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畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目:本田鋒范轎車齒輪齒條轉向器設計
2013年 12月 10日
專心---專注---專業(yè)
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一、畢業(yè)設計(論文)綜述
1.題目背景及研究意義
伴隨著中國汽車市場的繁榮發(fā)展,為整車企業(yè)做配套供應的零部件企業(yè)正在慢慢轉變角色,特別是擁有核心技術的零部件企業(yè),將與專攻總成或系統(tǒng)開發(fā)的企業(yè)展開更多的合作,與整車企業(yè)建立同步開發(fā)或超前開發(fā)的新型整零配套合作的模式也在逐步形成。
汽車轉向系統(tǒng)作為汽車操控總成的重
2、要組成部分,用來保持或者改變汽車行使方向的機構,轉向系統(tǒng)應準確、快速、平穩(wěn)地響應駕駛員的轉向指令,轉向系統(tǒng)受到外界擾動時,在駕駛員松開方向盤的狀態(tài)下,應保證汽車自動返回穩(wěn)定的直線行使狀態(tài)。轉向系統(tǒng)是汽車零部件中安全系數(shù)要求很高的產(chǎn)品之一,其未來發(fā)展的情況,將會對整個汽車行業(yè)產(chǎn)生至關重要的影響。
2.國內外相關研究情況
轉向器是轉向系主要構成的關鍵零件,隨著電子技術在汽車中的廣泛應用,轉向裝置的結構也有很大變化。從目前使用的普遍程度來看,主要的轉向器類型有4種:有蝸桿銷式(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(jīng)被廣泛使用在汽車
3、上。
齒輪齒條式轉向器是一種最常見的轉向器。其基本結構是一對相互嚙合的小齒輪和齒條。轉向軸帶動小齒輪旋轉時,齒條便做直線運動。有時,靠齒條來直接帶動橫拉桿,就可使轉向輪轉向。所以,這是一種最簡單的轉向器。它的優(yōu)點是結構簡單,成本低廉,轉向靈敏,體積小,可以直接帶動橫拉桿。在汽車上得到廣泛應用。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、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%。
4、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(xiàn)今的90%以上了。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%。
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
5、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。齒輪齒條式轉向器的主要優(yōu)點:結構簡單、緊湊;殼體采用鋁合金或鎂合金壓鑄而成,轉向器的質量比較??;傳動效率高達90%;齒輪與齒條之間因磨損出現(xiàn)間隙后,利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調節(jié)的彈簧,能自動消除間隙,這不僅可以提高轉向系統(tǒng)的剛度,還可以防止工作時產(chǎn)生沖擊和噪聲;轉向器占用體積??;制造成本低。
而現(xiàn)代汽車轉向器的發(fā)展趨勢如下:
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。“變速比和高剛性”是目前世界上
6、生產(chǎn)的轉向器結構的方向。
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)。
3.低成本、大批量專業(yè)化生產(chǎn)
隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化,石油危機造成經(jīng)濟衰退,汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性,因此,要設計低成本、合理化生產(chǎn)線,盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對零部件生產(chǎn),特別是轉向器的生產(chǎn),更表現(xiàn)突出。
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。
7、二、本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1.主要內容
1.1轉向系的發(fā)展及國內轉向器發(fā)展狀況
1.2轉向系系統(tǒng)分析
1.2.1轉向系的設計要求
1.3.轉向器設計與計算
1.3.1轉向系計算載荷的確定
1.3.1.1原地轉向阻力矩
1.3.1.2轉向盤手力
1.3.2齒輪齒條設計
1.3.3齒條的強度計算
1.3.3.1齒條的受力分析
1.3.3.2齒條桿部受拉壓的強度計算
1.3.3.3齒條齒部彎曲強度的計算
1.3.4小齒輪的強度計算
1.3.4.1
8、齒面接觸疲勞強度計算
1.3.4.2曲疲勞強度計算
2.采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 研究方案
(1)齒輪齒條式轉向器布置形式的選擇
根據(jù)齒輪齒條式轉向器和轉向梯形相對前軸位置的不同,在汽車上有四種布置形式:轉向器位于前軸后方,后置梯形;轉向器位于前軸后方,前置梯形;轉向器位于前軸前方,后置梯形;轉向器位于前軸前方,前置梯形。
(2)齒輪齒條嚙合參數(shù)的選擇
齒輪齒條嚙合傳動時,根據(jù)小齒輪螺旋角與齒條齒傾角的大小和方向不同,可以構成不同的傳動方案。在設計時,只要合理的選取這幾個參數(shù)就可以獲得需要的傳動比。但是小齒輪的模數(shù)不能太小,否則會
9、使齒條齒廓在嚙合時嚙合點離齒頂太近,齒根的彎曲應力增大,易產(chǎn)生崩齒。同時小齒輪的變位系數(shù)不能太大,否則會造成齒條齒頂平面與小齒輪齒根圓柱面的間隙過小,對潤滑不利,而且容易造成轉向器卡死的現(xiàn)象。
(3)轉向器效率的分析
轉向器的效率分為正效率η+與逆效率η-。齒條輸出功率與轉向器小齒輪軸輸入功率之比稱為轉向器的正效率;小齒輪軸的輸出功率與齒條的輸入功率之比稱為轉向器的逆效率。轉向器的正逆效率主要受轉向器內摩擦功率的影響,P入=P出+P摩擦,所以當摩擦功率不變時,隨著負載的增大,轉向器的效率也增大。但是如果負載的方向與齒條軸線方向重合時,有可能使轉向器的內摩擦功率增大,是轉向器的效率下降。下面
10、的計算認為轉向器中摩擦副的摩擦因數(shù)為常數(shù),而且作用的齒條上的力是沿齒條軸線方向的。
(4)轉向器的強度校核
轉向器有EPS與非EPS兩種狀態(tài),兩種狀態(tài)都有相應的轉向器與之匹配。要求兩種狀態(tài)下轉向梯形結構不變,轉向器使用相同的殼體,齒條行程相同,小齒輪花鍵規(guī)格相同,齒條直徑以及齒條螺紋部分相同,唯一不同的是齒輪與齒條的參數(shù)。
(5)運用AutoCAD軟件繪制轉向器總裝配圖以及主要部件的零部件;
2.2 已知參數(shù)
本次設計本田鋒范轎車的基本參數(shù)如下:
本田鋒范1.5L手動版轎車的基本參數(shù)
發(fā)動機功率
88 kw
最高車速
180 km
11、/h
轉矩
145 Nm
最高轉速
6600 r/min
長*寬*高
4422*1695*1470mm
軸距
2250 mm
三、本課題研究的重點及難點,前期已開展工作
1.
重點:
(1)齒輪齒條的轉向器的基本原理及其優(yōu)缺點;
(2)轉向器運作機構的功能與要求、構造形式及操縱原理;
(3)轉向器各強度參數(shù)的計算分析;
(4)CAD零件圖紙的繪制;
難點:
(1)轉向系系統(tǒng)的結構分析;
(2)強度校核分析;
2. 前期已開展工作
在撰寫開題報告之前已查閱了大量關于汽車轉向器方面的書籍、期刊和手冊,并且收集了一些汽車轉向器及其
12、零部件的視頻、圖片和文字等信息,通過進行了這些前期工作,使我對汽車轉向器的功用、結構和工作原理都有了進一步的了解和認識,相信能比較成功地完成這次畢業(yè)設計。
四、完成本課題的工作方案及進度計劃(按次填寫)
第1周——第3周:明確畢業(yè)設計題目,收集資料,弄懂轉向器機構原理,明確設計的任務及要求,撰寫開題報告。
第4周——第6周:具體規(guī)劃設計進程,AutoCAD軟件練習和確定設計方案。
第7周——第11周:設計計算轉向器的主要零部件參數(shù),應用AutoCAD軟件繪制轉向器總裝配圖以及主要部件的零部。
第12周——第13周:進行畢業(yè)設計總結,論文初稿書寫。
第14周——第15周:論文定稿,
13、準備畢業(yè)答辯。
5 指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導教師: 年 月 日
6 所在系審查意見:
系主管領導: 年 月 日
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