机械式四轮转向系统的分析与设计

发布时间：2017-09-23 07:13

  本文关键词：机械式四轮转向系统的分析与设计

  更多相关文章： 转向机构 多轴转向 Ackerman原理 连杆机构 组合机构

【摘要】：近些年来，由于物流行业的飞速发展，货运的需要，重型汽车日益增多。转向系统的性能直接决定了多轴汽车低速行驶的机动灵活性和高速运行的操纵稳定性、行驶平顺性。多轴转向技术的应用使得其转弯半径控制在合理的范围内，适用性能大大提高，工作效率提高，轮胎磨损减小，便于汽车高速行驶时转急弯和由一个车道向另一个车道移动调整，减少调头时的转弯半径，以及可以消除转向时的内轮差，提高行车安全。理想的多轴转向系统应完全符合Ackerman转向原理。针对四杆机构不能完全满足Ackerman转向原理等问题，本文开展了完全满足Ackerman转向原理的转向机构的研究，提出一种由凸轮-连杆组合机构组成的多轴转向机构。并且针对最常见的二轴汽车（即四轮汽车），，提出了完全符合Ackerman转向原理的转向机构设计方案。本文主要工作如下： （1）通过分析了车辆在一轴转向、二轴转向和三轴转向情况下轮子所要符合的Ackerman转向条件，总结出多轴转向时所需要符合的Ackerman转向条件，即无侧滑的理想状态下，转向时，所有车轮的轴线交于一点，所有同侧车轮实现同轨迹转向，车辆能实现绕着某固定点原地转圈。此外，与传统前轮转向相比，实现多轴转向其转弯半径减少一半。 （2）针对目前常见四杆梯形转向机构和国内研究比较多的平面六连杆转向机构，本文对其进行类型综合分析，选出13种符合转向机构要求的六杆机构类型。对其中的Watt-Ⅱ型六连杆机构进行拓扑分析，并利用matlab对其进行了优化,设计出合理的杆长和三副杆的角度。通过分析指出了四杆机构不能满足Ackerman转向原理，平面六杆机构应用于转向机构存在较大的误差，也不能完全满足Ackerman转向原理。 （3）在梯形转向机构和Watt-Ⅱ型六连杆机构的基础上，设计出新的转向机构。借助软件matlab、solidworks完成了盘形凸轮和移动凸轮的轮廓设计，并设计了一种凸轮-连杆组合式转向机构来实现完全满足Ackerman原理的转向。 （4）针对异轴转向驱动，设计了链传动式、带传动式、齿轮齿条传动式和齿轮-连杆式四种机构，通过分析，采用齿轮齿条和齿轮-连杆机构；针对同轴转向驱动，设计了移动凸轮-连杆组合机构、盘形凸轮-连杆组合机构、移动凸轮-齿轮连杆组合机构和盘形凸轮-齿轮连杆组合机构。一辆汽车需要同轴驱动加上异轴驱动，通过建模分析，优选出一种前轴两轮由盘形凸轮-连杆组合机构驱动，后轴两轮由两个齿轮连杆机构驱动的单驱动转向系统。并通过仿真分析，验证了各轮子的转角符合Ackerman原理，其运动轨迹完全符合Ackerman转向原理。
【关键词】：转向机构 多轴转向 Ackerman原理 连杆机构 组合机构
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U463.4;TH112
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究的背景与意义12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 机械式转向系统的研究现状13-17
• 1.3 研究内容17-18
• 第2章 多轴转向系统的Ackerman转向原理18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 不同转向轴情况下Ackerman转向条件18-23
• 2.2.1 一轴转向条件18-19
• 2.2.2 二轴转向条件19-20
• 2.2.3 三轴转动条件20-21
• 2.2.4 多轴转向条件21-23
• 2.3 关于转弯半径的分析23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 连杆式转向系统的分析26-49
• 3.1 引言26
• 3.2 四连杆转向机构的分析26-31
• 3.2.1 梯形机构的类型综合26-28
• 3.2.2 转向梯形参数初步设计28-31
• 3.3 六连杆转向机构的分析31-43
• 3.3.1 平面六连杆机构类型综合31-36
• 3.3.2 六连杆转向机构的拓扑分析36-43
• 3.4 Watt-Ⅱ型六连杆转向机构的优化43-48
• 3.4.1 Matlab的优化原理43-44
• 3.4.2 Watt-Ⅱ型六连杆转向机构优化44-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 凸轮-连杆组合式转向机构的分析与设计49-61
• 4.1 引言49-50
• 4.2 梯形转向机构参数关系研究与分析50-54
• 4.2.1 梯形机构横拉杆长度可变50-51
• 4.2.2 左梯形臂长度可变51-53
• 4.2.3 右梯形臂长度可变53-54
• 4.3 凸轮-连杆组合式转向机构设计54-60
• 4.3.1 横拉杆变长方案初步设计54-59
• 4.3.2 对心直动凸轮机构压力角的计算59-60
• 4.3.3 凸轮-连杆组合机构的拓扑分析60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 单驱动二轴转向系统的设计与分析61-77
• 5.1 引言61
• 5.2 二轴转向异轴驱动机构设计61-67
• 5.2.1 链传动式异轴驱动机构61-62
• 5.2.2 带传动式异轴驱动机构62-64
• 5.2.3 齿轮齿条式异轴驱动机构64
• 5.2.4 齿轮-连杆式异轴驱动机构64-66
• 5.2.5 二轴异轴驱动机构的分析66-67
• 5.3 单驱动二轴转向机构方案设计67-69
• 5.3.1 方案167-68
• 5.3.2 方案268
• 5.3.3 方案368-69
• 5.3.4 方案469
• 5.4 设计方案的对比分析69-74
• 5.5 方案4的仿真分析74-75
• 5.6 本章小结75-77
• 第6章 总结与展望77-79
• 6.1 结论77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间的研究成果83

【参考文献】

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本文编号：903897