四轴小巴车双轴转向系统设计(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,文献摘要,外文翻译,论文说明书17000字,CAD图6张)
摘要
双轴转向系统在多轴汽车上占有举足轻重的地位，许多大型商用车都采用双轴转向系统，目前人们正在考虑在一些电动巴车上装配双轴转向系统，以满足一些景区旅游运输的需要，因此双轴转向系统的设计显得尤为重要。
本文对四轴小巴车的双前轴转向系统进行了主要的设计，首先介绍了双前轴转向系统的研究目的以及国内外的研究现状，分析了双前轴转向系统应用在小巴车上的可行性以及对人类的深远意义；指出了目前研究设计中所存在的一些尚未解决的难点问题。随后介绍了双前轴转向系统的设计计算过程，在设计计算之前先对有关转向系统的一些理论知识进行了简单说明，然后应用数学几何知识建立目标车型双前轴转向系统的转向机构数学计算模型，得出了在初始设计条件下的实际转向轮转角关系；紧接着利用MATLAB对设计的转向机构尺寸参数进行优化计算，得到了具有较好转向性能的尺寸结果；最后对转向机构中一些关键零件进行了强度分析，验证了此次设计的合理性。
关键词：双前轴转向；转角关系；数学模型；优化设计；建模
Abstract
Dual-axle steering system plays an important role in multi-axle vehicles. Many large commercial vehicles adopt dual-axle steering system. At present, people are considering installing dual-axle steering system on some electric buses to meet the needs of tourism transportation in some scenic spots. Therefore, the design of dual-axle steering system is particularly important.
This paper mainly designs the dual front axle steering system of four-axle minibus. Firstly, it introduces the research purpose of the dual front axle steering system and the research status at home and abroad, analyses the feasibility of the application of the dual front axle steering system in minibus and its far-reaching significance to human beings, and points out some unsolved difficulties in the current research and design. Secondly, the design and calculation process of the Dual-front-axle steering system is introduced. Before the design and calculation, some theoretical knowledge about the steering system is briefly explained. Then, the mathematical calculation model of the steering mechanism of the Dual-front-axle steering system of the target vehicle model is established by using mathematical geometry knowledge, and the actual steering wheel angle relationship under the initial design conditions is obtained. Then, the setting up of the steering system is carried out by using MATLAB. The dimension parameters of the steering mechanism are optimized, and the dimension results with better directional performance are obtained. Finally, the strength analysis of some key parts of the steering mechanism is carried out to verify the rationality of the design.
Key words:Double front axle steering; Angle relationship;Mathematical model;Optimization design; Modeling
2.2.1 设计目标车型分析
在确定转向系统的整体设计方案之前，需要对目标车型进行全面分析，以便选择出适合目标车型的转向系统布置方案。为设计出一套适合目标车型的转向系统布置方案，需要对该车型的整车尺寸、轴距、轮距、轴荷等参数进行综合分析；下面是本次设计的四轴小巴车的一些参数：
表2-1 目标车型参数表
参数 值
第一轴与第二轴之间的距离（mm） 700
第二轴与第三轴之间的距离（mm） 3890
第三轴与第四轴之间的距离（mm） 750
各轴的轮距（mm） 1755
车轮半径（mm） 306
前轮气压（kPa） 330
后轮气压（kPa） 375
各轴的轴荷（kg） 1300
内轮最大转角（°） 39
外轮最大转角（°） 33.5
由这些参数可以看出，该车型的小巴车总长超过5米，各轴的轴荷也相对比较大，主要影响转向系统布置的是第一二轴的轴距和轮距，这两个参数限制了转向系统的传动机构和转向梯形的尺寸，汽车各轴的轴荷尤其是前轴轴荷将影响转向器的选型。
设计的主要内容
本设计主要对四轴小巴车的双前轴转向系统的整体布置和结构尺寸进行了设计，建立了四轴小巴车的双前轴转向系统数学计算模型，利用MATLAB编写程序对其进行优化设计，设计出符合要求的转向系统，主要包括如下内容：
(1) 基于悬架系统的设计要求确定转向车轮的定位参数；
(2) 由经验公式进行转向阻力矩计算；
(3) 基于载荷和转向阻力矩进行转向器的选型；
(4) 小巴车双轴转向系统整体布置方案的确定；
(5) 基于几何关系建立转向系统的计算模型；
(6) 利用MATLAB对转向机构的尺寸参数进行优化设计；
(7) 对转向系统重要零件进行力学分析及强度校核；
(8) 基于汽车转向轮的最大内外轮转角计算汽车的最小转弯半径；
1.4 主要设计方法和技术路线
本次设计我主要利用MATLAB的优化工具箱对小巴车的双轴转向系统进行优化设计。首先确定好转向系统整体的布置方案以及各个部件之间的连接关系及相互作用关系，然后对其空间结构进行简化，得到了转向机构的简化示意图，利用数学几何知识建立整体转向系统的计算模型，再根据转向系统设计要求得出设计变量的约束条件，最后利用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数对转向系统的各个结构参数进行优化，得到符合设计要求的各结构的尺寸参数。本次设计的技术路线总结如下，后面的设计工作将按照这个路线图执行。
目录
第1章 绪论 1
1.1 本设计的研究背景、意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 设计的主要内容 2
1.4 主要设计方法和技术路线 3
1.5 本章小结 3
第2章 双前轴转向系统设计基础 4
2.1转向系统功能和设计要求 4
2.2双前轴转向系统整体设计 5
2.2.1 设计目标车型分析 5
2.2.2 转向阻力矩计算 6
2.2.3 转向器的选型 6
2.2.4 转向系统的整体布置 7
2.3 转向轮定位参数 8
2.3.1 主销后倾 8
2.3.2 主销内倾 9
2.3.3 车轮外倾 9
2.3.4 车轮前束 9
2.4汽车转向理论 9
2.4.1 单轴转向车轮转角关系 9
2.4.2 双前轴转向车轮转角关系 10
2.5 本章小结 12
第3章 转向系统数学模型的建立 13
3.1 双前轴转向系统传动机构数学模型 13
3.2 转向梯形机构的数学模型 15
3.3 转向系统整体数学模型 17
3.4 本章小结 17
第4章 转向系统杆系的优化计算 18
4.1 优化设计理论简介 18
4.2 系统的优化模型 18
4.2.1 优化设计变量的选择 18
4.2.2 确定约束条件 19
4.2.3 目标函数的建立 20
4.3 基于MATLAB的优化结果 20
4.4 优化结果分析 21
4.5 本章小结 23
第5章 双前轴转向系统动力学分析 24
5.1 转向系统的受力分析 24
5.2 转向系统主要部件强度计算 25
5.2.1 纵拉杆强度计算 25
5.2.2 转向横拉杆强度校核 26
5.2.3 转向摇臂强度校核 27
5.2.4 球头销强度校核 28
5.3 最小转弯半径计算 29
5.4本章小结 29
第6章 总结 30
参考文献 31
附录 33
致谢 36
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