【正文】 青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 1 汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書 題目：重型載貨汽車 轉(zhuǎn)向器 設(shè)計 姓名：席昌錢 學(xué)號： 202124265 同組者：嚴(yán)炳炎、 孔祥生 、余鵬、李朋超、鄭大偉 專業(yè)班級： 09車輛工程 2 班 指導(dǎo)教師：王豐元、鄒旭東 設(shè)計任務(wù)書 青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 2 目錄 1. 轉(zhuǎn)向系分析 …………………………………………… ..4 2. 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 ………………………………… 8 3. 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù) …………………………………… .9 4. 轉(zhuǎn)向器設(shè)計計算 …………………………… …………… .14 5. 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………… .16 6. 轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設(shè)計 ……………………………………… .22 7. 結(jié)論 ……………………………………………………… .24 8. 參考文獻(xiàn) ………………………………………………… 25 青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 3 1 轉(zhuǎn)向系設(shè)計 基本要求 ，全部車輪應(yīng)繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。 ，作用于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力小于 200N。 23~32 之間，正效率在 60%以上，逆效率在 50%以上。 。 。 。 基本參數(shù) ： 11976mm*2395mm*3750mm。 /軸距 4/（ 1950+4550+1350） mm 12021kg 對轉(zhuǎn)向系的要求 [3] (1) 保證汽車有較高的機(jī)動性，在有限的場地面積內(nèi)，具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力，同時操作輕便 。 (2) 汽車轉(zhuǎn)向時，全部車輪應(yīng)繞一個瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)有側(cè)滑 。 (3) 傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖要盡可能的小 。 (4) 轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動回正，并應(yīng)使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài) 。 (5) 發(fā)生車禍時，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸由于車架和車身變形一起后移時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最好有保護(hù)機(jī)構(gòu)防止傷及乘員 . 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。有時為了布置方便，減小由于裝置位置誤差及部件相對運動所引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間 安裝轉(zhuǎn)向萬向節(jié) ，如圖 21。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動力轉(zhuǎn)向時，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)。但對于中級以下的轎車和前軸負(fù)荷不超過 3t 的載貨汽車，則多數(shù)僅在用機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而無動力轉(zhuǎn)向裝置。 青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 4 圖 21 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) the control mechanism of steering 1轉(zhuǎn)向萬向節(jié)； 2轉(zhuǎn)向傳動軸； 3轉(zhuǎn)向管柱； 4轉(zhuǎn)向軸； 5轉(zhuǎn)向盤 1steering universal shaft。 2steering propeller 。 3steering column 。 4steering axis。 5steering wheel 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) [4] 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。（見圖 22） 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳給左、右轉(zhuǎn)向節(jié)并使左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 圖 22 轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu) 1轉(zhuǎn)向搖臂； 2轉(zhuǎn)向縱拉桿； 3轉(zhuǎn)向節(jié)臂； 4轉(zhuǎn)向梯形臂； 5轉(zhuǎn)向橫拉桿 轉(zhuǎn)向器 [5] 機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸 向的移動），并按一定的角轉(zhuǎn)動比和力轉(zhuǎn)動比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。高級轎車和重型載貨汽車為了使轉(zhuǎn)向輕便，多采用這種動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。采用液力式動力轉(zhuǎn)向時，由于液體的阻尼作用，吸青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 5 收了路面上的沖擊載荷，故可采用可逆程度大、正效率又高的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)。 為了避免汽車在撞車時司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。為了緩和來自路面的沖擊、衰減轉(zhuǎn)向輪的擺振和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的震動，有的還裝有轉(zhuǎn)向減振器。 多數(shù)兩軸及三軸汽車僅用前輪轉(zhuǎn)向；為了提高操縱穩(wěn) 定性和機(jī)動性，某些現(xiàn)代轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向；多軸汽車根據(jù)對機(jī)動性的要求，有時要增加轉(zhuǎn)向輪的數(shù)目， 本設(shè)計按設(shè)計要求采用單軸前軸轉(zhuǎn)向 。 轉(zhuǎn)角及最小轉(zhuǎn)彎半徑 汽車的機(jī)動性，常用最小轉(zhuǎn)彎半徑來衡量，但汽車的高機(jī)動性則應(yīng)由兩個條件保證。即首先應(yīng)使左、右轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角時前外輪的轉(zhuǎn)彎值在汽車軸距的 2~ 倍范圍內(nèi)；其次，應(yīng)這樣選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比，即由轉(zhuǎn)向盤處于中間的位置向左或右旋轉(zhuǎn)至極限位置的總旋轉(zhuǎn)全書，對轎車應(yīng)不超過 圈，對貨車不應(yīng)超過 圈。 兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上 述對轉(zhuǎn)向系的第 (2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖 23所示，由下式?jīng)Q定： LKBD CODOio ???? ?? c otc ot (21) 式中： ?o — 外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； ?i — 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K— 兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點間的距離； L— 軸距 內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角 的合理匹配是由轉(zhuǎn)向梯形來保證。 青島理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院 6 圖 23 理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的關(guān)系 Fig 23 Relations between ideal inside and outside steering wheel corner 汽車的 最小轉(zhuǎn)彎半徑 Rmin 與其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪在最大轉(zhuǎn)角 ?maxi 與 ?maxo 、軸距 L、主銷距 K及轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)臂 a等尺寸有關(guān)。 在轉(zhuǎn)向 過程中除內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角外 ，其他參數(shù)是不變的。最小 轉(zhuǎn)彎半徑是指汽車在轉(zhuǎn)向輪處于最大轉(zhuǎn)角的條件下以低速轉(zhuǎn)彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構(gòu)成圓周的半徑。 最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到汽車軸距的 2~ 倍， 取 Rmin =2L； 操縱輕便型的要求是通過合理地選擇轉(zhuǎn)向系的角傳動比、力傳動比和傳動效率來達(dá)到。 對轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向盤或轉(zhuǎn)向輪能自動回正的要求和對汽車直線行駛穩(wěn)動性的要求則主要是通過合理的選擇主銷后傾角和內(nèi)傾角，消除轉(zhuǎn)向器傳動間隙以及選用可逆式轉(zhuǎn)向器來達(dá)到。但要使傳遞到轉(zhuǎn)向盤上的反向沖擊小，則轉(zhuǎn)向器的逆效率有不宜太高。至于對轉(zhuǎn)向系的最后兩條 要求則主要是通過合理地選擇結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)布置來解決。 轉(zhuǎn)向器及其縱拉桿與緊固件的稱重，約為中級以及上轎車、載貨汽車底盤干重的%～ %；小排量以及下轎車干重的 %～ %。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式隊汽車的自身質(zhì)量影響較小。 3. 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有螺桿和螺母共同形成的落選槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成，如圖 31 所示。