汽车前轮主动转向执行机构的设计-带开题报告【三维PROE】【9张CAD图纸】

三维预览(1)

本文以现有常规的主动转向系统装置为参考设计基础，借鉴现今优秀的主动转向系统的原理和市场在售汽车的相关数据，重新对齿轮齿条式转向器以及相匹配的主动转向系统机械部分进行详细的设计，并对设计中重要部件进行强度的校核。设计的主要内容包括：轿车转向系统主参数的确定，齿轮齿条转向器的设计，双行星排主动转向控制器的设计。其中主动转向器的设计是设计中的难点，它是采用两列行星齿轮机构来实现叠加的主动转向控制，最后分别运用Auto CAD和PRO/E软件进行二维工程图纸和三维实体的绘制。

关键词：主动转向控制；前轮；齿轮齿条；行星齿轮

ABSTRACT
Active steering system can ensure vehicles in any speed can provide the ideal steering control, while strengthening the cars in the safety of high-speed condition, improved driver when driving a car the flexibility and comfort, and compared with conventional methods, active steering system more reliable, failure to even lower．
This design is based on the front-wheel existing active steering system, reference information of advanced active steering system and related data of some cars, redesign the theory of steering system with gear and rack and matching active steering system structure scheme of mechanical part． Design of the main content includes: the main steering system of parameters, the design of steering gear rack, active steering the controller design, including active steering is the difficulty in the design, use the stars to implement active steering gear control, finally I use Auto CAD and PRO/E software for the 2D & 3Ddrawings．

Key Words：active steering; front wheel; Rack and pinion; planetary gear

目录
1绪论1
1.1转向系统综述2
1.2转向系统的功能2
1.3主动转向系统特点3
1.4主动转向研究现状4
1.4.1国外研究现状4
1.4.2国内研究现状5
1.5本章小结5
2转向系统主要参数的确定6
2.1转向盘的直径6
2.2转向盘回转的总圈数6
2.3转向系的效率6
2.4转向系的传动比7
2.4.1转向时加在转向盘上的力7
2.4.2小齿轮最大转矩8
2.4.3转向系的角传动比8
2.4.4转向器的角传动比9
2.5本章小结9
3主动转向执行机构的设计10
3.1齿轮齿条式转向器的设计计算10
3.1.1齿轮齿条结构的几何设计10
3.1.2齿轮齿条设计及校核11
3.2主动转向控制器几何结构设计16
3.3主动转向控制器行星齿轮设计计算18
3.4主动转向控制器行星齿轮可行性设计24
3.5主动转向控制器蜗轮蜗杆设计计算28
3.5.1蜗轮蜗杆传动比的确定28
3.5.2蜗轮蜗杆的设计计算30
4主动转向执行机构三维模型绘制35
4.1执行机构三维建模35
4.2本章小节36
结论37
致谢38
参考文献39
附录41

1绪论
从18世纪60年代，法国人N.J在纽芬兰制成了世界上第一辆蒸汽机驱动的三辆汽车到现在，从整个汽车转向系统的发展历史我们可以看到，汽车的主动转向技术已渐渐成为今后车辆转向技术发展的主要趋势[1]。
最早的汽车上使用的转向系统为机械式转向，到后来发展到现在常用在实车上的液压方式的助力转向方式、以及基于电动电机传动理论的助力转向形式，另外还包含未在实车上进行应用的线控转向方式。基于以上几种助力转向方式，逐渐发展起来一种主动转向系统。主动前轮转向技术是通过对汽车前轮转向角的调节，改变前轮转向的作用力和力矩分布，从而提高车辆的操纵稳定性，这样，特别是在特殊的粘合系数道路行驶和在强侧风或路面不平时，车辆不需要制动系统以及车辆驱动系统参与，仅通过主动前轮转向执行装置的介入就能较好的改善车辆的操控性和稳定性，另外主动转向控制系统还可针对具体的情况，对驾驶员的转向误操作进行适当的修正[2,3]。
轿车主动转向系统继续沿用了传统转向系统中的基础的机械构件，包括方向盘、转向中间轴、齿轮和齿条啮合的转向机构以等相关的机构。独创的方面在于在传统的方向盘之后的结构中，增加了一种新的转向控制器，即轿车的主动转向执行机构，该机械结构包含着一套双排行星齿轮构件结构。由于存在伺服控制电机的存在，该机构能更加方便地与其他类型的控制系统进行集成控制，为后来的汽车在转弯方面的集成系统理论原理控制奠定了良好的基础[4]。
1.1转向系统综述
下面介绍三种基础的机械转向器形式。
1、蜗杆转向器
曲柄销的转向装置是由一个蜗杆传动的。该蜗杆具有梯形形式的螺纹，并在曲柄上设置一个手指销，曲柄和转向摇臂轴被零件所连接成到一个整体中。转向时，转向轮通过锥形螺旋蜗杆嵌在周围的电弧运动的转向臂轴侧的旋转手指侧槽。这种转向装置通常用在一个需要较大转向动力来实现转向的卡车上面。
2、循环球式转向器
这种转向装置是通过增加一组齿轮机构，实现转向盘的减速，然后将使转向盘的圆周运动转变变为蜗轮蜗杆的不同方向的旋转运动，再通过其他一些较为复杂的机械方式进行转换运动形式，最后转换成为直线运动，最后由执行的横拉杆进行最终的转向控制。这种机构比较古老，目前大部分的现有的轿车已经不再继续的使用。目前较新的机构是闭式丝杠形式，因此这种机构才被命名为滚珠循环球式。
3、齿轮齿条式转向器
它是最普通的转向装置之一。基本结构是一对小齿轮和一个机架所组成的，这是与彼此啮合。当我们将欲转向轴所连接的小齿轮进行旋转运动的时候，与他相啮合的另一根齿条便转化为直线的运动。齿条连接转向设置的横拉转向杆，进而带动汽车的前方转向轮进行转向运动。所以，这是一种最简单的转向器[1

三维预览(2)

A0-转向控制器

A0-总装配图

A2-齿条

A3-输入轴

A3-蜗杆

A3-蜗轮

A3-斜齿轮轴

A3-行星架

A3-支撑盘