《4座微型客货两用车设计(前悬架、转向系设计)本科学位论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4座微型客货两用车设计(前悬架、转向系设计)本科学位论文（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 前 言 前段时间，一些地方针对小排量经济型汽车、柴油汽车等废气和噪声污染大、安全性不高、外形不够美观等问题，在道路交通管理以及出租汽车车辆更新中，制定出台了一些限制性规定。目前这些规定已不适应我国国情和建设节约型社会的要求。近年来，随着国际市场上油价的不断上涨，汽车的使用成本大幅度提高，消费者普遍感到现在汽车不是买不起而是用不起。因此，该因素客观上对原来小排量汽车的限制给以巨大的冲击最终促使国家发改委取消了对小排量汽车的限制。由于汽车工业科技水平的不断提高，节能环保型小排量汽车在安全性、动力性和外观等方面都有了很大改善，同时其燃油消耗少、尾气排放低、外形尺寸小、道路和车位占用面积少等优
2、点也日益突出。但在发展节能环保型小排量汽车方面，我国目前缺乏应有的鼓励支持政策，一部分地区甚至还没有真正意义上解除对小排量汽车的限制性规定。目前，节能环保型小排量汽车已成为汽车发展的主流和消费者关注的热点。美国、日本、欧洲等发达国家和地区节能环保型小排量汽车比例已占70%以上。我国节能环保型小排量汽车正日益受到消费者的喜爱，增长迅速，但比例仍然偏低。积极发展节能环保型小排量汽车，符合我国能源供给实际和大众消费水平，是建设节约型社会的重要措施，不仅有利于缓解能源紧张状况，保护环境，而且有利于培育我国汽车工业自主品牌，提高国际竞争力，对于促进汽车产业可持续发展，落实国家能源发展战略，加快建设资源节
3、约型、环境友好型社会，具有重要意义。国家依据产业结构调整指导目录指导意见，采取积极鼓励低油耗、低排放、小排量、小型化、高动力性汽车的生产和投资的政策。加大节能环保型小排量汽车及其先进发动机（汽油机升功率大于50KW，柴油机升功率大于40KW）技术研究开发和产业化的支持力度。鼓励开发、生产柴油轿车和微型车。由于我国刚刚解除对小排量汽车的限制，我们与传统汽车巨头在这一领域内的差距还不是甚大，因此更加有利于我们民族汽车行业抓住有利时机来发展自己，缩小与国际汽车巨头的差距。考虑到这种因素我们决定来设计一款小排量汽车。小排量汽车在我国由于以前的限制政策，目前阶段是其黄金发展时期。因此，能否抓住该有利时机
4、，也将决定我们能否与国际汽车巨头同台竞技。第二章 汽车转向系设计2.1 概述汽车行驶过程中，需按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓的汽车转向。这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构，它将驾驶员转动方向盘的动作转变为车轮(通常是前轮)的偏转动作。因此转向系的作用是保证汽车在行驶中能适应道路情况改变行驶方向，或保持稳定的直线行驶。对于轮式汽车的转向来说，实现其转向需要一套专门的机构，即是转向轮相对于汽车的纵轴线偏转一定的角度。在汽车的实际操控过程中，由于汽车的转向轮也会受到来自路面的高低起伏及其引起的侧向干扰力的作用，使汽车偏离正常的行驶方向，此时，这一系统也必须用使转向轮重新回到正常
5、行驶的状态，实现了按照驾驶员的意志来操控汽车。这一套专设的用于改变汽车行驶方向的机构，称为汽车转向系。一、 汽车转向系的类型汽车转向系按能源形式的不同分为机械式转向系和动力转向系两类。1. 机械式转向系机械转向系以驾驶员的体力作为能量来源，所有的传力件都是机械的。当汽车欲实现转向时，驾驶员通过作用于方向盘的力偶矩，传力顺序为：方向盘转向轴转向器，力矩经转向器放大和减速后 图2-1 机械转向系统的组成和布置示意图转向横拉杆转向节臂 1-转向盘 2-转向轴 3-转向万向节 4-转向传动轴转向轮，使转向轮偏离汽车 5-转向器 6-转向摇臂 7-转向直拉杆 8-转向节臂纵轴线一定的角度，从而实 9-左
6、转向节 10、12-梯形臂 11-转向横拉杆 现汽车的转向。为了汽车转 13-右转向节向轮转动时，全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的纯滚动，设置了转向梯形，转向梯形机构是一连杆机构，它有转向横拉杆、转向节臂绞接而成。2. 动力式转向系动力式转向系是驾驶员体力和发动机动力驱动液压泵同时提供动力的转向系，在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成。正常工 图2-2 液压动力转向系统的组成示意图况下，转向的驱动力大部分来自发动 1-转向盘 2-转向轴 3-梯形臂 4-转向机驱动液压泵的加力装置。在转向加 节臂5-转向控制阀 6-转向直拉杆 7-力装置失效时，驾
7、驶员能够独立承担 转向摇臂 8-机械转向器 9-转向油罐 汽车转向任务，但是这种情况下驾驶 10-转向液压泵 11-转向横拉杆 12-转员必须提供全部动力。由于我们设计 向动力缸 的小排量微型客货四座汽车，即使满载时作用在方向盘上的作用力很小转向比较轻便，故我们选用的机械式转向系。二、机械式转向系的组成机械式转向系有转向操纵机构、转向器、转向传动机构三大部分组成。1、 齿轮齿条式转向器 此转向器与转向轴做为一体，齿轮 图2-3齿轮齿条转向器结构图齿条式转向器最主要的优点是：结 1.万向节叉 2.转向齿轮轴3.调整螺母 构简单，紧凑。壳体采用铝合金或 4.向心球轴承 5.滚针轴承 6.固定螺栓铝
8、镁合金压铸而成，转向器的质量 7.转向横拉杆 8.转向器壳体 9.防尘套 比较小，传动效率高达90%，齿轮 13.压紧弹簧 14.压块与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部、靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除齿间间隙，转向器占用体积小，没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大，制造成本低。齿轮齿条式转向器的主要缺点是：因逆效率高（60%70%），汽车在不平路面上行驶时，发生在转向轮与路面之间冲击力的大部分能传至转向盘，称之为反冲，反冲现象会使驾驶员精神紧张，并难以准确控制汽车的行驶方向，转向盘突然转动又会造成打手，同时对驾驶员造成伤害。2、 循环球式转向器循环球式转向
9、器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副，以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。主要优点是：在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的 图2-4 循环球式转向器原理图 钢球，将滑动摩擦变为滚动摩擦，因而效率可以达到75%85%，在结构和工艺上采取措施后包括提高制造精度，改善工作表面粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨损性能，可保证有足够的使用寿命，转向器的传动比可以变化，工作平稳可靠，齿条与齿扇之间的间隙调整工作容易进行，适合做整体式转向器。循环球式转向器的主要缺点是：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。3、 蜗杆滚轮式转向器蜗杆滚轮式转向
10、器由蜗杆和滚轮啮合而构成，其主要优点是： 2-5 蜗杆滚轮式转向器结构简单，制造容易，有比较高的强度，工作可靠，磨损小，寿命长，逆效率低；其主要缺点是：正效率低，工作齿面磨损以后，调整啮合间隙比较困难，转向器的传动比不能变化。图4、 蜗杆指销式蜗杆指销式转向器的主要优点是:传动比可以做成不变的也可以做成变化的，指销和蜗杆之间的工作面磨损后，调整间隙工作容易进行，但蜗杆指销式转向器应用比较少。三、 转向系转动比 图2-6蜗杆指销式转向器结构图转向系的传动比包含有两个部分：转向系角传动比，转向系力传动比。其中转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比，称为转向系角传动比，即 (2-1)其中 为转向盘转
11、角增量； 为转向节转角增量； 为时间增量。从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力与作用在转向盘手力之比，称为力传动比，即 (2-2)其中又由转向器角传动比和转向传动机构角传动比所组成。转向系角传动比越大，则为了克服一定的地面转向阻力所需要的转向盘的转向力矩便越小，在转向盘直径一定时，驾驶员所需要的加于方向盘的手力也越小。但过大的话将使得转向操纵不灵敏，为了使转向节偏转一定的角度，所需要的方向盘转角过大。所以，也不是越大越好。转向转动机构的转向角传动比的数值相对于转向系的角传动比来说比较小，在转向的过程中由于转向节臂的旋转减弱了转向节臂的杠杆作用，这将使得方向盘在达到死点位置附近，转向变得沉重
12、，为了解决这一问题，我们便设计使转向器的角传动比是可变的，在中间位置是转向角传动比较小，而在两个端点位置时转向角传动比较大，这样便可缓解由于转向节的旋转而带来的杠杆作用减弱的问题。转向器的角传动比，货车的为 图2-7齿轮齿条式变传动转向器1632，轿车的为1220。本次设计题目为微型客货两用车，兼有商用车和乘务车两者特点，所以初选其中部啮合处 ,两端啮合处。 2.2 转向系的设计要求转向系是用来保持或改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。对转向系统的具体要求有：（1） 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时中心旋转，任何车轮不应有任何的侧滑。不满足此项要求会加速
13、轮胎磨损，并降低汽车行驶安全性。（2） 汽车转向行驶时，在驾驶员松开方向盘的情况下，转向盘能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。（3） 汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。（4） 转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。（5） 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯的能力。（6） 操纵轻便。（7） 转向轮碰到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要最小。（8） 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。（9） 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应具有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。（1
14、0） 进行运动校核，保证转向轮与转向盘转动方向一致。第三章 转向器、转向传动操纵机构、转向传动机构3.1 转向器在本次设计中我们选用的是齿轮齿条式转向器。虽然这种转向器容易将车轮所受到的地面反作用力传至转向盘，容易产生打手和摆振等现象，但同时也具有对路面状态反应灵敏的优点，齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。不过齿轮啮合过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。3.2转向操纵机构一、 转向操纵机构的组成从方向盘到转向传动轴一系列部件和零件都称为转向操纵机构。包括转向盘、转向柱管、万向节和转向传动轴。转向柱管固定于驾驶室的前围板。二、 转向盘转向盘即通常所说的方向盘。转向盘内部有金属制成的骨架，是用钢、铝合金或镁合金等材料制成。由圆环状的盘圈、插入转向轴的转向盘毂，以及连接盘圈和盘毂的辐条构成。采用焊接或铸造等工艺制造，转向轴是由细齿花键和螺母连接的。骨架的外侧一般包有柔
