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机械式四轮转向系统的分析与设计
| 论文题名： | 机械式四轮转向系统的分析与设计 |
| 关键词： | 重型汽车;转向机构;多轴转向;Ackerman原理;机械式四轮转向系统;设计方案 |
| 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。 |
| 作者： | 曾锦锋 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 武传宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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