成绩：
机械原理课程设计说明书
汽车前轮转向机构
学号2510140632
姓名佘灿
班级机电本六
指导教师李旭
2016年5月31日
目录
题目：汽车前轮转向机构 (1)
1.机构简介 (1)
2.设计数据 (2)
3.设计要求 (3)
2.设计内容 (3)
2.1求转角 (3)
2.2解析法设计机构 (4)
2.3解析法检验 (6)
3.设计结构分析 (7)
3.1四种类型梯形结构的选择： (7)
4.课程设计总结 (8)
4.1设计心得 (8)
4.2设计工作分工表 (9)
4.3参考文献 (9)
题目：汽车前轮转向机构
1.机构简介
汽车的前轮转向，是通过等腰梯形结构ABCD 驱使前轮转到来实现的。其中，两前轮分别与两摇杆AB 、CD 相连，如附图所示，当汽车沿直线行驶时（转弯半斤R =∞），左右两轮轴线与机架AD 成一条直线：当汽车转弯时，要求左右两轮（或摇杆AB 和CD ）转过不同的角度。理论上希望前轮两轴延长线的交点P 始终能落在后轮轴的延长线上，这样，整个车身就能绕P 点转动，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损，因此，根据不同的转弯半径R （汽车转向行驶时，个车轮运行轨迹中最外侧车轮滚出的圆轴半径），要求左右两轮轴线(AB 、CD)分别转过不同的角度α和β，其关系如下：
如图所示为汽车右拐时
tan L R d B α=
-- tan L
R d β=
-
所以α和β的函数关系为 L
B =-αβcot cot
同理，当汽车右拐时，由于对称性，有B
ctg ctg L
αβ-=
，故 转向机构ABCD 的设计应尽量满足以上转角要求。
2.设计数据
设计数据见下表。要求汽车沿直线行驶时，铰链四杆机构左右对称，以保证左右转弯时具有相同的特征。该转向机构为等腰梯形双摇杆机构，设计此铰链四杆机构。
参数轴距轮距最小转弯半径销轴到车轮中心的
距离符号L B R d
单位mm
型号途乐GRX 2900 1605 6100 400 途乐GL 2900 1555 6100 400 尼桑公爵2800 1500 5500 500
3.设计要求
1）根据转弯半径R min和R max＝∞（直线行驶），求出理论上要求的转角α和β的对应值。要求最少2组对应值。
2）按给定两联架杆对应位移，且尽可能满足直线行驶时机架左右对称的附加要求，用图解法设计铰链四杆机构ABCD。
3）机构初始位置一般通过经验或实验来决定，一般可在下列数值范围内选取α0 =960~1030,，β0=770~840。建议α0取1020，β0取780 。
4）用图解法检验机构在常用转角范围20
α≤0时的最小转动角Y min
2.设计内容
2.1求转角
根据转弯半径R min 和R max＝∞（直线行驶），求出理论上要求的转角α和β的对应值。要求最少2组对应值。
R=R min时，tan
L
R d B α=
--
tanα=2900/(6100-400-1555)=0.7 α=34.9780
tan
L
R d β=
-
tanβ=2900/(6100-1555)=0.509β=26.9660
R=10000mm时，
tan
L
R d B
α=
--α=19.8230 tan
L
R d
β=
-β=16.8080
由公式已知，时随着R的增大而单调递减的.
2.2解析法设计机构
用解析法设计铰链四杆机构ABCD，满足以下条件：①最小转弯半径R min 所对应的α和β满足P点落在后轴延长线上的要求;②其他各组α和β尽可能是能使P点落在后轴延长线上；③尽可能满足直线行驶时机构左右对称的附加要求。
根据上图列唯一矢量方程： L AB +L BC +L CD +L AD =0 化简到X 和Y 轴：
L cos()(2cos )cos cos()0B L B L αϕϕθϕβ⨯++-⨯-+-= sin()(2cos )sin sin -=0L B L L αϕϕθαβ⨯++--（）
对于一个梯形机构，AD 杆长已知，再给定AB 杆长及出位置AB 与AD 夹角该机构就确定了。
为满足条件①，令α=34.9780，β=26.9660.令0.1,0.5L ∈（），代
入位移方程式中，得出一组L 和对应的φ和θ。
为满足条件②，令α=100，将上面求得的L 和φ值代入位移方程中，得出各机构L 及φ对应β的实际值。
为找出最佳机构，利用公式L
B =-αβcot cot 得出β的理论值。
找出实际值中，与β理论值最接近的一个。所对应的L 及φ即为最佳机构。
最后计算出选出的机构当α在0到最大值之间时所对应的β的理论值和实际值。
L β理论值
β实际值 差值Δβ
0.1
21.475
20.868
0.606
0.15 21.475 20.854 0.621
0.20 21.475 20.841 0.633
0.25 21.475 20.831 0.644
0.30 21.475 20.813 0.661
0.35 21.475 20.798 0.676
0.40 21.475 20.782 0.693
0.45 21.475 20.762 0.703
0.50 21.475 20.742 0.733
由表格数据可知，最佳机构L=0.1，所对应的φ为68.84°
选定该机构后，为检验其实际的可行性，让杆AB转过角度，画出的该机构运动时所对应的数据为：
α0 2.99 5.98 8.98 11.97 14.96 17.95 20.94 23.94 26.93 β理论值0 3.08 6.34 9.79 13.45 17.32 21.41 25.71 30.22 34.91 β实际值0 3.06 6.25 9.6 13.12 16.84 20.8 25.06 29.72 34.95 比较β的理论值和实际值可知，改机构的误差较大，故改梯形机构不是最理想的机构。
2.3解析法检验
用解析法检验者两种机构在常用转角范围时的最小传动角。
机构在任意位置图示如下：
