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一汽佳宝汽车齿轮齿条式转向器设计开题报告
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:学生毕业作品网站  

题目名称

一汽佳宝汽车齿轮齿条式转向器设计

一、课题研究现状、选题目的和意义

(一)、研究现状

从世界第一辆汽车问世至今,汽车工业已经经历了百年历程。现代的汽车与发展初期相比,广泛地应用了各种高新技术,并且还在发生更深刻的变革。转向系统作为汽车底盘中的独立分系统 ,在汽车技术发展的过程中也经历了深刻的变革。转向技术的发展基本上经历了机械转向、液压(气压)动力转向、电子控制液压动力转向、电动转向、电子线控转向和主动转向几个阶段。
  汽车转向系是保持或者改变汽车行驶方向的机构,在汽车转向行驶中,保证各转向轮之间有协调的转角关系。保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求,适时地改变行驶方向,并能在受到路面干扰偏离行驶方向时,与行驶系配合,共同保持汽车稳定地直线行驶。转向系对汽车行驶的操纵性、稳定性和安全性都具有重要的意义。

改革开放以来,我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展,基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示,国外有很多国家的转向器厂,都已发展成大规模的生产的专业厂,年产超够百万台,垄断了转向器的生产,并且销售点遍布了全世界。从操纵轻便性、稳定性及安全性行驶的角度,汽车制造广泛使用更先进的工艺方法,使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向

几十年来,各种汽车都使用循环球式转向器。由于这种转向器是滚动摩擦形式,因而正传动效率很高,操作方便且使用寿命长,而且承载能力大,广泛应用于载货车上。

随着上世纪五十年代起,液压动力转向系统在汽车上的应用,标志着转向系统革命的开始。汽车转向动力的来源由以前的人力转变人力加液压助力。液压助力系统HPS是机械式转向系统的基本上增加了一个液压系统而成。由于工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。

从70年代起轿车兴起了齿轮齿条转向器,这种转向机构由方向盘、转向轴、万向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮等组成。方向盘操纵转向器内的齿轮传动,齿轮与齿条紧密啮合,推动齿条左移动或右移动,带动转向轮摆动,从而改变轿车行驶的方向。这种转向机构与循环球式等其它类型的转向机构比较,省略了转向摇臂和转向主拉杆,具有构件简单,传动效率高的优点。而且它的逆传动效率也高,在车辆行驶时可以保证偏转车轮的自动回正,驾驶者的路感性强。

近年来,随着电子技术在汽车中的广泛应用,转向系统中也越来越多地采用电子器件。但目前电子转向系统由于自身成本等因素的制约,很难在价格低廉的家用轿车上得到普及,而且电子转向系统的安全可靠性相对较差,目前欧洲汽车法规中要求驾驶员与转向车轮之间必须有机械连接,电子转向系还不允许在欧洲上市。

齿轮齿条转向器:它是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时,齿条便做直线运动。有时,靠齿条来直接带动横拉杆,就可使转向轮转向。所以,这是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单,成本低廉,转向灵敏,体积小,可以直接带动横拉杆。在汽车上得到广泛应用。

齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间(或单端)输出式两种。两端输出的齿轮齿条式转向器,作为传动副主动件的转向齿轮轴通过轴承安装在转向器壳体中,其上端通过花键与万向节叉和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条水平布置,两端通过球头座与转向横拉杆相连。弹簧通过压块将齿条压靠在齿轮上,保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞调整。当转动转向盘时,转向器齿轮转动,使与之啮合的齿条沿轴向移动,从而使左右横拉杆带动转向节左右转动,使转向车轮偏转,从而实现汽车转向。中间输出的齿轮齿条式转向器,其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同,不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上,齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。

齿轮齿条式: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。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘,所以具有对路面状态反应灵敏的优点,但同时也容易产生打手和摆振等现象。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。

2007年中国汽车销售879.15万辆,2008年中国汽车销售938万辆,2009年预计增长8.6%,达到1019万辆。汽车产销量的逐步增长为汽车转向机市场提供了一个较大的发展空间,2008年市场对转向机行业需求有所减缓,在需求增长有所减缓的现状下,产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡,而且还引发了转向机行业内的一系列恶性价格竞争,影响了转向机行业业的盈利能力。中国转向机行业市场现状,为外资企业入驻中国创造了条件,国际许多转向机行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会,随着外资投入逐步加大,中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国转向机行业洗牌,企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。

据了解,在世界范围内,汽车循环球式转换器占45%左右,齿轮齿条式转换器占40%左右,涡杆滚轮式转换器占10%左右,其他型式的转换器占5%。循环球式转换器一直在稳步发展。在西欧小客车中,齿轮齿条式转换器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转换器占得比重越来越大,日本装备不同类型发动机的类型汽车,采用不同类型转向器,在公共汽车中使用的循环球式转换器,已由60年代的62.5%,发展到现今的100%了,大、小型货车大都循环球式转换器,但齿轮齿条式转换器也有所发展。微型货车用循环球式转换器占65%,齿轮齿条式占35%。

齿轮齿条式转换器和循环球式转换器,已成为当今世界汽车上主要的两种转向器:而涡轮蜗杆式转向器和蜗杆肖式转向器,正在逐步被淘汰或保留较小的地位。齿轮齿条式转向器的主要优点:结构简单、紧凑;壳体采用铝合金或镁合金压铸而成,转向器的质量比较小;传动效率高达90%;齿轮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,能自动消除间隙,这不仅可以提高转向系统的刚度,还可以防止工作时产生冲击和噪声;转向器占用体积小;制造成本低。

(二)、选题的目的、意义

在现代汽车上,转向系统是必不可少的最基本的系统之一,也是决定汽车主动安全性的关键总成,汽车的转向特性,保持汽车具备较好的操纵性能,始终是汽车检测技术当中的一个重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天,汽车转向系的设计工作显得尤为重要。

通过对汽车转向系的设计可以使学生掌握汽车转向系设计的原则和方法。培养理论联系实际的技能。设计与专业关系紧密,可综合利用所学的专业课有汽车构造、汽车设计、机械设计、工程材料和CAD绘图等知识。

二、设计(论文)的基本内容、拟解决的主要问题

(一)、研究的基本内容

1、转向器结构形式及选择;

2、转向系的设计及参数确定;

3、齿轮齿条式转向器的设计与计算;

4、利用CAD画装配图、零件图。

(二)、拟解决的主要问题

1、转向器结构形式及选择

2、转向系的设计及参数确定

3、齿轮齿条式转向器的设计与计算

三、技术路线(研究方法)

四、进度安排

(1)熟悉任务书,了解相关信息,准备资料,填写开题报告:第1周(3月1日~3月7日)

(2)收集相关技术参数、进行总体设计:第2~3周(3月8日~3月21日)

(3)边设计边绘制装配图:第4~6周(3月22日~4月11日)

(4)绘制装配图及零件图:第7~9周(4月12日~5月2日)

(5)整理文档并提交毕业论文初稿:第10~12周(5月3日~5月23日)

(6)毕业论文总结、评阅、审核及修改不足:第13~16周(5月24日~6月21日)

(7)为毕业论文答辩做准备及答辩:第17周(6月22日~6月28日)

五、参考文献

[1]刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.

[2]王望予.汽车设计[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]陈家瑞.汽车构造[M].机械工业出版社.2005.

[4]中国机械工程学会,中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典[M].江西科学技术出版社.2002.

[5]董丽霞,张平.简明汽车技术词典[M].人民交通出版社.2003.

[6]张金柱,韩玉敏,石美玉.汽车工程专业英语[M].化学工业出版社.2005.

[7]李建成.汽车转向原理[M].北京:机械工业出版社,2003.

[8]杜浩.汽车设计与研究[M].郑州:国防工业出版社,2006.

[9] 王三民,诸文俊.机械原理与设计[M].机械工业出版社.2002 .

[10]李玉民,李旭宏,过学迅等.转向梯形驱动机构的运动分析及优化设计[J].公路交通科技,2004,21(8)

[11]雷雨成,郑德林,张星等.汽车多轴转向摇臂机构的优化设计[J].哈尔滨工业大学学报,1997,29(5)

[12]宁介雄,周海霞.汽车摇臂机构的数学建模及最优化[J].机械设计.2007,24(2):65-67.

[13]雷良榆.新型齿轮齿条式导向机构[J].机械制造.1982.

[14]M.velardocchia and F.Amisano.R.FloraA linear thermal model for an automotive clutch,SAE2000-01-0834

[15]Christopher C.Bostwick and Andrew Szadkowski.Self-Excited Vibrations During Engagements of Dry Friction Clutches,SAE982846

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