DFL4180转向系统设计开题报告
2020-02-20 08:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1总体设计的目的及意义
随着我国基础设施建设的加强，汽车行业水平不断发展，运输业作为社会各产业的链条作用日益凸显。载货汽车由于运输效率高，运输成本低的特点，是公路运输首选。在载重汽车的驾驶作业过程中，驾驶员最常接触到的就是转向系统。转向系统是指在汽车行驶过程中，按照驾驶员的意志经常改变或恢复其行驶方向的专设机构。国内重型车发展起步较晚，自1957年于长春诞生第一辆解放牌汽车，受当时技术水平的限制，载重汽车还摆脱不了粗糙和笨重的形象，由于载重汽车的整备质量和装载质量都很大，轮胎与地面间的摩擦，汽车在转向时转向系统受到的地面给各个转向轮的阻力也较大，因此就需要驾驶员施加较大的转向力矩，传统的转向系统往往采用增大方向盘尺寸和增加转动圈数的方法，但是这一方面导致驾驶室的空间被侵占，另一方面加重了驾驶员日常驾驶时的负担，此外在行车过程中遇到紧急情况时较重的转向阻力也不利于驾驶员对车辆行驶方面进行迅速、精确地调整，不利于行车安全。随着科技的进步，人们对于载重汽车舒适性方面的需求也逐渐提高，如何提高载重汽车转向系统操控的轻便性成为当前汽车产业所面临的一项重要课题。为减轻驾驶员的负担，人们自然而然的想到了借助外力的形式，这样就有了助力转向系统。经过这些年的发展，载重汽车助力转向系统逐渐的趋于完善，并得到了大范围的推广和普及，已经成为目前载重汽车的标准配置之一，从而大大提高了载重汽车的行驶安全性和舒适性。
传统纯液压助力转向系统存在助力比固定、高速路感差及能源利用效率低等缺点，但由发动机驱动的液压泵输出流量基本恒定，系统仍造成大量的能源浪费；通过采用电磁阀对助力控制阀的流量进行控制，电液助力转向系统实现了变助力，提高了车辆的操纵路感；近年来，电动助力转向技术取得了较快的发展，在乘用车上也得到了较为广泛的应用。但由于使用的助力电机功率较小、控制方法复杂，使得其使用范围受到一定的限制，而液压助力系统具有输出力大，衰减振动，转向感觉平顺，可靠安全的优点。对于载货汽车所需的伺服助力机构，液压方案为最佳选择。
2. 研究的基本内容与方案
2.1设计的基本内容
（1）根据设计原则以及汽车相关法规和标准，分析和确定DFL4180转向系统基本的结构设计方案。
（2）对机械部分包括转向器、转向传动机构、转向操纵机构进行设计，确定转向系及其部件技术参数。
（3）通过对转向系及其部件的设计计算分析，完成转向梯形结构参数的优化设计，以及主要部件的应力校核，使转向系统具有轻便性，转向梯形具有协调性。
（4）对整车液压助力转向系统进行参数设计计算，运用MATLAB对其进行动态分析，并且分析影响动态特性的性能参数。
（5）在AMEsim和ADAMS软件中分别建立整车液压助力转向系统和机械系统，对建立的整车液压助力转向系统进行机―液联合仿真。
2.2设计的目标
本次设计旨在完成牵引车转向系统的设计，设计目标包括：
（1）设计的目标车型参数由下表给出：
整车参数
| 尺寸参数 | 外形尺寸(mm) | 6330×2500×3030 |
| 轴距(mm) | 3750 | |
| 轮距(前/后)(mm) | 2027/1820 | |
| 质量参数 | 整备质量(kg) | 7100 |
| 总质量(kg) | 18000 | |
| 拖挂车总质量(kg) | 21500 | |
| 总成配置 | 驱动方式 | 4×2 |
| 轴荷 | 6500/11500 |
（2）该车为半挂牵引汽车，以DFL8140为参考车型，本次设计的目标为电控液压助力转向系统，即采用电机驱动转向油泵，即通过控制电磁阀动作，使动力转向助力的大小随车速产生变化。目标包括转向系统机械部分：指从方向盘、转向管柱、伸缩液压缸转向器和转向机构到转向前轮的机械机构的转向系统；电动液压助力部分：基于电动泵转速调节的可变液压源随车辆行驶工况感应式的机液伺服助力转向模式。在保证系统工作的可靠性、稳定性、动态性能和控制精度的前提下，其液压控制系统还应尽可能简单，成本低。
2.3拟采用的技术方案
（1）汽车转向系统类型：采用电控液压助力转向系统。电控液压式助力转向系统包括控制器、传感器、液压控制阀、助力液压缸组成。
动力转向机构：整体式动力转向器
分配阀结构：滑阀式转向控制阀
（2）转向器及操纵机构：
转向器：循环球式转向器
转向操纵机构：包括转向盘、万向节、传动轴，保证零件不发生变形即可
防伤安全机构：采用双万向节与转向传动轴组成的万向传动装置。
（3）转向传动机构：转向直拉杆、转向节臂、转向横拉杆、左右梯形臂等机件构成，需要考虑传动机构与悬架导向机构不发生运动干涉，以及转向梯形优化。
2.4拟采用的措施
结合《汽车构造》，《汽车设计》，《汽车理论》等课本完成相应的理论设计任务，同时利用计算机辅助设计软件来构建模型和绘制相应图纸，最后利用相应软件来完成强度校核和仿真。所需软件如下：
三维建模：CATIA
二维绘图：AutoCAD
有限元分析：ANSYS
联合仿真：MATLAB、ADAMS、AMESim
3. 研究计划与安排
3、进度安排
| 1-2（7 学期第19-20周） | 确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内外资料收集 |
| 3（8 学期第1周） | 方案构思、文献检索、完成开题报告 |
| 4～5（8学期第2-3周） | 外文翻译、资料再收集 |
| 6～8（8学期第4-6周） | 设计计算、草图绘制（3.14开题答辩） |
| 9～11（8学期第7-9周） | 图样绘制、编写设计计算说明书（论文）、（4.25中期答辩） |
| 12～14（8学期第10-12周） | 图样及设计计算说明书整理、资料袋整理，答辩资格审查 |
| 15（8学期第13周） | 学生提出答辩申请，并作答辩准备；教师审阅图纸、说明书 |
| 16～17（8学期第14-15周） | 参加答辩 |
4. 参考文献（12篇以上）
4、阅读的参考文献
[1] 王望予.汽车设计-第四版[m].机械工业出版社,2004.
[2] 余志生.汽车理论[m].机械工业出版社,2000年10月:145-150.
