節(jié)能賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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I 節(jié)能賽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要： 現(xiàn)在 的 能源 短缺 問(wèn)題已 然成為了全球 經(jīng)濟(jì)、 全球 政治 以及 公共決策 最嚴(yán)峻 的挑戰(zhàn)之一 。 中國(guó) 的 節(jié)能競(jìng)技大賽 就是 在這 情況下產(chǎn)生的 。 需要參考 節(jié)能賽車 有關(guān) 易操控、輕量化 的 特點(diǎn) 。從而 對(duì)節(jié)能賽車的轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行 分析 研究設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)向裝置 是由 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向器 三部分組成 。確定轉(zhuǎn)向裝置總成方案、設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形的結(jié)構(gòu)尺寸 。通過(guò) 增加輕量化材 料 的使用 。以達(dá)到 實(shí)現(xiàn)減輕賽車質(zhì)量 從而 最終降低油耗的目的。本文 將 對(duì)參加節(jié)能競(jìng)技大賽的 有關(guān) 車隊(duì) 起到 一定的指導(dǎo) 作用 。 關(guān)鍵詞： 節(jié)能 賽車 ； 轉(zhuǎn)向裝置 ； 轉(zhuǎn)向 梯形 ； 輕量化 ； 降低油耗 of s of of s is in to to of of of of In to of of In a in 錄 摘要 ................................................................. I ........................................................... 錄 ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1 緒論 ................................................................. 1 究背景 ........................................................... 1 能競(jìng)技大賽的背景及規(guī)則 ..................................... 1 賽環(huán)境 .......................................................... 2 能競(jìng)技大賽在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 ..................................... 3 題研究的意義 ..................................................... 4 2 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成的分析與計(jì)算 ..................................... 5 能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)介紹 ................................................ 6 能車輛轉(zhuǎn)向總成裝配方案的確定 ..................................... 8 能車轉(zhuǎn)向總成的分析與計(jì)算 ....................................... 10 克曼轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) ................................................. 11 3 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)零件的計(jì)算與校核 .................................... 14 4 轉(zhuǎn)向裝置運(yùn)動(dòng)模擬 .................................................. 16 5 結(jié)論 .............................................................. 18 參考文獻(xiàn) ............................................................ 19 致謝 ................................................................ 20 1 1 緒論 究背景 在當(dāng)今世界，石油資 源 干涸 ，石油 儲(chǔ)藏 飛快 下滑，中國(guó)的汽車數(shù)量年增加率卻達(dá)到了 使得中國(guó)的燃油消費(fèi)需要呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，然而燃油卻嚴(yán)重依賴進(jìn)口。因而，汽車節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題十分重要，面對(duì)定量的石油資源與國(guó)家能源戰(zhàn)略碰到的威脅和需求，汽車節(jié)約能源與環(huán)境保護(hù)已變成汽車技術(shù)范圍的研究重點(diǎn) [1]。 因?yàn)?能源 問(wèn)題 日趨 惡化 ,節(jié)約能源減少排放 已 變成了 影響世界 全球 各國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要 難題 。 所以要 抓住 機(jī)會(huì)增加 創(chuàng)新 水平 和研發(fā)實(shí)力， 把握 節(jié)能汽車市場(chǎng)，研究和開(kāi)發(fā)高效節(jié)能 的 汽車。 能競(jìng)技大賽的背景及規(guī)則 在二十世 紀(jì)九十年代 ,本田公司在日本東京 資助舉行 第一屆“本田宗一郎杯”燃油 消耗 競(jìng)技 比 賽。這個(gè)比賽的目的是利用現(xiàn) 在 的技術(shù) 與水平，尋找對(duì)付 能源 不斷減少與 環(huán)境 惡化 的 好 辦法 ， 提醒 我們 節(jié)約能源與環(huán)境保護(hù) 的重要性 。 競(jìng)賽要求依靠相同的本田低油耗汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（ 125 毫升），而框架部分由各自隊(duì)伍自己制作，比賽時(shí)在規(guī)定的場(chǎng)地內(nèi)跑完全程，比賽中使用燃油最少的隊(duì)伍獲勝 [4]。在日本，有從初中和高中與大學(xué)的學(xué)校隊(duì)伍、企業(yè)隊(duì)伍，與來(lái)自社會(huì)中的一共 500 個(gè)隊(duì)伍，制造出擁有獨(dú)特特點(diǎn)的賽車加入競(jìng)賽。 2 式各樣的競(jìng)技賽車 賽環(huán)境 比賽 位于 廣東國(guó)際賽車場(chǎng)，比賽時(shí)間是 2017 年 10 月 27 日，根據(jù)歷史氣象資料，平均氣溫 20° C 到 25° C。 3 圖 東國(guó)際賽車場(chǎng) 廣東國(guó)際賽車場(chǎng) 是一所頂級(jí)的賽車場(chǎng) 。 擁有數(shù) 個(gè) 不同速度的 彎道，使 的 賽道用最少的面積 通過(guò)賽道線行的 不同組合變化 ， 從而 滿足賽道 對(duì)于于可靠性和 運(yùn)動(dòng)性的 相關(guān)需要 。 無(wú)論 是對(duì)于 高 手 或菜鳥(niǎo) 都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。廣東國(guó)際賽車場(chǎng) 面積為 550 多 畝， 比賽場(chǎng)地 長(zhǎng) 約 米 ， 寬度 最 少為 12m，最 多為 15m， 它的 最大 速 度大約是 250km/h，可 以 容納 22 輛車同時(shí)發(fā)車。 擁有 13 處彎道，包括有 4個(gè) 左彎 賽 道 和 7 個(gè) 右彎 賽 道， 15 處 裁判點(diǎn)。 二三十 間維修車間 可以滿足 車隊(duì) 的大部分要求 。 二圈賽道長(zhǎng)度： 5277m 四圈賽道長(zhǎng)度： 10917m 直道長(zhǎng)度： 718m 彎道最小曲線半徑： R=10m 彎角： 13 個(gè) 賽道落差： 3 米 平均速度： 25km/h 最高允許時(shí)速： 250km/h 賽道寬度： 12能競(jìng)技大賽在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 本田節(jié)能競(jìng)技比賽到目前為止已經(jīng)有超過(guò) 34 年的歷史了，它在日本進(jìn)行了 4 28 屆，在泰國(guó)進(jìn)行了 8 屆，在中國(guó)舉辦 10 屆。 2007 年 11 月 11 日，在上海 舉辦了第一屆 中國(guó) 節(jié)能競(jìng)技比賽。來(lái)自中國(guó)不同省市的三十多所院校 的隊(duì)伍、 體隊(duì)伍，和來(lái)自泰國(guó)與日本的特邀隊(duì)伍共七十七只車隊(duì)參與了這屆比賽。最終東風(fēng)本田的隊(duì)伍獲得了冠軍。 2009 年 9 月 24— 26 日，第三次本田中國(guó)節(jié)能競(jìng)技比賽的總決賽在上海 球賽場(chǎng)勝利舉行。有 130 支車隊(duì)參加了比賽，最終 首都 理工大學(xué)的隊(duì)伍奪得大學(xué)組冠軍，使汽車 用 一升油行駛 1331千米。 獎(jiǎng)的賽車 題研究的意義 本田節(jié)能競(jìng)技大賽旨在發(fā) 揚(yáng) 節(jié)能減排的 好 風(fēng)氣，它結(jié)合了如發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配和坐標(biāo)變換， 汽車 設(shè)計(jì)，機(jī)械構(gòu)造，材料力學(xué)的對(duì)應(yīng)學(xué)識(shí)，讓隊(duì)伍經(jīng)過(guò)努力提升一升汽油的潛力。同時(shí)，賽事給予了參與者設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與生產(chǎn)賽車的快樂(lè)的機(jī)遇，增 5 加了動(dòng)手水平。 隊(duì)合作 節(jié)能競(jìng)技 比 賽 希望人們保持節(jié)約能源的思想 ，參 加比賽體會(huì)挑戰(zhàn)極限的 樂(lè)趣 ，知道保護(hù)環(huán)境 的 實(shí)際價(jià)值 。 一 立方分米 汽油 可以開(kāi) 多少 如果 直接 按 百公里 行駛 油耗 計(jì)算 ，每百公里5 升， 算少了吧 ？ 所以 一升油能跑 二十千米 。但那樣， 你 就太 小瞧 賽車的潛力了，它的 最高記錄是 3435 公里！ 相當(dāng)于 從太原至重慶 的 距離 。 車 輛節(jié)約能源減少排放十分 重要， 因?yàn)?當(dāng)前我國(guó) 在 汽車 節(jié)約能源 上十分落后 。 所以 要努力開(kāi)展 先進(jìn)的混 合動(dòng)力車和燃料電池車、 先進(jìn) 柴油、乙醇 為標(biāo)志 的新能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)和推廣 ，需要努力設(shè)計(jì) 和 制作 是汽車行業(yè)在當(dāng)前技術(shù) 領(lǐng)域 的現(xiàn)狀，對(duì) 于 車輛的使用 需要很多具有 高 性價(jià)比 的 節(jié)能產(chǎn)品 【 6】 。 依靠材料 的 相關(guān)領(lǐng)域 知識(shí) 同時(shí)把握 節(jié)能競(jìng)技賽車 關(guān)于的 易操縱、 重量輕的特點(diǎn)。將選用機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)作為思考與借鑒對(duì)象，對(duì)節(jié)能汽車轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向梯形展開(kāi)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，使用輕質(zhì)材料，來(lái)減少汽車重量，增加可操控性和降低燃料消耗量。 2 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成的分析與計(jì)算 6 能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)介紹 因?yàn)?節(jié)能競(jìng)技 賽 車易操控 ， 輕量化的特點(diǎn) 。從而讓 其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 和如 今的 汽 車 上 使用的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 擁有明顯不同，然而這些 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 制造 方法 與 設(shè)計(jì)原理 給予 節(jié)能競(jìng)技賽車的 有關(guān) 設(shè)計(jì) 以很大幫助 。 現(xiàn)在 汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 都由 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向器 構(gòu) 成 。當(dāng)要 轉(zhuǎn)向時(shí) ，就給予 轉(zhuǎn)向 桿一定的 操舵力 ，轉(zhuǎn)向 桿就會(huì)給予 轉(zhuǎn)向軸 相應(yīng)的 力矩 。這種 力矩 從 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸輸入 到 轉(zhuǎn)向器 里 。 再經(jīng) 過(guò) 轉(zhuǎn)向器 的 放大 與 改變力矩 的 運(yùn)動(dòng)方向 ， 力矩傳 送到 轉(zhuǎn)向直拉桿 中讓 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 左右轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向輪 發(fā)生改變，讓 汽車 的轉(zhuǎn)動(dòng) 方向 變化 。 一般 汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)包括各 種形式的轉(zhuǎn)向器 和 轉(zhuǎn)向助力技術(shù) ，這些技術(shù) 都已經(jīng)在 現(xiàn)實(shí)生活 中 有所體現(xiàn)。然而 節(jié)能競(jìng)技 賽 車上使用 的 這些現(xiàn)有技術(shù) 都 是不可行的 。它只是借鑒了 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 思路與 方法 ，用來(lái)幫助 節(jié)能 賽 車轉(zhuǎn)向裝置的 相關(guān) 研究。方法和原理有 以下 幾點(diǎn) ；第一， 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 需要留下 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 與 轉(zhuǎn)向器三部分。第二，讓 汽車 的 2 個(gè) 轉(zhuǎn)向前輪 滿足 一定 要求，就 要 由 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)來(lái) 確保。 阿克曼轉(zhuǎn)向廣泛的用于斜躺自行車，賽 車的重量和設(shè)計(jì)與斜倚自行車的重量和設(shè)計(jì)相似，因此許多部件可以直接從 斜躺 自行車上取出來(lái)。 阿克曼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)讓內(nèi)輪胎比外輪胎轉(zhuǎn)角大。這種現(xiàn)象會(huì)使?jié)L動(dòng)摩擦力最小化。滾動(dòng)摩擦使輪胎轉(zhuǎn)彎減慢，這對(duì)節(jié)能運(yùn) 動(dòng)等事件非常不利?，F(xiàn)在 轉(zhuǎn)向梯形 都 用 電腦來(lái)設(shè)計(jì)， 利用 件對(duì)轉(zhuǎn)向梯形 的 進(jìn)行分析 ， 優(yōu)化 ， 設(shè)計(jì) 。當(dāng)今 汽車的輕 型 設(shè)計(jì) 思想 對(duì)節(jié)能 賽 車 的 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有 一定 的 幫助 。 7 2 工具圖 8 2 加工過(guò)程 能車輛轉(zhuǎn)向總成裝配方案的確定 節(jié)能 賽車 車轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)是基于所選擇的框架方案來(lái) 確定的 ，使得車輪配置狀況 會(huì)左右 轉(zhuǎn) 向 制定方案。節(jié)能 賽車 可 以 自由 的 選擇車輪配置 與 轉(zhuǎn)向方式。現(xiàn)有車輪配置主要是接下來(lái)的三個(gè) 。前面兩個(gè)輪后面一個(gè)輪是用后輪來(lái)驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的，如 圖 面一個(gè)輪后面兩個(gè)輪是用后輪來(lái)驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向的 ，如 圖 后各兩輪是用后輪驅(qū)動(dòng)的如圖 當(dāng)我們考慮車輪安排時(shí)，我們先放棄四輪安排是由于車輛設(shè)備質(zhì)量的提高 ， 輪胎滾動(dòng)阻力增加 ， 節(jié)能效果不理想。 因?yàn)橐岣?傳動(dòng) 比，所以不用 前一后兩 的 差速驅(qū)動(dòng)的 方法 ； 最后考慮前兩輪后一輪方案 ，它有 結(jié)構(gòu) 不復(fù)雜 ，穩(wěn)定 良 好，易生產(chǎn)， 行駛阻力小 的好處 。 所以 采用圖 方案 ，認(rèn)真對(duì)待 車輪 的 定位準(zhǔn)確性 與 操縱的輕 巧 性 以 及機(jī)構(gòu)的輕量化的研究。 9 圖 輪轉(zhuǎn)向圖 圖 輪驅(qū)動(dòng) 圖 輪設(shè)計(jì) 圖 克曼轉(zhuǎn)向原理 如今選擇的 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 大多是 阿克曼式結(jié)構(gòu)如圖 示。 當(dāng)車輛轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，為了減小阻力，它必須沿著一定的弧線軌跡行進(jìn)。方向盤(pán)的延伸部位在非機(jī)動(dòng)后橋的延伸部上，內(nèi)輪的轉(zhuǎn)角大于外輪的轉(zhuǎn)角。 因?yàn)樾枰?車輪旋轉(zhuǎn)以 控制轉(zhuǎn)向 ，所以須要 轉(zhuǎn)向臂結(jié)構(gòu)。 10 當(dāng)前兩輪控制轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪的轉(zhuǎn)向軸與側(cè)桿 的支點(diǎn)形成了梯形結(jié)構(gòu)。通過(guò)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向臂可以在設(shè)計(jì)中 達(dá)到 梯形形狀。 能車轉(zhuǎn)向總成的分析與計(jì)算 節(jié)能賽車轉(zhuǎn)向裝置由 3 個(gè)總成構(gòu)成 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向車把和轉(zhuǎn)向軸以及支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承組成。轉(zhuǎn)向器可以簡(jiǎn)化為轉(zhuǎn)向搖臂，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向橫拉桿以及轉(zhuǎn)向節(jié)臂構(gòu)成。此外，還有連接轉(zhuǎn)向車輪與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)總成。 ① 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 見(jiàn)圖 圖 把受力圖 按照規(guī)定 ，使用現(xiàn)有的自行車 的 把手 就可以 直接 代替 轉(zhuǎn)動(dòng)車把， 而 強(qiáng)度和剛度 都 滿足 了相關(guān)規(guī)定 要求。在節(jié)能競(jìng)爭(zhēng) 賽 車中，轉(zhuǎn)向軸軸承 的 外圈 與 框架 連在一起 ，內(nèi)壁 和 轉(zhuǎn)向軸 需要 用過(guò)盈配合，并 且用油 潤(rùn)滑 ，使 的 轉(zhuǎn)向 光滑，還有 支撐轉(zhuǎn)向軸 與 車把的 效果 。 ②轉(zhuǎn)向器 可以影響 駕駛員的轉(zhuǎn)向力和轉(zhuǎn)向動(dòng)作方向的裝置 ， 在車 中叫做 轉(zhuǎn)向器，在節(jié)能車中 叫做 轉(zhuǎn)向 搖 臂。轉(zhuǎn)向搖桿 用 不銹鋼板 來(lái)進(jìn)行制造 ， 改變 厚度以 達(dá)到 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。上 部用 半圓與轉(zhuǎn)向軸 相接， 下 部則轉(zhuǎn)出小 孔 ， 用螺栓 和 轉(zhuǎn)向直拉桿相連 ， 圖 。 11 ③轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的目的是將轉(zhuǎn)向搖臂上的力矩轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)向節(jié)上去，用來(lái)改變方向桿的兩邊，使得兩個(gè)方向桿的角 度根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系（內(nèi)輪角度大于外圓）偏轉(zhuǎn)，以確保汽車方向桿可以進(jìn)行純粹的滾動(dòng)。 見(jiàn)圖 圖 向節(jié)總成 圖 體轉(zhuǎn)向節(jié) 現(xiàn)在，許多節(jié)能車用焊接整體式轉(zhuǎn)向節(jié)，見(jiàn)圖 型以后轉(zhuǎn)向節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)（主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、前輪前束、車輪外傾角）只要有存在不達(dá)標(biāo)，就會(huì)浪費(fèi)并需要再次制造，在之后的階段，不能對(duì)車輪定位參數(shù)進(jìn)行修改。本的設(shè)計(jì)比之前的設(shè)計(jì)有很大不同，那就是將整 體轉(zhuǎn)向節(jié)改進(jìn) 成整 體式活塞 桿端轉(zhuǎn)向節(jié) ，能調(diào)整轉(zhuǎn)向節(jié)兩端的長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)少量的定位參數(shù)的改變 ,同時(shí)可以修正轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)部件的彎曲變形。 克曼轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 在互聯(lián)網(wǎng)上有一個(gè)阿克曼 速算表 ，它記載了許多 三輪車阿克曼轉(zhuǎn)向幾何 ，這有助于阿克曼轉(zhuǎn)移到關(guān)鍵的參數(shù)確定和設(shè)計(jì)，將使用它來(lái)設(shè)計(jì)賽車的阿克曼轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。由兩個(gè)部分組成：一部分是輸入系統(tǒng)參數(shù)，另一部分則為精準(zhǔn)的阿克曼幾何計(jì)算情況。首先，確定常量和變量。 圖表中的紅色標(biāo)記是不變的。常數(shù) 底盤(pán)尺寸和車輪尺寸決定其他尺寸。當(dāng)前變量為 d， f 和 j。 然 12 后，輸入變量值減小了 理想的阿克曼轉(zhuǎn)向誤差，導(dǎo)致阿克曼轉(zhuǎn)向適合 2的不同轉(zhuǎn)向半徑。圖 示了誤差范圍內(nèi) 5轉(zhuǎn)向半徑的不同軸距。 圖 克曼轉(zhuǎn)向系速算表 13 圖 距的計(jì)算結(jié)果 14 3 節(jié)能車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)零件的計(jì)算與校核 15 要確保開(kāi)車的安全性，構(gòu)成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件要有一定 的強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)時(shí)，要確保在低重量的條件下讓部件滿足保證強(qiáng)度與剛度需求。使用公式計(jì)算汽車轉(zhuǎn)向阻力矩 )。 即 313?(3F 滑動(dòng)摩擦因數(shù)，是為 轉(zhuǎn)向軸載荷，等于和車把手上的變速、剎車以及駕駛員給予的力。駕駛員是 40向軸負(fù)荷為 100N(10P 為輪胎的氣壓 ,氣壓范圍是 27060于高胎壓會(huì)減小車輪滾動(dòng)阻力，所以 P 是400? ? （ N* 車把上的手力等于轉(zhuǎn)向盤(pán)上手力的公式 ; ?? (3 式中 , 1L 為轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng) =65 2L 為轉(zhuǎn)向節(jié)臂的長(zhǎng) =75 為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑 ,現(xiàn)為轉(zhuǎn)向車把的長(zhǎng)度為 450 ?I 為轉(zhuǎn)向角的傳動(dòng)比 ,用轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng) 2L 與搖臂臂長(zhǎng) 1L 之比進(jìn)行表示 ,即 12 2L 1L 的比值在 看作 1； ?? 是 轉(zhuǎn)向器角的傳動(dòng)比，節(jié)能車不用轉(zhuǎn)向器，所以取 ?? =入公式； *45 0*70 *65*2 ?? 在車輛一定的條件下，以上的力是最大值。因此，該值可以用作計(jì)算加載下一步計(jì)算。在進(jìn)行設(shè)計(jì)制作時(shí)，構(gòu)件要滿足強(qiáng)度需求。不能在賽車的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生了斷裂與破碎。接下來(lái)，在達(dá)到 強(qiáng)度要求的情況后，應(yīng)當(dāng)有更大的剛性。防止產(chǎn)生過(guò)度的彎曲變形，從而影響車輪定位參數(shù)的可靠性，根據(jù)以往的零件初始設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，首先需要設(shè)計(jì)零件的各項(xiàng)參數(shù)，如所用材料，加工工藝等然后利用力學(xué)的相關(guān)知識(shí)對(duì)它的強(qiáng)度以及剛度進(jìn)行考察。在檢查的過(guò)程中，大多數(shù)部件都是合格的，可以保證一定的安全系數(shù)。一些零件發(fā)生強(qiáng)度達(dá)到要求然而剛度不達(dá)標(biāo)時(shí)， 16 要用彈性模量更大的材料進(jìn)行制造，或者是，通過(guò)對(duì)零件進(jìn)行熱處理的辦法來(lái)增加它的剛性，使得剛度也能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。用這種辦法，對(duì)轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)曲線的最小曲線半徑，參見(jiàn)圖 定方向盤(pán)極限角 度 30°，根據(jù)移動(dòng)模式在計(jì)算過(guò)程中，使用文獻(xiàn)中描述的最小轉(zhuǎn)彎半徑的計(jì)算。 最大轉(zhuǎn)角 ? =30°， 長(zhǎng)度是 160車架決定），在三角形 2 030s 0s ?? ?, 向系參數(shù) 參數(shù)名稱 轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比 最大轉(zhuǎn)角 最小轉(zhuǎn)彎半徑 數(shù)值 30° 轉(zhuǎn)向裝置運(yùn)動(dòng)模擬 上文 已經(jīng)完成 了 轉(zhuǎn)向裝置總成 以及 各部分零件的 計(jì)算 與設(shè)計(jì) 過(guò)程 ,關(guān)于 受載 17 零件 要用 材料力學(xué) 的資料 進(jìn)行受力分析、強(qiáng)度以及剛度的計(jì)算。在計(jì)算 中 力學(xué)性能 要 保 持 超額余量，在實(shí)現(xiàn)各種功能的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的同時(shí)，確保強(qiáng)度和剛度達(dá)到要求，從而保證車輪定位參數(shù)的 精準(zhǔn) 。 要讓 設(shè)計(jì)結(jié)果 合理 ，用三維軟件 作了三維模型的轉(zhuǎn)向和運(yùn)動(dòng)仿真。 ①?gòu)恼w到部分，在 件 中繪出車架部分，轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（包 括轉(zhuǎn)向手柄，轉(zhuǎn)向軸，支承轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向軸承 ），轉(zhuǎn)向臂，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（包括轉(zhuǎn)向直拉桿，轉(zhuǎn)向橫拉桿，轉(zhuǎn)向節(jié)）型號(hào)，見(jiàn)圖 ②在第一步完成后，利用 組件模塊，參見(jiàn)圖 作出轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)各部③ 用三維模型 來(lái)進(jìn)行 模擬轉(zhuǎn)向裝置的工 況 ，觀察 對(duì)應(yīng) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否 有 干 涉、轉(zhuǎn)向角 卡死 的 現(xiàn)象 ， 擴(kuò)展 了各 部分 的設(shè)計(jì) 進(jìn)程 。 圖 節(jié)螺栓三維圖 片 圖 向節(jié)總成三維圖 在進(jìn)行加工時(shí)設(shè)定相互轉(zhuǎn)動(dòng)的零件的約束是“銷 釘”約束，能在完成加工圖后，對(duì)圖 車把給予轉(zhuǎn)矩，可以模擬真實(shí)的轉(zhuǎn)向過(guò)程，在察看轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)模擬，以便察看各部件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況，就可以知道機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)里運(yùn)動(dòng)干涉有無(wú)零件設(shè)計(jì)不合理。 依靠在以上運(yùn)算，轉(zhuǎn)向車輪的最大轉(zhuǎn)角是 30°，依靠三維軟件進(jìn)行模擬，設(shè)置 30°為轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角，可以更直觀的看見(jiàn)轉(zhuǎn)向過(guò)程，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)構(gòu)間無(wú)干涉，見(jiàn)圖 18 圖 向裝置運(yùn)動(dòng)模擬 此時(shí)，完成了轉(zhuǎn)向裝置的三維建模和運(yùn)動(dòng)分析，并 且用 現(xiàn)代設(shè)計(jì) 的 方法模擬 了 真實(shí) 工 的 作狀態(tài)。 查看 過(guò)程，確 定 以上 參數(shù)， 完成轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)。 5 結(jié)論 （ 1） 節(jié)能 賽 車 在 轉(zhuǎn)向裝置總成 中 的分析與計(jì)算 過(guò)程 。 可以 選 擇 的轉(zhuǎn)向總成方案 有不少，通過(guò)了解 節(jié)能賽車 框架 的設(shè)計(jì) 和 整 體規(guī)劃從而 確定轉(zhuǎn)向裝置的總成 可以對(duì)接下來(lái)的 工作 起到 指導(dǎo) 作用 。 19 （ 2）節(jié)能賽車在轉(zhuǎn)向裝置的各 部分 零件中 的 參數(shù)計(jì)算 過(guò)程 和強(qiáng)度和 強(qiáng) 度分析 經(jīng)過(guò) 。關(guān)于車輪定位參數(shù)的相關(guān)計(jì)算，它將對(duì)節(jié)能競(jìng)技賽車的滑行效果和駕駛員行駛的輕巧和舒適度有一定影響。 （ 3） a 轉(zhuǎn)向裝置在三維模型中的建立和工作情況的模擬。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在所有零件中的相互連接的選擇獨(dú)一無(wú)二，恰當(dāng)?shù)南嗷ミB接會(huì)利于 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。轉(zhuǎn)向裝置的輕型化可以減少汽車的重量減少油耗。 參 考 文 獻(xiàn) [1]發(fā)改委 .“十二五”規(guī)劃綱要發(fā)布 [J]2011(4):24. 20 [2]黃金陵 M]機(jī)械工業(yè)出版社 ,2011:52. 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[16]張文春 M]．北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2010:3. 致 謝 21 在這次設(shè)計(jì)完成之時(shí)，四年緊張而又充實(shí)的大學(xué)生活就要畫(huà)上句號(hào)了。大學(xué)的時(shí)光對(duì)我而言是一個(gè)非常美好的回憶，在這四年中，我學(xué)會(huì)了很多東西，我相信通過(guò)這四年的洗禮， 我在以后的工作和生活中可以走得更遠(yuǎn)更好 ! 首先，感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。從論文的選題、提綱的議定、研究方法、篇章結(jié)構(gòu)、理論指導(dǎo)、修改直至最后的各個(gè)環(huán)節(jié)都給予了極大的支持和幫助。 其次，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)。同學(xué)之間的相互學(xué)習(xí)和相互幫助最終克服了許多困難，我才能順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，感謝所有課程的授課老師。在四年的學(xué)習(xí)中，是他們的悉心教導(dǎo)才使我對(duì)專業(yè)的認(rèn)識(shí)不斷加深，并最終完成我的大學(xué)四年求學(xué)生涯。在此，對(duì)所有老師表達(dá)最由衷的感謝。