)行設(shè)計(jì),最后,利用軟件AUTOCAD完成其設(shè)計(jì)圖紙。轉(zhuǎn)向器在設(shè)計(jì)中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器,在對轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中,包括了螺桿鋼球螺母傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)和齒條齒扇傳動(dòng)副的設(shè)計(jì),前者是基于參照同類汽車,確定出鋼球中心距,設(shè)計(jì)出一系列的尺寸,而后者則是根據(jù)汽車前軸的載荷來確定出齒扇模數(shù),再由此設(shè)計(jì)出所有參數(shù)的。轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)選用的是整體式轉(zhuǎn)向梯形,在設(shè)計(jì)中借鑒同類汽車轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)尺寸對轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行尺寸初選。再通過對轉(zhuǎn)向內(nèi)輪實(shí)際達(dá)到的最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)與轉(zhuǎn)向外輪理想最大偏轉(zhuǎn)角度的差值的檢驗(yàn),和作為一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)對其最小傳動(dòng)角的檢驗(yàn),來判定轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)是否符合基本要求。三、技術(shù)路線(研究方法)完成說明書的編寫完成CAD繪圖轉(zhuǎn)向系的選擇轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選擇轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)元件整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式選擇及其設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)向梯形的選擇汽車轉(zhuǎn)向系方案的選擇輪胎的確定發(fā)動(dòng)機(jī)的確定汽車主要參數(shù)的確定汽車形式的確定汽車總體參數(shù)的確定 開題報(bào)告 調(diào)查研究四、進(jìn)度安排 (1) 收集資料,調(diào)研,撰寫開題報(bào)告 第一周 (2) 周四交開題報(bào)告,實(shí)習(xí)了解轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造 第二周 (3) 完成各參數(shù)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核工作,至少應(yīng)有裝配圖的草圖 第三周-第七周 (4) 中期檢查,畫裝配圖和零件圖 第八周 (5) 畫裝配圖和零件圖,編寫說明書 第九周-第十一周 (6) 交畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書和裝配圖、零件圖,修改 第十二周 (7) 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師審核 第十三周 (8) 畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第十四周 (9) 畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱教師評閱或預(yù)審 第十五周(10) 畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第十六周(11) 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第十七周五、參考文獻(xiàn) 1 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社,2001 2 陳家瑞.汽車構(gòu)造M.北京:人民交通大學(xué)出版社,2008 3 王望予.汽車設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008 4 李慶華.材料力學(xué)M.成都:西南交通大學(xué)出版社,2006 5 余志生.汽車?yán)碚揗.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008 6 劉朝儒.機(jī)械制圖M.北京:高等教育出版社,2001 7 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊M:基礎(chǔ)篇.北京:人民交通出版社,2001 8 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊M:設(shè)計(jì)篇.北京:人民交通出版社,2001 9 季學(xué)武.動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展與節(jié)能J.世界汽車,2001,1010 徐梁征,肖成永等.汽車列車系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制系統(tǒng)仿真J.計(jì)算機(jī)仿真,2003,1211 宋曉琳,徐成,殷其華.汽車轉(zhuǎn)向器總成性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)J.汽車科技,2002,512 丁禮燈,楊家軍等.汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向力矩的分析與計(jì)算J.三峽大學(xué)學(xué)報(bào) ( 自然 科學(xué)版),2001,313 王玉梅,岳靜等.微型汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇設(shè)計(jì)參數(shù)分析J.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2006,26(2):14514714 鐘兵.低速汽車轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)J.山東五征集團(tuán)汽車研究所.2006,4(3):545515 邱峰.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù)J.輕型汽車技術(shù),2001,516 Masahiko Hurishige, Takayuki Kifuku, Noriyuki Inoue. 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