課程設(shè)計(jì)---轎車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要、關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………1</p><p>　　英文摘要、關(guān)鍵詞……………………………………………………………………………2</p><p>　　引言 ……………………………………………………………………………………………3&l

2、t;/p><p>　　第1章 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總述…………………………………………………………………4</p><p>　　1.1 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述……………………………………………………………………4</p><p>　　1.1.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介…………………………………………………………………4</p><p>　　1.1.2轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)

3、展概況……………………………………………………………4</p><p>　　1.2 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求………………………………………………………………5</p><p>　　第2章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)………………………………………………………7</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)向系的效率…………………………………………………………………………7</p>

4、<p>　　2.1.1轉(zhuǎn)向器的正效率…………………………………………………………………7</p><p>　　2.1.2 轉(zhuǎn)向器的逆效率……………………………………………………………………8</p><p>　　2.2 傳動(dòng)比變化特性………………………………………………………………………9</p><p>　　2.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比…………………………

5、………………………………………………9</p><p>　　2.2.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系…………………………………………………9</p><p>　　2.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇 ……………………………………………………………10</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙 ……………………………………………………………10</p&g

6、t;<p>　　2.4 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) …………………………………………………………………11</p><p>　　第3章 轎車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)…………………………………………………………………12</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)向器的方案分析 ……………………………………………………………………12</p><p>　　3.1.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向器…………

7、………………………………………………………………12</p><p>　　3.1.2 轉(zhuǎn)向控制閥…………………………………………………………………………12</p><p>　　3.1.3 轉(zhuǎn)向系壓力流量類型選擇…………………………………………………………13</p><p>　　3.1.4 液壓泵的選擇………………………………………………………………………14&l

8、t;/p><p>　　3.2 齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………14</p><p>　　3.2.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………14</p><p>　　3.2.3 參考數(shù)據(jù)的確定……………………………………………………………………20</p><p>　　3.2.4 轉(zhuǎn)向

9、輪側(cè)偏角計(jì)算…………………………………………………………………21</p><p>　　3.2.5 轉(zhuǎn)向器參數(shù)選取……………………………………………………………………21</p><p>　　3.2.6 選擇齒輪齒條材料…………………………………………………………………22</p><p>　　3.2.7 強(qiáng)度校核……………………………………………………………………

10、………22</p><p>　　3.2.8 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示…………………………………………………23</p><p>　　3.3 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………23</p><p>　　3.4 軸承的選擇……………………………………………………………………………23</p><p>　　3.

11、5 轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式和密封類型的選擇………………………………………………24</p><p>　　3.6 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案分析…………………………………………………………24</p><p>　　第4章 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………26</p><p>　　4.1 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理……………………………………………………………

12、………26</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷………………………………………………………27</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部…………………………………………………………………28</p><p>　　第5章 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化………………………………………………………………30</p><p>　　5.1 轉(zhuǎn)

13、向梯形機(jī)構(gòu)概述…………………………………………………………………30</p><p>　　5.2 整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析……………………………………………………30</p><p>　　5.3 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析……………………………………………………31</p><p>　　5.4 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)……………………………………………………34

14、</p><p>　　5.4.1 優(yōu)化方法介紹……………………………………………………………………34</p><p>　　5.4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………35</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………………………………………37</p><p>　　致謝…………………

15、…………………………………………………………………………38</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………39</p><p><b>　　轎車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：本課題的題目是轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)。以齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)為中心，一是轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總述；二是機(jī)械轉(zhuǎn)向器的選擇；三

16、是齒輪和齒條的合理匹配，以滿足轉(zhuǎn)向器的正確傳動(dòng)比和強(qiáng)度要求；四是動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；五是梯形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此本課題在考慮上述要求和因素的基礎(chǔ)上研究利用轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向齒輪軸與轉(zhuǎn)向齒條嚙合，從而促使轉(zhuǎn)向齒條直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，軸向尺寸短，且零件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)又能增加助力，從而實(shí)現(xiàn)了汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性和靈敏性。在本文中主要進(jìn)行了轉(zhuǎn)向器齒輪齒條的設(shè)計(jì)和對(duì)轉(zhuǎn)向齒輪

17、軸的校核，主要方法和理論采用汽車設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和大學(xué)所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)果滿足強(qiáng)度要求，安全可靠。</p><p>　　關(guān)鍵詞：轎車 轉(zhuǎn)向系 齒輪齒條設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向梯形</p><p>　　Cars Steering Mechanism Design</p><p>　　Abstract：The title of this topic is the

18、 design of steering system. Rack and pinion steering gear to the design as the center, first are cars’ steering system overview; Second, Cars steering system performance parameters; third rack gear and a reasonable match

19、 to meet the correct steering gear ratio and strength requirements; Fourth, power steering mechanism design; Fifth, the structural design of trapezoidal. Therefore, taking into account the above issues and factors that r

20、equire study, based o</p><p>　　Keywords: Car; Steerin; Mechanical Type Steering Gear and Gear Rack; Steering Trapezoidal</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的汽車工業(yè)有著飛

21、速的發(fā)展，據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至2006年10月底，轎車?yán)塾?jì)銷量超過(guò)300萬(wàn)輛，達(dá)到304萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)40%。2006年11月的北京車展，自主品牌：奇瑞、吉利、長(zhǎng)城、中興、眾泰、比亞迪、雙環(huán)、中順、力帆、華普、長(zhǎng)安、哈飛、華晨等自主品牌紛紛亮相，在國(guó)際汽車盛宴中嶄露頭角，無(wú)論從參展規(guī)模還是產(chǎn)品所展示的品質(zhì)和技術(shù)含量上，都不得不令人折服，但和國(guó)外有著近百年發(fā)展歷史的國(guó)外汽車工業(yè)相比，我們的自主品牌汽車在行車性能和舒適體驗(yàn)方面仍有差

22、距。</p><p>　　汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，代表著一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，汽車工業(yè)隨著機(jī)械和電子技術(shù)的發(fā)展而不斷前進(jìn)。到今天，汽車已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。汽車轉(zhuǎn)向系也隨著汽車工業(yè)的發(fā)展歷經(jīng)了長(zhǎng)時(shí)間的演變。</p><p>　　轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車行使方向的機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確，快速、平穩(wěn)地響應(yīng)駕駛員的轉(zhuǎn)向指令，轉(zhuǎn)向行使后或受到外

23、界擾動(dòng)時(shí)，在駕駛員松開(kāi)方向盤的狀態(tài)下，應(yīng)保證汽車自動(dòng)返回穩(wěn)定的直線行使?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　隨著私家車的越來(lái)越普遍，各式各樣的高中低檔轎車進(jìn)入了人們的生活中。快節(jié)奏高效率的生活加上們對(duì)高速體驗(yàn)的不斷追求，也要求著車速的不斷提高。由于汽車保有量的增加和社會(huì)活生活汽車化而造成交通錯(cuò)綜復(fù)雜，使轉(zhuǎn)向盤的操作頻率增大，這要求減輕駕駛疲勞。</p><p>　　所以，無(wú)論是為滿足快速增長(zhǎng)的轎車市

24、場(chǎng)還是為給駕車者更舒適更安全的的駕車體驗(yàn)，都需要一種高性能、低成本的大眾化的轎車轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本課題以現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)轎車最常采用的齒輪齒條液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器為核心綜合設(shè)計(jì)轎車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。</p><p>　　第1章 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總述</p><p>　　1.1 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述</p><p>　　在轉(zhuǎn)向技術(shù)方面轎車和普通汽車一樣，只

25、是由于轎車的體型小，質(zhì)量輕，在安裝空間和轉(zhuǎn)向特性方面與大車有著一定的不同，但轎車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和通常汽車在轉(zhuǎn)向原理，轉(zhuǎn)向要求和轉(zhuǎn)向效果上都是基本相通的。</p><p>　　1.1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，它對(duì)于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改

26、善駕駛員的工作條件起著重要作用。</p><p>　　按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。</p><p>　　機(jī)械轉(zhuǎn)向系的能量來(lái)源是人力，所有傳力件都是機(jī)械的，由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動(dòng))的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件。</p><p>

27、;　　動(dòng)力轉(zhuǎn)向系除具有以上三大部件外，其最主要的動(dòng)力來(lái)源是轉(zhuǎn)向助力裝置。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開(kāi)泵、油管、閥、活塞和儲(chǔ)油罐，它們分別相當(dāng)于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。</p><p>　　1.1.2 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展概況</p><p>　　早期的轎車轉(zhuǎn)向是用舵柄或橫桿(即一種兩端帶有手柄的水平桿)進(jìn)行操縱，轉(zhuǎn)向比是1:1，因而汽車轉(zhuǎn)向時(shí)

28、的操作是很吃力的。后來(lái)，帶有齒輪減速比的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)很快被推廣使用，但是，這種機(jī)構(gòu)的方向盤不象舵柄或橫桿要置放在汽車中線的位置，而是要置放在汽車的左邊或右邊，這樣觸發(fā)了方向盤位置的爭(zhēng)論。這場(chǎng)爭(zhēng)論曠日持久，導(dǎo)致了今天的汽車分成了兩大類方向盤裝置法：一類以美國(guó)，中國(guó)，俄羅斯等世界上大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用的左置方向盤，實(shí)行右上左下的汽車行駛規(guī)則；另一類以英國(guó)及英聯(lián)邦，日本等少數(shù)國(guó)家和地區(qū)采用的右置方向盤，實(shí)行右下左上的汽車行駛規(guī)則。</p&g

29、t;<p>　　幾十年來(lái)，各種汽車都使用蝸桿扇形齒輪轉(zhuǎn)向器，現(xiàn)在的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是這種轉(zhuǎn)向器的一種變型，轎車也經(jīng)常使用。在這種轉(zhuǎn)向器中，蝸桿與扇形齒輪之間嵌入了鋼珠，大大降低了摩擦力，使汽車的轉(zhuǎn)向操縱變得比較輕松。</p><p>　　從70年代起轎車興起了齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它由方向盤、方向軸、方向節(jié)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿和轉(zhuǎn)向輪(前輪)等組成。方向盤操縱轉(zhuǎn)向器內(nèi)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪與齒條緊密嚙

30、合，推動(dòng)齒條左移動(dòng)或右移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪擺動(dòng)，從而改變轎車行駛的方向。</p><p>　　這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與蝸桿扇形齒輪等其它類型的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)比較，省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向主拉桿，具有構(gòu)件簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。而且它的逆?zhèn)鲃?dòng)效率也高，在車輛行駛時(shí)可以保證偏轉(zhuǎn)車輪的自動(dòng)回正，駕駛者的路感性強(qiáng)。其實(shí)，齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)早在一世紀(jì)前的汽車萌芽發(fā)展階段已經(jīng)有了，只是那時(shí)還不完善，機(jī)件加工粗糙。1905年通用汽車卡迪拉克部的工程師將

31、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)理論化，并加工成精度很高，操縱靈活的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，正式應(yīng)用在轎車上。</p><p>　　后來(lái)，汽車轉(zhuǎn)向器的型式被蝸桿一扇形齒輪型式所壟斷，但許多人仍然繼續(xù)完善齒輪一齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。由于近代材料科學(xué)的發(fā)展，大大提高了齒輪一齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的安全可靠系數(shù)，人們?cè)俅沃匾曔@種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單實(shí)用性，由于它具有構(gòu)件少質(zhì)量輕，成本低的優(yōu)點(diǎn)，受到汽車制造商的青睞，現(xiàn)在大多數(shù)的轎車轉(zhuǎn)向器都采用齒輪一齒條型?，F(xiàn)代轎

32、車馬力大、速度快，為了操縱的輕便和靈敏，中高檔次的轎車轉(zhuǎn)向器都加裝了轉(zhuǎn)向動(dòng)力裝置，又稱為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。它具有工作無(wú)噪聲，靈觸度高體積小，能夠吸收來(lái)自不平路面的沖擊力，在現(xiàn)代轎車上得到十分廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.2 轎車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求</p><p>　　1、轎車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。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

33、。</p><p>　　2、轎車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。</p><p>　　3、轎車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng)。</p><p>　　4、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。</p><p>　　5、保證轎車有較高

34、的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。</p><p><b>　　6、操縱輕便。</b></p><p>　　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。</p><p>　　8、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。</p><p>　　9、在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車

35、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傷裝置。</p><p>　　10、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。</p><p>　　正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，可以使第一項(xiàng)要求得到保證。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時(shí)，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時(shí)又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。為了使轎車車具有良好的機(jī)動(dòng)性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，并要達(dá)到按前外輪車輪軌跡計(jì)算

36、，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到轎車車軸距的2～2.5倍。通常用轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)多少兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)操縱輕便性。沒(méi)有裝置動(dòng)力轉(zhuǎn)向的轎車，在行駛中轉(zhuǎn)向，此力應(yīng)為50～100N；有動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，此力在20～50N。轎車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到每一端的圈數(shù)不得超過(guò)2.0圈。</p><p>　　第2章 轉(zhuǎn)向系的主要性能參數(shù)</p><p>　　2.1 轉(zhuǎn)向系的效率</

37、p><p>　　功率從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱為轉(zhuǎn)向器的正效率，用符號(hào)表示，；反之稱為逆效率，用符號(hào)表示。</p><p><b>　　正效率計(jì)算公式：</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　逆效率計(jì)算公式：</b>&

38、lt;/p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　式中，為作用在轉(zhuǎn)向軸上的功率；為轉(zhuǎn)向器中的磨擦功率；為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。</p><p>　　正效率高，轉(zhuǎn)向輕便；轉(zhuǎn)向器應(yīng)具有一定逆效率，以保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)返回能力。但為了減小傳至轉(zhuǎn)向盤上的路面沖擊力，防止打手，又要求此逆效率盡可能低。</p>&

39、lt;p>　　影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。</p><p>　　2.1.1 轉(zhuǎn)向器的正效率</p><p>　　影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。</p><p>　　1、轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率</p><p>　　在四種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向

40、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。</p><p>　　同一類型轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不一樣。如蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器的滾輪與支持軸之間的軸承可以選用滾針軸承、圓錐滾子軸承和球軸承。選用滾針軸承時(shí)，除滾輪與滾針之間有摩擦損失外，滾輪側(cè)翼與墊片之間還存在滑動(dòng)摩擦損失，故這種軸向器的效率η+僅有54%。另外兩種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器效率分別為70%和75%。</p>&

41、lt;p>　　轉(zhuǎn)向搖臂軸的軸承采用滾針軸承比采用滑動(dòng)軸承可使正或逆效率提高約10%。</p><p>　　2、轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率</p><p>　　如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　

42、　式中，a0為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角，ρ=arctanf；f為磨擦因數(shù)。</p><p>　　2.1.2 轉(zhuǎn)向器的逆效率</p><p>　　根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。</p><p>　　路面作用在車輪上的力，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。它能保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正，既可以減輕

43、駕駛員的疲勞，又可以提高行駛安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，傳至轉(zhuǎn)向盤上的車輪沖擊力，易使駕駛員疲勞，影響安全行駕駛。</p><p>　　屬于可逆式的轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　不可逆式和極限可逆式轉(zhuǎn)向器。不可逆式轉(zhuǎn)向器，是指車輪受到的沖擊力不能傳到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向器。該沖擊力轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件承受，因而這些零件容易損壞。同時(shí)，它既不能保證車輪自動(dòng)回正，駕駛員

44、又缺乏路面感覺(jué)，因此，現(xiàn)代汽車不采用這種轉(zhuǎn)向器。極限可逆式轉(zhuǎn)向器介于可逆式與不可逆式轉(zhuǎn)向器兩者之間。在車輪受到?jīng)_擊力作用時(shí)，此力只有較小一部分傳至轉(zhuǎn)向盤。</p><p>　　如果忽略軸承和其它地方的磨擦損失，只考慮嚙合副的磨擦損失，則逆效率可用下式計(jì)算</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式（2-3）和式（2-

45、4）表明：增加導(dǎo)程角，正、逆效率均增大。受增大的影響，不宜取得過(guò)大。當(dāng)導(dǎo)程角小于或等于磨擦角時(shí)，逆效率為負(fù)值或者為零，此時(shí)表明該轉(zhuǎn)向器是不可逆式轉(zhuǎn)向器。為此，導(dǎo)程角必須大于磨擦角。</p><p>　　2.2 傳動(dòng)比變化特性</p><p>　　2.2.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比</p><p>　　轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比iP。</p>

46、;<p><b>　　傳動(dòng)系的力傳動(dòng)比：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比: </p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)角傳動(dòng)組成

47、，即：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比:</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的角傳動(dòng)比:</p><p><b>　　（2-9）

48、</b></p><p>　　2.2.2 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系</p><p>　　轉(zhuǎn)向阻力與轉(zhuǎn)向阻力矩的關(guān)系式：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力與作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩的關(guān)系式：</p><p><b>　

49、　（2-11）</b></p><p>　　將式（2-10）、式（2-11）代入 后得到：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　如果忽略磨擦損失，根據(jù)能量守恒原理，2Mr/Mh可用下式表示 </p><p><b>　?。?-13）</b></p&

50、gt;<p>　　將式（2-10）代入式（2-11）后得到：</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　當(dāng)a和Dsw不變時(shí)，力傳動(dòng)比越大，雖然轉(zhuǎn)向越輕，但也越大，表明轉(zhuǎn)向不靈敏。</p><p>　　2.2.3 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比可以設(shè)計(jì)成減

51、小、增大或保持不變的。影響選取角傳動(dòng)比變化規(guī)律的主要因素是轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大小和對(duì)汽車機(jī)動(dòng)能力的要求。</p><p>　　若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷小或采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車，不存在轉(zhuǎn)向沉重問(wèn)題，應(yīng)取較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，以提高汽車的機(jī)動(dòng)能力。若轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷大，汽車低速急轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱輕便性問(wèn)題突出，應(yīng)選用大些的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比。</p><p>　　汽車以較高車速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，要求轉(zhuǎn)向輪反應(yīng)靈敏，轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比應(yīng)當(dāng)小

52、些。汽車高速直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤在中間位置的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比不宜過(guò)小。否則轉(zhuǎn)向過(guò)分敏感，使駕駛員精確控制轉(zhuǎn)向輪的運(yùn)動(dòng)有困難。</p><p>　　轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化曲線應(yīng)選用大致呈中間小兩端大些的下凹形曲線，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比變化特性曲線</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙△t</p><

53、p>　　傳動(dòng)間隙是指各種轉(zhuǎn)向器中傳動(dòng)副之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的大小不同而改變，并把這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性（圖2.2）。</p><p>　　研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。</p><p>　　傳動(dòng)副的傳動(dòng)間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時(shí)要極小，最好無(wú)間隙。若轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副存在傳動(dòng)間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行

54、駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。</p><p>　　傳動(dòng)副在中間及其附近位置因使用頻繁，磨損速度要比兩端快。在中間附近位置因磨損造成的間隙過(guò)大時(shí)，必須經(jīng)調(diào)整消除該處間隙。</p><p>　　圖2.2 轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性</p><p>　　轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)副傳動(dòng)間隙特性 圖中曲線1表明轉(zhuǎn)向器在磨損前的間隙變化特性；曲線2表明使用并磨損后的間隙變化特性，并且在中間位置處

55、已出現(xiàn)較大間隙；曲線3表明調(diào)整后并消除中間位置處間隙的轉(zhuǎn)向器傳動(dòng)間隙變化特性。</p><p>　　2.4 轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)</p><p>　　轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少，一般約在3.6圈以內(nèi)。</p><p>

56、　　第3章 轎車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)向器的方案分析</p><p>　　轉(zhuǎn)向器是整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部分，轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)也就是整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。</p><p>　　3.1.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向器</p><p>　　根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)副的不同，轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式有多種。常見(jiàn)的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷

57、式等</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條直接嚙合，可安裝助力機(jī)構(gòu)。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的正逆效率都很高，屬于可逆式轉(zhuǎn)向器。其自動(dòng)回正能力強(qiáng)。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（不需要轉(zhuǎn)向搖臂和橫拉桿等）、加工方便、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、用需要調(diào)整齒輪齒條的間隙。</p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的第一級(jí)傳動(dòng)副是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副。第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副或滑塊曲柄銷傳動(dòng)副。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率

58、很高（最高可達(dá)90%～95%），操作輕便，使用壽命長(zhǎng)。但逆向效率也較高，可將地面對(duì)轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳給轉(zhuǎn)向盤。</p><p>　　指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動(dòng)件，裝在搖臂軸曲柄端的指銷為從動(dòng)件。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與之嚙合的指指銷即繞轉(zhuǎn)向搖臂軸軸線沿圓弧線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　對(duì)轉(zhuǎn)向其結(jié)構(gòu)形式的選擇，主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負(fù)荷、使用條件等來(lái)決定，并要考慮其效

59、率特性、角傳動(dòng)比變化特性等對(duì)使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。中、小型轎車以及前軸負(fù)荷小于1.2t的客車、貨車，多采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器安裝助力機(jī)構(gòu)方便且轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合于轎車。故本設(shè)計(jì)選用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　3.1.2 轉(zhuǎn)向控制閥</p><p>　　轉(zhuǎn)向控制閥按閥體的運(yùn)動(dòng)方向分為，滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種。閥體沿軸向移動(dòng)來(lái)控制油液

60、流量的控制閥，稱為滑閥式轉(zhuǎn)向控制閥?；y的特點(diǎn)是靠閥體的移動(dòng)控制油液流量，需較大運(yùn)動(dòng)空間。而閥體沿軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制油液流量的控制閥，稱為轉(zhuǎn)閥式控制閥。轉(zhuǎn)閥的特點(diǎn)是靠閥體轉(zhuǎn)動(dòng)控制油液流量。體積小，加工要求精度高。</p><p>　　圖3.1 轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　轎車體積小，且質(zhì)量不高，對(duì)轉(zhuǎn)向力要求也不是太高，由于轎車本身是高精度產(chǎn)品，故本設(shè)計(jì)選用轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥，如圖3.1。&l

61、t;/p><p>　　3.1.3 轉(zhuǎn)向系壓力流量類型選擇</p><p>　　液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系按系統(tǒng)內(nèi)部的壓力狀態(tài)分，有常壓式和常流式兩種。</p><p>　　常壓式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系在汽車直線行駛，轉(zhuǎn)向盤保持中立位置時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥經(jīng)常處于關(guān)閉位置。向油泵輸出的壓力油充入儲(chǔ)能器。當(dāng)儲(chǔ)能器壓力增長(zhǎng)到規(guī)定值后，油泵即自動(dòng)卸荷空轉(zhuǎn)，從而儲(chǔ)能器壓力得以限制在該規(guī)定值以下。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向

62、盤時(shí)，機(jī)械轉(zhuǎn)向器, 即通過(guò)轉(zhuǎn)向搖臂等桿件使轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)入開(kāi)啟位置。此時(shí)儲(chǔ)能器中的壓力油即流入轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。動(dòng)力缸輸出的液壓作用力，作用在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，以助機(jī)械轉(zhuǎn)向器輸出力之不足。轉(zhuǎn)向盤一停止運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向控制閥便隨之回復(fù)到關(guān)閉位置。于是，轉(zhuǎn)向加力作用終止。由此可見(jiàn)，無(wú)論轉(zhuǎn)向盤處于中立位置還是轉(zhuǎn)向位置，也無(wú)論轉(zhuǎn)向盤保持靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。</p><p>　　常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系在汽車不轉(zhuǎn)向

63、時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥, 保持開(kāi)啟。轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的活塞兩邊的工作腔，由于都與低壓回油管路相通而不起作用。轉(zhuǎn)向油泵. 輸出的油液流入轉(zhuǎn)向控制閥，又由此流回轉(zhuǎn)向油罐。因轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流阻力很小，故油泵輸出壓力也很低，油泵實(shí)際上處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向控制閥處于與某一轉(zhuǎn)彎方向相應(yīng)的工作位置時(shí)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的相應(yīng)工作腔方與回油管路隔絕，轉(zhuǎn)而與油泵輸出管路相通，而動(dòng)力缸的另一腔則仍然通回油管路。地面轉(zhuǎn)向阻力經(jīng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳到轉(zhuǎn)向

64、動(dòng)力</p><p>　　缸的推桿和活塞上，形成比轉(zhuǎn)向控制閥節(jié)流阻力高得多的油泵輸出管路阻力。于是轉(zhuǎn)向油輸出壓力急劇升高，直到足以推動(dòng)轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸活塞為止。轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)向控制閥隨即回復(fù)到中立位置，使動(dòng)力缸停止工作。</p><p>　　上述兩種液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系相比較，常壓式的優(yōu)點(diǎn)在于有儲(chǔ)能器積蓄液壓能，可以使用流量較小的轉(zhuǎn)向油泵，而且還可以在油泵不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下保持一定的轉(zhuǎn)向加力能力，使

65、汽車有可能續(xù)駛一定距離。這一點(diǎn)對(duì)重型汽車而言尤為重要。常流式的優(yōu)點(diǎn)則是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，油泵壽命長(zhǎng)，漏泄較少，消耗功率也較少。因此，目前只有少數(shù)重型汽車采用常壓式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系，而常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系則廣泛應(yīng)用于各種汽車。對(duì)于轎車而言本課題選擇使用常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。</p><p>　　3.1.4 液壓泵的選擇</p><p>　　目前，動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓泵大多數(shù)采用雙作用式葉片泵。</p&g

66、t;<p>　　3.2 齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在純機(jī)械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動(dòng)加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。</p><p>　　3.2.1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器分兩端輸出式和中間（或單端）輸出式兩種。</p><p>　　圖

67、3.2 兩端輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器1—轉(zhuǎn)向橫拉桿 2—防塵套 3—球頭座 4—轉(zhuǎn)向齒條 5—轉(zhuǎn)向器殼體 6—調(diào)整螺塞 7—壓緊彈簧 8—鎖緊螺母 9—壓塊 10—萬(wàn)向節(jié) 11—轉(zhuǎn)向齒輪軸 12—向心球軸承 13—滾針軸承</p><p>　　兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如上圖所示，作為傳動(dòng)副主動(dòng)件的轉(zhuǎn)向齒輪軸11通過(guò)軸承12和13安裝在轉(zhuǎn)向器殼體5中，其上端通過(guò)花鍵與萬(wàn)向節(jié)叉10和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn)向齒輪嚙合的轉(zhuǎn)向

68、齒條4水平布置，兩端通過(guò)球頭座3與轉(zhuǎn)向橫拉桿1相連。彈簧7通過(guò)壓塊9將齒條壓靠在齒輪上，保證無(wú)間隙嚙合。彈簧的預(yù)緊力可用調(diào)整螺塞6調(diào)整。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向器齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之嚙合的齒條4沿軸向移動(dòng)，從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。中間輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器如下圖所示，其結(jié)構(gòu)及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器基本相同，不同之處在于它在轉(zhuǎn)向齒條的中部用螺栓6與左右轉(zhuǎn)向橫拉桿7相連。在單端輸出的齒

69、輪齒條式轉(zhuǎn)向器上，齒條的一端通過(guò)內(nèi)外托架與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連。 </p><p>　　圖3.3 中間輸出式齒輪齒條轉(zhuǎn)向器1—萬(wàn)向節(jié)叉 2—轉(zhuǎn)向齒輪軸 3—調(diào)整螺母 4—向心球軸承 5—滾針軸承 6—固定螺栓 7—轉(zhuǎn)向橫拉桿 8—轉(zhuǎn)向器殼體 9—防塵套 10—轉(zhuǎn)向齒條 11—調(diào)整螺塞 12—鎖緊螺母 13—壓緊彈簧 14—壓塊</p><p>　　明顯可以看出使用兩端輸出的轉(zhuǎn)向器較中間輸出的

70、轉(zhuǎn)向器簡(jiǎn)單，且容易實(shí)現(xiàn)液動(dòng)助力。故本課題選用兩端輸出。</p><p>　　液動(dòng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的功能實(shí)現(xiàn)。齒輪齒條式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是在純機(jī)械式齒輪齒條式轉(zhuǎn)向向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上加上液動(dòng)加力裝置，輔助轉(zhuǎn)向。加力裝置主要包括液壓泵，分配閥，管路還有助力缸等，如圖3.4。</p><p>　　圖3.4 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器爆炸圖</p><p>　　將轉(zhuǎn)閥接口如圖3.5所示連接

71、輸油管路</p><p>　　圖3.5 轉(zhuǎn)閥油路連接</p><p>　　液壓助力轉(zhuǎn)向器助力轉(zhuǎn)向工作原理如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 液動(dòng)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理圖</p><p><b>　　1、直線行駛</b></p><p>　　轎車直線行駛時(shí)方向盤無(wú)偏轉(zhuǎn)，動(dòng)力缸左右

72、兩腔相通如圖3.7所示，系統(tǒng)中只有極小克服流動(dòng)阻力的油液壓力，助力系統(tǒng)此時(shí)無(wú)助力。</p><p>　　圖3.7 直線行駛時(shí)油路工作狀況</p><p><b>　　2、右轉(zhuǎn)向行駛</b></p><p>　　轎車向右轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)--扭桿扭轉(zhuǎn)變形--滑閥偏轉(zhuǎn)--動(dòng)力油缸左腔進(jìn)入高壓油，右腔與回油管路連通--轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)-

73、-轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 右轉(zhuǎn)向行駛時(shí)油路工作狀況</p><p><b>　　3、左轉(zhuǎn)向行駛</b></p><p>　　轎車向左轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤--扭桿扭轉(zhuǎn)變形--滑閥偏轉(zhuǎn)--動(dòng)力油缸右腔進(jìn)入高壓油，左腔與回油管路連通--轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)--轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3.9所示。<

74、;/p><p>　　圖3.9 左轉(zhuǎn)向行駛時(shí)油路工作狀況</p><p>　　4、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的其它特性</p><p>　　轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸有隨轉(zhuǎn)向盤工作或停止的隨動(dòng)作用。</p><p>　　當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不能助力或助力降低，即發(fā)生助力失效時(shí)，駕駛員可以通過(guò)方向盤直接操作轉(zhuǎn)向，只是此時(shí)操作力增大。</p><p>　　3

75、.2.3 參考數(shù)據(jù)的確定</p><p>　　表3.1 上海通用別克賽歐汽車轉(zhuǎn)向參數(shù)</p><p>　　3.2.4 轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算</p><p>　　圖3.10 車輪位置簡(jiǎn)圖</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b&g

76、t;</p><p>　　3.2.5 轉(zhuǎn)向器參數(shù)選取</p><p>　　齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪多采用斜齒輪，齒輪模數(shù)在之間，主動(dòng)小齒輪齒數(shù)在之間，壓力角取，螺旋角在之間。故取小齒輪，，右旋，壓力角，精度等級(jí)8級(jí)。</p><p>　　轉(zhuǎn)向節(jié)原地轉(zhuǎn)向阻力矩：</p><p><b>　?。?-3）</b></p>

77、;<p><b>　　方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)：</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　角傳動(dòng)比：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　方向盤上的手

78、力：</b></p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　作用在轉(zhuǎn)向盤上的操縱載荷:對(duì)轎車該力不應(yīng)超過(guò)150～200N，對(duì)貨車不應(yīng)超過(guò)500N。所以符合設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　力傳動(dòng)比：<

79、;/b></p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　　取齒寬系數(shù)</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　齒條寬度圓整取，則取齒輪齒寬</p><p>　　3.2.6 選擇齒輪齒條

80、材料</p><p>　　小齒輪：齒輪通常選用國(guó)內(nèi)常用、性能優(yōu)良的20CrMnTi合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為HRc58～63。而齒條選用與20CrMnTi具有較好匹配性的40Cr作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度HRc50～56。</p><p>　　3.2.7 強(qiáng)度校核</p><p>　　1、校核齒輪接觸疲勞強(qiáng)度</p&g

81、t;<p>　　選取參數(shù)，按ME級(jí)質(zhì)量要求取值</p><p>　　， ； ， ，</p><p><b>　　故以 計(jì)算 </b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　查得： ， ， ， ； </p><p>&l

82、t;b>　　， ， ， 則，</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　齒輪接觸疲勞強(qiáng)度合格。</p><p>　　2、校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　選取參數(shù)，按ME級(jí)質(zhì)量要求取值； ； ； ； ； </p><p><b

83、>　　故以 計(jì)算 ：</b></p><p><b>　　（3-12）</b></p><p>　　據(jù)齒數(shù)查表有：； ； ； 。則：</p><p><b>　　（3-13）</b></p><p>　　齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度合格。</p><p>　　3.2

84、.8 齒輪齒條的基本參數(shù)如下表所示</p><p>　　表3.2 齒輪齒條基本參數(shù)</p><p>　　3.3 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.11 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.4 軸承的選擇</b></p><p>　　軸承1：深溝球軸承6004 (GB/

85、T276-1994) </p><p>　　軸承2：滾針軸承 NA4901 (GB/T5801-1994) </p><p>　　3.5 轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式和密封類型的選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)向器的潤(rùn)滑方式：人工定期潤(rùn)滑</p><p>　　潤(rùn)滑脂：石墨鈣基潤(rùn)滑脂（ZBE36002-88）中的ZG-S潤(rùn)滑脂。</p>&l

86、t;p>　　密封件： 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈 FB 16 30 GB 13871—1992</p><p>　　3.6 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案分析</p><p>　　液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向因?yàn)橛鸵汗ぷ鲏毫Ω?，?dòng)力缸尺寸小、質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊，油液具有不可壓縮性，靈敏度高以及油液的阻尼作用可吸收路面沖擊等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。由分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸、液壓泵、貯油罐和油管等組成液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。根據(jù)

87、分配閥、轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸三者相互位置的不同，它分為整體式和分置式兩類。后者按分配閥所在位置不同又分為：分配閥裝在動(dòng)力缸上的稱為聯(lián)閥式 (b)；分配閥裝在轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸之間的拉桿上稱為連桿式 (c)；分配閥裝在轉(zhuǎn)向器上的稱為半分置式。</p><p>　　圖3.12 動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案圖</p><p>　　1－分配閥 2－轉(zhuǎn)向器 3－動(dòng)力缸</p><p>　　在

88、分析比較上述幾種不同動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案時(shí)，常從結(jié)構(gòu)上是否緊湊；轉(zhuǎn)向器主要零件是否承受由動(dòng)力缸建立起來(lái)的載荷；拆裝轉(zhuǎn)向器是否容易；管路，特別是軟管的管路長(zhǎng)短；轉(zhuǎn)向輪在側(cè)向力作用下是否容易引起轉(zhuǎn)向輪擺振；能不能采用典型轉(zhuǎn)向器等方面來(lái)做比較。例如整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，由于分配閥、轉(zhuǎn)向器、動(dòng)力缸三者裝在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊，管路也短。在轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用時(shí)或者發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)不會(huì)影響分配閥的振動(dòng)，因而不能引起轉(zhuǎn)向輪擺振。它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向搖臂軸、搖臂等轉(zhuǎn)

89、向器主要零件，都要承受由動(dòng)力缸所建立起來(lái)的載荷，因此必須加大它們的尺寸和質(zhì)量，這對(duì)布置它們帶來(lái)不利的影響。同時(shí)還不能采用典型轉(zhuǎn)向器，拆裝轉(zhuǎn)向器時(shí)要比分置式的困難。除此之外，由于對(duì)轉(zhuǎn)向器的密封性能要求高，這對(duì)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，特別是重型汽車的轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。對(duì)于轎車來(lái)說(shuō)，由于空間本身限制，選用結(jié)構(gòu)緊湊的整體型較為合適，且較短的管路也可以減少泄露，經(jīng)濟(jì)而又環(huán)保。</p><p>　　第4章 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)<

90、/p><p>　　4.1 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理</p><p>　　圖4.1 轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓</p><p>　　如上圖4.1所示：轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)

91、機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來(lái)保證。</p><p>　　由于一般齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器與左右橫拉桿鉸接，而左右橫拉桿一般直接與轉(zhuǎn)向節(jié)下節(jié)臂鉸接，所以在這里我假定把左右梯形臂轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)向節(jié)的一部分。</p><p>　　根據(jù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向梯形相對(duì)前軸位置的不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在汽車上有四種布置形式：轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，后置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸后方，前置梯形；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，后置梯形

92、；轉(zhuǎn)向器位于前軸前方，前置梯形，見(jiàn)圖4.2。</p><p>　　圖4.2 梯形配置</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用上圖a方案配置方法，原理結(jié)果如下圖</p><p>　　圖4.3 齒輪齒條轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)向原理</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷</p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、

93、質(zhì)量小的20、30或35號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管制造，其沿長(zhǎng)度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。</p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接，球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。</p><p>　　球銷與襯墊均采用低碳合金

94、鋼如12CrNi3A，18MnTi，或20CrN制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深1.5～3.0mm，表面硬度HRC 56～63。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部</p><p>　　轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過(guò)螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷依

95、制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。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(jìn)入球銷及齒條中。</p><p>　　轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊（圖4.4）。</p><p>　　圖4.4 轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭</p><p>　　1—橫拉桿 2—鎖緊螺母 3—外接頭殼

96、體 4—球頭銷 5—六角開(kāi)槽螺母 6—球碗 7—端蓋 8—梯形臂 9—開(kāi)口銷</p><p>　　表4.1 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　圖4.5 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)設(shè)計(jì)效果簡(jiǎn)圖</p><p>　　第5章 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化</p><p>　　5.1 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)概述</p><p>　　轉(zhuǎn)向梯形機(jī)

97、構(gòu)用來(lái)保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車輪能繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，在不同的圓周上做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形的主要任務(wù)之一是確定轉(zhuǎn)向梯型的最佳參數(shù)和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。一般轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前軸之后，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或前軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，也有位于前軸之前的。轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開(kāi)式兩種，選擇整體式或斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有聯(lián)系。無(wú)論采用哪一種方案，必須正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)，做到汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動(dòng)的

98、車輪，作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。</p><p>　　5.2 整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析</p><p>　　圖5.1 整體式轉(zhuǎn)向梯形</p><p>　　1—轉(zhuǎn)向橫拉桿 2—轉(zhuǎn)向梯形臂 3—前軸</p><p>　　整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿1，轉(zhuǎn)向梯形臂2和汽車前軸3組成，

99、如圖5.1所示。其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整前束容易，制造成本低；主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動(dòng)時(shí)，會(huì)影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。</p><p>　　當(dāng)汽車前懸架采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)位置低或前輪驅(qū)動(dòng)汽車，常采用前置梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸，因而會(huì)與車輪或制動(dòng)底板發(fā)生干涉，所以在布置上

100、有困難。為了保護(hù)橫拉桿免遭路面不平物的損傷，橫拉桿的位置應(yīng)盡可能布置得高些，至少不低于前軸高度。</p><p>　　5.3 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，受彈性輪胎側(cè)偏角的影響，所有車輪不是繞位于后軸沿長(zhǎng)線上的點(diǎn)滾動(dòng)，而是繞位于前軸和后軸之間的汽車內(nèi)側(cè)某一點(diǎn)滾動(dòng)。此點(diǎn)位置與前輪和后輪的側(cè)偏角大小有關(guān)。因影響輪胎側(cè)偏角的因素很多，且難以精確確定，故下面是在

101、忽略側(cè)偏角影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車的轉(zhuǎn)向問(wèn)題。此時(shí)，兩轉(zhuǎn)向前輪軸線的延長(zhǎng)線應(yīng)交在后軸延長(zhǎng)線上，如圖5－2所示。設(shè)θi、θo分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角，L為汽車軸距，K為兩主銷中心線延長(zhǎng)線到地面交點(diǎn)之間的距離。若要保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　

102、圖5.2 理想的內(nèi)、外車輪轉(zhuǎn)角關(guān)系簡(jiǎn)圖</p><p>　　若自變角為θo，則因變角θi的期望值為:</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　現(xiàn)有轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)僅能近似滿足上式關(guān)系。以圖所示的后置梯形機(jī)構(gòu)為例，在圖上作輔助用虛線，利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所給出的實(shí)際因變角為</p><p>

103、<b>　　（5-3）</b></p><p>　　式中：m為梯形臂長(zhǎng)；γ為梯形底角。</p><p>　　所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向梯形給出的實(shí)際因變角，應(yīng)盡可能接近理論上的期望值。其偏差在最常使用的中間位置附近小角范圍內(nèi)應(yīng)盡量小，以減少高速行駛時(shí)輪胎的磨損；而在不經(jīng)常使用且車速較低的最大轉(zhuǎn)角時(shí)，可適當(dāng)放寬要求。因此，再引入加權(quán)因子，構(gòu)成評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的目標(biāo)函數(shù)為</p>

104、;<p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　由以上可得：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中：x為設(shè)計(jì)變量，；θomax為外轉(zhuǎn)向車輪最大轉(zhuǎn)角，由圖5-2得 </p><p><b>

105、　?。?-6）</b></p><p>　　式中，Dmin為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑；a為主銷偏移距。</p><p>　　考慮到多數(shù)使用工況下轉(zhuǎn)角θo小于20°，且10°以內(nèi)的小轉(zhuǎn)角使用得更加頻繁，因此?。?lt;/p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　建立約束條件時(shí)應(yīng)考慮

106、到：設(shè)計(jì)變量m及γ過(guò)小時(shí)，會(huì)使橫拉桿上的轉(zhuǎn)向力過(guò)大；當(dāng)m過(guò)大時(shí)，將使梯形布置困難，故對(duì)m的上、下限及對(duì)γ的下限應(yīng)設(shè)置約束條件。因γ越大，梯形越接近矩形，值就越大，而優(yōu)化過(guò)程是求的極小值，故可不必對(duì)γ的上限加以限制。綜上所述，各設(shè)計(jì)變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　梯形臂長(zhǎng)度m設(shè)計(jì)時(shí)常取在mmin=0.

107、11K，mmax=0.15K。梯形底角γmin=70°</p><p>　　此外，由機(jī)械原理得知，四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角δ不宜過(guò)小，通常取δ≥δmin＝40°。如圖5-2所示，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)在汽車向右轉(zhuǎn)彎至極限位置時(shí)達(dá)到最小值，故只考慮右轉(zhuǎn)彎時(shí)δ≥δmin即可。利用該圖所作的輔助用虛線及余弦定理，可推出最小傳動(dòng)角約束條件為：</p><p><b>　?。?-9）&

108、lt;/b></p><p>　　式中：δmin為最小傳動(dòng)角。δmin=40°，故由式可知，δmin為設(shè)計(jì)變量m及γ的函數(shù)。</p><p>　　由式（5-6）、式（5-7）、式（5-8）和式（5-9）四項(xiàng)約束條件所形成的可行域，如圖5-3所示的幾種情況。</p><p>　　圖5-3b適用于要求δmin較大，而γmin可小些的車型；圖5-3c適用于

109、要求γmin較大，而δmin小些的車型；圖5-3a適用介于圖5-3b、c之間要求的車型。 </p><p>　　圖5.3 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行域</p><p>　　5.4 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　5.4.1 優(yōu)化方法介紹</p><p>　　由上述數(shù)學(xué)模型可知，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，是一個(gè)小型的約束非線

110、性規(guī)劃問(wèn)題，可用復(fù)合形法來(lái)求解，不過(guò)，由于需要大量的復(fù)雜計(jì)算，而且優(yōu)化值不能一步到達(dá)，所以很難用手工方法無(wú)法求得最優(yōu)解。</p><p>　　現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的廣泛靈活應(yīng)用使轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化計(jì)算變的很容易，一般只需輸入相應(yīng)參數(shù)，再做略微調(diào)整，即能得到滿意的最優(yōu)解。常用的有MATLAB程序優(yōu)化、excel比較優(yōu)化、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程求解、還有一些專用優(yōu)化程序。MATLAB程序優(yōu)化是基于MATLAB優(yōu)化工具箱的“整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)

111、”的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算程序。利用該程序，用戶可以交互式輸入結(jié)構(gòu)基本參數(shù)即可獲得優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，并自動(dòng)繪制出實(shí)際輸出角和輸出角期望值隨輸入角的變化曲線，以便用戶分析、比較與選擇。Excel比較較優(yōu)化是利用excel強(qiáng)大的公式計(jì)算功能，通過(guò)表格輸入已知數(shù)據(jù)，調(diào)整后得到的數(shù)據(jù)群求得數(shù)據(jù)，再通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)反復(fù)進(jìn)行比較，最終得出最優(yōu)解。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程求解是臨時(shí)用高級(jí)語(yǔ)言如C語(yǔ)言、VB等編程，求出最優(yōu)解。雖然在許多資料中，都可以找到復(fù)合形法的計(jì)算程序框圖，

112、但對(duì)于非專業(yè)從事編程的工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，要用C語(yǔ)言或其它高級(jí)程序語(yǔ)言對(duì)某一具體設(shè)計(jì)問(wèn)題編程進(jìn)行計(jì)算，是極為不易的。</p><p>　　本課題采用最后一種簡(jiǎn)單的優(yōu)化方法，利用專門的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化軟件求解。它是一款專門用于轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化的軟件，使用方便，數(shù)據(jù)直接，只需要通過(guò)文檔框輸入基本數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行比較優(yōu)化。</p><p>　　圖5.4 程序啟動(dòng)界面</p><

113、p>　　5.4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　通過(guò)表3.1得優(yōu)化所需數(shù)據(jù)：</p><p>　　軸距：L=2750mm</p><p>　　輪距：K=1440mm</p><p>　　主銷偏移距：a=50mm</p><p>　　轉(zhuǎn)向梯形臂：m=200mm</p><p>　　計(jì)算

114、可得底邊長(zhǎng)：L-2*a=1340mm</p><p><b>　　由以上數(shù)據(jù)可知：</b></p><p><b>　　底邊長(zhǎng)：1340；</b></p><p><b>　　兩腰長(zhǎng)：200；</b></p><p><b>　　輪距：1440；</b>&

115、lt;/p><p><b>　　軸距：2750。</b></p><p>　　將上面的數(shù)據(jù)輸入程序相應(yīng)文本框。點(diǎn)擊“開(kāi)始、下一步”按鈕。然后不斷點(diǎn)擊該按鈕會(huì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向梯形底邊與頂邊差不斷增大，內(nèi)輪轉(zhuǎn)角誤差平均值也不斷變化。</p><p>　　由式3-11，3-12可知轉(zhuǎn)角都小于30度。所以我們只需關(guān)注30度以內(nèi)的誤差值變化，當(dāng)向梯形底邊與頂邊差到1