【正文】 轉(zhuǎn)向技術(shù)使大型車(chē)輛具有如同小型車(chē)輛的操縱性及停車(chē)敏捷性。因此多軸轉(zhuǎn)向的研究意義重大。在不改變輪距和軸距的前提下，采用多軸轉(zhuǎn)向，無(wú)疑是一種最好的解決方案。梯形機(jī)構(gòu)是傳統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)之一，它使汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)左、右前輪得到合理的偏轉(zhuǎn)角匹配，從而使車(chē)輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，在不同的圓周上作純滾動(dòng)，以避免或減少輪胎側(cè)滑，這對(duì)延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，提高車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的穩(wěn)定性非常重要。 　　轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向方向與汽車(chē)行駛方向的改變相一致。 　　操縱輕便。 　　轉(zhuǎn)向車(chē)輪具有自動(dòng)回正能力。駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加的轉(zhuǎn)向力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸輸入轉(zhuǎn)向器，從轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸這一系列零件即屬于轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。其中轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱以及轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類(lèi)：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由于汽車(chē)各零、部件的不斷革新和發(fā)展，從而逐步形成了今日較為完備的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在20世紀(jì)初，汽車(chē)已經(jīng)是一個(gè)沉重而又高速疾馳的車(chē)輛，充氣輪胎代替了實(shí)心輪胎。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)的行駛安全至關(guān)重要，因此汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱(chēng)為保安件。s steering system transmission car when turning all the wheels for pure rolling.Key words: multiaxis steering。通過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果：瓦特二型六連桿組作為汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)所有的車(chē)輪都作純滾動(dòng)。本文在分析國(guó)內(nèi)外多軸轉(zhuǎn)向研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，介紹和分析傳統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的原理，完成多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模以及仿真。傳統(tǒng)的汽車(chē)轉(zhuǎn)向采用的是四連桿轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，這種傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)，但在車(chē)輛轉(zhuǎn)向的過(guò)程中汽車(chē)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性受到汽車(chē)本身結(jié)構(gòu)布置和外界條件的影響較大，汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性都不是很理想，因此多軸轉(zhuǎn)向的研究意義重大。本文設(shè)計(jì)的多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由操縱機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這兩大部分組成，其中操縱機(jī)構(gòu)包括方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向軸、萬(wàn)向節(jié)、齒輪等；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要采用六連桿組來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)使所有的車(chē)輪都作純滾動(dòng)。s maneuverability and handling stability are not very satisfactory. Therefore, the study of multiaxis turn has a great significance.On the basis of status and development trends at home and abroad, the study introduces and analysises the principle of car steering trapezium, and plete the design, modeling and simulation of multiaxis steering system.The contents of the thesis include the design of the steering system of multiaxis steering system controls and multiaxis drive mechanism. Using MATALAB, Pro / E and AutoCAD software to plete the optimization of the size of the steering system, 3D modeling and 2D drawing. In this study, the design of multiaxis steering system is made up of the control mechanism and the transmission. The control mechanism includes the steering wheel, steering shaft, universal joints, gears, etc. and the transmission to six linkage groups realizes the possibility that all the wheels of car acplish pure rolling in the car turning process.The steering system simulation experiments: the results of Watt II sixbar linkage can be achieved as the car39。 the transmission mechanism of six bar linkage group目錄 摘 要Abstract第1章 緒論 1 1 1 3 4 4 5 5 6第2章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)確定 7 8 8 9 10 MATLAB簡(jiǎn)介 11 12 瓦特二型六連桿組優(yōu)化 13 14 18 19 19 24第3章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 30 30 30 30 31第4章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 34 Pro/E軟件簡(jiǎn)介 34 Pro/E軟件建模和運(yùn)動(dòng)仿真 34第5章 總結(jié)和展望 36 36 36致 謝 38附錄清單 39本科畢業(yè)設(shè)計(jì)39第1章 緒論 用來(lái)改變或保持汽車(chē)行駛或倒退方向的一系列裝置稱(chēng)為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以致時(shí)常發(fā)生車(chē)毀人亡的事故。于是要降低轉(zhuǎn)向力的問(wèn)題就變得比較迫切了。以后隨著重型車(chē)輛的生產(chǎn)與載重量的提高出現(xiàn)了雙前橋機(jī)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)更為復(fù)雜，而這其中轉(zhuǎn)向梯形充當(dāng)著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般是由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)這三部分組成，如圖11所示。圖11 傳統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖11是一種機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪應(yīng)該繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。 　　轉(zhuǎn)向靈敏，最小轉(zhuǎn)彎直徑要小。 　　轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。汽車(chē)在轉(zhuǎn)向行駛過(guò)程中，全部車(chē)輪都必須繞一個(gè)瞬時(shí)中心點(diǎn)做圓周滾動(dòng)，而且前內(nèi)輪與前外輪的轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足下面關(guān)系式： （11）式中: 表示汽車(chē)前外輪轉(zhuǎn)角；表示汽車(chē)前內(nèi)輪轉(zhuǎn)角；表示兩主銷(xiāo)中心距；表示汽車(chē)軸距；這樣才能保證各車(chē)輪在轉(zhuǎn)向時(shí)均作純滾動(dòng)，以避免在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎與地面滑動(dòng)而增大阻力和加快輪胎磨損。為了提高重型汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性，必須減小其轉(zhuǎn)彎半徑。這種傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系布置結(jié)構(gòu)及方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的特點(diǎn)，但在車(chē)輛轉(zhuǎn)向的過(guò)程中汽車(chē)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性卻受到汽車(chē)本身結(jié)構(gòu)布置和外界條件的影響程度較大，汽車(chē)的機(jī)動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性都不是很理想。在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輛因前后輪的反向轉(zhuǎn)向，能夠縮小轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)20%。最后，提高了車(chē)輛的掛車(chē)能力。1907年，日本出現(xiàn)了一種關(guān)于汽車(chē)四輪轉(zhuǎn)向的專(zhuān)利，這種結(jié)構(gòu)通過(guò)一根軸將前后輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)。1985年，日本的Nissan公司在客車(chē)上應(yīng)用了世界上第一例實(shí)用的4WS系統(tǒng)，它應(yīng)用在該公司一個(gè)車(chē)型上的高性能主動(dòng)控制懸架上。目前至少有六種不同的 4WS系統(tǒng)在不同的汽車(chē)制造商那里處于不同的投產(chǎn)和研制階段。從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度來(lái)看，多軸轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要是：機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)，即確定能滿足轉(zhuǎn)向傳動(dòng)功能要求的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成；機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)，即確定能近似再現(xiàn)式（11）關(guān)系的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸。完成四軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的二維圖繪制以及完成三維建模。第2章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)確定本人在學(xué)機(jī)械原理課程時(shí)對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)很感興趣，連桿機(jī)構(gòu)具有以下一些傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副。利用連桿機(jī)構(gòu)還可很方便的達(dá)到改變運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方向以及遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。連桿機(jī)構(gòu)在現(xiàn)實(shí)生活中使用非常廣泛，傳統(tǒng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)就是連桿機(jī)構(gòu)的典型應(yīng)用，如圖21所示，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施加的轉(zhuǎn)向力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸傳入轉(zhuǎn)向器，經(jīng)轉(zhuǎn)向器放大后的力矩和減速后的運(yùn)動(dòng)傳到轉(zhuǎn)向縱拉桿，再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。就運(yùn)動(dòng)鏈而言，六桿運(yùn)動(dòng)鏈可以分為兩大類(lèi)，一種是具有相鄰的三副桿的六桿轉(zhuǎn)向副運(yùn)動(dòng)鏈，稱(chēng)為Watt鏈。WattI型 WattⅡ型 圖23 Watt型六桿機(jī)構(gòu)StephensonI型 StephensonⅡ型 StephensonⅢ型圖24 Stephenson型六桿機(jī)構(gòu) 3第四橋閉鎖轉(zhuǎn)向圖25 四軸轉(zhuǎn)向三種主要模式四軸轉(zhuǎn)向的幾種主要模式如圖25所示。此六連桿組含有23個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，共含有34個(gè)低副，故該機(jī)構(gòu)自由度為。所以評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性好壞的目標(biāo)函數(shù)，以及設(shè)