汽车转向梯形机构设计.docx

设计题目：汽车转向梯形机构的设计班级：机自xx姓名：xxx指导老师：xx2010年10月10日西安交通大学汽车转向梯形机构设计机自84班李亚敏08011098设计要求：设计实现前轮转向梯形机构；转向梯形机构在运动过程中有良好的传力性能。原始数据：车型：无菱兴旺转向节跨距M：1022mm前轮距D：1222mm轴距L:1780mm最小转弯半径R：4500mm。前言：汽车转向系统是用来改变或恢复其行驶方向的专设机构由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。转向操纵机构主要由方向盘、转向轴、转向管柱等组成：转向器将方向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的往复运动并对转向操纵力进行放大的机构：转向传动机构将转向器输出的力和运动传给车轮并使左右车轮按一定关系进行偏转运动的机构。设计过程：一、设计原理简介1采用转向梯形机构转向的机动车辆左右转弯时应具有相同的特征因此左右摇臂是等长的。2内外侧转向轮偏转角满足无侧滑条件时的关系式为：cotα-cotβ=ML(1)3.转向过程中转向梯形机构应满足的方程为cosα+α0=cosβ+β0-aMcosβ+β0-α-α0+2a2-b2+M22Ma(2)且b=M-2acosα0(3)代人整理得：cosα+α0=-cosβ-α0+aMcosβ-α-2α0+2cosα0-2cos2α0M+aM(4)式中αβ为无侧滑状态下梯形臂转角的对应位置可视为已知。由(1)式算出来因此方程中有两个独立的未知量需求解要梯形臂转角的两个对应位置即两个方程来求解。4梯形臂转角的两个对应位置的确定由函数逼近理论确定梯形臂转角的两个对应位置的方程为：αi=qq21-cos2i-14π(i=12)(5)式中qq为外偏转角的最佳范围值由计算机逐步搜索获得。由汽车的最大转弯半径可得最大转角为23.86度。5非线性方程组的求解由梯形臂转角的两个对应位置确定的方程为cosαi+α0+cosβi-α0-aMcosβi-αi-2α0-2cosα0+2cos2α0M-aM=0(i=12)可用最速下降法计算该方程。用C++程序实现编程代码如下。doubleF1(doubleadoublei)//方程1{doublem=0.01;doublen=atan(1/(1/tan(m)-M/L));doublef;f=cos(m+i)+cos(n-i)-(a/M)*cos(n-m-2*i)-2*cos(i)+2*a*cos(i)*cos(i)/M-a/M;returnf;}doubleF2(doubleadoublei)//方程2{doublem=0.446;doublen=atan(1/(1/tan(m)-M/L));doublef;f=cos(m+i)+cos(n-i)-(a/M)*cos(n-m-2*i)-2*cos(i)+2*a*cos(i)*cos(i)/M-a/M;returnf;}doubleSolveF(doubleadoublei)//最速下降法的目标函数{doublef=F1(ai)*F1(ai)+F2(ai)*F2(ai);returnf;}doubleCaculate(doublet1)//最速下降法求解方程1与方程2的方程组{doubleff[2]t2=0.8;doublef=1;while(f>e){doubleeiFF;ff[0]=(SolveF((t1+h*t1)t2)-SolveF(t1t2))/(t1*h);ff[1]=(SolveF(t1(t2+h*t2))-SolveF(t1t2))/(t2*h);FF=ff[0]*ff[0]+ff[1]*ff[1];ei=SolveF(t1t2)/FF;t1=t1-ei*ff[0];t2=t2-ei*ff[1];f=SolveF(t1t2);}returnt2;}二、设计误差分析根据转向梯形机构主参数的设计值计算出内转向轮的实际偏转角再通过无侧滑状态下的理想转角的比较可进行转向梯形机构的误差分析。内转向轮的实际偏转角βm1.根据已确定的转向梯形机构尺寸由下式确定转向轮的实际偏转角为βm=2arctanA±A2+B2-C2B+C-β0式中A=sin⁡(α+α0)B=cos⁡(α+α0)-M/aC=2a2-b2+M22a2-Mcos⁡(α+α0)a2.内转向轮