底盘转向拉杆系统设计计算

目 录一、基本参数............................................................................................0二、转向拉杆系统运动计算....................................................................0三、原地转向力的估算............................................................................2四、垂直跳动干涉计算............................................................................4五、小结....................................................................................................50一、基本参数汽车总重 Ga 5400 (Kg)前轴负荷 Gf 2260 (Kg)轴距 L 3300 (mm)前轮距 B 1750 (mm)最大外轮转角 40º主销内倾角 8º车轮外倾角 1º主销后倾角 2º轮胎气压 P 670 (Kpa)轮胎静半径 Rc 362(mm)二、转向拉杆系统运动计算1、有关参数布置方式见示意图 1：图中：1—垂臂 2—直拉杆 3—车架上平面1图 1转向机速比 ig= 17.76:1，许用总摆角 90º， （±45º）垂臂长度 Rp = 230mm 初始摆角向后 6º直拉杆臂长 RS = 235.7 mm2、计算结果⑴ 汽车最小转弯半径估算当内轮转角转到极限转角 40º 时，外轮相应转角为 33º。

汽车的最小转弯半径可按最大外轮转角计算，即 其中：C—轮胎偏置距 C = 98 mm Rmin= 6157.1≈6.2m 由于在转弯行驶时，轮胎有偏离现象故实际转弯半径会CaLRsinmin9833sin3300minR2略有所增大通过实验验证汽车最小转弯半径约为 6.7m，满足了整车的要求⑵ 经计算拉杆机构传动比 id右转极限位置 id =1.538中间位置 id =1.048左转极限位置 id =0.866转向系传动比i=ig×id右转极限位置 i=17.76×1.538≈27.3中间位置 i=17.76×1.048≈18.6左转极限位置 i=17.76×0.866≈15.4⑶ 当车轮右转至极限位置时，相应的垂臂摆角向后 38.8º 当车轮左转至极限位置时相应的垂臂摆角向前 39.2º，垂臂的总摆角为 78º，相应的方向盘总圈数 3.8 圈，转向左右对称三、原地转向力的估算原地转向时，轮胎阻力矩可按 V·E·GOUGH 推荐的经验公式计算，即：式中 μ——地面与轮胎之间的摩擦系数，取 μ=0.7G——车轮单边负载 NP——轮胎充气压力 PaPGMk33μ3代入数据得汽车在原地转向时轮胎的阻力矩，远大于其他力矩，由于该系统为动力转向系统，故只须考虑转向垂臂轴的输出扭矩 MP大于轮胎阻力矩 Mk作用到转向垂臂上的力矩 MP‘, 若不考虑转向系统的效率，则作用到转向垂臂上的力矩 Mp‘为由上式可知，若不考虑系统效率时，转向垂臂的作用力矩ＭＰ‘与Ｍk成正比，由于系统存在着干摩擦，所以有：式中：ηt——梯形机构效率，取 ηt=0.85ηd——拉杆机构效率，取 ηd=0.85通过计算：左轮右转 33°时，拉杆机构（从垂臂到上节臂）传动比 id为 1.538，梯形机构（从上节臂到右梯形臂）传动比 iT为mNMk6 .342106708 . 9113037 . 033dT kPiiMM11' ddtT kPiiMM  11'40.597；中间位置 0°时，拉杆机构传动比 id=1.048，梯形机构传动比iT=1；左轮向左转 40°时，拉杆机构传动比 id=0.866，梯形机构传动比 iT=1.658 代入数据得：右转极限位置 ＭP‘≈778.5N﹒m 中间位置 ＭP‘≈837.1N﹒m左转极限位置 ＭP‘≈795.7N﹒m可见汽车的转向力均匀性较好。

若考虑转向机以上的零部件及万向节效率，转向力矩还会有所增大，但动力转向器输出扭矩Ｍp=1630N﹒m(在压力为 13MPa时)，显然，动力转向器输出扭矩能满足超载使用要求四、垂直跳动干涉计算当前轴上下跳动时，转向拉杆与板簧之间存在着运动干涉布置拉杆系统时，要保证前悬架和转向拉杆的运动协调在采用钢板弹簧的情况下，当前轮相对于车身上下跳动时，转向上节臂与直拉杆相连的球销中心，一方面随着前桥沿着弹簧主片所决定的轨迹运动，同时又要随着垂臂球销中心运动如果这两种运动的轨迹偏差较大，一方面在不平路面时会引起前轮摆振，一方面，在紧急制动时由于弹簧的纵向扭曲，会引起前轮跑偏按 TRW 规定:当车轮上跳 100 时，干涉量不大于 7mm，车轮下跳 100mm 时，干涉量不大于 15mm当前轮上跳（DZ）100mm 或下跳（DZ）-100mm，相应的干涉量（DX）如下：5五、小结五、小结整个转向拉杆系统布置合理，往左转向和往右转向的方向盘转角及转向力都较均匀，垂直干涉量小，完全满足整车要求 DZDx-1002.876-802.618-602.199-401.621-200.8880020-1.04440-2.24760-3.61480-5.151100-6.867。