jc工程车转向系统设计(附件)
毕业设计说明书(论文)中文
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转向系统是整车的一个重要组成部分，而JC工程车即机场行李牵引车现在应用很广泛，对于它的转向系统的优化设计更为必要。本次对JC工程车转向系统的设计，首先对它的转向系统进行了一个整体方案的分析与设计，然后对转向系统中的传动机构、转向器以及动力转向机构进行详细的设计计算，根据Ackerman转向公式计算出转向梯形的尺寸，再借助MATLAB强大的计算功能，对复杂的转向机构尺寸进行了计算，节省了大量工作时间，提高了效率。并且根据实际情况，本次设计选用了循环球式转向器，计算了转向器的结构尺寸参数并进行强度校核。根据计算所得到的参数进行了动力转向机构的设计。最后利用pro/e建立了转向系统主要零部件的3D模型、2D工程图以及传动机构的运动仿真。
关键词 转向系，转向梯形，循环球式转向器，动力转向机构，pro/e
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 车辆转向系的研究现状 1
1.3 本文主要工作内容 2
2 转向系的总体方案设计 3
2.1 方案确定原则 3
2.2 转向器方案的分析与选择 3
2.3 动力转向机构方案的分析与选择 4
2.4 转向梯形结构方案的分析与选择 5
3 转向系的设计计算 5
3.1 转向系主要性能参数的确定 5
3.2 转向器的设计与计算 8
3.3 动力转向机构的设计与计算 14
3.4 转向传动机构的设计与计算 17
4 转向系的2D、3D建模与虚拟装配 21
4.1 转向系统零件的3D建模 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4.2 转向系统的虚拟装配的3D建模 23
4.3 转向系统零件的2D工程图创建 25
5 传动机构的运动仿真 27
5.1 运动仿真 27
5.2 仿真分析 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
转向系统是整车系统中非常重要的部分。转向系统的功用就是驾驶员通过操控转向盘，并将转向盘上的手力传给转向轮，通过这样来控制汽车的行驶方向，这就要求转向系统具有有良好的操纵性能。因此，汽车的操纵稳定性和安全性直接影响到转向系统的性能。
随着科学技术和社会经济环境的不断进步，基础设施和工业配套体系的不断完善，机场行李牵引车的应用愈加广泛，因此本次设计选取机场行李牵引车作为研究对象，它给我们带来越来越多的便捷，因此其市场在不断拓宽，竞争也越来越激烈。人们对行李牵引车的安全和高效性能的要求也越来越高，故各大生产厂家根据人们的需求不断改进和完善产品，从而适应市场需求。
机场行李牵引车一般装载的货物都比较多，轴距要做的很宽，因此操纵稳定性不好。并且，机场行李牵引车在人群较多的机场使用，因此转向必须灵敏，且具有较小的转弯半径，这就要求机场行李牵引车转向系统的性能更好。使行李牵引车转弯更加平稳，转弯半径更加小，就是本次设计的意义所在。
1.2 车辆转向系的研究现状
1.2.1 汽车转向系统的概况综述?
汽车转向系统已经从早期的机械转向系统过度到液压助力转向系统，现在电动助力转向系统也已经出现。
机械转向系统，采用了纯机械解决方案。为了产生足够大的转向扭矩而使用了大直径的转向盘，增加了占用的空间，整个转向机构特别笨重，尤其是重型汽车，转向阻力大，仅靠驾驶员的手力转动转向盘太吃力，因而如今的车辆已很少使用这种转向系统。但由于其造价低廉、结构简单、工作可靠，所以在小型轿车上仍有使用。?
液压动力转向系统相比于机械转向系统更加省力，我们可以用动力而不是大直径的转向盘来增加转向力矩，这样既可以增大驾驶室的空间，也可以使乘客坐的更舒适。液压动力转向系统不仅可以减少驾驶员的转向操纵力，而且也使转向的灵敏度增加。随着科技的进步，液压动力转向系统也具有更小的体积、更大的功率和更优惠的价格。目前液压液压动力转向系统已在中低档轿车上广泛使用。
虽然液压动力转向系统有很多优点，但由于其能效低，助力特性不能随车速的变
化而变化，无法将汽车高速时的良好转向路感与低速时的转向轻便性完美结合，因此正在被电动助力转向系统所取代。相对传统的液压动力转向系统，电动助力转向系统需要消耗的能量更低，高速行驶的操纵稳定性和低速转弯的轻便性更好，而且提高了行驶的安全性、舒适性和经济性。
1.2.2 行李牵引车转向系统的发展与现状
行李牵引车的转向系统作为行李牵引车重要的组成部分，对其性能有十分重要的影响。?
早期的行李牵引车主要采用机械转向系统，但机械转向系统转向不灵敏，驾驶员操纵转向盘吃力，所以目前大部分的行李牵引车已不使用该转向系统。
随着液压技术的发展，出现了液压助力转向系统。液压助力转向具有转向轻便，占用空间小，工作无噪音，滞后时间短，可以吸收路面的冲击力等优点，因此被广泛应用于国内外的行李牵引车上。?
行李牵引车的转向特性直接由转向机构决定，行李牵引车的舒适度和轮胎寿命也直接受到转向机构的影响。早期的行李牵引车主要采用整体式转向梯形机构，虽然其结构简单，易于调整前束，价格也低；但两侧转向轮的运动有干涉。
现今，人们对行驶的安全性和舒适度要求逐渐升高，传统的整体式转向梯形机构已远远不能满足人们的需求，所以采用断开式转向梯形机构，从而两侧转向轮的运动没有干涉。
综上所述，随着科技的不断发展，交通会越来越发达，机场也会越来越多，因此机场行李牵引车也会被广泛使用，人们对它的性能的要求也会越来越高。而目前我国的行李牵引车不算先进，所以如何优化完善行李牵引车是摆在研发人员面前的难题。
1.3 本文主要工作内容
(1)收集关于机场行李牵引车的资料，对机场行李牵引车的特点、工作形式和转向系统进行分析；
(2)确定机场行李牵引车转向系统的总体方案；
(3)完成转向系统主要元件的选型与参数计算；
(4)运用pro/e软件建立转向系统的3D模型以及2D工程图；
(5)运用pro/e软件对转向系统的传动机构进行运动仿真，并分析仿真结果。
2 转向系的总体方案设计
2.1 方案确定原则
(1)汽车转弯时，所有车轮应该绕一个中心点旋转；
(2)汽车转弯时，当转向结束后，车轮可以自动回正并保持稳定行驶；
(3)不论在何种情况下，车轮都不可以发生共振；
(4)悬架导向装置和转向传动机构共同工作会产生运动干涉，由此引发的车轮摆动应尽量小；
(5)汽车具有小转弯能力、高机动性、操纵轻便、转向灵敏等特点；
(6)尽量减小路面传给方向盘的冲击力；
(7)转向系统要装有防伤装置来应对突发情况；
(8)转向盘的转动方向和转向轮的相同。
2.2 转向器方案的分析与选择
根据转向器所采用的机构形式，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式等。?
已知QCD(JST)30的前轴载荷为1080kg，根据表3.2选择齿扇模数为5，在确定齿扇模数后，根据表3.1选取转向器其他参数。
表3.1 循环球式转向器主要参数
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 车辆转向系的研究现状 1
1.3 本文主要工作内容 2
2 转向系的总体方案设计 3
2.1 方案确定原则 3
2.2 转向器方案的分析与选择 3
2.3 动力转向机构方案的分析与选择 4
2.4 转向梯形结构方案的分析与选择 5
3 转向系的设计计算 5
3.1 转向系主要性能参数的确定 5
3.2 转向器的设计与计算 8
3.3 动力转向机构的设计与计算 14
3.4 转向传动机构的设计与计算 17
4 转向系的2D、3D建模与虚拟装配 21
4.1 转向系统零件的3D建模 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
4.2 转向系统的虚拟装配的3D建模 23
4.3 转向系统零件的2D工程图创建 25
5 传动机构的运动仿真 27
5.1 运动仿真 27
5.2 仿真分析 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
转向系统是整车系统中非常重要的部分。转向系统的功用就是驾驶员通过操控转向盘，并将转向盘上的手力传给转向轮，通过这样来控制汽车的行驶方向，这就要求转向系统具有有良好的操纵性能。因此，汽车的操纵稳定性和安全性直接影响到转向系统的性能。
随着科学技术和社会经济环境的不断进步，基础设施和工业配套体系的不断完善，机场行李牵引车的应用愈加广泛，因此本次设计选取机场行李牵引车作为研究对象，它给我们带来越来越多的便捷，因此其市场在不断拓宽，竞争也越来越激烈。人们对行李牵引车的安全和高效性能的要求也越来越高，故各大生产厂家根据人们的需求不断改进和完善产品，从而适应市场需求。
机场行李牵引车一般装载的货物都比较多，轴距要做的很宽，因此操纵稳定性不好。并且，机场行李牵引车在人群较多的机场使用，因此转向必须灵敏，且具有较小的转弯半径，这就要求机场行李牵引车转向系统的性能更好。使行李牵引车转弯更加平稳，转弯半径更加小，就是本次设计的意义所在。
1.2 车辆转向系的研究现状
1.2.1 汽车转向系统的概况综述?
汽车转向系统已经从早期的机械转向系统过度到液压助力转向系统，现在电动助力转向系统也已经出现。
机械转向系统，采用了纯机械解决方案。为了产生足够大的转向扭矩而使用了大直径的转向盘，增加了占用的空间，整个转向机构特别笨重，尤其是重型汽车，转向阻力大，仅靠驾驶员的手力转动转向盘太吃力，因而如今的车辆已很少使用这种转向系统。但由于其造价低廉、结构简单、工作可靠，所以在小型轿车上仍有使用。?
液压动力转向系统相比于机械转向系统更加省力，我们可以用动力而不是大直径的转向盘来增加转向力矩，这样既可以增大驾驶室的空间，也可以使乘客坐的更舒适。液压动力转向系统不仅可以减少驾驶员的转向操纵力，而且也使转向的灵敏度增加。随着科技的进步，液压动力转向系统也具有更小的体积、更大的功率和更优惠的价格。目前液压液压动力转向系统已在中低档轿车上广泛使用。
虽然液压动力转向系统有很多优点，但由于其能效低，助力特性不能随车速的变
化而变化，无法将汽车高速时的良好转向路感与低速时的转向轻便性完美结合，因此正在被电动助力转向系统所取代。相对传统的液压动力转向系统，电动助力转向系统需要消耗的能量更低，高速行驶的操纵稳定性和低速转弯的轻便性更好，而且提高了行驶的安全性、舒适性和经济性。
1.2.2 行李牵引车转向系统的发展与现状
行李牵引车的转向系统作为行李牵引车重要的组成部分，对其性能有十分重要的影响。?
早期的行李牵引车主要采用机械转向系统，但机械转向系统转向不灵敏，驾驶员操纵转向盘吃力，所以目前大部分的行李牵引车已不使用该转向系统。
随着液压技术的发展，出现了液压助力转向系统。液压助力转向具有转向轻便，占用空间小，工作无噪音，滞后时间短，可以吸收路面的冲击力等优点，因此被广泛应用于国内外的行李牵引车上。?
行李牵引车的转向特性直接由转向机构决定，行李牵引车的舒适度和轮胎寿命也直接受到转向机构的影响。早期的行李牵引车主要采用整体式转向梯形机构，虽然其结构简单，易于调整前束，价格也低；但两侧转向轮的运动有干涉。
现今，人们对行驶的安全性和舒适度要求逐渐升高，传统的整体式转向梯形机构已远远不能满足人们的需求，所以采用断开式转向梯形机构，从而两侧转向轮的运动没有干涉。
综上所述，随着科技的不断发展，交通会越来越发达，机场也会越来越多，因此机场行李牵引车也会被广泛使用，人们对它的性能的要求也会越来越高。而目前我国的行李牵引车不算先进，所以如何优化完善行李牵引车是摆在研发人员面前的难题。
1.3 本文主要工作内容
(1)收集关于机场行李牵引车的资料，对机场行李牵引车的特点、工作形式和转向系统进行分析；
(2)确定机场行李牵引车转向系统的总体方案；
(3)完成转向系统主要元件的选型与参数计算；
(4)运用pro/e软件建立转向系统的3D模型以及2D工程图；
(5)运用pro/e软件对转向系统的传动机构进行运动仿真，并分析仿真结果。
2 转向系的总体方案设计
2.1 方案确定原则
(1)汽车转弯时，所有车轮应该绕一个中心点旋转；
(2)汽车转弯时，当转向结束后，车轮可以自动回正并保持稳定行驶；
(3)不论在何种情况下，车轮都不可以发生共振；
(4)悬架导向装置和转向传动机构共同工作会产生运动干涉，由此引发的车轮摆动应尽量小；
(5)汽车具有小转弯能力、高机动性、操纵轻便、转向灵敏等特点；
(6)尽量减小路面传给方向盘的冲击力；
(7)转向系统要装有防伤装置来应对突发情况；
(8)转向盘的转动方向和转向轮的相同。
2.2 转向器方案的分析与选择
根据转向器所采用的机构形式，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式等。?
已知QCD(JST)30的前轴载荷为1080kg，根据表3.2选择齿扇模数为5，在确定齿扇模数后，根据表3.1选取转向器其他参数。
表3.1 循环球式转向器主要参数
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