对称杆式转向机构的设计及仿真(附件)【字数：11175】
摘 要转向系统是车辆最重要的组成部分之一。而它的转向特性也非常重要。一辆汽车如果有正确的转向特性，那么这辆汽车驾驶起来便更加安全，也更加舒服。汽车的核心技术之一便是汽车转向系统的转向特性。而决定着车辆的转向特性便是转向机构的设计。它对汽车的的各方面性能都有很大影响。本次设计主要的研究对象是对称杆式转向机构。根据阿克曼转向原理设计对称杆式转向机构的数学模型。并通过计算获得转向机构主要参数。绘制杆件二维图。三维图，并加以仿真。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究现状 2
第二章 汽车转向系统的结构原理 5
2.1汽车转向系统的划分 5
2.1.1机械转向系统 5
2.1.2动力转向系统 5
2.2 转向器的分类及功用 6
2.2.1转向器的分类 6
2.2.2转向器的功用 7
2.3转向器的选择 7
第三章 汽车转向机构数学模型的研究 8
3.1 阿克曼转向原理 8
3.2 转向机构的数学模型及计算 9
3.2.1 基本假设条件 9
3.2.2对称杆式转向机构 9
3.3左、右转向轮转角关系式对称性的分析及证明 13
3.3.1 对称杆式转向机构的对称性证明 13
第四章 转向系的设计及计算 15
4.1转向系计算载荷的确定 15
4.1.1原地转向力矩MR 15
4.1.2驾驶员作用在方向盘上的力Fh 15
4.1.3转向横拉杆直径的确定 16
4.1.4初步估算主动齿轮轴的直径 16
4.2 齿轮齿条式转向器的设计 16
4.2.1 齿条的设计 21
4.2.2 齿轮的设计 17
4.2.3 转向横拉杆及其端部的设计 17
4.2.4齿条调整 19
4.2.5转向传动比 19
`4.3 齿轮轴和齿条 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的设计计算 20
4.3.1 选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力 20
4.3.2 初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 21
4.3.3确定齿轮传动主要参数和几何尺寸 22
4.4 齿轮轴的强度校核 23
4.4.1轴的受力分析 23
4.4.2轴的弯扭合成强度校核 24
4.4.3轴的疲劳强度安全系数校核 24
第五章 关于转向机构的仿真 26
5.1建立三维模型 26
5.2 UG模型以及基于UG高级仿真的零部件校核 26
5.3 UG装配模型检查干涉问题 28
结束语 29
致谢 30
参考文献： 31
附录 32
第一章 绪论
1.1 概述
自从我国实行改革开放，我国对汽车的研究就开始非常认真。而转向系统对一辆车来说是非常重要的，国家也重点研究了它。在生产方面可以做到专业生产，批量生产。通过查阅资料，我发现在国内国外有很多的工厂专门生产转向器。这些工厂大多数都已经成为可以大规模生产转向器的专业工厂，年产值已经超过数百万台。这些工厂同时进行转向器的生产与开发，他们制造的转向器销往世界各地。
在当前的这个汽车行业里，虽然使用电力或者新能源作为动力的汽车都已经生产出来了。但是在所有的汽车上都会有转向系统。所以说汽车转向系统是汽车额最主要的部件之一。转向系统也决定了汽车的主动安全性和稳定性。在汽车的检测技术中又一个很关键的项目就是汽车的转向特性，它要求汽车要具备较好的操纵性能。而如今汽车的使用量越来越大，使用汽车的人员也已经面向全社会，所以说对汽车的转向系统的研究对我们的生活是非常重要的。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
汽车工业在国内的创建之初大都是通过对国外的汽车进行模仿研究从而进行进一步的设计。于是乎在我国对汽车转向机构的研究设计及创新相对于国外来说是起步相对较晚的。 首先，从的方面来说，从上个世纪，国内的研究机构就已经对汽车的转向机构进行了创新研究，同时针对使用汽车的人群来优化已经设计出来的转向机构。通过这些年的探索，国内对汽车转向机构设计创新及其性能的改良都有了很多科研成果。在国内，有的汽车制造上和一些大学的专业研究部门对汽车转向机构的设计创新都已经有长足的进步。比如说，国内自己研究创造的品牌东风汽车和另一个自主品牌解放派汽车，因为它们的转向机构和国外的转向机构是不一样的，所以为了方便与这些汽车的非独立悬架相配合，就竖着摆放了他的拉杆，并且在汽车的后方摆放了它的转向梯形。通过这样的设计，可以使这些车辆在它们的前桥只作为转向桥时，非常有效的使其转向时与车轮之间没有干涉。而恰恰不一样的是，国内生产的车子里中，北京BJ2020N在汽车里横着摆放了他的拉杆并且在车子的前方摆放了转向梯形。这样的设计可以是汽车在转弯的时候，可以与它的车辆系统相匹配，而且互不影响。而国内的红旗汽车CA7220、CA7560，在它们的转向系统中还安装了可让使用者方便操作，使用效率高，工作稳定的循环求是转向机构。这在小轿车中，相比较于齿轮齿条转向机构来说是进一步的改进。其次，从上个世纪开始，人们在全球的汽车行业里对电助力转向技术的研究就是非常热切的。而我国也已经进入了这项新型技术的初始阶段。而且我国对这项技术非常的重视，我们国家的二十一世纪高级创新科技产业中就有它的一席之地。通过资料的查阅，表明，我国已经有一百多家汽车工厂和一些展业研究单位对这项技术非常重视，正在花非常多的精力去研发这项非常有前景的技术。就好比我国浙江的吉利、重庆的长安，这些汽车的生产研究厂家不仅仅是研究汽车的电助力转向系统，而且已经将电助力转向系统应用在它们研发的新型汽车上。与此同时，国内一些大学的相关研究部门也进行了点助力转向系统的研究。在这些大学中，最早对电助力转向系统进行研究的是吉林大学。他们的研究的方向主要是对汽车转向系统中的电控制方法，和辅助转向力的特性，在这些基础上还为这项技术研究建造了实验装备。继吉林大学之后，在2003年，北京的理工大学首次尝试在电动客车上应用电动助力转向系统，而且还获得一定程度上的成功。于此之外，还有很多其他的大学也进行了这项研究。总的来说，国内对汽车转向系统的研究相较于国外来说还是有一定的距离。在国内有些设计出来的转型机构还会出现转向时会左右距离不一样，方向盘不稳定。而且，到目前为止能将那些自主研究的或者是已经设计出来的转向系统运用到车子中的还少之又少。不过，就算如此，我国还是在努力研究中，充分吸收国外的研究成果，并且深入研究电助力转向系统，努力去缩小与国外先进技术之间的距离，争取达到全球先进水平。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国内研究现状 1
1.2.2 国外研究现状 2
第二章 汽车转向系统的结构原理 5
2.1汽车转向系统的划分 5
2.1.1机械转向系统 5
2.1.2动力转向系统 5
2.2 转向器的分类及功用 6
2.2.1转向器的分类 6
2.2.2转向器的功用 7
2.3转向器的选择 7
第三章 汽车转向机构数学模型的研究 8
3.1 阿克曼转向原理 8
3.2 转向机构的数学模型及计算 9
3.2.1 基本假设条件 9
3.2.2对称杆式转向机构 9
3.3左、右转向轮转角关系式对称性的分析及证明 13
3.3.1 对称杆式转向机构的对称性证明 13
第四章 转向系的设计及计算 15
4.1转向系计算载荷的确定 15
4.1.1原地转向力矩MR 15
4.1.2驾驶员作用在方向盘上的力Fh 15
4.1.3转向横拉杆直径的确定 16
4.1.4初步估算主动齿轮轴的直径 16
4.2 齿轮齿条式转向器的设计 16
4.2.1 齿条的设计 21
4.2.2 齿轮的设计 17
4.2.3 转向横拉杆及其端部的设计 17
4.2.4齿条调整 19
4.2.5转向传动比 19
`4.3 齿轮轴和齿条 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的设计计算 20
4.3.1 选择齿轮材料、热处理方式及计算许用应力 20
4.3.2 初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 21
4.3.3确定齿轮传动主要参数和几何尺寸 22
4.4 齿轮轴的强度校核 23
4.4.1轴的受力分析 23
4.4.2轴的弯扭合成强度校核 24
4.4.3轴的疲劳强度安全系数校核 24
第五章 关于转向机构的仿真 26
5.1建立三维模型 26
5.2 UG模型以及基于UG高级仿真的零部件校核 26
5.3 UG装配模型检查干涉问题 28
结束语 29
致谢 30
参考文献： 31
附录 32
第一章 绪论
1.1 概述
自从我国实行改革开放，我国对汽车的研究就开始非常认真。而转向系统对一辆车来说是非常重要的，国家也重点研究了它。在生产方面可以做到专业生产，批量生产。通过查阅资料，我发现在国内国外有很多的工厂专门生产转向器。这些工厂大多数都已经成为可以大规模生产转向器的专业工厂，年产值已经超过数百万台。这些工厂同时进行转向器的生产与开发，他们制造的转向器销往世界各地。
在当前的这个汽车行业里，虽然使用电力或者新能源作为动力的汽车都已经生产出来了。但是在所有的汽车上都会有转向系统。所以说汽车转向系统是汽车额最主要的部件之一。转向系统也决定了汽车的主动安全性和稳定性。在汽车的检测技术中又一个很关键的项目就是汽车的转向特性，它要求汽车要具备较好的操纵性能。而如今汽车的使用量越来越大，使用汽车的人员也已经面向全社会，所以说对汽车的转向系统的研究对我们的生活是非常重要的。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
汽车工业在国内的创建之初大都是通过对国外的汽车进行模仿研究从而进行进一步的设计。于是乎在我国对汽车转向机构的研究设计及创新相对于国外来说是起步相对较晚的。 首先，从的方面来说，从上个世纪，国内的研究机构就已经对汽车的转向机构进行了创新研究，同时针对使用汽车的人群来优化已经设计出来的转向机构。通过这些年的探索，国内对汽车转向机构设计创新及其性能的改良都有了很多科研成果。在国内，有的汽车制造上和一些大学的专业研究部门对汽车转向机构的设计创新都已经有长足的进步。比如说，国内自己研究创造的品牌东风汽车和另一个自主品牌解放派汽车，因为它们的转向机构和国外的转向机构是不一样的，所以为了方便与这些汽车的非独立悬架相配合，就竖着摆放了他的拉杆，并且在汽车的后方摆放了它的转向梯形。通过这样的设计，可以使这些车辆在它们的前桥只作为转向桥时，非常有效的使其转向时与车轮之间没有干涉。而恰恰不一样的是，国内生产的车子里中，北京BJ2020N在汽车里横着摆放了他的拉杆并且在车子的前方摆放了转向梯形。这样的设计可以是汽车在转弯的时候，可以与它的车辆系统相匹配，而且互不影响。而国内的红旗汽车CA7220、CA7560，在它们的转向系统中还安装了可让使用者方便操作，使用效率高，工作稳定的循环求是转向机构。这在小轿车中，相比较于齿轮齿条转向机构来说是进一步的改进。其次，从上个世纪开始，人们在全球的汽车行业里对电助力转向技术的研究就是非常热切的。而我国也已经进入了这项新型技术的初始阶段。而且我国对这项技术非常的重视，我们国家的二十一世纪高级创新科技产业中就有它的一席之地。通过资料的查阅，表明，我国已经有一百多家汽车工厂和一些展业研究单位对这项技术非常重视，正在花非常多的精力去研发这项非常有前景的技术。就好比我国浙江的吉利、重庆的长安，这些汽车的生产研究厂家不仅仅是研究汽车的电助力转向系统，而且已经将电助力转向系统应用在它们研发的新型汽车上。与此同时，国内一些大学的相关研究部门也进行了点助力转向系统的研究。在这些大学中，最早对电助力转向系统进行研究的是吉林大学。他们的研究的方向主要是对汽车转向系统中的电控制方法，和辅助转向力的特性，在这些基础上还为这项技术研究建造了实验装备。继吉林大学之后，在2003年，北京的理工大学首次尝试在电动客车上应用电动助力转向系统，而且还获得一定程度上的成功。于此之外，还有很多其他的大学也进行了这项研究。总的来说，国内对汽车转向系统的研究相较于国外来说还是有一定的距离。在国内有些设计出来的转型机构还会出现转向时会左右距离不一样，方向盘不稳定。而且，到目前为止能将那些自主研究的或者是已经设计出来的转向系统运用到车子中的还少之又少。不过，就算如此，我国还是在努力研究中，充分吸收国外的研究成果，并且深入研究电助力转向系统，努力去缩小与国外先进技术之间的距离，争取达到全球先进水平。
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