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河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
（學(xué)生填表）
學(xué)院： 車(chē)輛與交通工程學(xué)院 2015年 3 月31 日
課題名稱(chēng)
柴油動(dòng)力微型客車(chē)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)）
學(xué)生姓名
張崢耀
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
車(chē)輛112
課題類(lèi)型
工程設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
林維
職稱(chēng)
副教授
課題來(lái)源
1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是整車(chē)系統(tǒng)中必不可少的最基本的組成系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響著汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和安全性，也是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成。隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)于舒適、安全性能要求的不斷提高，對(duì)轉(zhuǎn)向器的安全性及操作穩(wěn)定性的要求也進(jìn)一步提高。
汽車(chē)在行駛過(guò)程中，需按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂汽車(chē)轉(zhuǎn)向。就轎車(chē)而言，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過(guò)一套專(zhuān)設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋上的車(chē)輪相對(duì)于汽車(chē)縱軸線(xiàn)偏轉(zhuǎn)一定角度。在汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車(chē)恢復(fù)原來(lái)的行駛方向。這一套用來(lái)改變或恢復(fù)汽車(chē)行駛方向的專(zhuān)設(shè)機(jī)構(gòu)，即稱(chēng)為汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車(chē)轉(zhuǎn)向系的功用是，保證汽車(chē)能按駕駛員的意志而進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛。
按轉(zhuǎn)向能源的不同 ，轉(zhuǎn)向系可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。轉(zhuǎn)向系以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系，叫機(jī)械轉(zhuǎn)向系；兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系叫動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。傳統(tǒng)的汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械轉(zhuǎn)向系，汽車(chē)的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是由駕駛員操縱方向盤(pán)，通過(guò)轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車(chē)輪而實(shí)現(xiàn)的。機(jī)械式轉(zhuǎn)向器形式可以分為：齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷(xiāo)式，常用的是齒輪齒條式和循環(huán)球式。目前大部分低端微客采用的就是齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
但是，隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)的時(shí)速也在快速提升。高速汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力矩比普通汽車(chē)要大得多，單靠選用角傳動(dòng)比較大的轉(zhuǎn)向器來(lái)提高機(jī)械轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)效率，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向輕便和行車(chē)安全的要求，機(jī)械轉(zhuǎn)向系也很難兼顧操縱省力和靈敏兩方面的要求。因此，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，助力轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)向加力裝置是以發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力為能源來(lái)增大駕駛員操縱轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的力量，從而使操縱十分簡(jiǎn)單，同時(shí)選用傳動(dòng)比較小的轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，還能滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向靈敏的要求。目前已在各類(lèi)各級(jí)汽車(chē)上獲得廣泛應(yīng)用。
本次設(shè)計(jì)通過(guò)分析轉(zhuǎn)向器的功能要求，結(jié)合轉(zhuǎn)向器的布置設(shè)計(jì)，比較各類(lèi)型的轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)計(jì)一款轉(zhuǎn)向器。根據(jù)一些指定的參數(shù)結(jié)合《汽車(chē)設(shè)計(jì)》和其他相關(guān)書(shū)籍中關(guān)于轉(zhuǎn)向器的理論知識(shí)，給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的選擇范圍，使設(shè)計(jì)出的轉(zhuǎn)向器符合使用要求。并通過(guò)汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，鞏固和加強(qiáng)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算和編寫(xiě)技術(shù)文件等的基本功能，為以后從事汽車(chē)設(shè)計(jì)方面的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
2. 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述
作為汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計(jì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性，使汽車(chē)具有良好的操縱性能，始終是各汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3個(gè)基本發(fā)展階段
機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，采用純粹的機(jī)械解決方案，為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤(pán)，因此占用的空間很大，整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙，駕駛員負(fù)擔(dān)較重，特別是重型汽車(chē)轉(zhuǎn)向阻力較大，單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車(chē)、農(nóng)用車(chē)上仍有使用。
自1953 年通用汽車(chē)公司在凱迪萊克和別克轎車(chē)上首次批量使用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）以來(lái), 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)給汽車(chē)帶來(lái)了巨大的變化:人不再需要靠大直徑的轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)向力矩, 轉(zhuǎn)向盤(pán)的減小, 使得駕駛室變得寬敞起來(lái), 座椅布置也變得更為舒適了;液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在降低了轉(zhuǎn)向操縱力的同時(shí), 也使轉(zhuǎn)向變得更為靈敏。隨著技術(shù)的發(fā)展,液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、價(jià)格和所消耗的功率等方面都取得了驚人的進(jìn)步。今天,液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾乎成為銷(xiāo)售汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)裝備。
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用，1988年日本鈴木公司首次開(kāi)發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的Cervo車(chē)上，隨后又配備在Alto上。此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車(chē)向大型轎車(chē)和客車(chē)方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車(chē)公司、三菱汽車(chē)公司、本田汽車(chē)公司，美國(guó)的Delphi公司，英國(guó)的Lucas公司，德國(guó)的ZF公司，都研制出了各自的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)系系統(tǒng)的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展，并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開(kāi)發(fā)的EPS僅低速和停車(chē)時(shí)提供助力，高速時(shí)EPS將停止工作。新一代的EPS則不僅在低速和停車(chē)時(shí)提供助力，而且還能在高速時(shí)提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，EPS技術(shù)日趨完善，并且其成本大幅度降低，為此其應(yīng)用范圍將越來(lái)越大。
汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤(pán)模塊、轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊和主控制器3個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源等輔助模塊組成。它是一種全新概念的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于其取消了方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向車(chē)輪間的機(jī)械連接，通過(guò)軟件協(xié)調(diào)它們之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)一系列傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊功能。汽車(chē)線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)、提高整車(chē)主動(dòng)安全性，使汽車(chē)性能適應(yīng)更多非職業(yè)駕駛員的需求，對(duì)廣大消費(fèi)者有著巨大的吸引力[9]。但是由于可靠性要求及制造成本較高，該系統(tǒng)距離普及仍有一段距離。
3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
本畢業(yè)論文課題的研究?jī)?nèi)容主要包括：
1. 熟悉和掌握汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其各大類(lèi)型分類(lèi)；
2. 比較研究各種汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實(shí)際汽車(chē)車(chē)型中的應(yīng)用；
3. 熟悉和掌握汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工作原理；
4. 熟悉和掌握汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)參量；
5. 分析和研究汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)、制造時(shí)的應(yīng)注意的事項(xiàng)；
6. 分析未來(lái)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展新趨勢(shì)
總之，本設(shè)計(jì)的主要工作就是設(shè)計(jì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、功能特點(diǎn)和技術(shù)參量；通過(guò)大量的數(shù)據(jù)文獻(xiàn)資料及實(shí)踐調(diào)研得出汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。
4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法
為了提高駕駛舒適度，減駕駛員的負(fù)擔(dān)，本方案采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向力。
1、機(jī)械式轉(zhuǎn)向器的選擇
機(jī)械式轉(zhuǎn)向器常見(jiàn)的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷(xiāo)式等。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器利用齒輪齒條將方向盤(pán)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為橫拉桿的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由于齒條可集成為橫拉桿的一部分，固可省去轉(zhuǎn)向直拉桿，使轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)，體積減小，所以本轉(zhuǎn)向器采用齒輪齒條式結(jié)構(gòu)。目前大部分客車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也都采用該結(jié)構(gòu)。
2、布置方案的選擇
液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系中，根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者在轉(zhuǎn)向裝置中的布置和聯(lián)接關(guān)系的不同，液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置分為整體式、組合式和分離式三種結(jié)構(gòu)形式。整體式結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間少，且適用于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，加上由于微型客車(chē)空間限制，本設(shè)計(jì)選用整體式布置方法。
5. 實(shí)施計(jì)劃
5周 調(diào)研，搜索、分析資料。
6周 全組集體討論，確定總體方案與部件方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告
7—9周 完成主要總圖設(shè)計(jì)。
10—11周 完成零、部件圖設(shè)計(jì)，并完成機(jī)繪圖。
12—13周 按要求整理、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、整理圖紙及全部設(shè)計(jì)文件，最后交卷。
14周 老師審核、護(hù)審評(píng)閱設(shè)計(jì)，答辯，評(píng)定成績(jī)。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
教研室意見(jiàn)
教研室主任簽字： 年 月 日