【正文】 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 前言 .................................................... 1 1 汽車主要參數(shù)的選擇 .................................... 2 汽車主要尺寸的確定 .................................. 2 軸距 L............................................. 2 前輪距 B1和后輪距 B2 ............................... 3 外廓尺寸 .......................................... 4 前懸 LF和后懸 LR ................................... 4 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 .................................. 5 整車整備質(zhì)量 m0 .................................... 5 汽車的載客量和裝載質(zhì)量 ............................ 6 質(zhì)量系數(shù) .......................................... 6 汽車總質(zhì)量 ........................................ 7 軸荷分配 .......................................... 7 2 轉(zhuǎn)向系的概述及主要性能參數(shù) ............................ 9 轉(zhuǎn)向系的概述 ........................................ 9 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) ...................................... 9 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ..................................... 10 轉(zhuǎn)向器 ........................................... 10 轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 ............................... 11 對(duì)轉(zhuǎn)向系 的要求 ................................... 13 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) ................................. 13 轉(zhuǎn)向系的效率 ..................................... 13 轉(zhuǎn)向器的正效率 ?? ................................. 14 轉(zhuǎn)向器的逆效率 ?? ................................. 15 角傳動(dòng)比 ......................................... 15 力傳動(dòng)比 ......................................... 16 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△ t......................... 17 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) ............................... 17 3 轉(zhuǎn)向器機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ........................... 19 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式選擇 ............................... 19 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 ............................... 20 ............................ 20 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度計(jì)算 .......................... 22 4 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................. 23 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求 ............................... 23 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案的選擇 .......................... 23 動(dòng)力轉(zhuǎn)向形式與結(jié)構(gòu)方案 ........................... 23 傳能介質(zhì)的選擇 ................................... 24 液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的選擇 ........................... 25 液壓轉(zhuǎn)向加力裝置轉(zhuǎn)向控制閥的選擇 .................. 26 動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................... 27 剛徑尺寸 Dc 的計(jì)算 ................................ 27 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 活塞行程 s 的計(jì)算 ................................. 29 動(dòng)力缸缸筒壁厚 t 的計(jì)算 ........................... 30 分配閥的參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................... 30 預(yù)開隙 1e .......................................... 30 滑閥總移動(dòng)量 e .................................... 31 局部壓力降 p? ..................................... 31 油液流速的允許值 [v] .............................. 32 滑閥直徑 d ........................................ 32 滑閥在中間位置時(shí)的油液流速 v ...................... 32 分配閥的泄漏量 Q? ................................. 33 回位彈簧的預(yù)緊力和反作用閥直徑的確定 ................ 33 油泵排量與油罐容積的確定 ........................... 34 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的工作特性 ............................. 35 5 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................... 37 、桿與球銷 .......................... 38 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的防傷安全措施 ................................... 39 6 經(jīng)濟(jì)技術(shù)路線分析 ………………………………………………… .42 7 結(jié)論 ................................................. 43 致謝 ................................................... 44 參考文獻(xiàn) ............................................... 45 楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 前言 100 多年前，汽車剛剛誕生后 不久，其轉(zhuǎn)向操作是模仿馬車和自行車的轉(zhuǎn)向方式，用一個(gè)操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以致時(shí)常發(fā)生車毀人亡的事故。 在 20世紀(jì)初，汽車已經(jīng)是一個(gè)沉重而又高速疾馳的車輛，充氣輪胎代替了實(shí)心車輪。由于轉(zhuǎn)向柱直接于轉(zhuǎn)向節(jié)連接，所以轉(zhuǎn)動(dòng)車輪式很費(fèi)勁的。即使是一個(gè)健壯的駕駛員，要控制轉(zhuǎn)向仍然是很勞累的事情。因此，汽車常常沖出路外。于是，降低轉(zhuǎn)向操縱力的問題就變得賜教迫切了。 為了使轉(zhuǎn)向操縱輕便，工程師設(shè)計(jì)了在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向節(jié)之 間安裝齒輪減速機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器。從那時(shí)起，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)就一直被這樣沿用下來。 從 1903 年開始，助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不斷出現(xiàn)，多數(shù)是用在客 車上。助力輔助轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中，有一些采用真空助力，還有一些是采用壓縮空氣助力。 1905 年出版 的《汽車時(shí)代》雜志談到了哥倫比亞汽車的助力轉(zhuǎn)向器。據(jù)說這總簡單的裝置在車速為 29 公里 /小時(shí)時(shí)，仍能使汽車保持不偏離路線。 1923 年，美國底特律市的亨利 馬爾斯為了減少蝸輪副和滾動(dòng)軸之間的接觸摩擦力，在兩者之間接觸處放置滾珠支撐，這就出現(xiàn)了滾珠蝸輪轉(zhuǎn)向器。這種型式的轉(zhuǎn)向器就成為現(xiàn)在大家所熟知的循 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，目前仍被廣泛地應(yīng)用在美國和日本制造的汽車上。 1928 年，弗朗西斯戴維斯所研制成功并首次應(yīng)用了液壓助力輔助轉(zhuǎn)向器。這種轉(zhuǎn)向器由維克斯公司制造，該公司并制定了此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)， 而 后為汽車工業(yè)所采納。第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，汽車轉(zhuǎn)向雖然采用了轉(zhuǎn)向器，但對(duì)其實(shí)施操縱仍然不是一鍵輕松的事。當(dāng)汽車質(zhì)量增大、轉(zhuǎn)向費(fèi)勁時(shí)，駕駛員要求能有更好的辦法來解決，這才重新推廣了一種已經(jīng)大約有 3/4個(gè)世紀(jì)歷史的助力輔助轉(zhuǎn)向器。 1954 年，凱迪拉克汽車公司首先把液壓助力轉(zhuǎn)向器應(yīng)用于汽車上，助力專項(xiàng)的歷史又回到了以前的道路。 現(xiàn)在 ，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，全世界約有一半的轎車采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，目前一些轎車已經(jīng)使用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，使汽車的經(jīng)濟(jì)性、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 動(dòng)力性和機(jī)動(dòng)性都有所提高。 1 汽車主要參數(shù)的選擇 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸參數(shù)包括軸距、輪距、總長、總寬、總高、前懸、后 懸、接近角、離去角 、 最小離地間隙等，如圖 11所示。 圖 11 汽車的主要參數(shù)尺寸 Fig 11 The main parameters of vehicle size 軸距 L 軸距 L的選擇要考慮它對(duì)整 車其他尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)和使用性能的影響。軸距短一些，汽車總長、質(zhì)量、最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過半徑就小一些。但軸距過短也會(huì)帶來一系列問題，例如車廂長度不足或后懸過長；汽車行駛時(shí)其縱向角振動(dòng)過大；汽車加速、制動(dòng)或上坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過大而導(dǎo)致其制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角過大等。因此，在選擇軸距時(shí)應(yīng)綜合考慮對(duì)有關(guān)方面的影響。當(dāng)然，在滿足所設(shè)計(jì)汽車的車廂尺寸、軸荷分配、主要性能和整體布置等要求的前提下，將軸距設(shè)計(jì)得短一些為好。 (1)載貨汽車的軸距 在整車選型初期，可根據(jù)要求的貨廂長度及駕駛室布置尺寸初步確 定軸距 L： L＝ LH+LJ+SLR (11) 式中 LH— 貨廂長度，可根據(jù)汽車的裝載質(zhì)量、載貨長度來確定，或參考同類型 LJ— 前輪中心至駕駛室后壁的距離 ,在該布置方案選定后可通過對(duì)駕駛室、發(fā)動(dòng)楊露露： 重型貨車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 機(jī)和前軸的初步布置或參考同型、同類布置的汽車的這一尺寸初步確定 S— 駕駛室與貨廂之間的間隙，一般取 50～ 100mm,應(yīng)考慮發(fā)動(dòng)機(jī)維修時(shí)的需要； LR— 后懸尺寸，可根據(jù)道路條件或參考同類型汽車初步確定。 軸距的最終確定應(yīng)通過總布置和相應(yīng) 的計(jì)算來完成，其中包括檢查最小轉(zhuǎn)彎半徑和萬向節(jié)傳動(dòng)的夾角是否過大，軸荷分配是否合理，乘坐是否舒適以及能否滿足整車總體設(shè)計(jì)的要求等。 輕型貨車、鞍式牽引車和礦用自卸車等車型要求有小的轉(zhuǎn)彎半徑，故其軸距比一般貨的短，而經(jīng)常運(yùn)送大型構(gòu)件、長尺寸或輕拋貨物的貨車和集裝箱運(yùn)輸車，則軸距可取得長一些。汽車總質(zhì)量愈大，軸距一般也愈長。為了滿足不同用戶的需要，常同時(shí)選定幾種軸距，構(gòu)成汽車的系列產(chǎn)品，如基本型、長軸距、短軸距等汽車變型。數(shù)據(jù)，是基本型貨車軸距的選擇范圍，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。 三軸汽車的中后軸之間的軸距，多取為輪胎直 徑的 — 倍。 表 11 各類汽車的軸距和輪距 Tablet 11 Each kind of automobile spread of axies and gauge 車型 類別 軸距 L/mm 輪距 B/mm 乘用車 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L V 2021～ 2200 1100～ 1380 V≤ 2100～ 2540 1150～ 1500 V≤ 2500～ 2860 1300～ 1500 V≤ 2850～ 3400 1400～ 1580 V 2900～ 3900 1560～ 1620 商用車 客車 城市客車 4500～ 5000 1740～ 2050 長途客車 5000～ 6500 4 2貨車 汽車總質(zhì)量 ≤ 1700～ 2900 1150～ 1350 ～ 2300～ 3600 1300～ 1650 ～ 3600～ 5500 1700～ 2021 4500～ 5600 1840～ 2021 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 前輪距 B1 和后輪距 B2 改變汽車輪距 B會(huì)影響車廂或駕駛室內(nèi) 寬、汽車總寬、總質(zhì)量、側(cè)傾剛度、最小轉(zhuǎn)彎直徑等因素發(fā)生變化、增大輪距則車廂內(nèi)寬隨之增加，并導(dǎo)致汽車的比功率、幣轉(zhuǎn)矩指標(biāo)下降，機(jī)動(dòng)性變壞。 受汽車總寬不得超過 限制，輪距不宜過大。但在選定的前輪距 B1范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距