民院轉向系统设计.docxVIP

本次设计的要求及设计设想本次设计的要求1.1.1 转向系统必须至少能作用在两个车轮上。1.1.2 转向系统必须安装有效的转向限位块，以防止转向连杆结构反转（四杆机 构在一个节点处发生反转）。限位块可安装在转向立柱或齿条上，并且必 须防止轮胎在转向行驶时接触悬架、车身或车架部件。1.1.3 转向系统的自由行程不得超过7 度（在方向盘上测量）。1.1.4 允许使用后轮转向，但其转向角必须机械限位在±3 度（从正前方测量）。1.1.5 方向盘必须与前轮机械连接。禁止使用线控转向。1.1.6 方向盘必须安装在快拆器上，必须保证车手在正常驾驶坐姿并配戴手套 时可以操作快拆器。1.1.7 方向盘轮廓必须为连续闭合的近圆形或近椭圆形。例如：方向盘的外轮廓 可以有一些部分趋向直线，但不可以有内凹的部分。禁止使用H 形，8 型或 分开式方向盘。转向系设计设想最小转弯半径为3.5m采用齿轮齿条转向器，无助力。确定后倾6度，内倾3度自行设计制造方向盘快拆装置。控制转向盘转角在180度内。控制转向盘手力在60N之内。 转向盘布置与设计2.1转向盘的尺寸及布局 转向盘有轮毂、轮缘和轮辐组成。若采用大直径的转向盘，会使驾驶人员在驾驶室里感到拘束，与其他机构干涉；若采用小直径的转向盘，则在转向时要求驾驶员施加较大的力量。转向布置过高会影响人对道路和仪表盘的视野；转向盘布置过低、则在操纵油门、制动踏板时影响影响驾驶人员脚部的动作。在选择转向盘直径时，应考虑与赛车的类型和大小相适应。并要充分考虑驾驶室空间。在设计转向轴的时候要充分考虑人机工程学，要满足驾驶员的最佳驾驶姿势，使驾驶员操作轻便顺畅。针对这次转向盘设计，分为轮毂、轮缘、轮辐三部分。其中轮毂与快拆装置整合，轮缘与轮辐焊为一体。规则要求如下：根据驾驶舱确定转向盘参数截图如下： 图2-1-1车架、驾驶舱三维图 图2-1-2转向盘位置与尺寸的测量图2-1-3三维图考虑充分利用驾驶室空间，满足赛事规则要求，方便驾驶操作，减小转向盘手力原则。初步确定转向盘轮缘直径在260mm。采用三辐式轮辐，转向轴倾角初步确定为20度。转向盘设计轮缘设计考虑加工方便减少成本把轮缘做成圆环状，这样可以一次弯管成型。材料采用Φ16mm×1mm的钢管，充分减轻质量且成型容易。方向盘手力计算： 式中 ——转向摇臂长, 单位为mm；——原地转向阻力矩, 单位为N·mm——转向节臂长, 单位为mm；——为转向盘直径,单位为mm；Iw——转向器角传动比；η+——转向器正效率。因齿轮齿条式转向传动机构无转向摇臂和转向节臂，故、不代入数值。 此力在设计要求的范围内，符合设计要求。很好的减轻的驾驶员的负担，操纵比较轻便，灵活。对于轮辐设计主要考虑与轮缘、轮毂的连接方式，加工的简便和减轻质量。现考虑用薄钢板线切割定型。尽量减少不必要的部分。与轮缘的连接采用焊接形式。与轮毂连接采用螺栓固定，这样最大的优点是拆卸方便，便于更换转向盘。在此次设计时，也考虑过将轮辐设计一定的内凹角度。使受碰撞冲击时，生一定的内凹变形，吸收一定的冲击能量。减少对驾驶员的伤害。但由于此加工难度较大，成本较高。综合考虑后放弃的该设计方案。 图2-2-1工程图绘制 图2-2-2加工图轮毂的设计因为与快拆装置融为一体，所以在此不做过多介绍。将在下节与快拆装置一起集中介绍。最后在轮辐上面贴碳纤纸装饰起装饰防锈作用，在轮缘上缠翻毛皮，增加驾驶员驾驶手感，防止打滑。 图2-2-3方向盘快拆实际图 3快拆装置的设计3.1 快拆装置设计意义及要求快拆装置的主要目的是赛车发生意外时，驾驶员能及时逃离驾驶舱。因为赛车驾驶舱一般都较紧凑，转向盘一般位于人体躺姿上方。驾驶员若要从驾驶舱出来，必须把转向盘拆下，否则很难出去。故必须装配一款快速可靠的快拆装置，保证赛车遇险时驾驶员能及时离开驾驶舱。 现在市场上也有一些快拆装置，价格也挺贵。并且并不是针对我们这类赛车设计的。所以通用性不是很好。需要做一些改装。为了更好的锻炼我们自己的设计动手能力，做一个更适合自己的快拆，我们决定亲自设计制造。需要做出一个性能优良的快拆装置需要有如下几点需要做到的：1、在与转向轴结合和分离过程中要快捷顺畅。2、当快拆与转向轴结合后，要保证结合紧密，传力稳定。有很好的锁止机构，要保证不会因驾驶员误操作或突然的冲击而使快拆装置与转向轴分离。3、需要有足够的强度防止变形或破坏失效。3.2 设计思想的确定在设计前也了解了一些快拆结构，吸取了一些设计经验。一些参考图如下所示： 图3-2-1参考设计图结合现有的一些快拆结构及现实情况，发挥自己的想象，利用一些机械设计方法初步设计了一些样品三维模型：方案一图3-2-2三维造型装配图a 图3-2-3三维造型剖面图a方案二： 图3-2-4三维造型图 第三种方案：图3-2-4三维造型