轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)
轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì),轎車,齒輪,齒條,動(dòng)力,轉(zhuǎn)向,設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
論 文 題 目:轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)學(xué) 院:
專 業(yè) 、 班 級(jí):學(xué) 生 姓 名:指導(dǎo)教師(職稱)
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告要求
開題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié),又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
(設(shè)計(jì))的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化,特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文(設(shè)計(jì))題目及研究領(lǐng)域;
2. 論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值;
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題;
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路);
3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果。三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù));
2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料,并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合,形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開題報(bào)告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通順, 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作開始后的前四周內(nèi)完成;
2. 開題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過;
3. 開題報(bào)告不合格或沒有做開題報(bào)告的學(xué)生,須重做或補(bǔ)做合格后,方能繼續(xù)論文(設(shè)計(jì))工作,否則不允許參加答辯;
4. 開題報(bào)告通過后,原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師;
5. 開題報(bào)告的內(nèi)容,要求打印并裝訂成冊(cè)(部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上,但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
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一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域
車輛工程-汽車設(shè)計(jì)
2、論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是車輛上必不可少的最基本的系統(tǒng)之一。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性對(duì)車輛的行駛操縱穩(wěn)定性、安全性起著決定性作用,是汽車技術(shù)的核心之一,其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)決定著車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性,它對(duì)汽車轉(zhuǎn)向特性、駕駛舒適性、輪胎壽命等都有影響。因此,它是汽車安全行駛的重要保障,也是車輛系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分?,F(xiàn)在轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量如何已經(jīng)成為衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。由于它對(duì)于整車行駛以及工業(yè)的重要性,因此汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
國際上,齒輪齒條轉(zhuǎn)向器經(jīng)過近幾十年的發(fā)展和技術(shù)完善,已經(jīng)使其能夠作為一種結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,轉(zhuǎn)向靈敏,體積小,可以直接帶動(dòng)橫拉桿的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)而被廣泛的運(yùn)用在車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中?,F(xiàn)如今的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成,轉(zhuǎn)向器的質(zhì)量比較輕,結(jié)構(gòu)緊湊,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,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。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器自身結(jié)構(gòu)的發(fā)展,如采用新型的手動(dòng)變速比和動(dòng)力轉(zhuǎn)向,其使用范圍已從轎車、微型以及輕型汽車逐步擴(kuò)展到中型和重型汽車轉(zhuǎn)向系。近年來,隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也越來越多地采用電子器件。使其操縱輕便性、穩(wěn)定性等得到了很大的改善。
隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,轉(zhuǎn)向器未來的發(fā)展趨勢為:
(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?!白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。
(2) 充分考慮安全性和輕便性
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)
隨著國際經(jīng)濟(jì)形勢的惡化,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)型, 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)向裝置,必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。
二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題
(1) 制定出轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的總體設(shè)計(jì)方案,并對(duì)該方案進(jìn)行評(píng)價(jià); (2)對(duì)轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系方案中具體部件進(jìn)行理論計(jì)算和校核;
(3) 根據(jù)計(jì)算和校核結(jié)果對(duì)轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪圖。
2. 擬開展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路)
(1)查閱資料,了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢; (2)制定出轎車用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的總體設(shè)計(jì)方案,并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià); (3)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)及參數(shù)確定;
(4) 進(jìn)行齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與理論計(jì)算并校核; (5)根據(jù)計(jì)算和校核結(jié)果,利用 CAD 畫裝配圖、零件圖。
3. 本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果
通過學(xué)習(xí)及查閱有關(guān)資料掌握轎車用齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的工作原理以及其機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì), 了解現(xiàn)在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的發(fā)展趨勢、相關(guān)技術(shù)的對(duì)比及市場前景。通過自主設(shè)計(jì)并選擇最合理的方案設(shè)計(jì)能夠得到以下結(jié)果:
(1) 轎車用齒輪齒條式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的工作原理及總體方案設(shè)計(jì);
(2) 轎車用齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);繪制不少于 1 張A0 的設(shè)計(jì)圖紙, 并用三維軟件繪制三維圖;
(3) 設(shè)計(jì)說明書(10000 字以上);
(4) 與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器相關(guān)的一篇外文翻譯(2000 字以上)。
三、論文(設(shè)計(jì))工作安排
1. 擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)); (1)調(diào)查研究、收集資料;
(2) 開題報(bào)告;
(3) 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式選擇;
(4) 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)以及參數(shù)的確定(包括:間隙調(diào)整彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算、其他主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算),校核;
(5) 利用 CAD 畫裝配圖,零件圖; (6)整理文檔,形成論文。
2. 論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周:明確設(shè)計(jì)主要任務(wù)和內(nèi)容;
第 2 周:查閱相關(guān)資料;
第 3 周:撰寫開題報(bào)告;
第 4 周:完成畢設(shè)開題報(bào)告;
第 5 周:擬定齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì);
第 6 周:齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
第 7 周:齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
第 8 周:齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系主要部件校核;
第 9 周:齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系主要部件校核;
第 10 周:齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系圖紙繪制;
第 11 周:齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系圖紙繪制;
第 12 周:與齒輪齒條動(dòng)力轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)相關(guān)的外文文獻(xiàn)翻譯;
第 13 周:撰寫畢業(yè)論文;
第 14 周:撰寫畢業(yè)論文,整理畢業(yè)設(shè)計(jì)資料;
第 15 周:準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯;
第 16 周:畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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[15] Dirk Nissing,Jochen Gessat,Thilo Bitzer,Alois Seewald.Hydraulic chassis systems with electrically powered hydraulic steering and active roll control.March 2007,Volume 109,Issue 3,pp11-15.
附:文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,汽車成了很多家庭的必備代步工具,隨之而來的是, 越來越多的人都開始關(guān)注到汽車的性能,而汽車性能中最重要的就是安全性和舒適性。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向特性對(duì)車輛的行駛操縱穩(wěn)定性、安全性和舒適性起著決定性作用,是汽車技術(shù)的核心之一,其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)決定著車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特性,它對(duì)汽車轉(zhuǎn)向特性、駕駛舒適性、輪胎壽命等都有影響。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車底盤中的獨(dú)立分系統(tǒng),在汽車技術(shù)發(fā)展的過程中也經(jīng)歷了深刻的變革。汽車轉(zhuǎn)向系是保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu),在汽車轉(zhuǎn)向行駛中,保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。保證汽車在行駛中能按駕駛員的操縱要求,適時(shí)地改變行駛方向,并能在受到路面干擾偏離行駛方向時(shí),與行駛系配合,共同保持汽車穩(wěn)定地直線行駛。轉(zhuǎn)向系對(duì)汽車行駛的操縱性、穩(wěn)定性和安全性都具有重要的意義。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,質(zhì)量輕,剛性大,轉(zhuǎn)向靈敏,制造容易,
成本低,正、逆效率都高以及便于布置等優(yōu)點(diǎn)。相比于其他轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向直拉桿,節(jié)省了布置空間,特別適合與燭式和麥弗遜式懸架配用,因此在轎車和微型、輕型貨車上得到廣泛應(yīng)用,目前,齒輪齒條轉(zhuǎn)向器約占行業(yè) 60%,其中,轎車占 95%,微型車占 30%。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最早出現(xiàn)于 1902 年,當(dāng)時(shí)由于其本身結(jié)構(gòu)不夠完善,整車布置的限制以及道路條件差等因素,導(dǎo)致路面反沖激勵(lì),噪音較大以及轉(zhuǎn)向性能較差等缺陷,使得此種轉(zhuǎn)向器的應(yīng)用受到很大的限制。然而近些年來,特別是最近幾年,卻有了很大發(fā)展,其發(fā)展速度超過循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,國際輿論甚至認(rèn)為:目前汽車工業(yè)正在拋棄有 70 年歷史的搖臂型轉(zhuǎn)向器, 并預(yù)計(jì)近年內(nèi) 90%以上的小客車將配置齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。這種看法的主要依據(jù)是:
(1)國外大部分主要汽車在制造廠大規(guī)模地推薦橫置發(fā)動(dòng)機(jī)、前輪驅(qū)動(dòng)的小客車, 這樣對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系的布置十分靈活方便,比搖臂式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更為簡化。(2)高速公路發(fā)展使得車輛速度大大提高,為獲得良好的路感,對(duì)轉(zhuǎn)向器的剛性要求愈來愈高,而循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器在剛性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。(3) 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器本身具備的優(yōu)點(diǎn)如結(jié)構(gòu)簡單、成本低、高達(dá) 80%以上的傳動(dòng)效率、具有多種輸入輸出形式便于布置、重量輕(轉(zhuǎn)向器殼多數(shù)采用壓鑄鋁合金、有的廠還在研制塑料殼體)、剛性好等等,能使高速車輛的駕駛者獲得良好路感。
此外,由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器自身結(jié)構(gòu)的發(fā)展,如采用新型的手動(dòng)變速比和動(dòng)力轉(zhuǎn)向,其使用范圍已從轎車、微型以及輕型汽車逐步擴(kuò)展到中型和重型汽車轉(zhuǎn)向系。因此,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在我國的應(yīng)用將會(huì)是十分廣泛的,制造企業(yè)對(duì)其的需求量必然很大,其前景相當(dāng)可觀,研究其實(shí)現(xiàn)的方案也尤其有價(jià)值。
國外研究:
從1817年英國人林肯斯潘杰(Len Ken Sperger)發(fā)明現(xiàn)代轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)到現(xiàn)在, 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因其在汽車中的重要作用而備受人們關(guān)注,一百多年間,眾多學(xué)者對(duì)它展開過研究,使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到現(xiàn)在有了長足的發(fā)展。查閱國內(nèi)外相關(guān)資料,人們?cè)跈C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和機(jī)電復(fù)合控制等理論研究、臺(tái)架試驗(yàn)仿真以及新型轉(zhuǎn)向技術(shù)等方面都做了大量的研究。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究主要借助多體動(dòng)力學(xué)軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,研究內(nèi)容主要有:轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)操縱穩(wěn)定性,車輪定位對(duì)轉(zhuǎn)向性能的影響,懸架跳動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)向性能的影響,載荷轉(zhuǎn)移對(duì)前輪轉(zhuǎn)向的影響,基于Adams的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)研究等。轉(zhuǎn)
向機(jī)構(gòu)機(jī)電復(fù)合控制主要研究電、液助力轉(zhuǎn)向控制策略:液壓助力轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)閥特性;四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)控制策略等。臺(tái)架試驗(yàn)仿真研究是模擬汽車轉(zhuǎn)向?qū)崨r,通過測試汽車轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵參數(shù)驗(yàn)證轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的性能。目前國外MTS、BISHOP等公司已經(jīng)有了五軸、七軸轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)。而我國只有三軸轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)。
國內(nèi)研究:
我國現(xiàn)階段對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究重點(diǎn)還在轉(zhuǎn)向器部件的生產(chǎn)質(zhì)量控制上,而在系統(tǒng)層面上對(duì)轉(zhuǎn)向性能的研究很弱,這已經(jīng)嚴(yán)重影響了我國轉(zhuǎn)向器技術(shù)的引進(jìn)消化和自主開發(fā)。長期的生產(chǎn)實(shí)踐表明對(duì)轉(zhuǎn)向部件的質(zhì)量控制必須建立在轉(zhuǎn)向系和前懸架組合的性能測試上,必須有轉(zhuǎn)向系性能參數(shù)的測試才能進(jìn)入轉(zhuǎn)向部件的自主研發(fā),否則, 對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量就沒有話語權(quán)。由此,掌握轉(zhuǎn)向系各部分工作參數(shù)間的關(guān)系,進(jìn)一步提高汽車轉(zhuǎn)向系的性能和質(zhì)量,是滿足當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需 要。此外,現(xiàn)階段全世界年產(chǎn)7000—8000萬套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中,EPS占了將近一半,其裝車率逐年增加,預(yù)計(jì)將達(dá)到80%。在1000萬套汽車轉(zhuǎn)向系的國內(nèi)市場上,外方產(chǎn)品的市場占有率達(dá)到了將近80%,我國還沒有掌握EPS的開發(fā)和試驗(yàn)技術(shù),主要是根據(jù)國外EPS產(chǎn)品進(jìn)行仿制,很難滿足整車技術(shù)條件,無法進(jìn)入全球配套系統(tǒng)。究其原因,表面上是無法掌握汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略,而深層次的原因就是沒有掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性和相關(guān)性能參數(shù)的檢測和評(píng)估,從而無法調(diào)試出性能優(yōu)越的產(chǎn)品。
從 70 年代起轎車就興起了齒輪齒條轉(zhuǎn)向器,這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿和轉(zhuǎn)向輪等組成。方向盤操縱轉(zhuǎn)向器內(nèi)的齒輪傳動(dòng),齒輪與齒條緊密嚙合,推動(dòng)齒條左移動(dòng)或右移動(dòng),帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng),從而改變轎車行駛的方向。這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與循環(huán)球式等其它類型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)比較,省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向主拉桿,具有構(gòu)件簡單,傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。而且它的逆?zhèn)鲃?dòng)效率也高, 在車輛行駛時(shí)可以保證偏轉(zhuǎn)車輪的自動(dòng)回正,駕駛者的路感性強(qiáng)。
發(fā)展趨勢:
近年來,隨著電子技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也越來越多地采用電子器件。但目前電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于自身成本等因素的制約,很難在價(jià)格低廉的家用轎車上得到普及,而且電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全可靠性相對(duì)較差,目前歐洲汽車法規(guī)中要求駕駛員與轉(zhuǎn)向車輪之間必須有機(jī)械連接,電子轉(zhuǎn)向系還不允許在歐洲上市。隨著科技發(fā)展和技術(shù)的完善,未來的電子技術(shù)在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)十分普遍。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間(或單端)輸出式兩種。兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,作為傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸通過軸承安裝在轉(zhuǎn)向器殼體中,其上端通過花鍵與萬向節(jié)叉和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向齒條水平布置,兩端通過球頭座與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。彈簧通過壓塊將齒條壓靠在齒輪上,保證無間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí),轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),使與之嚙合的齒條沿軸向移動(dòng),從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng),使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同,不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。在單端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器上,齒條的一端通過內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。齒輪齒條方式的最大特點(diǎn)是剛性大,結(jié)構(gòu)緊湊重量輕,且成本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉(zhuǎn)向盤,所以具有對(duì)路面狀態(tài)反應(yīng)靈敏的優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也容易產(chǎn)生打手和擺振等現(xiàn)象。齒輪與齒條直接嚙合,將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條的直線運(yùn)動(dòng),使轉(zhuǎn)向拉桿橫向拉動(dòng)車輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。齒輪并非單純的平齒輪,而是特殊的螺旋形狀,這是為了盡量減小齒輪與齒條之間的嚙合間隙,使轉(zhuǎn)向盤的微小轉(zhuǎn)動(dòng)能夠傳遞到車輪,提高操作的靈敏性,也就是我們通常所說的減小方向盤的曠量。不過齒輪嚙合過緊也并非好事,它使得轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)的操作力過大,人會(huì)感到吃力。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)換器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)換器,已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器:而渦輪蝸桿式轉(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。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、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??; 制造成本低。
在現(xiàn)如今的汽車上,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一,也是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成,保持汽車具備較好的操縱性能,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,汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)工作顯得尤為重要。
綜上,本次論文擬從以下幾點(diǎn)展開:
(1)查閱資料,了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢; (2)制定出轎車用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的總體設(shè)計(jì)方案,并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià); (3)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)及參數(shù)確定;
(4)進(jìn)行齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與理論計(jì)算并校核; (5)根據(jù)計(jì)算和校核結(jié)果,利用 CAD 畫裝配圖、零件圖。
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