机械式四轮转向系统设计及仿真(附件)【字数：9894】
摘 要 分析了机械式四轮转向系统的组成、工作原理及其功能，并且分析了汽车在四转向情况下车轮需要符合Ackerman转向原理的梯形结构。其中前轮转向器，采用了结构最简单传动效率较高的齿轮齿条式转向器，这种设计有利于调节齿轮齿条之间的间隙，有利于以后的维修与保养。转向器体积非常的小；没有多余的传动机构，可以有效降低机械零件之间的磨损和间隙。分析研究了后轮转向器，设计出了转向器的基本雏形。并且通过计算，解决了转向器原件的基本尺寸。随着技术的提高，后轮转向器会是今后研究的一个重要环节。 最后通过建立三维图形进行仿真分析，直观的反映了齿轮齿条的运动情况。
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机械式四轮转向系统的研究现状 2
1.3研究内容 2
第二章 机械式四轮转向系统分析 3
2.1系统组成与原理 3
2.1.1系统组成 3
2.1.2系统原理 4
2.2系统功能 5
2.3 转向梯形的设计 6
2.4本章小结 6
第三章 齿轮齿条式转向器设计计算 8
3.1转向器的效率 8
3.1.1转向器的正效率 8
3.1.2转向器的逆效率 8
3.2传动比的变化特性 9
3.2.1力传动比与角传动比的关系 9
3.3汽车的参数选择 10
3.3.1转向轮侧偏角计算 11
3.4转向系载荷确定 11
3.5转向器的主要元件设计 12
3.5.1选择齿轮齿条的材料 12
3.5.2齿轮齿条基本参数 14
3.5.3转向横拉杆及其端部 14
3.5.4齿条调整 15
3.6齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 16
3.7齿轮齿条传动受力分析 17
3.8弹簧的设计计算 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.9齿轮轴轴承的校核 21
3.10本章小结 22
第四章 后轮转向器设计计算 23
4.1后轮转向器结构设计 23
4.2齿条的设计与参数的计算 23
4.3回位弹簧的设计与参数的计算 23
4.4本章小结 24
第五章 三维模型设计和仿真 25
5.1引言 25
5.2三维模型 25
5.3仿真分析 28
5.4本章小结 29
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1研究的背景与意义
1.1.1研究背景
由于汽车技术水平的不断发展，及汽车行驶速度的增加和路上汽车数量的变多，作为完成汽车主动安全性的措施之一：四轮转向技术越来越受到注重。四轮转向系统的关键是在汽车转向时能够使汽车的重心偏角差不多是零度，比较大的改良了汽车横向摆动的角速度和汽车向侧面方向的加速度的瞬间的性能目的。四轮转向技术还能够在汽车低速行驶时减小其转弯的半径，让汽车在低车速运动的时后更加的方便，并且也能够单独的操作车辆的运行轨道和紫台，让汽车转弯的方向角和姿态角互相重合在一起，增加了车辆的行驶时的侧向稳定性；汽车在高速运动的时后，汽车车轮会同相位转向，从转向盘到汽车后车轮所产生的转弯力时间会相对于前轮转向时间会落后一些，让汽车的车身运行方向和车辆的实际运行方向的差距减低，因此车辆会有不错的稳定性。近些年来，重型载货汽车和各个行业的专用作业车的吨位不断地变高，有一些汽车的总重量已经超过了30吨，车辆的车轴数量也从两个轴变成更多的轴，因此汽车转弯的自由度和稳定性要求变得显得更加重要了。在计算机技术水平越来越好的如今，汽车操控性也变得越来越好的前提下，展开研究四轮转向技术这个课题已经是越来越多的汽车商人能不能占有市场的决定性因素。
1.1.2研究意义
四轮转向系统与传统的二轮转向((2WS)系统相比，具有如下优点(如图1.1所示):
/
图1.1 前轮转向与四轮转向在汽车转弯时的区别
1、汽车在低速情况下转弯时，车子的转弯半径比较小，汽车行驶的灵活性也会比较高;
2、汽车在高速行驶转弯时，四轮转向系统可以使汽车飞快的改变行驶车道，但汽车又不会因为这个产生很大的动静，减小了汽车产生摆尾的可能，让司机能够更容易操控汽车的行驶方向。
所以研究机械四轮转向技术就是把汽车的后轮也修改为转向轮，这个修改对于提高汽车转向特性，增加汽车的操纵性和稳定性，减少汽车在转向的时后车身的摇晃，从而使我们在坐车时变得更舒适和安全。因为机械四轮转向技术提高了我们驾车时的安全性，从而使交通事故发生的概率变得越来越小。
1.2机械式四轮转向系统的研究现状
现在计算机技术和电子技术都在飞快的发展，所以四轮转向装置也在飞速的进步，四轮转向系统未来发展方向主要表现在下面两个方向:
1、向小型化方向发展。从安全和舒适的这个方向出发，因为四轮转向系统是后转向轴利用前轮转向信息来控制后轮转向角，所以它结构比较复杂、体积比较的大，会使汽车的重量增加，并减少车内的空间。因此，世界上的各个汽车公司都想要使四轮转向装置向越来越小、越来越轻方向发展。
2、提高在不同行驶状况下对汽车的控制性能。现在的四轮转向装置是在保证车身侧向偏角基本为零的前提下，依据车速来控制前后轮的转向传动比。然而在实际的运行情况中，由于环境(路面摩擦系数、加速、减速、接地负载的变化等)的影响，车身的向偏角会一直在发生变化。总而言之，对车身侧偏角的影响最大是车速的变化.第二个就是路面和轮胎之间的摩擦系数等等。为保证车身侧偏角为0，并且让汽车操纵变得更稳定、安全，就必须要让汽车行驶在最佳转向传动比上。
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机械式四轮转向系统的研究现状 2
1.3研究内容 2
第二章 机械式四轮转向系统分析 3
2.1系统组成与原理 3
2.1.1系统组成 3
2.1.2系统原理 4
2.2系统功能 5
2.3 转向梯形的设计 6
2.4本章小结 6
第三章 齿轮齿条式转向器设计计算 8
3.1转向器的效率 8
3.1.1转向器的正效率 8
3.1.2转向器的逆效率 8
3.2传动比的变化特性 9
3.2.1力传动比与角传动比的关系 9
3.3汽车的参数选择 10
3.3.1转向轮侧偏角计算 11
3.4转向系载荷确定 11
3.5转向器的主要元件设计 12
3.5.1选择齿轮齿条的材料 12
3.5.2齿轮齿条基本参数 14
3.5.3转向横拉杆及其端部 14
3.5.4齿条调整 15
3.6齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 16
3.7齿轮齿条传动受力分析 17
3.8弹簧的设计计算 20 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.9齿轮轴轴承的校核 21
3.10本章小结 22
第四章 后轮转向器设计计算 23
4.1后轮转向器结构设计 23
4.2齿条的设计与参数的计算 23
4.3回位弹簧的设计与参数的计算 23
4.4本章小结 24
第五章 三维模型设计和仿真 25
5.1引言 25
5.2三维模型 25
5.3仿真分析 28
5.4本章小结 29
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1研究的背景与意义
1.1.1研究背景
由于汽车技术水平的不断发展，及汽车行驶速度的增加和路上汽车数量的变多，作为完成汽车主动安全性的措施之一：四轮转向技术越来越受到注重。四轮转向系统的关键是在汽车转向时能够使汽车的重心偏角差不多是零度，比较大的改良了汽车横向摆动的角速度和汽车向侧面方向的加速度的瞬间的性能目的。四轮转向技术还能够在汽车低速行驶时减小其转弯的半径，让汽车在低车速运动的时后更加的方便，并且也能够单独的操作车辆的运行轨道和紫台，让汽车转弯的方向角和姿态角互相重合在一起，增加了车辆的行驶时的侧向稳定性；汽车在高速运动的时后，汽车车轮会同相位转向，从转向盘到汽车后车轮所产生的转弯力时间会相对于前轮转向时间会落后一些，让汽车的车身运行方向和车辆的实际运行方向的差距减低，因此车辆会有不错的稳定性。近些年来，重型载货汽车和各个行业的专用作业车的吨位不断地变高，有一些汽车的总重量已经超过了30吨，车辆的车轴数量也从两个轴变成更多的轴，因此汽车转弯的自由度和稳定性要求变得显得更加重要了。在计算机技术水平越来越好的如今，汽车操控性也变得越来越好的前提下，展开研究四轮转向技术这个课题已经是越来越多的汽车商人能不能占有市场的决定性因素。
1.1.2研究意义
四轮转向系统与传统的二轮转向((2WS)系统相比，具有如下优点(如图1.1所示):
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图1.1 前轮转向与四轮转向在汽车转弯时的区别
1、汽车在低速情况下转弯时，车子的转弯半径比较小，汽车行驶的灵活性也会比较高;
2、汽车在高速行驶转弯时，四轮转向系统可以使汽车飞快的改变行驶车道，但汽车又不会因为这个产生很大的动静，减小了汽车产生摆尾的可能，让司机能够更容易操控汽车的行驶方向。
所以研究机械四轮转向技术就是把汽车的后轮也修改为转向轮，这个修改对于提高汽车转向特性，增加汽车的操纵性和稳定性，减少汽车在转向的时后车身的摇晃，从而使我们在坐车时变得更舒适和安全。因为机械四轮转向技术提高了我们驾车时的安全性，从而使交通事故发生的概率变得越来越小。
1.2机械式四轮转向系统的研究现状
现在计算机技术和电子技术都在飞快的发展，所以四轮转向装置也在飞速的进步，四轮转向系统未来发展方向主要表现在下面两个方向:
1、向小型化方向发展。从安全和舒适的这个方向出发，因为四轮转向系统是后转向轴利用前轮转向信息来控制后轮转向角，所以它结构比较复杂、体积比较的大，会使汽车的重量增加，并减少车内的空间。因此，世界上的各个汽车公司都想要使四轮转向装置向越来越小、越来越轻方向发展。
2、提高在不同行驶状况下对汽车的控制性能。现在的四轮转向装置是在保证车身侧向偏角基本为零的前提下，依据车速来控制前后轮的转向传动比。然而在实际的运行情况中，由于环境(路面摩擦系数、加速、减速、接地负载的变化等)的影响，车身的向偏角会一直在发生变化。总而言之，对车身侧偏角的影响最大是车速的变化.第二个就是路面和轮胎之间的摩擦系数等等。为保证车身侧偏角为0，并且让汽车操纵变得更稳定、安全，就必须要让汽车行驶在最佳转向传动比上。
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