587_輕型載重貨車設計(轉向系及前橋設計)（有cad圖）,輕型,載重,貨車,設計,轉向,前橋,cad 大學畢業(yè)設計（論文）開題報告 （學生填表） 學院： 車輛與動力工程學院 2013年 4月 15日 課題名稱 輕型載貨汽車設計（轉向系及前橋設計） 學生姓名 專業(yè)班級 課題類型 工程設計 指導教師 職稱 課題來源 組合生產 1. 設計（或研究）的依據(jù)與意義 汽車在行駛過程中，需按駕駛員的意志經常改變其行駛方向，即所謂汽車轉向。就輪式汽車而言，實現(xiàn)汽車轉向的方法是，駕駛員通過一套專設的機構，使汽車轉向橋（一般是前橋）上的車輪（轉向輪）相對于汽車縱軸線偏轉一定角度。在汽車直線行駛時，往往轉向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉而改變行駛方向。此時，駕駛員也可以利用這套機構使轉向輪向相反方向偏轉，從而使汽車恢復原來的行駛方向。這一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構，即稱為汽車轉向系統(tǒng)（俗稱汽車轉向系）。因此，汽車轉向系的功用是，保證汽車能按駕駛員的意志而進行轉向行駛。 按轉向能源的不同，轉向系可分為機械轉向系和動力轉向系。轉向系以駕駛員的體力（手）作為轉向能源的轉向系，叫機械轉向系。兼用駕駛員體力和和發(fā)動機的動力為轉向能源的轉向系叫動力轉向系。傳統(tǒng)的汽車轉向系統(tǒng)是機械轉向系，汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向車輪而實現(xiàn)的。普通的轉向系統(tǒng)建立在機械轉向的基礎上，通常根據(jù)機械式轉向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。常用的有兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式(用于需要較大的轉向力時)。目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機械轉向系統(tǒng)。但是，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，轎車的時速也也在快速提升。高速轎車轉向時的阻力矩比普通汽車要大得多，單靠選用角傳動比較大的轉向器來提高機械轉向系的傳動效率，遠不能滿足轉向輕便和行車安全的 要求，機械轉向系也很難兼顧操縱省力和靈敏兩方面的要求。因此，動力轉向系統(tǒng)應運而生，動力轉向系的轉向加力裝置是以發(fā)動機輸出的動力為能源來增大駕駛員操縱轉向輪轉向的力量，從而使操縱十分簡單，同時選用傳動比較小的轉向器角傳動比，還能滿足轉向靈敏的要求。動力轉向系統(tǒng)分為液壓轉向系統(tǒng)和電動轉向系統(tǒng)2種。其中液壓轉向系統(tǒng)由于工作壓力高（可達10Mp以上），部件尺寸很小，液壓系統(tǒng)工作時無噪聲，工作滯后時間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊與振動，在實際中應用的最多，目前已在和各類各級汽車上獲得廣泛應用。 本課題就以機械轉向系為對向，介紹研究輕型車上機械式轉向機構的實現(xiàn)方法，以及相關重要參數(shù)，總結大學期間學習的各科專業(yè)知識， 如機械原理、機械設計、機械制造基礎以及液壓傳動等，為以后工作打下實踐基礎。 2. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述 轉向器是轉向系主要構成的關鍵零件，隨著電子技術在汽車中的廣泛應用，轉向裝置的結構也有很大變化。從目前使用的普遍程度來看，主要的轉向器類型有4種：有蝸桿銷式(WP型)、蝸桿滾輪式(WR型)、循環(huán)球式(BS型)、齒條齒輪式(RP型)。這四種轉向器型式，已經被廣泛使用在汽車上。 據(jù)了解，在世界范圍內，汽車循環(huán)球式轉向器占45％左右，齒條齒輪式轉向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉向器占10％左右，其它型式的轉向器占5％。循環(huán)球式轉向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現(xiàn)今的100％了(蝸桿滾輪式轉向器在公共汽車上已經被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉向器，但齒條齒輪式轉向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉向器占65％，齒條齒輪式占35％。 我國的轉向器生產，除早期投產的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉向器，東風汽車用蝸桿肖式轉向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結構，并都具有一定的生產經驗。目前解放、東風也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉向器，并已在第二代換型車上普遍采用了循環(huán)球式轉向器。由此看出，我國的轉向器也在向大量生產循環(huán)球式轉向器發(fā)展。 在國外，循環(huán)球式轉向器實現(xiàn)了專業(yè)化生產，同時以專業(yè)廠為主、大力進行試驗和研究，大大提高了產品的產量和質量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉向器就以成本低、質量好、產量大，逐步占領日本市場，并向全世界銷售它的產品。德國ZF公司也作為一個大型轉向器專業(yè)廠著稱于世。它從1948年開 始生產ZF型轉向器，年產各種轉向器200多萬臺。還有一些比較大的轉向器生產廠，如美國德爾福公司SAGINAW分部；英國BURM#0；AN公司都是比較有名的專業(yè)廠家，都有很大的產量和銷售面。專業(yè)化生產已成為一種趨勢，只有走這條道路，才能使產品質量高、產量大、成本低，在市場上有競爭力。 齒輪齒條式轉向器和循環(huán)球式轉向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器；而蝸輪蝸桿式轉向器和蝸桿肖式轉向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發(fā)展轉向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉向器，比率都已達到或超過90％；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉向器，比率超過50％，法國已高達95％。由于齒輪齒條式轉向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉向器為主要結構。 循環(huán)球式轉向器的優(yōu)點：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線，布置方便，特別適合大、中型車輛和動力轉向系統(tǒng)配合使用；易于傳遞駕駛員操縱信號；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好?？梢詫崿F(xiàn)變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉向力小、且經常使用，要求轉向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉向位置轉向阻力大，但使用次數(shù)少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉向力。由于循環(huán)球式轉向器可實現(xiàn)變速比，應用正日益廣泛。通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。并且該轉向器可以被設計成具有等強度結構，這也是它應用廣泛的原因之一。 齒輪齒條式轉向器的主要優(yōu)點：結構簡單、緊湊；殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉向器的質量比較??；傳動效率高達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、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調節(jié)的彈簧，能自動消除間隙，這不僅可以提高轉向系統(tǒng)的剛度，還可以防止工作時產生沖擊和噪聲；轉向器占用體積??；制造成本低。 基于以上調查和轉向器的優(yōu)點，循環(huán)球式轉向器和齒輪齒條式轉向器將是以后轉向器的發(fā)展的趨勢和潮流。 從汽車制造成本和轉向的要求分析，本次課程設計的是輕型載貨汽車的轉向系的設計由于考慮以下因素： a.轉向器要提供輕便的方向控制，同時轉向盤的轉角范圍不允許過大。這要求轉向器的自由行程盡可能小，傳動比適當，駕駛員主動轉動轉盤時的機械效率高?？赡苄枰獎恿χ?。 b.使地面對前輪的擾動盡可能地被傳到轉向盤上，同時還要讓駕駛員能夠感覺到路面狀況的變化。這要求在前輪因受到地面干擾而試圖轉動轉向盤時轉向器的機械效率適當?shù)氐?，既逆效率適當?shù)氐汀? c.不能妨礙汽車完成轉向后、返回直線行駛狀態(tài)時的前輪自動會正，這又要求轉向器的逆效率適當?shù)馗摺? d.停車轉向時駕駛員轉動轉向盤的力應該被減小到最低限度。為了使駕駛員能夠比較舒服地進行停車轉向，一般要求采用動力助力。停車轉向時所需要的轉向力一般是最大的。 e.使汽車具有良好的高速操縱穩(wěn)定性。這一般要求轉向器的自由行程、盡可能小，有適當?shù)膫鲃颖群蛣恿χΑ? 綜上所述，本次課題選取循環(huán)球式轉向器 3. 課題設計（或研究）的內容 課題研究的主演內容： 1.輕型汽車轉向器的方案論證； 2.轉向器的主要性能參數(shù)選擇； 3.轉向器各部件的設計計算； 4.轉向器角傳動比的變化規(guī)律 5.轉向梯形的設計 6.轉向器的強度校核； 7.繪制零件圖及裝配圖 解決方法： 1.查閱資料確定輕型汽車即總質量小于3500KG的M型和N型汽車所使用的轉向器的類型。 2.確定轉向器的角傳動比，轉矩傳動比。研究轉向器的正效率和逆效率。影響轉向器效率的因素有轉向器類型和轉向器的結構參數(shù)與效率。 3.查閱資料和學過的知識，根據(jù)選擇的性能參數(shù)設計計算。 4.通過網(wǎng)絡和查閱資料研究轉向器角傳動比的變化規(guī)律 5.通過學過的知識完成轉向梯形的設計并進行校核。 6.研究在EPS和非EPS兩種狀態(tài)下轉向器的受力情況，并對其進行強度校核。 7.用CAD繪圖軟件繪制所設計的零件圖和裝配圖。 4. 設計（或研究）方法 1.查閱資料確定輕型汽車即總質量小于3500KG的M型和N型汽車所使用的轉向器的類型。 2.確定轉向器的角傳動比，轉矩傳動比。研究轉向器的正效率和逆效率。影響轉向器效率的因素有轉向器類型和轉向器的結構參數(shù)與效率。 3.查閱資料和學過的知識，根據(jù)選擇的性能參數(shù)設計計算。 4.通過網(wǎng)絡和查閱資料研究轉向器角傳動比的變化規(guī)律 5.通過學過的知識完成轉向梯形的設計并進行校核。 6.研究在EPS和非EPS兩種狀態(tài)下轉向器的受力情況，并對其進行強度校核。 7.用CAD繪圖軟件繪制所設計的零件圖和裝配圖。 5. 實施計劃 5——6周 調研，查閱資料，明確具體任務。 7——8周 討論，設計總體方案。 9——10周 完成主要總裝圖設計。 11——12周完成零、部件圖設計，并完成機繪圖。 13——14周 編寫設計說明書。 15周 整理圖紙及全部設計文件，最后交卷。 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日