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汽车转向机构的特性研究

作　者: 符亮
导　师: 杨翔宇
学　校: 重庆理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 平面转向机构转向三角形转向特性曲线空间悬架转向机构
分类号: U463.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

汽车转向系统是用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，其转向性能对车辆行驶的操纵稳定性、安全性起着决定性作用，是汽车技术的核心之一。其中转向机构的设计好坏决定了汽车转向系统性能的优劣、决定汽车转向特性并对汽车驾驶舒适性、轮胎寿命等有较大的影响。本课题所研究的内容是在重庆市科技攻关计划资助项目(项目编号为：CSTC.2009AB6021)“电动助力转向系统关键技术研究及产业化”的资助下，对转向系统的基础部分-转向机构进行研究，是该项目的基础研究部分。通过对平面转向梯形机构的研究，提出转向三角形理论，并完善现有平面转向机构的优化设计，建立空间悬架-转向机构模型，研究悬架上下跳动对转向机构转向特性的影响，最后得出结论。主要研究内容包括：1、对现有汽车转向系统的发展及其工作原理进行了介绍，分析了现有国内外对转向机构的研究现状及发展趋势；分析现有理论对平面转向机构转向特性的影响，研究现有优化理论的局限性；分析了现有转向机构的转向原理、机械结构、工作原理及其关键技术，提出前轮转向机构的优缺点。2、通过对转向机构的工作原理的研究，建立平面转向梯形机构的数学模型；提出转向三角形理论，并以梯形臂的延长线的交点即转向三角形的顶点为研究对象，分别讨论梯形臂和梯形底角的变化对转向三角形顶点变化的特性曲线即转向特性曲线的影响。3、介绍了多体系统理论的基本概念及多体系统中相邻体之间的理想变换矩阵和实际运动矩阵，阐述了空间机构设计的理论基础。4、对独立悬架进行了介绍并分析了国内外学者对麦弗逊悬架-转向机构的研究现状。在此基础上，根据多体系统理论，提出研究悬架的跳动或汽车载荷量对转向机构转向特性的影响。5、以某款轿车麦弗逊式独立悬架-齿轮齿条转向机构为研究对象，根据现有多体系统理论建立空间麦弗逊式独立悬架-齿轮齿条转向机构的数学模型，设计该空间机构设计的关键参数点和关键尺寸，并以捷达轿车的悬架转向机构尺寸为依据，运用Matlab软件建立机构模型，并通过程序运算得到悬架的跳动或汽车载荷量对转向机构转向特性影响的结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题的提出及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本文编程工具介绍  12
  1.4 本文主要研究内容  12-15
2 汽车转向机构的概述  15-23
  2.1 汽车转向系统的类型和组成  15-16
    2.1.1 机械转向系统  15-16
    2.1.2 动力转向系统  16
  2.2 汽车转向传动机构的类型分析  16-21
    2.2.1 与非独立悬架配用的转向传动机构  16-17
    2.2.2 与独立悬架配用的转向传动机构  17-21
  2.3 前轮转向存在的问题  21
  2.4 本章小节  21-23
3 基于转向三角形理论的汽车平面转向梯形机构数学模型研究  23-39
  3.1 汽车转向的纯滚动要求  23-24
  3.2 平面转向机构的数学模型及其分析计算  24-36
    3.2.1 平面转向机构的基本假设条件  24
    3.2.2 平面转向梯形机构模型  24-25
    3.2.3 转向三角形模型  25-26
    3.2.4 平面转向特性曲线的概念  26
    3.2.5 平面转向理想特性曲线的数学模型及其分析  26-30
    3.2.6 平面转向实际特性曲线的数学模型及其分析  30-36
  3.3 本章小结  36-39
4 多体系统理论及车辆坐标系  39-51
  4.1 多体系统理论概述  39
  4.2 基于多体系统拓扑结构的描述方法  39-41
    4.2.1 多体系统拓扑结构中低序体阵列的描述  39-40
    4.2.2 典型几何体描述  40-41
  4.3 多体系统中相邻体之间的理想变换矩阵  41-44
    4.3.1 低序体理想状态下的平移运动  41-43
    4.3.2 低序体理想状态下的旋转运动  43-44
    4.3.3 理想状态下运动合成矩阵  44
  4.4 多体系统中典型体的实际运动矩阵  44-48
  4.5 车辆坐标系  48-49
  4.6 本章小洁  49-51
5 汽车空间齿轮齿条转向-麦弗逊悬架机构数学模型研究  51-67
  5.1 独立悬架概述  51-52
  5.2 麦弗逊悬架概述及其研究背景  52-54
    5.2.1 麦弗逊悬架概述  52-53
    5.2.2 麦弗逊悬架的研究背景  53-54
  5.3 麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构的数学模型  54-59
    5.3.1 编写程序的总体思路  54
    5.3.2 麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构尺寸和关键点的设计  54-56
    5.3.3 麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构转向角的确定  56-57
    5.3.4 建立麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构矩阵模型  57-59
  5.4 麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构的转向特性分析  59-65
    5.4.1 某款轿车麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构原设计参数  59-60
    5.4.2 某款轿车麦弗逊悬架-齿轮齿条转向机构运动数据分析  60-65
  5.5 本章小结  65-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 结论  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-71
参考文献  71-75
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  75-76

汽车转向机构的特性研究

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