【正文】 感謝車隊的同學們，正是在你們的幫助關(guān)心下，讓我順利完成畢業(yè)設(shè)計。在此次設(shè)計論文完成之際，我衷心的感謝兩位老師在學習上的幫助。通過以上設(shè)計發(fā)現(xiàn)，該設(shè)計滿足參賽要求。本次設(shè)計主要完成的工作：參考國內(nèi)外SAE賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合各種形式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點，選定齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，然后通過受力分析綜合轉(zhuǎn)向性能確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動比，初步確定轉(zhuǎn)向器的傳動比，進行轉(zhuǎn)向器的設(shè)計與計算。 UG裝配模型檢查干涉問題首先我們將轉(zhuǎn)向于懸架模型安裝于車架上，總共裝了三種狀態(tài)，一種是原始狀態(tài)，另外兩種狀態(tài)分別是輪胎上跳到最大位置時和輪胎向下跳動到最大位置時，裝配效果如下圖所示。 基于UG工程圖模塊的轉(zhuǎn)向機動圖根據(jù)賽車的整體參數(shù)以及我們設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)角關(guān)系以及阿克曼理論，分別畫出以前外輪、前內(nèi)輪以及汽車縱向?qū)ΨQ面的轉(zhuǎn)彎半徑，然后根據(jù)給定的賽道畫出前外輪和后內(nèi)輪轉(zhuǎn)向圓以及賽道圓，由于此次大賽賽道尚未確定，我們只對初定賽道外徑檢查車尾是否會撞到安全樁，如圖64所示，由圖可知賽車車尾不會撞到安全樁。因此,建立的數(shù)模,應(yīng)該是參數(shù)化的,即用草圖(Sketch)功能建模,使理論轉(zhuǎn)向節(jié)臂長度、梯形角、轉(zhuǎn)向器相對輪心的安裝距離、兩斷點長度能夠很方便地調(diào)整。由圖2，圖3可知： 為保證傳動良好，一般希望a，以此作為約束條件，即要滿足聯(lián)立不等式：由此可解得：因此在和的全部取值范圍內(nèi)，的最大值為1，的最小值為。這是由于汽車正常行駛中多用小轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向，約有80%以上的轉(zhuǎn)角在以內(nèi)；即使是大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向，也是從小轉(zhuǎn)角開始，而且速度較低，所以取時的內(nèi)輪一側(cè)傳動角作為控制參數(shù)。而且對應(yīng)于同一齒條行程，內(nèi)輪一側(cè)的傳動角αi總是比外輪一側(cè)的傳動角αo要小。167。167。167。圖45 轉(zhuǎn)向軸校核分析圖第五章 轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計167。查得, ,；。計算支承反力在垂直面上在水平面上畫彎矩圖在水平面上，aa剖面左側(cè)、右側(cè)在垂直面上，aa剖面左側(cè)aa剖面右側(cè)合成彎矩，aa剖面左側(cè)aa剖面右側(cè)畫轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩 =167。 齒輪齒條傳動受力分析若略去齒面間的摩擦力，則作用于節(jié)點P的法向力Fn可分解為徑向力Fr和分力F，分力F又可分解為圓周力Ft和軸向力Fa。=81cos30176。 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運動分析圖44 轉(zhuǎn)向橫拉桿的運動分析簡圖當轉(zhuǎn)向盤從鎖點向鎖點轉(zhuǎn)動，每只前輪大約從其正前方開始轉(zhuǎn)動30176。 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸選擇齒輪類型根據(jù)齒輪傳動的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合傳動方案選擇齒輪傳動精度等級選用7級精度初選參數(shù)初選 =6 =31 = = =按當量齒數(shù)初步計算齒輪模數(shù)==14432閉式硬齒面?zhèn)鲃?，按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計。167。范圍內(nèi)變化。～15176。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計要求齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪多數(shù)采用斜齒圓柱齒輪。在這樣的傳動比下，176。將使前輪從鎖點轉(zhuǎn)向鎖點。因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動大約60176。齒條導(dǎo)向座的調(diào)節(jié)使齒輪、齒條間有一定預(yù)緊力，此預(yù)緊力會影響轉(zhuǎn)向沖擊、噪聲及反饋（見圖43）。圖42 轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭1橫拉桿 2鎖緊螺母3外接頭殼體 4球頭銷 5六角開槽螺母6球碗 7端蓋 8梯形臂 9開口銷表47 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計參數(shù)序號項目符號尺寸參數(shù)()1橫拉桿總長2132橫拉桿直徑163螺紋長度304外接頭總長1205球頭銷總長626球頭銷螺紋公稱直徑M1017外接頭螺紋公稱直徑M1018內(nèi)接頭總長9內(nèi)接頭螺紋公稱直徑M101167。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，這些防塵套阻止雜物進入球銷及齒條中。167。齒輪軸上端與轉(zhuǎn)向柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連。圖41 齒條表45 齒條的尺寸設(shè)計參數(shù)序號項目符號尺寸參數(shù)()1總長7302直徑253齒數(shù)314法向模數(shù)167。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行。=140MPa取=10mm167。表43 轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑的計算設(shè)計計算和說明計算結(jié)果。因齒輪齒條式轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)無轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向節(jié)臂，故、不代入數(shù)值。 原地轉(zhuǎn)向阻力矩MR的計算表41 原地轉(zhuǎn)向阻力矩MR的計算設(shè)計計算和說明計算結(jié)果式中 f——輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù)； G1——轉(zhuǎn)向軸負荷，單位為N；P——輪胎氣壓，單位為。精確地計算出這些力是困難的。 轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定為了保證行駛安全，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強度。由此傳動比驗算方向盤的力較大，我們參考其他學校的設(shè)計的設(shè)計，把方向盤轉(zhuǎn)角改成110度。圖3—4示出偏心距n不同時的傳動間隙變化特性。兩軸線之間的距離n稱為偏心距。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒條齒扇傳動副的傳動間隙特性，可通過將齒扇齒做成不同厚度來獲取必要的傳動間隙。調(diào)整后，要求轉(zhuǎn)向盤能圓滑地從中間位置轉(zhuǎn)到兩端，而無卡住現(xiàn)象。～15176。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角φ的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性(圖32)。從圖中可以看到，位于齒條中部位置處的齒有較大壓力角和齒輪有較大的節(jié)圓半徑，而齒條齒有寬的齒根和淺斜的齒側(cè)面；位于齒條兩端的齒，齒根減薄，齒有陡斜的齒側(cè)面。由上述兩式可知：當齒輪具有標準模數(shù)m1和標準壓力角α1與一個具有變模數(shù)m變壓力角α2的齒條相嚙合，并始終保持 m1cosαl=m2cosα2時，它們就可以嚙合運轉(zhuǎn)。齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器都可以制成變速比轉(zhuǎn)向器。從 =2Fw／Fh式可知，當Fw一定時，增大ip能減小作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力Fh，使操縱輕便?，F(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，～，可近似認為其比值為 ≈=dφ/dβ。轉(zhuǎn)向盤直徑根據(jù)車型不同在JB4505—86轉(zhuǎn)向盤尺寸標準中規(guī)定的系列內(nèi)選取。 力傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力和作用在轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向阻力矩之間有如下關(guān)系 （33）式中，α為主銷偏移距，指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支承平面的交點至車輪中心平面與支承平面交線間的距離。轉(zhuǎn)向盤角速度ωw與搖臂軸轉(zhuǎn)動角速度ωK之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比iw′, 即 式中,dβp為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。 傳動比的變化特性167。通常螺線導(dǎo)程角選在8176。如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率可用下式計算 （32）式(3—1)和式(3—2)表明：增加導(dǎo)程角αo,正、逆效率均增大。同時，它既不能保證車輪自動回正，駕駛員又缺乏路面感覺；因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。但是，在不平路面上行駛時，車輪受到的沖擊力，能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神狀態(tài)緊張，如果長時間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。 轉(zhuǎn)向器的逆效率η根據(jù)逆效率大小不同，轉(zhuǎn)向器又有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率，根據(jù)試驗結(jié)果分別為70％和75％。轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點與效率 在前述四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，而蝸桿指銷式特別是固定銷和蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的正效率要明顯的低些。為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動返回到直線行駛位置，又需要有一定的逆效率。)圖216 MATLAB繪制的內(nèi)外論轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線第三章 轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)167。)hold onr=66*pi/180h=50k=1100M=730sita0=0L1=40L2=(((kM)/2L1*cos(r))^2+(L1*sin(r)h)^2)^D2R=pi/180for i=1:50……sita0=sita0+D2Rendplot(angles(:,1),angles(:,2)) axis([0 30 0 30])xlabel(39。 MATLAB內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線部分程序sita20=for i=1:50D2R=pi/180sita21=atan(1/(1/tan(sita20)1200/1650))angles1(i,1)=sita20/D2Rangles1(i,2)=sita21/D2Rsita20=sita20+D2Rendplot(angles1(:,1),angles1(:,2))axis([0 30 0 30])xlabel(39。設(shè)齒條向右移動某一行程S，通過右橫拉桿推動右梯形臂，使之轉(zhuǎn)角。圖213 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖轉(zhuǎn)向軸 齒輪 齒條 左橫拉桿 左梯形臂 右梯形臂 右橫拉桿我們的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器布置在前軸后方，安裝時，齒條軸線與汽車縱向?qū)ΨQ軸垂直，而且當轉(zhuǎn)向器處于中立位置時，齒條兩端球鉸中心應(yīng)對稱的處于汽車縱向?qū)ΨQ軸的兩側(cè)。[2]167。此外，還要對車輪向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)的幾種不同工況驚進行校核。作直線PQBS，使直線PQAB與PQBS間夾角等于直線PKA與PS間的夾角。S點為轉(zhuǎn)向節(jié)臂球銷中心在懸架桿件（雙橫臂）所在平面上的投影。167。 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的選擇轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有關(guān)。，在減小方向盤力的同時，考慮到傳動比太小轉(zhuǎn)向靈敏度太高，不適于賽車手操作，方向盤轉(zhuǎn)110度，內(nèi)輪轉(zhuǎn)30度。167。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是：在螺桿和螺母之間因為有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，