【正文】 彈簧外徑D=D2+5=35mm彈簧最小節(jié)距Pmin=d++δmin=彈簧在自由狀態(tài)下的長(zhǎng)度H0=np+(n’n+1)d=彈簧的極限載荷 Fmin==585Nτs=[τ]=560=700MPa彈簧剛度Cs=Gd/8C3n=800005247。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(huì)影響轉(zhuǎn)向沖擊、噪聲及反饋。6）齒間間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)齒間間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)工作原理：一個(gè)齒條導(dǎo)向座安裝在齒條光滑的一面。（153）=平均應(yīng)力幅：σm=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=TZ/WT=247。；β為齒輪螺旋角，13176。 tanβ=tan13176。/cos13176。=Fr= Ft 齒條幾何參數(shù)齒條幾何計(jì)算名稱代號(hào)計(jì)算公式數(shù)值/mm模數(shù)m5周節(jié)tt=πm齒厚SS=t/2徑向間隙cc=齒頂高h(yuǎn)1h1=m5齒根高h(yuǎn)2h2=齒工作高度hghg =2m10齒全高h(yuǎn)h = 齒條幾何計(jì)算結(jié)果齒條常采用45號(hào)鋼制造并經(jīng)高頻淬火，表面硬度在56HRC以上。齒條斷面形狀選取為圓形。即：πmn1cos α1=πmn2cos α2所以選定齒條的模數(shù)mn2為5mm，計(jì)算出齒條的壓力角α2=20176。齒條的橫向運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)或推動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿，使前輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向器殼體是安裝在車架前底板固定位置上的。齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核校核公式為　 許用接觸應(yīng)力：查表得，安全系數(shù)　彈性系數(shù)　查表得　區(qū)域系數(shù)　重合度系數(shù)　?。铰菪窍禂?shù)　　，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：δH=由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。m 取齒寬系數(shù) Φm=（小齒輪對(duì)稱布置）齒輪齒數(shù) Z=15復(fù)合齒形系數(shù) =許用彎曲應(yīng)力 ===644N/（為齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度的基本值）帶入以上數(shù)據(jù)計(jì)算得，Mn≥，故設(shè)計(jì)所取Mn=5mm符合要求。 試取Kt=斜齒輪的轉(zhuǎn)矩 T=（2） 主動(dòng)小齒輪選用16MnCr5材料制造并經(jīng)滲碳淬火，硬度在5662HRC之間，取值60HRC。齒頂高 齒根高 齒高 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑　　　　 法向齒厚為　　　 端面齒厚為　　　 齒距 齒輪中心到齒條基準(zhǔn)線距離 ，則齒寬B=d=72mm。螺旋角β為13176。結(jié)合齒輪加工過(guò)程，從第一系列里選得齒輪的模數(shù)mn1為5mm?？傻茫簍=16mmm=方向盤轉(zhuǎn)角限制齒輪齒條只能嚙合260176。~15176。對(duì)于一般的汽車齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，齒輪的模數(shù)取值范圍在2~3mm之間，主動(dòng)小齒輪齒數(shù)在5~7個(gè)范圍變化，壓力角取值20176。d是分度圓直徑。假設(shè)齒輪有足夠的嚙合長(zhǎng)度，且為齒輪在齒條上滾動(dòng) 齒輪齒條嚙合原理圖而齒條不動(dòng)的嚙合情況，當(dāng)齒輪嚙合一周時(shí)，齒輪中心線由OO位置移動(dòng)到O’O’位置。轉(zhuǎn)向器內(nèi)的齒可以是直齒也可以是斜齒。因此，轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以操縱前輪。mm轉(zhuǎn)向盤手力Fh梯形臂長(zhǎng)度L2130mm轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑dmin10mm斜齒輪轉(zhuǎn)矩T1至此。四、轉(zhuǎn)向橫拉桿最小直徑1 設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明計(jì)算式中，a=L2=130mm； 取=由以上計(jì)算過(guò)程得到，轉(zhuǎn)向橫拉桿最小直徑1=，取轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑為10mm。==254mm=10inchiw=4：1=由以上計(jì)算過(guò)程得到，轉(zhuǎn)向盤手力=，它是最大值，因此可用作計(jì)算載荷。mm——轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng),單位為mm；——為轉(zhuǎn)向盤直徑,單位為mm；Iw——轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比；η+——轉(zhuǎn)向器正效率，取90% 。mm。一、原地轉(zhuǎn)向阻力矩MR設(shè)計(jì)計(jì)算和說(shuō)明計(jì)算式中 f —— 輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)；——轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，單位為N，按《汽車設(shè)計(jì)》，取滿載質(zhì)量m的45%(后置后驅(qū))；P——輪胎氣壓，單位為。；ωk——轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角，α+β=176。β=176。 車輪的理論轉(zhuǎn)角關(guān)系 L——汽車軸距，1600mm；R——汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑，3810 mm；B——前輪輪距，1250mm；α——外側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角；β——內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角。顯然，這只有在所有車輪的軸線都相交于一點(diǎn)時(shí)方能實(shí)現(xiàn)。 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式方程式賽車的轉(zhuǎn)向盤位于賽車中間部位，駕駛艙又較小，采用中間輸出或者一端輸出形式不便于布置， 所以確定轉(zhuǎn)向器輸入形式為“中間輸入、兩端輸出”，：、兩端輸出結(jié)構(gòu)形式與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器配用的轉(zhuǎn)向梯形布置有以下四種：A轉(zhuǎn)向器位于前軸后方、后置梯形 B轉(zhuǎn)向器位于前軸后方、前置梯形C轉(zhuǎn)向器位于前軸前方、后置梯形 D轉(zhuǎn)向器位于前軸前方、前置梯形如果采用A方案可能影響駕駛員雙腿的進(jìn)出，而B(niǎo)、C方案很容易與前懸架減震器推（拉）桿產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，所以選擇D方案，即轉(zhuǎn)向器位于前軸前方且前置梯形。最小轉(zhuǎn)彎半徑R數(shù)值1600 mm1250 mm1200 mm3810 mm名稱車手重車重（采用CBR600發(fā)動(dòng)機(jī)）輪輞輪胎數(shù)值70 kg220 kg萬(wàn)豐13吋Hoosier21吋名稱方向盤最大轉(zhuǎn)角數(shù)值260176。最后用CAD將優(yōu)化結(jié)果表達(dá)為實(shí)際裝配圖紙。5）仿真優(yōu)化運(yùn)用Adams/Car建模并仿真，優(yōu)化相關(guān)硬點(diǎn)坐標(biāo)以改善轉(zhuǎn)向性能。3）轉(zhuǎn)向器輸入形式的選取與轉(zhuǎn)向梯形的布置選擇合適的轉(zhuǎn)向器輸入形式與轉(zhuǎn)向梯形的布置形式，利用Matlab編程，根據(jù)非線性最小二乘法對(duì)該轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行優(yōu)化分析，得出合適的梯形臂長(zhǎng)、底角等數(shù)據(jù)。按照以下設(shè)計(jì)思路進(jìn)行：1）轉(zhuǎn)角的確定符合阿克曼轉(zhuǎn)角能使車做純滾動(dòng)，有效減少了輪胎磨損與轉(zhuǎn)向阻力，所以由此可得出內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)向盤總自由行程不能過(guò)大，即操作要較靈敏，保證急轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向盤快拆器轉(zhuǎn)向桿轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)向盤 FSC賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成賽車的轉(zhuǎn)向效率應(yīng)較大，即以小的方向盤轉(zhuǎn)角（單向轉(zhuǎn)角不能超過(guò)360176。以上要求同樣對(duì)賽車適用。9) 在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防松裝置。7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。5) 保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。3) 汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng)。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。市面上只有卡丁車轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比為4:1，且為中間輸入，但是卡丁車對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求不高，并不能滿足方程式賽車的要求，所以自行設(shè)計(jì)加工出合適的轉(zhuǎn)向器，并對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行匹配分析，才能較好地滿足方程式比賽的需要。民用車要兼顧到平順性與操縱穩(wěn)定性，而賽車重在操縱穩(wěn)定性。此外，賽道的摩擦系數(shù)非常大，可以達(dá)到f=，這就意味著胎溫會(huì)很高，如果輪胎出現(xiàn)單側(cè)偏磨現(xiàn)象，將是一個(gè)很大的安全隱患。但是賽道的彎道很多，且很多彎道的轉(zhuǎn)彎半徑很小，如比賽項(xiàng)目中最小轉(zhuǎn)彎半徑為3810mm（蛇形穿樁項(xiàng)目里）。另外，方向盤必須按照規(guī)定選取，可自行制造，且其安裝點(diǎn)務(wù)必與車架組協(xié)調(diào)。保證不干涉車手軀體）和小的齒條行程就能使導(dǎo)向輪達(dá)到應(yīng)有轉(zhuǎn)角。（在方向盤上測(cè)量；方向盤的自由行程和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的間隙有關(guān)，所以應(yīng)有效控制存在間隙的大?。?；方向盤必須安裝在快拆器上，必須保證車手在正常駕駛坐姿并配戴手套時(shí)可以操作快拆器；方向盤輪廓必須為連續(xù)閉合的近圓形或近橢圓形，例如：方向盤的外輪廓可以有一些部分趨向直線，但不可以有內(nèi)凹的部分，禁止使用H形、8 型或分開(kāi)式方向盤；在任何角度，方向盤上端必須低于前環(huán)的上端。因此，合適的轉(zhuǎn)向器齒輪齒條機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)至關(guān)重要。如何改善賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱穩(wěn)定性、靈敏性、可靠性和輕便性，應(yīng)作為設(shè)計(jì)工作的重中之重。轉(zhuǎn)向器作為改變汽車行駛方向及保持汽車穩(wěn)定直線行駛的關(guān)鍵零部件，其性能關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全。 FSAE轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來(lái)保持或者改變車輛行駛方向的機(jī)構(gòu)，在車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。參賽車輛將在一系列的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)項(xiàng)目中進(jìn)行測(cè)評(píng)，其中包括：技術(shù)檢查、制造成本分析、營(yíng)銷報(bào)告、賽車設(shè)計(jì)、單項(xiàng)性能測(cè)試和良好的賽道耐久性。FSAE賽車必須滿足一份規(guī)則，除此之外則可以盡情發(fā)揮自己的想象力制造出自己的賽車。對(duì)于車隊(duì)來(lái)說(shuō)，其挑戰(zhàn)在于開(kāi)發(fā)一輛能最大程度滿足中國(guó) FSC 賽車的設(shè)計(jì)目標(biāo)且具有市場(chǎng)前景的樣品車。賽車必須在加速、制動(dòng)和操控性方面具有非常優(yōu)異的表現(xiàn)，同時(shí)又必須具有足夠的耐久性以能夠順利完成規(guī)則中提及的及比賽現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的所有項(xiàng)目。比賽本身給了參賽車隊(duì)一個(gè)同各地大學(xué)的車隊(duì)同場(chǎng)競(jìng)技的機(jī)會(huì)，以展示和證明他們的創(chuàng)造力和工程技術(shù)水平。中國(guó)大學(xué)生方程式大賽（以下簡(jiǎn)稱FSC）始于2010年，已成功舉辦三屆，不僅有吉林大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、湖南大學(xué)、北京理工大學(xué)等名校的長(zhǎng)期參與，還吸引來(lái)了諸如湖北汽車工業(yè)學(xué)院、西安汽車科技學(xué)院、廣西工學(xué)院麓山學(xué)院等院校的積極加入，得到了北京汽車、廣州汽車、奇瑞汽車等知名車企的極力支持。大賽一年一屆，由各國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)和大學(xué)生方程式大賽組委會(huì)舉辦，得到了許多車企和機(jī)構(gòu)的大力贊助。s time to process a racing car performing excellent in accelerating, braking, and handling with excellent stability and durable enough, finally it can plete the petition under rules and pass all projects.For vehicle，s