分布驱动式电动汽车四轮转向系统设计(附件)【字数：11702】
摘 要随着地球能源日益紧张，电动汽车正在代替传统汽车成为主流。为了提高车辆的低速转向灵活性和高速转向稳定性，本文研究了四轮转向系统的基本结构和工作原理，简单分析了四轮转向的传动路线。以此研究设计为基础，以分布驱动式电动汽车的相关参数设计了机械式四轮转向系统。包括前轮转向机构的设计计算，后轮转向机构的设计以及齿条和小齿轮的强度计算。四轮转向系统主要是控制转向盘通过转向管柱到齿轮齿条转向器带动前轮转向，同时后轮取力齿轮箱把转向盘的转动方向、转角大小等通过传动轴传递给后轮执行器完成后轮转向。通过计算设计前轮转向器和后轮执行器，为四轮转向系统的整体设计打下了基础。此系统可以提高汽车操纵性、机动性和稳定性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景与意义 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 四轮转向系统的研究现状 1
1.3 研究的内容 2
1.3.1 四轮转向技术原理简介 2
1.3.2 本文主要研究内容 3
第二章 转向系统整体设计方案 4
2.1 四轮转向系统的类型 4
2.2 转向器的效率 4
2.3 传动比的变化特性 4
2.4 力传动比与角传动比的关系 5
2.5 整车布置的设计 6
2.6 本章小结 7
第三章 转向器的设计 8
3.1 设计目标车辆主要参数 8
3.2 前轮转向器的设计 8
3.2.1 转向系载荷的确定 8
3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 9
3.2.3 间隙调整机构的设计 12
3.3 后轮转向机构的设计 12
3.4 后轮转向取力齿轮箱的设计 13
3.5 扭矩的传递 13
3.6 装配体的绘制 14
3.7 本章小结 15
第四章 转向梯形的设计 16
4.1 转向梯形机构方案选择 16
4.2 转向梯形设计 17
4.3 球头销的设计 18
4.4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
转向横拉杆的设计 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1研究的背景与意义
1.1.1研究背景
目前，中国机动车保有量的高速增长，城市道路的缓慢扩张，使得车辆在紧张的交通环境中转弯困难，给人们的出行带来很大的不便。同时，随着交通行业的迅速发展，交通事故的数量也逐年递增，因此车辆出行的安全也被越来越多的人关注。而随着地球石油资源的减少以及人们对环境保护的重视，电动汽车被越来越多的人接受。为了提高电动汽车的机动性，必须减小其转弯半径。在不改变轮距和轴距的前提下，采用四轮转向技术可以较好地解决这些问题。对于普通的电动汽车来说，大多数都采用的是前轮转向。驾驶员控制转向盘的转动，通过车辆的转向系统来带动两个前轮的转动从而实现整车的转向。四轮转向，是指后轮具有一定的和前轮相似的转向功能，这种功能可分为两类即与前轮同方向转向或与前轮反方向转向。其主要目的是稳定操纵高速行驶时或在侧向风力影响下的汽车，改善汽车在低速时的操纵轻便性，方便汽车在高速行驶时的急转弯或变道的操控，减少调头时的转弯半径，以及在极狭窄的地方把汽车驶入停车位。为了使汽车能够在不同行驶环境下发挥出它的转向性能，使汽车具有良好的机动性和操纵稳定安全性，如今的汽车正在逐步的普及安装四轮转向系统。
1.1.2 研究意义
通过本文的研究，可以获得满足阿克曼转向原理的四轮转向机构的综合理论和设计方法。四轮转向技术的应用可以大大减小汽车的转弯半径，提高汽车的使用性能，提高汽车的工作效率，减小轮胎的磨损，因研究四轮转向技术具有非常现实的意义。把四轮转向应用在汽车上可以提高汽车的操纵稳定性，提高行车安全，大大减小了发生交通事故的概率。同时也便于汽车高速行驶时急转弯和变道的操纵，减小调头时的转弯半径。四轮转向技术应用于轿车最现实的意义就是能够灵活的泊车和驶出车位，解决转向空间狭小等问题。
1.2 四轮转向系统的研究现状
四轮转向系统与前轮转向系统相比，在性能方面使转向的动作过程缩短，使转向时的稳定性得到提高，使转向时的操作随动性和正确性得到提高，使变换车道变得容易和使最小转弯半径得到缩短。
其实配备四轮转向系统的车型还有很多，像最近的凯迪拉克CT6、保时捷panamera、法拉利GTC4Lusso 、奥迪Q7等。早在1907年，日本政府就颁发了世界上第一个有关于四轮转向的专利许可证书。到了1962年，日本汽车工程协会首次提出了以后轮为主动转向的四轮转向技术，从此开始了新的汽车四轮转向的研究方向。1985 年，Nissan 公司首先成功地将世界上第一套四轮转向系统应用在了客车上。
在早期，汽车的四轮转向系统往往采用机械式结构，用一根中间转向轴将前后轮转向系统相连，需要转向时，转向盘的转角首先在前轮转向系统起到作用进行前轮转向，同时通过中间转向轴把转向盘的转角传递给后轮转向齿轮，以此来操纵后轮转动。
目前，以Nissan公司为代表的各大汽车公司都相继投入到四轮转向技术的研究之中。Nissan公司设计出了根据车速和方向盘转角两个输入参数作为控制后轮转向的SUPERHICAS系统。铃木的一篇研究报告详细阐述单独由驾驶员方向盘输入来决定后轮转向角度汽车的操纵特性。日本的马自达公司提出车辆的横摆角速度中心概念，并探讨了转向时横摆中心的位置的改变，驾驶员的感受变化。最近美国的加利福尼亚大学构建了一种新的四轮转向机构模型，该模型将方向盘传动力矩而不是方向盘转角作为系统的输入对四轮转向汽车的稳定性进行分析。 到目前为止，四轮转向系统作为一种新的机构形式，受到越来越多的人们的关注，虽然研究的方法和途径也各不一样，但是这些研究都将会促使四轮转向系统的发展更加完善。
国内对于四轮转向系统的研究主要集中在北京理工大学、吉林大学、上海交通大学等高校，在国内的汽车行业中基本上还没有对四轮转向技术进行更深入的研究。但是高校由于受试验条件和经费的限制，主要将研究重点集中在对试验条件和经费要求不是很高的四轮转向车辆的动力学仿真和控制方法的研究上面，还处在研究的初级阶段。北京理工大学将四轮转向系统安装在BJ130轻型卡车上了进行了一些尝试试验。
总的说来，我国的机械工业相对西方发达国家起步较晚，虽然工程机械近年来在机电一体化技术上进步明显，但是在全轮转向、驱动电控等技术上还没有进展，因此国内对于四轮转向技术的相关技术和构件主要依赖进口。国内对于四轮转向系统的研究基本还处在理论研究阶段，还没有成型的四轮转向产品出现。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景与意义 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 四轮转向系统的研究现状 1
1.3 研究的内容 2
1.3.1 四轮转向技术原理简介 2
1.3.2 本文主要研究内容 3
第二章 转向系统整体设计方案 4
2.1 四轮转向系统的类型 4
2.2 转向器的效率 4
2.3 传动比的变化特性 4
2.4 力传动比与角传动比的关系 5
2.5 整车布置的设计 6
2.6 本章小结 7
第三章 转向器的设计 8
3.1 设计目标车辆主要参数 8
3.2 前轮转向器的设计 8
3.2.1 转向系载荷的确定 8
3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 9
3.2.3 间隙调整机构的设计 12
3.3 后轮转向机构的设计 12
3.4 后轮转向取力齿轮箱的设计 13
3.5 扭矩的传递 13
3.6 装配体的绘制 14
3.7 本章小结 15
第四章 转向梯形的设计 16
4.1 转向梯形机构方案选择 16
4.2 转向梯形设计 17
4.3 球头销的设计 18
4.4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
转向横拉杆的设计 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
第一章 绪论
1.1研究的背景与意义
1.1.1研究背景
目前，中国机动车保有量的高速增长，城市道路的缓慢扩张，使得车辆在紧张的交通环境中转弯困难，给人们的出行带来很大的不便。同时，随着交通行业的迅速发展，交通事故的数量也逐年递增，因此车辆出行的安全也被越来越多的人关注。而随着地球石油资源的减少以及人们对环境保护的重视，电动汽车被越来越多的人接受。为了提高电动汽车的机动性，必须减小其转弯半径。在不改变轮距和轴距的前提下，采用四轮转向技术可以较好地解决这些问题。对于普通的电动汽车来说，大多数都采用的是前轮转向。驾驶员控制转向盘的转动，通过车辆的转向系统来带动两个前轮的转动从而实现整车的转向。四轮转向，是指后轮具有一定的和前轮相似的转向功能，这种功能可分为两类即与前轮同方向转向或与前轮反方向转向。其主要目的是稳定操纵高速行驶时或在侧向风力影响下的汽车，改善汽车在低速时的操纵轻便性，方便汽车在高速行驶时的急转弯或变道的操控，减少调头时的转弯半径，以及在极狭窄的地方把汽车驶入停车位。为了使汽车能够在不同行驶环境下发挥出它的转向性能，使汽车具有良好的机动性和操纵稳定安全性，如今的汽车正在逐步的普及安装四轮转向系统。
1.1.2 研究意义
通过本文的研究，可以获得满足阿克曼转向原理的四轮转向机构的综合理论和设计方法。四轮转向技术的应用可以大大减小汽车的转弯半径，提高汽车的使用性能，提高汽车的工作效率，减小轮胎的磨损，因研究四轮转向技术具有非常现实的意义。把四轮转向应用在汽车上可以提高汽车的操纵稳定性，提高行车安全，大大减小了发生交通事故的概率。同时也便于汽车高速行驶时急转弯和变道的操纵，减小调头时的转弯半径。四轮转向技术应用于轿车最现实的意义就是能够灵活的泊车和驶出车位，解决转向空间狭小等问题。
1.2 四轮转向系统的研究现状
四轮转向系统与前轮转向系统相比，在性能方面使转向的动作过程缩短，使转向时的稳定性得到提高，使转向时的操作随动性和正确性得到提高，使变换车道变得容易和使最小转弯半径得到缩短。
其实配备四轮转向系统的车型还有很多，像最近的凯迪拉克CT6、保时捷panamera、法拉利GTC4Lusso 、奥迪Q7等。早在1907年，日本政府就颁发了世界上第一个有关于四轮转向的专利许可证书。到了1962年，日本汽车工程协会首次提出了以后轮为主动转向的四轮转向技术，从此开始了新的汽车四轮转向的研究方向。1985 年，Nissan 公司首先成功地将世界上第一套四轮转向系统应用在了客车上。
在早期，汽车的四轮转向系统往往采用机械式结构，用一根中间转向轴将前后轮转向系统相连，需要转向时，转向盘的转角首先在前轮转向系统起到作用进行前轮转向，同时通过中间转向轴把转向盘的转角传递给后轮转向齿轮，以此来操纵后轮转动。
目前，以Nissan公司为代表的各大汽车公司都相继投入到四轮转向技术的研究之中。Nissan公司设计出了根据车速和方向盘转角两个输入参数作为控制后轮转向的SUPERHICAS系统。铃木的一篇研究报告详细阐述单独由驾驶员方向盘输入来决定后轮转向角度汽车的操纵特性。日本的马自达公司提出车辆的横摆角速度中心概念，并探讨了转向时横摆中心的位置的改变，驾驶员的感受变化。最近美国的加利福尼亚大学构建了一种新的四轮转向机构模型，该模型将方向盘传动力矩而不是方向盘转角作为系统的输入对四轮转向汽车的稳定性进行分析。 到目前为止，四轮转向系统作为一种新的机构形式，受到越来越多的人们的关注，虽然研究的方法和途径也各不一样，但是这些研究都将会促使四轮转向系统的发展更加完善。
国内对于四轮转向系统的研究主要集中在北京理工大学、吉林大学、上海交通大学等高校，在国内的汽车行业中基本上还没有对四轮转向技术进行更深入的研究。但是高校由于受试验条件和经费的限制，主要将研究重点集中在对试验条件和经费要求不是很高的四轮转向车辆的动力学仿真和控制方法的研究上面，还处在研究的初级阶段。北京理工大学将四轮转向系统安装在BJ130轻型卡车上了进行了一些尝试试验。
总的说来，我国的机械工业相对西方发达国家起步较晚，虽然工程机械近年来在机电一体化技术上进步明显，但是在全轮转向、驱动电控等技术上还没有进展，因此国内对于四轮转向技术的相关技术和构件主要依赖进口。国内对于四轮转向系统的研究基本还处在理论研究阶段，还没有成型的四轮转向产品出现。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/22.html
