輕型載重汽車轉向橋總成設計-前橋總成含開題及2張CAD圖

輕型載重汽車轉向橋總成設計-前橋總成含開題及2張CAD圖,輕型,載重汽車,轉向,總成,設計,前橋,開題,cad 中原工學院畢業(yè)設計開題報告 XX設計開題報告 題目名稱：輕型載重汽車轉向橋總成設計 院系名稱： 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 20XX年03月 1．本課題所涉及的內容國內(外)研究現狀綜述 1.本課題所涉及的內容國內(外)研究現狀綜述 汽車自上個世紀末誕生以來，已經走過了風風雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時18公里的速度，跑到現在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國經濟中舉足輕重的著名公司。 一． 汽車的市場現狀 在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國汽車無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。 直到近年來，中國整體經濟發(fā)展迅速，居民收入的持續(xù)增長以及擴大內需、拉動消費的財政政策，特別是在中國加入WTO以后，汽車關稅不斷下調，國外知名的汽車巨頭也瞄準了中國這個巨大的市場，陸續(xù)在華投資設廠，越來越多款式新穎、乘坐舒適安全的汽車隨之進入中國市場，加速了轎車進入家庭的步伐。中國人被壓抑以久的購買熱情得以釋放，汽車市場出現井噴行情，業(yè)界普遍認為2003年是中國汽車正式進入家庭的元年。這兩年來我國汽車的銷量，特別是轎車的銷量取得了大幅增長，有些產品如雅閣、波羅等還供不應求，甚至有的還出現需要“加價”才能購買的情況。中國汽車市場火爆的局面也似乎預示著中國汽車工業(yè)迎來了真正發(fā)展的春天。 2.轉向系的設計 轉向系是用來改變或保持汽車行駛方向的機構稱為汽車轉向系統(tǒng)(steering system)。汽車轉向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉向系統(tǒng)對汽車的行駛安全至關重要，因此汽車轉向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。 1.設計要求 　　1)汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉。 　　2)轉向輪具有自動回正能力。 　　3)在行駛狀態(tài)下，轉向輪不得產生自振，轉向盤沒有擺動。 　　4)轉向傳動機構和懸架導向裝置產生的運動不協(xié)調，應使車輪產生的擺動最小。 　　5)轉向靈敏，最小轉彎直徑小。 　　6)操縱輕便。 　　7)轉向輪傳給轉向盤的反沖力要盡可能小。 　　8)轉向器和轉向傳動機構中應有間隙調整機構。 　　9)轉向系應有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 　　10)轉向盤轉動方向與汽車行駛方向的改變相一致。 　　正確設計轉向梯形機構，可以保證汽車轉彎行駛時，全部車輪應繞瞬時轉向中心旋轉。 　　轉向輪的自動回正能力決定于轉向輪的定位參數和轉向器逆效率的大小.合理確定轉向輪的定位參數，正確選擇轉向器的形式，可以保證汽車具有良好的自動回正能力。 　　轉向系中設置有轉向減振器時，能夠防止轉向輪產生自振，同時又能使傳到轉向盤上的反沖力明顯降低。 　　為了使汽車具有良好的機動性能，必須使轉向輪有盡可能大的轉角，其最小轉彎半徑能達到汽車軸距的2~2.5倍。 　　轉向操縱的輕便性通常用轉向時駕駛員作用在轉向盤上的切向力大小和轉向盤轉動圈數多少兩項指標來評價。 　　轎車轉向盤從中間位置轉到第一端的圈數不得超過2.0圈，貨車則要求不超過3.0圈。 2.發(fā)展趨勢 　　改革開放以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關鍵部件之一的轉向系統(tǒng)也得到了相應的發(fā)展，基本已形成了專業(yè)化、系列化生產的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉向器廠，都已發(fā)展成大規(guī)模生產的專業(yè)廠，年產超過百萬臺，壟斷了轉向器的生產，并且銷售點遍布了全世界。 　　1、現代汽車轉向裝置的設計趨勢 　　1.1適應汽車高速行駛的需要 　　從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度，汽車制造廣泛使用更先進的工藝方法，使用變速比轉向器、高剛性轉向器?！白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a的轉向器結構的方向。 　　1.2充分考慮安全性、輕便性 　　隨著汽車車速的提高，駕駛員和乘客的安全非常重要，目前國內外在許多汽車上已普遍增設能量吸收裝置，如防碰撞安全轉向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。從人類工程學的角度考慮操縱的輕便性，已逐步采用可調整的轉向管柱和動力轉向系統(tǒng)。 　　1.3低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產 　　隨著國際經濟形勢的惡化，石油危機造成經濟衰退，汽車生產愈來愈重視經濟性，因此，要設計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產線，盡量實現大批量專業(yè)化生產。對零部件生產，特別是轉向器的生產，更表現突出。 　　1.4汽車轉向器裝置的電腦化 　　汽車的轉向器裝置，必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。 　　2、現代汽車轉向裝置的發(fā)展趨勢 　　2.1現代汽車轉向裝置的使用動態(tài) 　　隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，轉向裝置的結構也有很大變化。汽車轉向器的結構很多，從目前使用的普遍程度來看，主要的轉向器類型有4種：有蝸桿肖式（WP型）、蝸桿滾輪式（WR型）、循環(huán)球式（BS型）、齒條齒輪式（RP型）。這四種轉向器型式，已經被廣泛使用在汽車上。 　　據了解，在世界范圍內，汽車循環(huán)球式轉向器占45％左右，齒條齒輪式轉向器占40％左右，蝸桿滾輪式轉向器占10％左右，其它型式的轉向器占5％。循環(huán)球式轉向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉向器的特點是循環(huán)球式轉向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉向器，已由60年代的62．5％，發(fā)展到現今的100％了(蝸桿滾輪式轉向器在公共汽車上已經被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉向器，但齒條齒輪式轉向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉向器占65％，齒條齒輪式占35％。 　　綜合上述對有關轉向器品種的使用分析，得出以下結論： 　　·循環(huán)球式轉向器和齒輪齒條式轉向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器；而蝸輪#0；蝸桿式轉向器和蝸桿肖式轉向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。 　　·在小客車上發(fā)展轉向器的觀點各異，美國和日本重點發(fā)展循環(huán)球式轉向器，比率都已達到或超過90％；西歐則重點發(fā)展齒輪齒條式轉向器，比率超過50％，法國已高達95％。 　　·由于齒輪齒條式轉向器的種種優(yōu)點，在小型車上的應用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進的發(fā)展；而大型車輛則以循環(huán)球式轉向器為主要結構。 參考文獻： [1].劉濤 汽車設計 北京大學出版社 2007 2．本課題有待解決的主要關鍵問題 轉向橋的一個三維立體圖 汽車的轉向橋結構基本相同，主要由前軸、主銷、轉向節(jié)和輪轂等四部分組成，如圖所示。通常，轎車中不設獨立的主銷，而以轉向節(jié)上、下球頭中心的連線為主銷的軸線。 ????前軸用中碳鋼鑄造，斷面呈工字形，以提高抗彎強度。兩端由工字形斷面過渡到方形斷面，以提高抗扭強度。中部兩處用以支承鋼板彈簧的底座，其上鉆有四個安裝騎馬螺栓的通孔和一個位于中心的鋼板彈簧定位凹坑。前軸中部向下彎曲，使發(fā)動機位置降低，降低汽車質心，減小傳動軸與變速器輸出軸之間夾角。前軸兩端各有一個拳形，主銷插入孔內。主銷中部切有槽，用楔形鎖銷將主銷固定在拳部孔內。 ????轉向節(jié)是一個叉形部件，上、下兩叉制有同軸銷孔，通過主銷與前軸拳部相連，使前輪可以繞主銷偏轉一定角度而使汽車轉向。為了減小磨損，轉向節(jié)銷孔內壓入青銅或尼龍襯套，襯套上開有油槽，用油嘴注入潤滑脂潤滑。為使轉向靈活輕便，在轉向節(jié)下銷孔與前軸拳部下端面之間裝有推力軸承。上銷孔與拳部上端面之間有調整墊片。 ????車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承和支承在轉向節(jié)軸頸上，軸承的松緊度可用調整螺母加以調整。輪轂內側裝有油封，以防止?jié)櫥M入制動器內。輪轂外端裝有金屬罩，以防止泥水和塵土侵入。 此次設計主要是圍繞輕型載重汽車轉向器設計展開的，通過從汽車中選出一個典型的部件，并對其設計和分析。通過近斷時間查閱資料和畢業(yè)調研，我對本課題的主要設計意圖有了一定的了解，認真分析了要完成的設計任務。本課題要解決的關鍵問題主要包括以下四點： 1.汽車轉彎行駛時，全部車輪應該繞一個瞬時轉向中心旋轉，任何車輪不應有側移。 2.懸架導向機構和傳動機構共同工作時，應使運動不協(xié)調產生的車輪擺動最小。 3.轉向器和轉向傳動機構的球頭處，有消除因摩擦而產生間隙的機構。 4.設計轉向橋，繪制裝配圖和零件圖。 3．對課題要求及預期目標的可行性分析 (包括解決關鍵問題技術和所需條件兩方面) 一.汽車轉向橋的設計方案論證 從動橋即非驅動橋，又稱從動車橋。它通過懸架與車架(或承載式車身)相聯，兩側安裝著從動車輪，用以在車架(或承載式車身)與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動橋還要承受和傳遞制動力矩。 根據從動車輪能否轉向，從動橋分為轉向橋與非轉向橋。一般汽車多以前橋為轉向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機動性，有些轎車采用全四輪轉向。多軸汽車除前輪轉向外，根據對機動性的要求，有時采用兩根以上的轉向橋直至全輪轉向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動機后橋驅動的布置形式，故其前橋為轉向從動橋。轎車多采用前置發(fā)動機前橋驅動，越野汽車均為全輪驅動，故它們的前橋既是轉向橋又是驅動橋，稱為轉向驅動橋。 從動橋按與其匹配的懸架結構的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。與非獨立懸架相匹配的非斷開式從動橋是一根支承于左、右從動車輪上的剛性整體橫梁，當又是轉向橋時，則其兩端經轉向主銷與轉向節(jié)相聯。斷開式從動橋與獨立懸架相匹配。 非斷開式轉向從動橋主要由前梁、轉向節(jié)及轉向主銷組成。轉向節(jié)利用主銷與前梁鉸接并經一對輪轂軸承支承著車輪的輪轂，以達到車輪轉向的目的。在左轉向節(jié)的上耳處安裝著轉向節(jié)臂，后者與轉向直拉桿相連；而在轉向節(jié)的下耳處則裝著與轉向橫拉桿相連接的轉向梯形臂。有的將轉向節(jié)臂與梯形臂連成一體并安裝在轉向節(jié)的下耳處以簡化結構。轉向節(jié)的銷孔內壓入帶有潤滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉向輕便，在轉向節(jié)上耳與前梁拳部之間裝有調整墊片以調整其間隙。帶有螺紋的楔形鎖銷將主銷固定在前梁拳部的孔內，使之不能轉動。 轉向橋是汽車前橋的一部分，作為汽車的轉向部分汽車轉向橋的設計非常重要。轉向橋的設計應滿足以下的基本要求： 1. 具有足夠的強度，以保證可靠地承受車輪與車架之間的作用力。 2. 保證真確的車輪定位，使轉向輪運動穩(wěn)定，操作輕便并減輕輪胎的磨損。從動橋要有足夠的剛度，以使車輪定位參數保持不變。 3. 轉向節(jié)與主銷、轉向節(jié)與前粱之間的摩擦力應盡可能的小，以保證轉向操作的輕便性，并有足夠的耐磨性。 4. 轉向輪的擺振應盡可能的小，以保證汽車的正常、穩(wěn)定行駛。 5. 從動橋的質量應盡可能的小，以減輕非懸掛質量，提高汽車行駛平順性。 一、轉向梯形結構方案分析 1、整體式轉向梯形 整體式轉向梯形是由轉向橫拉桿l，轉向梯形臂2和汽車前軸3組成，如圖1-1所示。 其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點是結構簡單，調整前束容易，制造成本低；主要缺點是一側轉向輪上、下跳動時，會影響另一側轉向輪。 圖1-1整體式轉向梯形 1—轉向橫拉桿 2—轉向梯形臂 3—前軸。 當汽車前懸架采用非獨立懸架時，應當采用整體式轉向梯形。整體式轉向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)。對于發(fā)動機位置低或前輪驅動汽車，常采用前置梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側方向延伸，因而會與車輪或制動底板發(fā)生干涉，所以在布置上有困難。為了保護橫拉桿免遭路面不平物的損傷，橫拉桿的位置應盡可能布置得高些，至少不低于前軸高度。 2、斷開式轉向梯形 轉向梯形的橫拉桿做成斷開的，稱之為斷開式轉向梯形。斷開式轉向梯形方案之一如圖1-2斷開式轉向梯形的主要優(yōu)點是它與前輪采用獨立懸架相配合，能夠保證一側車輪上、下跳動時，不會影響另一側車輪；與整體式轉向梯形比較，由于桿系、球頭增多，所以結構復雜，制造成本高，并且調整前束比較困難。 圖1-2斷開式轉向梯形 二.主銷的形式 主銷的幾種結構型式如下圖所示，其中比較常用的是(a)，(b)兩種。 （a） (b) (c) (d) 圖2-1主銷結構形式 （a）圓柱實心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上，下端為直徑不等的圓柱，中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細的主銷 轉向節(jié)推力軸承承受作用于汽車前梁上的重力，為減小摩擦使轉向輕便可采用滾動軸承，例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。 主銷上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動軸承，也有采用滾針軸承的結構。后者的效率高，轉向阻力小，且可延長使用壽命。 三.轉向器的結構選擇 1、類型 根據轉向器所用傳動副的不同，轉向器有多種。常見的有循環(huán)球式球面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式等。 轉向器的結構形式，決定了其效率特性以及對角傳動比變化特性的要求。選用那種效率特性的轉向器應有汽車用途來決定，并和轉向系方案有關。經常行駛在好路面上的轎車和市內用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉向器。 2、特點 效率高、工作可靠、平穩(wěn)，蝸桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經過磨削加工，所以耐磨且壽命較長。齒扇和齒條嚙合間隙的調整工作容易進行。和其它形式轉向器比較，其結構復雜，對主要零件加工精度要求較高。 蝸桿曲柄銷式轉向器角傳動比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制，不能完全滿足設計者的意圖。 齒輪齒條式轉向器的結構簡單，因此制造容易，成本低，正、逆效率都高。為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤，必須選擇較大的傳動比，或裝有吸振裝置的減振器。 四.結論 本設計為輕型載重汽車轉向前橋，因此應該本著耐用經濟的思想進行方案的選擇，為了降低生產成本，又在結構上滿足要求的情況下應盡量簡單。 轉向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨立懸架相配合，結構比較復雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為主的高級車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨立懸架配合。它的結構簡單，承載能力大，這種形式再現在汽車上得到廣泛應用。因此本次設計就采用了非斷開式從動橋。 轉向從動橋的主要零件有前梁，轉向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉向節(jié)襯套，轉向節(jié)推力軸承。各種車型的非斷開式轉向從動橋的結構型式基本相同，作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的，其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷的前梁拳部；為提高其抗彎強度，其較長的中間部分采用工字形斷面并相對兩端向下偏移一定距離，以降低發(fā)動機從而降低傳動系的安裝位置以及傳動軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強度，兩端與拳部相接的部分采用方形斷面，而靠近兩端使拳部與中間部分相聯接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。主銷采用結構簡單的實心的圓柱形如上圖a所示。 ?對于上述關鍵問題，雖然處理起來比較困難，但自己也要一步步解決。本課題需要運用機械設計、機械制造、機械原理、計算機二、三維設計等多學科的知識，需要相當廣闊的知識面和較高的專業(yè)水平。具體解決方法包括以下幾個方面： 1.在課題研究初期，我借閱了大量有關汽車方面的書籍，同時在互聯網上搜索了大量關于汽車轉向橋的資料與論文。 2.深入工廠進行課題調研，了解轉向橋設計實際工作中需要考慮的問題。虛心向工人師傅們請教本課題中遇到的不解之處，為以后的設計提供資料和積累寶貴經驗，避免走不必要的彎路。同時，虛心向專業(yè)老師請教設計過程中遇到的問題。 3.通過所學知識和大量查閱資料對零件進行工藝分析和工藝參數計算，根據零部件的實際生產情況。同時運用AutoCAD繪制二維模具裝配圖和零件圖。 4．完成本課題的工作計劃及進度安排 2.16～3.01 畢業(yè)實習； 3.01～3.15 方案論證，確定方案，完成調研報告、開題報告和外文翻譯； 3.16～4.12 進行沖壓工藝方案及模具結構方案設計（第九周中期檢查）； 4.14～5.10 沖壓加工工藝草案，復合沖壓模具草圖，主要零部件設計，按學院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設計說明書（完成初稿）； 5.12～5.20 審查設計，準備答辯； 5.20～5.25 答辯資格評審； 5.25～5.30 畢業(yè)答辯； 6.1～6.10 修改畢業(yè)設計。 5．指導教師審閱意見 指導教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 ? 6．指導小組意見 指導小組組長(簽字)： 　　 　　　 年 月 日 說明： 1. 本報告前4項內容由承擔畢業(yè)論文(設計)課題任務的學生獨立撰寫； 2. 本報告必須在第八學期開學兩周內交指導教師審閱并提出修改意見； 3. 學生須在小組內進行報告，并進行討論； 4. 本報告作為指導教師、畢業(yè)論文(設計)指導小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據，并接受學校的抽查。 12