輕型皮卡車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　輕型皮卡車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車作為一種交通工具，對于人們的生活越來越重要。由于皮卡車的客貨兩用性，經(jīng)濟、實用，使得它很受人們歡迎。因此，對輕型皮卡車的設(shè)計有一定的現(xiàn)實意義。</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計中，我的任務是完成輕型皮卡車的轉(zhuǎn)向

2、系及前橋的設(shè)計。以下是本次設(shè)計的主要依據(jù)與內(nèi)容。</p><p>　　轉(zhuǎn)向系是汽車的一大組成部分，其主要作用是在駕駛員的操縱下控制汽車行駛方向。轉(zhuǎn)向系主要可分為機械式轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向系的設(shè)計主要包括轉(zhuǎn)向系形式的選擇，轉(zhuǎn)向器的選擇，轉(zhuǎn)向梯形的選擇以及布置等。本次設(shè)計由于作用在方向盤上的手力不大，且考慮到經(jīng)濟性，采用機械式轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向器采用正效率很高，操縱方便且使用壽命較長的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。雖然，其逆效率也很

3、高，但對于前軸載質(zhì)量不大的輕型皮卡車而言影響不大。轉(zhuǎn)向梯形采用與雙橫臂式獨立懸架相匹配的斷開式轉(zhuǎn)向梯形，且考慮到發(fā)動機的位置，將轉(zhuǎn)向梯形前置。</p><p>　　前橋為斷開式前橋，利用轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪偏轉(zhuǎn)一定角度以實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。</p><p>　　在這次設(shè)計中經(jīng)驗不足，水平有限。希望能正確合理的完成設(shè)計，并能使其組成一輛經(jīng)濟實用的輕型皮卡車。</p><p>　　關(guān)

4、鍵詞：機械式，轉(zhuǎn)向系，循環(huán)球式，轉(zhuǎn)向器，斷開式，轉(zhuǎn)向梯形</p><p>　　THE STEERING SYSTEM AND FRONT AXLE DESIGN OF PICK-UP TRUCK</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of economic, the

5、automobile as one kind of the transportation is more and more important in people's life. As a result of Pick-up truck not only can carry passengers but also can carry cargos, economical and practical, causes it rec

6、eived welcome of the people very much. Therefore, The design of Pick-up truck has the certain practical significance.</p><p>　　In this graduation design, my duty is the design of Pick-up truck steering syste

7、m and the front axles. I will introduce this design’s main basis and the content.</p><p>　　The steering system is an important portion of the automobile.The primary purpose of the steering system is to giv

8、e the driver directional control of the automobile .The steering system may be divided into two types： the manual steering system and the power steering system. The steering system design mainly includes the choice of th

9、e steering system form、 the steering gear and the steering trapezium as well as the arrangement of them and so on. Because of affecting on the steering wheel’s hand</p><p>　　The front axle is the separation

10、 type 。It causes the wheel deflection certain angle using the knuckle to realize the vehicle turning.</p><p>　　I am insufficiently experienced in this design and the level is limited. I hope I can correctly

11、and reasonably complete the design, and can composes an economical practical Pick-up truck.</p><p>　　KEY WORDS：the manual type，steering system，the recirculating ball type ， steering gear, the separation type

12、 ，steering trapezium</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第一章 轉(zhuǎn)向系3</b></p><p>　　§1.1轉(zhuǎn)向系概述3</p><p&g

13、t;　　§1.2轉(zhuǎn)向系的類型和組成3</p><p>　　第二章 轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)7</p><p>　　§2.1轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向器形式7</p><p>　　§2.2轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)8</p><p>　　§2.3轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)8</p><p>　　第三章

14、轉(zhuǎn)向系設(shè)計與計算10</p><p>　　§3.1轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)10</p><p>　　§3.2轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定13</p><p>　　§3.3循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要尺寸參數(shù)的確定14</p><p>　　§3.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強度的計算17</p><p>

15、;　　§3.5轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析18</p><p>　　§3.6.轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計19</p><p>　　第四章 前橋的設(shè)計25</p><p>　　§4.1前橋方案25</p><p>　　§4.2轉(zhuǎn)向節(jié)強度計算25</p><p><b>　　結(jié)

16、 論27</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　致　謝29</b></p><p><b>　　外文資料譯文30</b></p><p><b>　　前 言</b></p>

17、<p>　　汽車是重要的運輸工具，是科學技術(shù)發(fā)展水平的標志，也是社會物質(zhì)生活發(fā)展水平的標志。</p><p>　　汽車問世百余年來，特別是從汽車產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已為經(jīng)濟的發(fā)展和人類生活，產(chǎn)生了巨大的影響，為人類社會的進步做出了不可磨滅的巨大貢獻。汽車擴大了人的活動范圍，增加了人與人之間的交流，使社會生活變的豐富多彩：汽車還促進了公路建設(shè)和運輸繁榮，改變了城市的面貌和布局，有助

18、于各地區(qū)經(jīng)濟文化的交流和偏遠地區(qū)的開發(fā)。社會對汽車不斷增長的要求，促使汽車工業(yè)日益繁榮。</p><p>　　我國最早的皮卡車，出現(xiàn)在上個世紀80年代初．這樣既能載人、又能拉貨的皮卡車近年來增幅較大的主要原因在于:</p><p>　　首先，由于皮卡車的“兼能”，客戶群正在壯大。</p><p>　　其次，柴油機皮卡車大批量進入市場。</p><

19、p>　　第三，一些新品牌和新品種層出不窮。</p><p>　　第四，皮卡車出口成為中國汽車出口的一個最大亮點。</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是皮卡車必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，它是通過方向盤來操縱和控制汽車的行駛方向，從而實現(xiàn)行駛意圖，它也是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車廠家和科研機構(gòu)的重要課題。特別是在車輛高速化、駕駛

20、人員非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱性設(shè)計顯得尤為重要。 </p><p>　　汽車發(fā)展了一百多年，到今天，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也歷經(jīng)了長時間的演進，很大程度上也促進了汽車的發(fā)展。 傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實現(xiàn)的。普通的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立在機械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，通常根據(jù)機械式轉(zhuǎn)向器形式可以分為：齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向

21、器、蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器、蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器。常用的有兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式(用于需要較大的轉(zhuǎn)向力時)。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是我們最常見的，工作穩(wěn)定可靠。</p><p>　　隨著技術(shù)的發(fā)展，為減輕駕駛員體力負擔，在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了液壓助力系統(tǒng)HPS(hydraulic power steering)，它是建立在機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上的，額外增加了一個液壓系統(tǒng)，一般有油泵、V形帶輪、油管、供油裝置、助力裝置和控制閥。&

22、lt;/p><p>　　近年來，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中愈來愈多的采用電子器件。相應的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性可根據(jù)轉(zhuǎn)向速率、車速等參數(shù)設(shè)計為可變助力特性，使駕駛員能夠更輕松便捷的操縱汽車。</p><p>　　電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩大類．動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS(electro-hydraulic power steering)，電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECH

23、PS(electronically controlled hydraulic power steering)。</p><p>　　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：EHPS是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其特點是原來有發(fā)動機帶動的液壓助力泵改由電機驅(qū)動，取代了由發(fā)動機驅(qū)動的方式，節(jié)省了燃油消耗。ECHPS是在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了電控裝置構(gòu)成的。</p><p>　　電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS(

24、Electric Power Steering)把一個機械的系統(tǒng)和一個電控的電動馬達結(jié)合在一起形成的一個動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與液壓系統(tǒng)不同的是，助力改由電機提供，因此，要有一個力矩傳感器來測量作用在方向盤上的力矩，由電子控制單元來計算所需要的力矩。作用在方向盤上的力矩曲線由一個電動馬達來分配。通過電動馬達提供轉(zhuǎn)向所必須要的力，它通過一個減速器作用在轉(zhuǎn)向柱上，在循環(huán)球式的傳動裝置中，直接作用在齒扇上的力太大，因此大多選用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。根據(jù)助力

25、位置不同分為三種形式：1、轉(zhuǎn)向柱助力式.2、小齒輪助力式.3、齒條助力式. </p><p>　　電子轉(zhuǎn)向 ：電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，改而由方向盤模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器ECU三個主要部分以及自動防故障系統(tǒng)、電源等輔助模塊組成。 電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)SBW(Steer-By-Wire)是汽車轉(zhuǎn)向方面最為先進和前沿的技術(shù)之一。</p><p><b>　　第一章

26、 轉(zhuǎn)向系</b></p><p>　　§1.1、轉(zhuǎn)向系概述</p><p>　　汽車在行駛過程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂的汽車轉(zhuǎn)向。就輪式汽車而言，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是駕駛員通過一套專設(shè)機構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度。用來改變或恢復汽車行駛方向的專設(shè)機構(gòu)，稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其功用是保證汽車能按駕駛員的意志進行轉(zhuǎn)向行駛。&l

27、t;/p><p>　　對轉(zhuǎn)向系提出以下要求：</p><p>　　1．汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應有側(cè)滑，不滿足這項要求會加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。</p><p>　　2．汽車轉(zhuǎn)向行駛后，在駕駛員松開轉(zhuǎn)向盤的條件下轉(zhuǎn)向輪能自動返回到直線位置，并穩(wěn)定行駛。</p><p>　　3．汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)

28、向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒有擺動。</p><p>　　4．轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)和懸架導向裝置共同工作時，由于運動不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動應最小。</p><p>　　5．保證汽車有較高的機動性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。</p><p><b>　　6．操作輕便。</b></p><p>　　7．轉(zhuǎn)向輪碰到障礙物后，傳給轉(zhuǎn)向盤的

29、反沖力應盡可能小。</p><p>　　8．轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙調(diào)整機構(gòu)。</p><p>　　9.在車禍中，當轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時，轉(zhuǎn)向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。</p><p>　　10．進行運動校核，保證轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪方向一致。</p><p>　　§1.

30、2、轉(zhuǎn)向系的類型和組成</p><p>　　按轉(zhuǎn)向力能源的不同，可將轉(zhuǎn)向系分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系。</p><p><b>　　一、機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</b></p><p>　　機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是以駕駛員的體力(手力)作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其中所有傳力件都是機械的。機械式轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些

31、汽車還裝有轉(zhuǎn)向減震器和防傷機構(gòu)。</p><p>　　下圖1-1為轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)圖,主要由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤1和安全轉(zhuǎn)向柱2;轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向器8、左右橫拉桿6、轉(zhuǎn)向節(jié)臂5和轉(zhuǎn)向節(jié)3等。</p><p>　　圖 1-1 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　l-轉(zhuǎn)向盤 2-安全轉(zhuǎn)向柱 3-轉(zhuǎn)向節(jié) 4-車輪 5-轉(zhuǎn)向節(jié)臂

32、 6-左、右橫拉桿 7-轉(zhuǎn)向減振器 8-轉(zhuǎn)向器</p><p><b>　　二、動力轉(zhuǎn)向系</b></p><p>　　動力轉(zhuǎn)向系，是兼用駕駛員體力和發(fā)動機動力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分由通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但在轉(zhuǎn)向加力裝置失效時，一般還應當能由駕駛員獨立承擔汽車轉(zhuǎn)向。因此，動力

33、轉(zhuǎn)向是在機械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套加力裝置而形成的。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當于電路系統(tǒng)中的電池、導線、開關(guān)、電機和地線的作用。</p><p><b>　　動力轉(zhuǎn)向包括：</b></p><p>　　1．液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置 </p><p>　　液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置重量輕，結(jié)構(gòu)

34、緊湊，利于改善轉(zhuǎn)向操作感覺，但液體流量的增加會加重泵的負荷，需要保持怠速旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)。 </p><p>　　2．電動式動力轉(zhuǎn)向裝置 </p><p>　　電動式動力轉(zhuǎn)向裝置是最新形式的轉(zhuǎn)向裝置，由于它節(jié)能，故受到人們的重視。它是利用蓄電池轉(zhuǎn)動電機產(chǎn)生推力。由于不直接使用發(fā)動機的動力，所以大大降低了發(fā)動機的功率損失(液壓式最大損失5-10馬力)，且不需要液壓管路，便于安裝。尤其有利于中置發(fā)動

35、機后輪驅(qū)動的汽車。但目前電動式動力轉(zhuǎn)向裝置所得動力還比不上液壓式，所以只限用于前輪軸輕的中置發(fā)動機后驅(qū)動的汽車上。 </p><p>　　3．電動液壓式動力轉(zhuǎn)向裝置 </p><p>　　即由電機驅(qū)動轉(zhuǎn)向助力泵并由計算機控制的方式，它集液壓式和電動式的優(yōu)點于一體。因為是計算機控制，所以轉(zhuǎn)向助力泵不必經(jīng)常工作，節(jié)省了發(fā)動機的功率。這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝布置，但液壓產(chǎn)生的動力不能太大，所以

36、適用排量小的汽車。</p><p>　　對動力轉(zhuǎn)向機的要求：</p><p>　?。?）運動學上應保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。</p><p>　　（2）隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增加（或減?。?，作用在轉(zhuǎn)向輪上的受力必需增加（或減?。?，稱為“路感”。</p><p>　　（3）當作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力Fh大于25—19

37、0N時，動力轉(zhuǎn)向器就開始工作。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應自動回正，并使汽車保持再穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。</p><p>　?。?）工作靈敏，即轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動后，系統(tǒng)內(nèi)壓力能很快增長到最大值。</p><p>　?。?）動力轉(zhuǎn)向失靈時，任能用機械系統(tǒng)操縱車輪轉(zhuǎn)向。</p><p>　　（7）密封性好，內(nèi)外泄露少。</p>

38、<p>　　本次設(shè)計采用工作穩(wěn)定可靠且經(jīng)濟實用的機械式轉(zhuǎn)向系。</p><p>　　第二章 轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)</p><p>　　§2.1、 轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向器形式</p><p>　　轉(zhuǎn)向器(也常稱為轉(zhuǎn)向機)是完成由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動(或近似直線運動)的一組齒輪機構(gòu)，同時也是轉(zhuǎn)向系中的減速傳動裝置。以前曾出現(xiàn)過許多種形式的轉(zhuǎn)向

39、器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等。其中第二、第四種分別是第一、第三種的變形形式，而蝸桿滾輪式則更少見。目前最常用，最有代表性的兩種形式為：齒輪齒條式和循環(huán)球式。</p><p><b>　　一、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器</b></p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外汽車上較為流行的一種結(jié)構(gòu)形式。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向

40、器一般有兩級傳動副，第一級是螺桿螺母傳動副，第二級是齒條齒扇傳動副。轉(zhuǎn)向螺母既是第一級傳動副的從動件又是第二級傳動副的主動件（齒條），通過轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向螺桿時，只能軸向移動，并驅(qū)動齒扇軸轉(zhuǎn)動。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，兩者之間的螺紋以螺旋槽滾動的許多鋼球代之，以實現(xiàn)滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。與齒條相嚙合的齒扇，其厚度在分度圓上沿軸線按線性關(guān)系變化的，故為變齒厚。只要使齒扇相對于齒條作軸向移動，即能調(diào)整兩者之間的嚙合槽中，

41、將調(diào)整螺釘旋入，則嚙合間隙減?。环粗?，則增大。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正傳動效率很高（可高達90%--95%），故操縱輕便，使用壽命長，工作平穩(wěn)，可靠。但其逆效率也很高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤。不過對于前軸載質(zhì)量不大而又經(jīng)常在平坦路面上行駛的汽車而言，這一缺點影響不大，因此，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器廣泛應用于各類汽車上。</p><p>　　二、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的最

42、大特點是剛性大，結(jié)構(gòu)緊湊重量輕，且成本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉(zhuǎn)向盤，所以具有對路面狀態(tài)反應靈敏的優(yōu)點，但同時也容易產(chǎn)生打手和擺振等現(xiàn)象。齒輪與齒條直接嚙合，將齒輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為齒條的直線運動，使轉(zhuǎn)向拉桿橫向拉動車輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。齒輪并非單純的平齒輪，而是特殊的螺旋形狀，這是為了盡量減小齒輪與齒條之間的嚙合間隙，使轉(zhuǎn)向盤的微小轉(zhuǎn)動能夠傳遞到車輪，提高操作的靈敏性。不過齒輪嚙合過緊也并非好事，它使得轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時的操作力過大，

43、人會感到吃力。 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>　　綜合上述，本次設(shè)計采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　§2.2 、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)</p><p>　　轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)是從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動軸這一系列零部件，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向傳動軸等。</p><p>　　轉(zhuǎn)向盤即通常所說的

44、方向盤。轉(zhuǎn)向盤內(nèi)部有金屬制成的骨架，是用鋼、鋁合金或鎂合金等材料制成。由圓環(huán)狀的盤圈、插入轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向盤轂，以及連接盤圈和盤轂的輻條構(gòu)成。轉(zhuǎn)向盤輪轂孔內(nèi)有細牙內(nèi)花鍵，與轉(zhuǎn)向軸連接。骨架的外側(cè)一般包有柔軟的合成橡膠或樹脂，也有采用皮革包裹以及硬木制作的轉(zhuǎn)向盤。轉(zhuǎn)向盤外皮要求有某種程度的柔軟度，手感良好，能防止手心出汗打滑的材質(zhì)，還需要有耐熱、耐候性。轉(zhuǎn)向盤上有喇叭開關(guān)，必須時刻與車身電器線路相連，而旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向盤與組合開關(guān)之間顯然不能用導線

45、直接相連，因此就必須采用集電環(huán)軌道，喇叭開關(guān)的觸點就象奔跑在軌道上的電車，時刻保持接通的狀態(tài)。</p><p>　　轉(zhuǎn)向軸是連接轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向器的傳動件，并傳遞它們之間的扭矩。安裝在車上為了牢固支承轉(zhuǎn)向盤而設(shè)有轉(zhuǎn)向柱，傳遞轉(zhuǎn)向盤操作的轉(zhuǎn)向軸從中穿過，由軸承和襯套支承。轉(zhuǎn)向柱本體安裝在車身上。轉(zhuǎn)向機構(gòu)應備有吸收汽車碰撞時產(chǎn)生的沖擊能的裝置。吸能裝置的方式很多，大都通過轉(zhuǎn)向柱的支架變形來達到緩沖吸能的作用。</p

46、><p>　　§2.3、 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)</p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的功用是將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運動傳到轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)，使兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，并使兩轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角按一定關(guān)系變化，以保證汽車轉(zhuǎn)向時車輪與地面對滑動盡可能小。</p><p>　　轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器齒輪箱之間采用連軸節(jié)相連(即兩個萬向節(jié))，之所以用連軸節(jié)，除了可以改變轉(zhuǎn)向軸的方向，還有就是使得轉(zhuǎn)向軸可以

47、作縱向的伸縮運動，以配合轉(zhuǎn)向柱的緩沖運動。</p><p>　　可傾斜式轉(zhuǎn)構(gòu) ：正是由于有了連軸節(jié)，轉(zhuǎn)向軸可以有不同的傾斜角度，使轉(zhuǎn)向盤的位置可以上下傾斜，適應各種身高和體形的司機。通過操作位于轉(zhuǎn)向柱下側(cè)的手柄，使轉(zhuǎn)向柱處于放松狀態(tài)，將轉(zhuǎn)向盤調(diào)至自己喜好的位置，再反向轉(zhuǎn)動手柄，使轉(zhuǎn)向柱固定在新的位置上。 </p><p>　　本車采用萬象傳動裝置：1萬向節(jié)：采用十字軸剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)：允許相

48、鄰兩軸的最大交角為15—20，取18。在十字軸和萬象叉孔間裝有滾針。為了潤滑軸承，十字軸設(shè)計成空的，并有油路通過軸頸。萬向節(jié)用45中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為18—33HRC，十字軸材料為20CrMnTi，軸頸表面進行滲碳淬火，滲碳層深度為0.8—1.2mm，表面硬度為58--64 HRC。2傳動軸總成:主要有傳動軸和兩端焊接的花鍵和萬象叉組成。傳動軸中一般有滑動花鍵，以實現(xiàn)傳動長度的變化。為減少磨損，還裝有加注滑脂的油嘴、油封、堵蓋、防塵

49、罩。傳動軸設(shè)計成空心的，為得到較高的強度和剛度，設(shè)計成厚度為3mm的薄鋼板卷焊而成。</p><p>　　第三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計與計算</p><p>　　§3.1 、轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)</p><p>　　§3.1.1轉(zhuǎn)向器的效率</p><p>　　功率P1從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂輸出所求得的效率稱為正效率，用符號表示，=

50、。反之，稱為逆效率用符號表示， ，式中，為轉(zhuǎn)向器的摩擦功率；為作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率。為了保證轉(zhuǎn)向時駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤輕便，要求正效率高；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。為了減輕在不平路面上行駛時駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳到轉(zhuǎn)向盤要盡可能小，防止打手又要求此逆效率盡可能小。</p><p>　　轉(zhuǎn)向器的正效率：影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)構(gòu)

51、特點、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正效率比較高，同一類型的轉(zhuǎn)向器，因結(jié)構(gòu)不同效率也不同。 </p><p>　　如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，其效率為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中，為螺桿導程角，=8º??；為摩擦角，f為

52、摩擦因數(shù)，，=1.718º，得=82.1%</p><p>　　轉(zhuǎn)向器的逆效率：根據(jù)逆效率大小的不同，轉(zhuǎn)向器可分為：可逆式、極限可逆式和不可逆式。</p><p>　　路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(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。屬于可逆式的有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　如果忽略軸承和其他地方的摩擦損失

53、，只考慮嚙合副的摩擦損失，則逆效率為：</p><p><b>　　==78.3%</b></p><p>　　§3.1.2轉(zhuǎn)向器傳動間隙特性</p><p>　　傳動間隙是指轉(zhuǎn)向器中傳動副，即循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇和齒條之間的間隙。該間隙隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大小不同而改變，這種變化關(guān)系稱為轉(zhuǎn)向器傳動副傳動間隙特性。它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器

54、的壽命有關(guān)。直線行駛時，轉(zhuǎn)向器傳動副若存在傳動間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，就能在間隙范圍內(nèi)，允許車輪偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。為防止出現(xiàn)這種情況，要求傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。</p><p>　　循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒條齒扇傳動副的傳動間隙特性，可通過齒扇齒做成不同厚度來獲取必要的傳動間隙，即將中間齒設(shè)計成正常齒厚，從靠近中間齒的兩側(cè)齒到離開中間齒最遠的齒，其厚度依

55、次遞減。</p><p>　　§3.1.3傳動比特性</p><p><b>　　一、轉(zhuǎn)向系的傳動比</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向系的傳動比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動比和轉(zhuǎn)向系的力傳動比。從輪胎地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力2作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力之比稱為力傳動比，即</p><p>　　=。

56、 （2-1） </p><p>　　轉(zhuǎn)向盤傳動角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向系角傳動比，即。又由轉(zhuǎn)向器角傳動比和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比所組成</p><p>　　轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動角速度與轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)向角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向器角傳動比，即。此定義不適用于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)動角速度與同側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度之比，稱為轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)

57、角傳動比，即。</p><p>　　轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比可近似用轉(zhuǎn)向節(jié)臂長和轉(zhuǎn)向搖臂長度的比值來表示，一般大約為0.85—1.1之間，可近似的認為其比值為1，則轉(zhuǎn)向系的角傳動比即為轉(zhuǎn)向器的角傳動比。</p><p>　　循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的角傳動比==23.7</p><p>　　r為齒扇嚙合半徑，=36</p><p>　　因結(jié)構(gòu)原因，

58、螺距不能改變，但可以用改變齒扇嚙合半徑的方法，達到使循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器實現(xiàn)變速比的目的。</p><p>　　二、傳動比與轉(zhuǎn)向系角傳動比的關(guān)系</p><p>　　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：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中，a為主銷偏

59、移距，取60mm；</p><p>　　作用在方向盤上的手力可表示為 </p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　式中，為作用在方向盤上的力矩；為轉(zhuǎn)向盤的直徑取400mm。</p><p>　　將上式（2-2）、（2-3）代入（2-1）得：</p><p>　?。?-4）

60、 </p><p>　　如果忽略摩擦損失，根據(jù)能量守恒原理，則：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　將（2-5）代入（2-4）得：</p><p><b>　　=79</b></p><p>

61、　　§3.2、轉(zhuǎn)向系計算載荷的確定:</p><p>　　原地轉(zhuǎn)向阻力矩： ＝</p><p>　　f――輪胎和路面的摩擦因數(shù),取f＝0.7;</p><p>　　G1――轉(zhuǎn)向軸負荷G1＝8000N；</p><p>　　P――輪胎氣壓P＝0.2Mpa；</p><p>　　代入得：Mr＝373.3

62、N</p><p>　　作用在方向盤上的手力：</p><p><b>　　=89.53N</b></p><p>　　--轉(zhuǎn)向節(jié)臂長為150mm</p><p>　　--轉(zhuǎn)向搖臂長為140mm</p><p>　　--轉(zhuǎn)向器角傳動比為23.7</p><p>　　--轉(zhuǎn)向

63、器正效率為82.1%</p><p>　　§3.3、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要尺寸參數(shù)的確定</p><p>　　一、螺桿鋼球、螺母傳動副齒扇齒模數(shù)確定:</p><p>　　由汽車前軸負荷G1＝8000N（參照《汽車設(shè)計》P237表7－2）取</p><p><b>　　齒扇模數(shù)m＝4mm</b></p>

64、<p>　　鋼球中心距：D＝25mm</p><p>　　螺桿外徑：＝25mm</p><p>　　螺桿內(nèi)徑；＝27mm [＝＋（5％～10％D）]</p><p>　　鋼球直徑d＝6.35mm </p><p>　　螺距P＝9.525mm </p><p>　　b＝P－d＝3.175mm>

65、2.5mm滿足要求</p><p><b>　　搖臂軸直徑30mm</b></p><p><b>　　工作圈數(shù)W＝1.5</b></p><p><b>　　環(huán)流行數(shù)2mm</b></p><p><b>　　螺母長度46mm</b></p>

66、<p>　　圖3-1螺桿、鋼球和螺母傳動副</p><p>　　1、鋼球直徑d及數(shù)量n</p><p>　　每個環(huán)路中的鋼球數(shù)n＝≈38</p><p>　　w―一個環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù)</p><p>　　――螺線導程角,常取＝5°～8°</p><p><b>　　2、滾

67、道截面</b></p><p>　　螺桿和螺母上滾道截面各有兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截面。鋼球與滾道有四點接觸，傳動軸間隙最小，可滿足轉(zhuǎn)向盤自由行程小的要求。為了減少摩擦，螺桿與螺母溝槽半徑>D/2，一般?。剑?.51～0.53）d，?。?.47mm。</p><p>　　圖3-2.四段圓弧滾道截面</p><p><b>　　3．

68、接觸角θ</b></p><p>　　鋼球與螺桿滾道接觸點的正壓力方向與螺桿滾道法向截面軸線間的夾角，一般θ取45°，以使軸向力和徑向力分配均勻。</p><p>　　4．螺距P和螺旋線導程角 </p><p>　　P＝9.525mm , ＝8°</p><p>　　5．工作鋼求圈數(shù)W W＝1.5</p&

69、gt;<p><b>　　6．導管內(nèi)徑</b></p><p>　　容納鋼球,而且鋼球在其內(nèi)部流動的導d1=d+e=6.35+0.5=6.85</p><p>　　二、齒條齒扇傳動副設(shè)計</p><p>　　齒條齒扇傳動副的齒扇為變厚齒扇，變厚齒扇的齒頂圓、齒根圓都有錐度，其分度圓上的齒厚也是變化的，故稱之為變厚齒扇。變厚齒扇在它

70、的整個寬度方向上，相當于由無數(shù)個原始齒形位移系數(shù)逐漸變化的圓柱齒輪所組成。參數(shù)為:</p><p>　　齒扇齒模數(shù) m＝4.0mm</p><p>　　齒扇齒數(shù) 5</p><p><b>　　齒扇正圓齒數(shù) 18</b></p><p>　　齒扇壓力角 27.5°</p><

71、p>　　切削角 6.5° </p><p>　　齒扇寬 B＝28mm</p><p>　　齒頂高系數(shù) ha*＝0.8</p><p>　　齒根高系數(shù) *=0.95</p><p>　　頂隙系數(shù) c*＝0.25</p><p>　　齒頂高 =3.2mm

72、</p><p>　　齒根高 = =3.8mm</p><p>　　齒全高 =7mm</p><p>　　分度圓直徑 =mz=72mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =78.4mm</p><p>　　齒根圓直徑 =64.4mm</p><p>　　圖3-3變厚齒扇

73、齒形計算圖</p><p>　　如圖3-3，小端3-3幾何尺寸計算：</p><p>　　變位系數(shù) =-=-=-0.266</p><p>　　齒頂圓直徑 =78.4-20.2664=76.27mm</p><p>　　齒根圓直徑76.27-7=69.27mm </p><p>　　大端2-2幾何尺寸計算：<

74、;/p><p>　　因為齒條的變厚齒扇隨著沿軸向齒側(cè)隙的調(diào)整，齒頂?shù)膹较蜷g隙將隨軸向移動量的增加而縮小，以至沒有間隙，出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，致使軸向調(diào)整也不可能了。為解決這一矛盾，把變齒厚齒扇靠近大端的齒側(cè)削平，并把齒頂尖角修圓，這樣處理的結(jié)果大端錐角<6.5°，實際上＝6°變位系數(shù) </p><p><b>　　===0.490</b></p

75、><p>　　齒頂圓直徑 =78.4 +20.4924=82.32mm</p><p>　　齒根圓直徑=82.32-7=75.32mm</p><p>　　1-1 面 : =0.133</p><p>　　齒頂圓直徑 =78.4+20.1334=79.46mm</p><p>　　齒根圓直徑=7

76、9.46-7=72.46mm</p><p>　　大端齒厚 =6.63mm</p><p>　　小端齒厚 =6.09mm</p><p>　　§3.4、 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強度的計算</p><p>　　一、鋼球與滾道之間接觸應力</p><p><b>　　=k</b><

77、/p><p><b>　　R－鋼球半徑</b></p><p><b>　　R1－－螺桿外半徑</b></p><p>　　R2――滾道截面半徑</p><p>　　E――材料彈性模量（）</p><p>　　F2――作用在螺桿上的軸向力；</p><p>

78、;　　n - - 參加工作的鋼球數(shù) ；</p><p>　　θ- -接觸角（θ＝45°）；</p><p>　?。輻U螺線導程角（＝8°）；</p><p>　　F3― ―鋼球與螺桿之間正壓力；</p><p>　　F2＝=11233.2N</p><p>　　F3 ==844.6N</p&

79、gt;<p>　　又 A＝[－]/2=0.006</p><p>　　B=[+]/2=0.179</p><p><b>　　A/B＝0.03</b></p><p>　　由《汽車設(shè)計》P128查表7－3 知:k=1.63 </p><p><b>　　=1.63</b>&l

80、t;/p><p>　　=2363.68Mpa<[]=2500Mpa</p><p><b>　　所以滿足要求</b></p><p><b>　　二、齒的彎曲應力</b></p><p><b>　?。?</b></p><p>　　式中 F作用在齒扇

81、上的圓周力 （F=1613.4N）</p><p>　　b—齒扇的齒寬28mm</p><p>　　s—基圓齒厚6.83mm</p><p>　　代入得：＝52.52 N/</p><p>　　[]=540N/, <[]</p><p>　　則彎曲應力滿足要求，螺桿和螺母用20GrMnTi鋼制造，表面滲碳，深度為

82、1.8－1.2mm,表面硬度為58－63HRC.</p><p>　　§3.5、轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析</p><p>　　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)向梯形方案與懸架方案有聯(lián)系.汽車轉(zhuǎn)彎時，保證全部車輪繞一個瞬時轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運動的車輪，作無滑動的純滾動運動。同時，為達到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應有足夠大的轉(zhuǎn)角。</p>

83、<p><b>　　一、整體式轉(zhuǎn)向梯形</b></p><p>　　整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向梯形臂和汽車前軸組成，其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整前束容易，制造成本低；主要缺點是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動時，會影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。</p><p><b>　　二、斷開式轉(zhuǎn)向梯形</b></p>

84、<p>　　斷開式轉(zhuǎn)向梯形，即轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開的，稱之為斷開式轉(zhuǎn)向梯形。斷開式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點是它與前輪采用獨立懸架相配合，能夠保證一側(cè)車輪上、下跳動時，不會影響另一側(cè)車輪；與整體式轉(zhuǎn)向梯形比較，由于桿系、球頭增多，所以結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，并且調(diào)整前束比較困難。</p><p>　　轉(zhuǎn)向輪采用獨立懸架時，每個轉(zhuǎn)向輪分別相對與車架作獨立運動，因而轉(zhuǎn)向橋必須是斷開的，與此相對應，轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)

85、中的轉(zhuǎn)向梯形也必須分成兩段或三段，并且由在平行于路面的平面中擺動的轉(zhuǎn)向搖臂直接帶動或通過轉(zhuǎn)向直拉桿帶動。 </p><p>　　本次設(shè)計采用與雙橫式獨立懸架相匹配的斷來式轉(zhuǎn)向梯形 。 </p><p>　　§3.6、轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向行駛時，受彈性輪胎側(cè)偏角的影響，所有車輪不是繞位于后軸延長線上的點滾動，而是繞位于前軸和后

86、軸之間的汽車內(nèi)側(cè)某一點滾動。此點位置與前輪和后輪的側(cè)偏角大小有關(guān)。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線到地面交點之間的距離。若要保證全部車輪繞一個瞬時轉(zhuǎn)向中心行駛，則梯形機構(gòu)應保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系：</p><p>　　若自變角為θo，則因變角θi的期望值為：</p><p>　　利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所給出的實際因變角θi′為<

87、;/p><p>　　式中，m為梯形臂長；γ為梯形底角。</p><p>　　所設(shè)計的轉(zhuǎn)向梯形給出的實際因變角θi′，應盡可能接近理論上的期</p><p>　　望值θi。其偏差在最常使用的中間位置附近小角范圍內(nèi)應盡量小，以減少高速行駛時輪胎的磨損；而在不經(jīng)常使用且車速較低的最大轉(zhuǎn)角時，可適當放寬要求。</p><p>　　考慮到多數(shù)使用工況下轉(zhuǎn)角

88、θo小于20°，且10°以內(nèi)的小轉(zhuǎn)角使用得更加頻繁。 </p><p>　　建立約束條件時應考慮到：設(shè)計變量m及過小時，會使橫拉桿上的轉(zhuǎn)向力過大；當m過大時，將使梯形布置困難，故對m的上、下限及對γ 的下限應設(shè)置約束條件。因γ 越大，梯形越接近矩形，f(x) 值就越大，而優(yōu)化過程是求 f(x) 的極小值，故可不必對γ 的上限加以限制。綜上所述，各設(shè)汁變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為：</p

89、><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　梯形臂長度m 設(shè)計時常取在 =0．11K，=0.15K。 即，梯形底角=70°。已知，式中為外轉(zhuǎn)向車輪最大轉(zhuǎn)角，為汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑；a為

90、主銷偏移距。一般，+70°，取=40°，=30°。由上可知，轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計問題，是一個小型的約束非線性規(guī)劃問題，可用復合形法來求解。</p><p>　　初次設(shè)計參考同類型車取m=150mm，γ=72°</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計程序:</p><p>　　#include "math.

91、h"</p><p>　　#define HUDU 3.1415926/180</p><p><b>　　main()</b></p><p>　　{float calculate();</p><p>　　float m,k,fx,r,fmax,L,resault[3]={0,0,150}; </p&

92、gt;<p>　　printf("enter L: ");</p><p>　　scanf("%f",&L);</p><p>　　printf("enter k: ");</p><p>　　scanf("%f",&k);</p><

93、;p>　　printf("enter fmax: ");</p><p>　　scanf("%f",&fmax);</p><p>　　for(m=142,m<=203,m++)</p><p>　　{for(r=70,r<90,r+=0.5)</p><p>　　fx=c

94、alculate(m,r,k,L,fmax);</p><p>　　if(fx<resault[2])</p><p>　　{ resault[0]=m;</p><p>　　resault[1]=r;</p><p>　　resault[2]=fx;</p><p><b>　　}}</b>

95、;</p><p>　　printf("the resault is:\n m=%f,r=%f ",resault[0],resault[1]);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　float calculate(m,r,k,L,fmax)</p><p>　　float m

96、,r,k,L,fmax;</p><p>　　{float a=0,b=0,c=0,d=0,fx=0,f =1,sum=0;</p><p>　　for(f=1;f<=fmax;f++)</p><p>　　{a=sin(r*HUDU+f*HUDU);</p><p>　　b=sqrt(pow(k/m,2)+1-2*k*cos(r*HU

97、DU+f*HUDU)/m);</p><p>　　c=90-atan((1/tan(f*HUDU)-k/L));</p><p>　　d=k*(2*cos(r*HUDU)-cos(r*HUDU+f*HUDU))-cos(2*r*HUDU)/m;</p><p>　　sum=(r-asin(a/b))/c-acos(d/b)/c-1;</p><p

98、>　　sum=fabs(sum);</p><p>　　if(f>0&&f<10)</p><p>　　sum=1.5*sum;</p><p>　　else if(f>=10&&f<20)</p><p><b>　　sum=sum;</b></p&g

99、t;<p>　　else if(f>=20&&f<fmax)</p><p>　　sum=0.5*sum;</p><p><b>　　fx+=sum;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(fx);}</p

100、><p>　　§3.7、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)強度計算</p><p><b>　　一、球頭銷 </b></p><p>　　球頭銷常由于球面部分磨損而損壞，為此用下式驗算接觸應力σj</p><p>　　式中，F(xiàn)為作用在球頭上的力；A為在通過球心垂直于F力方向的平面內(nèi)，球面承載部分的投影面積。許用接觸應力為[σj]≤25～

101、30N／mm2。</p><p>　　設(shè)計初期，球頭直徑d可根據(jù)下表3-1推薦的數(shù)據(jù)進行選擇。</p><p>　　表3-1 球頭直徑：</p><p>　　球頭銷初選直徑為22mm，材料用合金結(jié)構(gòu)鋼20CrNi或液體碳氮共滲鋼35Cr、35CrNi制造。作用在球頭銷上的力為：</p><p><b>　　=2.49KN</b

102、></p><p>　　所以，球頭銷的接觸應力為：</p><p>　　= 6.55Ｎ／mm2 〈[σj]</p><p><b>　　二、轉(zhuǎn)向搖臂</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向搖臂大端用錐形三角細花鍵與轉(zhuǎn)向搖臂軸的外端連接，小端帶球頭銷，以便于做空間鉸接。參考同類型車，初取搖臂長140mm。轉(zhuǎn)向搖臂軸直徑取3

103、0mm，材料為20GrMnTi鋼，表面滲碳，滲碳深度為0.8—1.2mm，表面硬度為58—63HRC。</p><p><b>　　三、轉(zhuǎn)向橫拉桿</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向橫拉桿是轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的底邊，轉(zhuǎn)向橫拉桿有橫拉桿體和旋裝在兩端的橫拉桿接頭組成。兩端的結(jié)構(gòu)相同。其中球頭銷的尾部與梯形臂相連。兩接頭借螺紋與橫拉桿體聯(lián)結(jié)。接頭螺紋部分有切口，故具有彈性。接頭旋

104、裝到橫拉桿體上后，用夾緊螺栓夾緊。橫拉桿體兩端的螺紋，一端用右旋，一端用左旋。因此，在旋松夾緊螺栓以后，轉(zhuǎn)動橫拉桿體，即可改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的總長度，從而可調(diào)整轉(zhuǎn)向輪前束。</p><p>　　橫拉桿應有較小的質(zhì)量和足夠的剛度。拉桿的形狀應符合布置要求拉桿應用《材料力學》中有關(guān)壓桿穩(wěn)定性計算公式進行驗算。穩(wěn)定性安全系數(shù)不小于1．5～2．5。拉桿用20、30或40鋼無縫鋼管制成。查機械工程手冊= Mpa，E=，則，&l

105、t;/p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　代入得：=91</b></p><p>　　取=1， I== 14.71 ；</p><p><b>　　A==236 ；</b></p><p>　　i==7

106、.625mm</p><p><b>　　=28.45</b></p><p>　　,不能用歐拉公式計算臨界壓力，使用直線公式：</p><p>　　a=461Mpa，b=2.568Mpa，=306MPa</p><p><b>　　=60.36</b></p><p>　　

107、， ==306Mpa</p><p><b>　　=60.2KN</b></p><p>　　作用于橫拉桿球頭上的力為：=2.49KN</p><p>　　故安全系數(shù)為： =24.18</p><p>　　所以橫拉桿的設(shè)計滿足要求。</p><p>　　表3-2 轉(zhuǎn)向系部分參數(shù)如下：</p

108、><p><b>　　第四章 前橋的設(shè)計</b></p><p><b>　　§4.1、前橋方案</b></p><p>　　前橋通過懸架和車架相連，它的兩端安裝車輪，其功用是傳遞車架與車輪之間各方向的作用力及其力矩。根據(jù)懸架的不，前橋分為整體式和斷開式兩種。本車采用斷開式前橋，它與獨立懸架相配置，組成了性能優(yōu)良的轉(zhuǎn)

109、向橋。由于它有效地減少了非載簧質(zhì)量，降低了發(fā)動機的質(zhì)心高度，從而提高了汽車的行駛平順性和操作穩(wěn)定性。</p><p>　　前橋作為轉(zhuǎn)向橋，是利用轉(zhuǎn)向橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏轉(zhuǎn)一定角度，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。前橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)組成。本車設(shè)計前梁與車架焊接而成，車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸頸上，軸承的松緊度可用調(diào)整螺母調(diào)整。輪轂外端用沖壓的金屬罩蓋住。主銷內(nèi)傾角能使車輪自動回正，本車采用雙橫臂式獨立懸架

110、，為無主銷結(jié)構(gòu)，但連接上下橫臂的球頭銷中心的連線仍然保持不大于8°。</p><p>　　§4.2、轉(zhuǎn)向節(jié)強度計算</p><p>　　參考同類型車初取a=130mm,b=100mm,轉(zhuǎn)向節(jié)承受的垂直載荷，以汽車突然落入凹坑為最大，這時的載荷系數(shù)n取2。0，則轉(zhuǎn)向節(jié)根部彎矩：</p><p>　　Mb=nG1b/2=28000100/2=8000

111、0N/mm</p><p><b>　　Z=/32</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向軸直徑： d===24.4mm</p><p>　　則： ＝Mb/Z=80000032/3.14=190.15 MPa</p><p>　　<[]=450Mpa</p><p>　　轉(zhuǎn)向

112、節(jié)用40Gr鋼制成，許用應力[]=450MPa，考慮到安全d=35mm.軸承的選擇，外側(cè)軸承受力</p><p>　　F1=G1b/2(a+b)=8000100/（2230）=3.07KN</p><p>　　F2=G1a/2（a+b）=8000130/（2230）=2.26KN</p><p>　　據(jù)結(jié)構(gòu)知a>b,所以內(nèi)側(cè)軸承受力較大，則可用內(nèi)側(cè)尺寸較大的圓

113、錐滾子軸承，代號為30305 ；外側(cè)用圓錐滾子軸承，代號為 30206．</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　這次設(shè)計中，轉(zhuǎn)向系采用傳統(tǒng)的機械式轉(zhuǎn)向系與輕型皮卡車相匹配，工作穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟實用。其中轉(zhuǎn)向器采用正效率很高，操縱方便且使用壽命較長的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。雖然，其逆效率也很高，但對于前軸載質(zhì)量不大的輕型皮卡車而言影響不大。轉(zhuǎn)向梯形采用與

114、雙橫臂式獨立懸架相匹配的斷開式轉(zhuǎn)向梯形，它與前輪采用獨立懸架相配合，能夠保證一側(cè)車輪上、下跳動時，不會影響另一側(cè)車輪。且考慮到發(fā)動機的位置，將轉(zhuǎn)向梯形前置。橫拉桿設(shè)計有可調(diào)裝置，可調(diào)整前束。</p><p>　　前橋是利用轉(zhuǎn)向橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏轉(zhuǎn)一定角度，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。本車設(shè)計前梁與車架焊接而成，車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸頸上，軸承的松緊度可用調(diào)整螺母調(diào)整。本車采用雙橫臂式獨立懸架，為無

115、主銷結(jié)構(gòu)，但連接上下橫臂的球頭銷中心的連線仍然保持7°。</p><p>　　由于第一次設(shè)計水平有限，在轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化方面做的不夠好。需要以后在這方面好好努力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].陳家瑞.《汽車構(gòu)造》下冊.北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　

116、[2].王望予.《汽車設(shè)計》.北京：工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[3].劉維信.《汽車設(shè)計》.北京：清華大學出版社，2000</p><p>　　[4].余志生.《汽車理論》.北京：機械工業(yè)大學出版社，2001</p><p>　　[5].曹泗秋 ，楊魏. 《機械原理》.第二版 . 湖北科學技術(shù)出版社 </p>

117、<p>　　[6].紀名剛.《機械設(shè)計》第七版 .西北工業(yè)大學出版社</p><p>　　[7].劉鴻義.《材料力學》第五版. 北京：高等教育出版社</p><p>　　[8].吳宗澤.《機械設(shè)計實用手冊》.北京：化學工業(yè)出版社</p><p>　　[9].邵常貴.《現(xiàn)代汽車大全》. 湖北科學技術(shù)出版社</p><p>　　[10]

118、.徐清富.《國外汽車最新構(gòu)造手冊》.北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　[11].姜正根.《汽車概論》.北京理工大學出版社</p><p>　　[12].趙學敏.《汽車底盤構(gòu)造與修理》.北京國防工業(yè)出版社</p><p>　　[13].吳社強.《汽車構(gòu)造底盤篇》.上?？茖W技術(shù)出版社 1997[14].吉林工業(yè)大學汽車教研室.《汽車設(shè)計》.北京：機械工業(yè)出版社

119、 </p><p>　　[15].《汽車百科全書》. 北京：機械工業(yè)出版社</p><p>　　[16].王昆 ，何小柏 ，汪信遠.《機械設(shè)計課程設(shè)計》.高等教育出版社</p><p><b>　　致　謝</b></p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計中，在自己不懂的地方得到XXX老師特別耐心的指導，在設(shè)計中自己所犯的