轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【齒輪齒條轉(zhuǎn)向器】

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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 附錄 A The active steering system from BMW Active steering system of control components and engine electronic parts, dynamic stability control system (DSC) and two yaw rate sensors connected mutually. On the basis of the system provided information, it with an average of 100 times per second operation speed, provide the most real-time, the most ideal steering Angle. By measuring system, can control the Angle to the driver's intentions. Dynamic stability control system based on the number of turns can calculate the speed, and yaw rate sensor can be monitor the vertical axis of the vehicle stability. For new 5 is running on a line on whether an ideal or on the road of the trend, active steering system always can sensing. When there is a special case of an emergency, such as dodge, all cars will naturally occur oversteer phenomenon. Active steering system at the beginning, and can detect in milliseconds acoordingly adjusted to Angle within. That is, the system can ride in the imperceptible in automatically reversal steering system to balance the body, so as to increase the the security of driving. And if active steering system itself wasn't enough to maintain the stable advanced vehicle route, dynamic stability control system timely intervention, reduce engine will power to impose individual wheel brake or. One thousand control software failure, how to do? BMW engineers had expected to this. In pure line control steering system, electronic control signal to the steering wheel and wheels, between the mechanical structure and not directly connected. Equipped with active steering system of new 5 department is different, even if its system problem, can still be a turn, only the action to Angle can't increase or decrease. For software obstacles and cause serious mistakes is never allowed to happen, Philip kohn doctor explained: "all the information in computer in two respectively in a different way to carry on the analysis,only active steering system The results of the two sets of same instructions to be accepted, and if the results of conflict, the system will will be closed. "Mechanical and electronic device that clever apply bring out the best in each other, BMW to becoming the first corner flexibility and fusion in a car until stability. When the driver removes steering wheel turned an Angle, it turned to the wheel will will deflect a fixed Angle. Drivers in turning process, need to change, according to gently road speed change and other factors, and constantly through the rotating steering wheel to adjust the Angle of steering wheel, maintain the drivers of the track to wish to turn to. The traditional steering system has its own advantages, such as reliable, low failure rate to, there exist some disadvantages, that is steering transmission ratio if is larger, vehicles in low speed to more light, but in high speed to appears too sensitive, steering stability becomes poor. If, on the other hand, turned to the transmission ratio, high speed in smaller vehicles to will appear sedate, but in low speed state, will be hard to. The characteristics of the largest active steering system, be according to the driving conditions, automatic regulation vehicles, and transmission ratio to increase or decrease the front wheel steering Angle. In the low speed, the role of the motor with drivers steering wheel rotation of the direction, steering transmission ratio increases, can reduce the demand for drivers to force. In high speed of operation, motor direction and the drivers in opposite directions, steering wheel rotation this reduced the front wheel steering Angle, to reduce the transmission ratio, steering stability improved. In addition to the more comfortable, more flexible, active steering system outside and the important thing is that the more security, which mainly embodies in the vehicle in the high-speed turned suddenly. For example in the highway a high speed suddenly to go beyond looped a car and then returned to the driveway, or in a high speed suddenly found the obstacles to a sharp turn, it is easy to appear understeer or to excessive, vehicles will deviate from the direction of his book, may lose control. In this case, usually the DSC larger superkings cars BMW system through the intervention process control vehicle braking stability, will greatly reduce traffic speed, increased energy consumption. And active steering system to start from a judge will turn to appeared after the case, through the electronic control mechanical regulation of device automatic correction to reduce the yaw Angle, intervention occurred. And DSC system in other cars don't have to like driving, ensure intervention of driving stability. However, when active steering system can not complete the control of vehicle, DSC system will participate in to work. Therefore, active steering system need and DSC system to cooperate to use. 附錄 B 來自寶馬的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制組件與引擎的電子零件、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)(DSC)和兩只偏航率傳感器相聯(lián)相通。依據(jù)這些系統(tǒng)提供的信息，它以平均每秒100次的運(yùn)算速度，提供最實(shí)時(shí)、最理想的轉(zhuǎn)向角度。系統(tǒng)通過測量轉(zhuǎn)向角度，可以掌握駕駛者的意圖。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)依據(jù)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)可以計(jì)算出車速，而偏航率傳感器則可隨時(shí)監(jiān)控車輛垂直軸的穩(wěn)定性。對于新5系是否行駛在理想線路上或是有偏離路線的趨勢，主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)始終都能明察秋毫。 　　當(dāng)發(fā)生特別緊急的情況時(shí)，例如閃避，所有的汽車都會自然地發(fā)生轉(zhuǎn)向過度的現(xiàn)象。主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在一開始就能察覺，并于毫秒之內(nèi)相應(yīng)地調(diào)整轉(zhuǎn)向角度。也就是說，系統(tǒng)能在駕乘者不知不覺中自動(dòng)地反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來平衡車身，從而提高了行車安全性。而如果主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自身不足以讓車輛維持穩(wěn)定的先進(jìn)路線時(shí)，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)將及時(shí)介入，降低引擎馬力或?qū)€(gè)別車輪施以剎車。 　　萬一控制軟件失效了，怎么辦？寶馬工程師早已料想到這點(diǎn)。在純粹的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向由電子信號控制，方向盤與車輪之間并沒有直接的機(jī)械結(jié)構(gòu)相聯(lián)。配備主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的新5系則與其不同，即使系統(tǒng)發(fā)生故障，仍然能進(jìn)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作，只不過其轉(zhuǎn)向角度無法增加或減少。因軟件障礙而造成嚴(yán)重的轉(zhuǎn)向失誤也是絕對不允許發(fā)生的，菲利普·孔恩博士解釋道："所有的信息分別在兩臺計(jì)算機(jī)中以不同方式進(jìn)行分析，只有兩臺的結(jié)果相同時(shí)指令才被接受，如果結(jié)果出現(xiàn)矛盾，系統(tǒng)就會自行關(guān)閉。" 　　機(jī)械與電子裝置的巧妙運(yùn)用相得益彰，使得寶馬成為第一家融合彎道靈活性與直道穩(wěn)定性于一車的公司。 　　當(dāng)駕駛者將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，那轉(zhuǎn)向輪必然就會偏轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度。駕駛者在轉(zhuǎn)彎過程中，需要根據(jù)路面彎度變化、車速變化等因素，不斷通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤來調(diào)整轉(zhuǎn)向輪的角度，維持駕駛者希望達(dá)到的轉(zhuǎn)向軌跡。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有它自身的優(yōu)點(diǎn)，如轉(zhuǎn)向可靠、故障率低等，同時(shí)也存在一定的弊病，那就是轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比如果較大，則車輛在低速下轉(zhuǎn)向比較輕便，但在高速狀態(tài)下轉(zhuǎn)向則顯得過于靈敏，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差。相反，如果轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比較小，車輛在高速時(shí)轉(zhuǎn)向會顯得穩(wěn)重，但在低速狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向會比較吃力。 主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的特點(diǎn)，就是依據(jù)駕駛條件，自動(dòng)調(diào)節(jié)車輛轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，從而增加或減小前輪的轉(zhuǎn)向角度。在低速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的作用與駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的方向一致，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比增大，可以減少駕駛者對轉(zhuǎn)向力的需求。在高速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向與駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤方向相反，這減少了前輪的轉(zhuǎn)向角度，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比減小，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性提高。 除了更舒適、更靈活之外，主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有很重要的一點(diǎn)就是更安全，這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在車輛高速行駛中的突然轉(zhuǎn)向。例如在公路上高速行駛時(shí)突然變線以超越另一輛車然后回到車道時(shí)，或者高速行駛中突然發(fā)現(xiàn)前方有障礙物需要急轉(zhuǎn)彎時(shí)，很容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度，車輛將偏離自己預(yù)定的方向，可能失去控制。在這種情況下，通常寶馬車系的DSC系統(tǒng)通過干預(yù)制動(dòng)過程控制車輛的穩(wěn)定，行車速度將大幅度降低，增加能量的損耗。而主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從轉(zhuǎn)向一開始就會判斷轉(zhuǎn)向后出現(xiàn)的情況，通過電子控制的機(jī)械調(diào)控器自動(dòng)修正轉(zhuǎn)向角度，干預(yù)降低偏航情況的發(fā)生。而DSC系統(tǒng)不必像在其他車輛中那樣干預(yù)駕駛，保證車輛行駛的平穩(wěn)性。不過，當(dāng)主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法完成對車輛的控制時(shí)，DSC系統(tǒng)將參與到工作中來。因此，主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要與DSC系統(tǒng)配合使用。 4 SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 郭天辰 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛07-3班 指導(dǎo)教師姓名 田芳 職稱 實(shí)驗(yàn)員 從事 專業(yè) 汽車運(yùn)用技術(shù) 是否外聘 □是□否 題目名稱 轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義 主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機(jī)械構(gòu)件，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。其最大特點(diǎn)就是在轉(zhuǎn)向盤和齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)之間的轉(zhuǎn)向柱上集成了一套雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，用于向轉(zhuǎn)向輪提供疊加轉(zhuǎn)向角。主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過一組雙行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向疊加功能，完美地解決了低速時(shí)轉(zhuǎn)向靈活輕便與高速時(shí)保持方向穩(wěn)定性的矛盾，并在此基礎(chǔ)上通過轉(zhuǎn)向干預(yù)來防止極限工況下車輛轉(zhuǎn)向過多的趨勢，進(jìn)一步提高了車輛的穩(wěn)定性。同時(shí)，該系統(tǒng)能方便地與其他動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)進(jìn)行集成控制，為今后汽車底盤一體化控制奠定了良好的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)是通過合理整合已有的設(shè)計(jì)，閱讀大量文獻(xiàn)，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，以及傳統(tǒng)機(jī)械制圖的步驟和規(guī)則，掌握制動(dòng)器總成的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，以及進(jìn)一步扎實(shí)汽車設(shè)計(jì)基本知識，學(xué)會用CAD進(jìn)行基本二維制圖，同時(shí)提高分析問題和解決問題的能力。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 對轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析，并根據(jù)選定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要參數(shù)的確定，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器的設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行必要的運(yùn)動(dòng)分析和強(qiáng)度校核。 要求：1、查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)使用相關(guān)軟件。 2、計(jì)算參數(shù)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件繪圖。 3、編寫設(shè)計(jì)說明書。說明書內(nèi)容完整，格式規(guī)范。 4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，圖面清晰。 三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果 1．設(shè)計(jì)說明書一份。說明書字?jǐn)?shù)：15000字以上。 2．圖紙：折合0號圖3張。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱參考資料，了解轉(zhuǎn)向器的功能、主要結(jié)構(gòu)。撰寫開題報(bào)告。 第2周（3月1日～3月11日） （2）開題。第2周（3月11日） （3）分析并確定轉(zhuǎn)向器的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零部件及相互位置關(guān)系。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照有關(guān)的設(shè)計(jì)要求和順序進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計(jì)算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對給定的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)選轉(zhuǎn)向器的總體方案。第3周（3月12日～3月20日） （4）進(jìn)行轉(zhuǎn)向器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。第4～5周（3月21日～4月2日） （5）完成部分設(shè)計(jì)圖紙，折合0# 圖紙1張，完成說明書初稿。第6周～8周（4月3日～4月22日） （6）中期檢查。第8周（4月22日） （7）完成轉(zhuǎn)向器裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計(jì)說明書 第9~13周（4月23日～5月27日） （8）設(shè)計(jì)及說明書初稿提交。第13周（5月27日） （9）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改。 第14～16周（5月28日～6月17日） （10）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第17周（6月18日～6月 20日） 五、主要參考資料 ? [1] 蔣勵(lì),余卓平,高曉杰.寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)概述[J].汽車技術(shù),2006.4 [2] 王望予主編.汽車設(shè)計(jì),第四版[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [3] 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造[M]. 北京:人民交通出版社,2002.3 [4] 劉惟信主編.汽車設(shè)計(jì)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006 [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,第3卷[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8 [6] 李秀珍主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版,2005.1 [7] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,齒輪傳動(dòng)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.3 [8] 陳曉南,楊培林主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京:科學(xué)出版社,2007.2 [9] 張策主編,機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.9 [10] 饒振鋼編著.行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京:國防工業(yè)出版社,1994.6 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 本科學(xué)生畢業(yè)論文 轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程B07-3班 學(xué)生姓名： 郭天辰 指導(dǎo)教師： 田 芳 職 稱： 實(shí)驗(yàn)師 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of the Mechanical Institutions of the Front-Wheel Active Steering System Candidate：Guo Tianchen Specialty：Construction Machinery Class：Vehicle engineering B07-3 Supervisor：Tian Fang Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目:轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 院 系 名 稱:汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-3 學(xué) 生 姓 名: 郭天辰 導(dǎo) 師 姓 名: 田芳 開 題 時(shí) 間: 2011-03-02 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 郭天辰 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛07-3班 指導(dǎo)教師姓名 田芳 職稱 實(shí)驗(yàn)員 從事 專業(yè) 汽車運(yùn)用技術(shù) 是否外聘 □是□否 題目名稱 轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 汽車上用來改變或恢復(fù)其行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來改變汽車行駛方向和保持汽車直線行駛的機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向管柱等組成。轉(zhuǎn)向器將轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)或齒條軸的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并對轉(zhuǎn)向操縱力進(jìn)行放大的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器一般固定在汽車車架或車身上，轉(zhuǎn)向操縱力通過轉(zhuǎn)向器后一般還會改變傳動(dòng)方向。在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系，機(jī)械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向器屬于汽車系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，它在汽車系統(tǒng)中占有重要位置，因而它的發(fā)展同時(shí)也反映了汽車工業(yè)的發(fā)展，它的規(guī)模和質(zhì)量也成為了衡量汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 作為汽車的一個(gè)重要組成部分，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛?cè)巳海嚨牟倏v設(shè)計(jì)顯得尤為重要。 前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與其控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合有效的提高了汽車行駛的安全性和穩(wěn)定性，極大地提高了汽車的使用性能，二者相輔相成，缺一不可。本次設(shè)計(jì)主要是通過對主動(dòng)轉(zhuǎn)向特性的分析，熟悉主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的工作原理，設(shè)計(jì)轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并對其部分零件進(jìn)行有效性的校核，完成轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。 自從汽車發(fā)明以來，駕駛轉(zhuǎn)向的傳動(dòng)裝置通常都是固定的，方向盤與前輪的轉(zhuǎn)向角度比始終一成不變。如果采用直接轉(zhuǎn)向，駕駛者在過急彎時(shí)就不需要大幅轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，但是在高速行駛時(shí)，方向盤細(xì)微的動(dòng)作都將會影響到行駛穩(wěn)定性；反過來說，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)越是間接，車輛在高速公路上的行駛穩(wěn)定性就越高，但是必須犧牲過彎時(shí)的操控性。所以，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都必須在安全性與舒適性之間做出權(quán)衡。 而主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的機(jī)械構(gòu)件，包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。其最大特點(diǎn)就是在轉(zhuǎn)向盤和齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)之間的轉(zhuǎn)向柱上集成了一套雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，用于向轉(zhuǎn)向輪提供疊加轉(zhuǎn)向角。主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過一組雙行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向疊加功能，完美地解決了低速時(shí)轉(zhuǎn)向靈活輕便與高速時(shí)保持方向穩(wěn)定性的矛盾，并在此基礎(chǔ)上通過轉(zhuǎn)向干預(yù)來防止極限工況下車輛轉(zhuǎn)向過多的趨勢，進(jìn)一步提高了車輛的穩(wěn)定性。同時(shí)，該系統(tǒng)能方便地與其他動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)進(jìn)行集成控制，為今后汽車底盤一體化控制奠定了良好的基礎(chǔ)。 主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的的雙行星齒輪機(jī)構(gòu)包括左右左右兩副行星齒輪機(jī)構(gòu)，公用一個(gè)行星架進(jìn)行動(dòng)力傳遞，左側(cè)的主動(dòng)太陽輪與轉(zhuǎn)向盤相連，將轉(zhuǎn)向盤上輸入的轉(zhuǎn)向角經(jīng)由行星架傳遞給右側(cè)的行星齒輪副，而右側(cè)的行星齒輪具有兩個(gè)轉(zhuǎn)向舒服自由度，一個(gè)是行星架傳遞的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角，另一個(gè)是由伺服電機(jī)疊加轉(zhuǎn)角輸入。右側(cè)的太陽輪作為輸出軸，其輸出的轉(zhuǎn)向角度是由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角度與伺服電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的行星架轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)向盤相同，增加了后者的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度，高速時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行星架與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向相反，疊加后減少了實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度，轉(zhuǎn)向過程變得更為間接，提高了汽車的穩(wěn)定性和安全性。轉(zhuǎn)動(dòng)車輪所用的力量，并不是由電動(dòng)機(jī)決定，而是由獨(dú)立的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向裝置一同決定的。主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的其他組成部件還包括判定當(dāng)前駕駛條件和駕駛者指令的獨(dú)立控制單元和多個(gè)傳感器。 主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)隨著汽車技術(shù)的發(fā)展受到國內(nèi)外的重視，同濟(jì)大學(xué)和北京科技大學(xué)都對主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有著深入的研究，隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和人們對于汽車安全性能要求的提高，會有更多的技術(shù)運(yùn)用到主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當(dāng)中來。在國外，上世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始了對主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，而近幾年這項(xiàng)技術(shù)才從理論階段應(yīng)用于實(shí)車上。比較典型的就是德國寶馬公司和ZF公司開發(fā)的一套主動(dòng)前輪系統(tǒng)，此系統(tǒng)已經(jīng)裝備于部分寶馬3系和5系車之上。寶馬的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器通過對駕駛員輸入的方向盤轉(zhuǎn)角的疊加/減的控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的改變的。低速時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)的作用與駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的方向一致，可以減少對轉(zhuǎn)向力的需求。一直行駛至中速狀態(tài)之前，它將提供比傳統(tǒng)轎車更直接的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)向操作保持輕松省力。在高速時(shí)電動(dòng)馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向與駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤方向相反，這就減少了前輪轉(zhuǎn)向角度，使轉(zhuǎn)向更直接。此系統(tǒng)完美地解決了汽車低速轉(zhuǎn)向輕便與高速轉(zhuǎn)向穩(wěn)重的矛盾，有效地抑制側(cè)向干擾，提高了整車穩(wěn)定性。 此套主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以根據(jù)車速變化而不斷改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒條的傳動(dòng)比。通常一般轎車的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比是16:1和18:1之間，例如50km/h時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤10度時(shí)，前輪即可轉(zhuǎn)動(dòng)1度，而普通轎車需要轉(zhuǎn)動(dòng)16-18度才能讓前輪轉(zhuǎn)動(dòng)1度。反之，在高速時(shí)，例如，當(dāng)車速達(dá)到200km/h時(shí)，帶有主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤20度才能讓前輪轉(zhuǎn)動(dòng)1度。 除了可變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)外，穩(wěn)定性控制功能是寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的特點(diǎn)。危險(xiǎn)工況下該系統(tǒng)通過獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向干預(yù)來穩(wěn)定車輛，通過主動(dòng)改變駕駛員給定的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角使得車輛響應(yīng)盡可能與理想的車輛響應(yīng)特性相一致。主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還有很重要的一點(diǎn)就是更安全，這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在車輛高速行駛中的突然轉(zhuǎn)向。例如在公路上高速行駛時(shí)突然變線以超越另一輛車然后回到車道時(shí)，或者高速行駛中突然發(fā)現(xiàn)前方有障礙物需要急轉(zhuǎn)彎時(shí)，很容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度，車輛將偏離自己預(yù)定的方向，可能失去控制。在這種情況下，通常寶馬車系的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過干預(yù)制動(dòng)過程控制車輛的穩(wěn)定，行車速度將大幅度降低，增加能量的損耗。而主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從轉(zhuǎn)向一開始就會判斷轉(zhuǎn)向后出現(xiàn)的情況，通過電子控制的機(jī)械調(diào)控器自動(dòng)修正轉(zhuǎn)向角度，干預(yù)降低偏航情況的發(fā)生。而此系統(tǒng)不必像在其他車輛中那樣干預(yù)駕駛，保證車輛行駛的平穩(wěn)性。 本設(shè)計(jì)通過整合已有的的設(shè)計(jì)，通過努力，閱讀大量的文獻(xiàn)，掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)的基本步驟和要求，以及制圖的步驟和規(guī)則，掌握轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分的相關(guān)設(shè)計(jì)方法，以及進(jìn)一步更扎實(shí)汽車設(shè)計(jì)基本知識，學(xué)會使用CAD進(jìn)行基本二維制圖，同時(shí)提高分析問題和解決問題的能力。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)有利于提高汽車的整體性能，同時(shí)提高我們綜合運(yùn)用知識的能力和技能。通過課題的設(shè)計(jì)，積累相關(guān)理論知識，通過設(shè)計(jì)還可以系統(tǒng)的培養(yǎng)工程文化素養(yǎng)，有利于未來的發(fā)展。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容： 1.現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡述。蝸桿滾輪式，蝸桿指銷式，齒輪齒條式等。 2.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 3.主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及優(yōu)點(diǎn)。主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分基本結(jié)構(gòu)，工作原理等。 4.轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向器的計(jì)算設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇等。 5.主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要性能參數(shù)的計(jì)算。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效率，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比，剛度等 6.進(jìn)行相關(guān)零件的校核。 7.根據(jù)計(jì)算結(jié)果，繪制CAD二維圖紙。 擬解決的主要問題： 1.轉(zhuǎn)向系機(jī)械結(jié)構(gòu)形式的選擇。 2.主要性能參數(shù)初選。 3.主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要性能參數(shù)計(jì)算。 4.相關(guān)零件的強(qiáng)度校核。 三、技術(shù)路線（研究方法） 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)選擇 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算 主要參數(shù)選擇 校核 編寫說明書并繪制CAD二維圖紙 根據(jù)題目查閱相關(guān)資料 否 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的效率 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)率與傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 四、進(jìn)度安排 1）調(diào)研、查閱參考資料，了解轉(zhuǎn)向器的功能、主要結(jié)構(gòu)。撰寫開題報(bào)告。 第2周（3月1日～3月11日） （2）開題。第2周（3月11日） （3）分析并確定轉(zhuǎn)向器的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零部件及相互位置關(guān)系。根據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照有關(guān)的設(shè)計(jì)要求和順序進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計(jì)算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對給定的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)選轉(zhuǎn)向器的總體方案。第3周（3月12日～3月20日） （4）進(jìn)行轉(zhuǎn)向器零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。第4～5周（3月21日～4月2日） （5）完成部分設(shè)計(jì)圖紙，折合0# 圖紙1張，完成說明書初稿。第6周～8周（4月3日～4月22日） （6）中期檢查。第8周（4月22日） （7）完成轉(zhuǎn)向器裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計(jì)說明書 第9~13周（4月23日～5月27日） （8）設(shè)計(jì)及說明書初稿提交。第13周（5月27日） （9）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改。 第14～16周（5月28日～6月17日） （10）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第17周（6月18日～6月 20日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 蔣勵(lì),余卓平,高曉杰.寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)概述[J].汽車技術(shù),2006.4 [2] 王望予主編.汽車設(shè)計(jì),第四版[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 [3] 陳家瑞主編.汽車構(gòu)造[M]. 北京:人民交通出版社,2002.3 [4] 劉惟信主編.汽車設(shè)計(jì)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006 [5] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,第3卷[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8 [6] 李秀珍主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版,2005.1 [7] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,齒輪傳動(dòng)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.3 [8] 陳曉南,楊培林主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]. 北京:科學(xué)出版社,2007.2 [9] 張策主編,機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.9 [10] 饒振鋼編著.行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京:國防工業(yè)出版社,1994.6 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 轎車前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以確保車輛在任何速度下都能提供理想的轉(zhuǎn)向操控，同時(shí)加強(qiáng)了轎車在高速行駛狀態(tài)下的安全性，提高了駕駛員在駕駛汽車時(shí)候的靈活性和舒適性,而且相比于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器，主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加可靠，故障率更低。 本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝置為基礎(chǔ)，參考先進(jìn)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和已有汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)，重新設(shè)計(jì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器及相匹配的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)方案，并對相關(guān)的部分進(jìn)行強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要參數(shù)的確定，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)，主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器的設(shè)計(jì)，其中主動(dòng)轉(zhuǎn)向是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，采用星星齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制，最后運(yùn)用Auto CAD軟件進(jìn)行二維圖紙的繪制。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向器；主動(dòng)轉(zhuǎn)向；前輪；機(jī)械設(shè)計(jì)；行星齒輪 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 software for the 2D drawings Key words: redirector; active steering; front wheel; mechanical design; planetary gear III 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………………I Abstract ………………………………………………………………………………………II 第1章 緒論…………………………………………………………………………………1 1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜述 ……………………………………………………………………………1 1.2 主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn) ………………………………………………………………………2 1.3 本章小結(jié)………… ……………………………………………………………………… 3 第2章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要參數(shù)的確定……………………………………………………4 2.1轉(zhuǎn)向盤的直徑……………………………………………………………………………4 2.2轉(zhuǎn)向盤回轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)……………………………………………………………………4 2.3轉(zhuǎn)向系的效率……………………………………………………………………………4 2.4轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比…………………………………………………………………………5 2.4.1轉(zhuǎn)向時(shí)加在轉(zhuǎn)向盤上的力………………………………………………………6 2.4.2小齒輪最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算……………………………………………………………6 2.4.3轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比…………………………………………………………………6 2.4.4轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比…………………………………………………………………7 2.5 本章小結(jié)………… ……………………………………………………………………… 7 第3章 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)…………………………………………………8 3.1齒輪齒條結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)………………………………………………………………8 3.2齒輪齒條設(shè)計(jì)及校核…………………………………………………………………8 3.3 本章小結(jié)…………………………………………………………………………………13 第4章 主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器的設(shè)計(jì)………………………………………………………14 4.1主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………14 4.2主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器行星齒輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………15 4.3主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器行星齒輪可行性設(shè)計(jì)…………………………………………………21 4.4主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)…………………………………………………………23 4.4.1蝸輪蝸桿傳動(dòng)比的確定……………………………………………………………23 4.4.2蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………25 4.5本章小結(jié)………………………………………………………………………………… 29 結(jié)論………………………………………………………………………………………30 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………31 致謝……………………………………………………………………………………………32附錄A…………………………………………………………………………………………33 附錄B………………………………………………………………………………………35