[发明专利]一种大学生方程式赛车转向系统、制造及其安装方法

说明书

一种大学生方程式赛车转向系统、制造及其安装方法，所述转向系统包括转向组件、压紧装置、可调横拉杆以及方向盘总成，所述转向组件包括转向机壳体、横向套管、齿轮轴和齿条，方向盘总成通过连接杆组件与转向机壳体相连；制造方法根据赛胎官方试验数据作拟合分析，选取最适宜阿克曼百分比；通过MATLAB优化筛选出合理转向梯形布置形式，校核转向力矩和拟合阿克曼曲线进行比较分析；利用adams修正并制造出相应的转向组件、压紧装置、可调横拉杆以及方向盘总成；安装方法为将转向机壳体与横向套管一端卡接；选择合适的齿轮轴齿条传动比并安装压紧装置、安装方向盘总成；调整可调横拉杆的长度，安装完毕。本发明的有益效果是：精准灵敏、稳定可靠并具有限位。

技术领域

本发明涉及一种大学生方程式赛车转向系统、制造及其安装方法。

背景技术

FSAE(中国大学生方程式大赛)赛车的转向系统是连接车手与赛车的最重要的桥梁，转向系统需要与悬架、轮边以及动力源协同工作，才能保证在各种工况下转向的灵敏性与精准性。车手通过手握方向盘，根据实际车况和路况，对转向系统进行操控，实现对赛车的行驶控制。同时，安装在转向部件上的角位移传感器获得转角大小及转角加速度等一系列的信号后，迅速传输至整车控制器进行运算并执行，实现后轮的电子差速。此外，为了保证车手的安全，该转向系统采用了快拆式方向盘，便于在紧急情况下，车手能够及时逃生。转向系统是车手对车辆起控制作用的核心系统，车辆的操控稳定性都取决于转向系统设计的合理性、可靠性和科学性。由于国外大学生方程式赛车比赛以及娱乐级的赛车早已普及，对转向系统的设计制造已经相当成熟，并且已经掌握大量专利技术。在国外赛车文化的影响下，国内的各类业余赛事正蓬勃兴起，但易于改装，便于布置的赛车转向系统的技术尚未成熟。对于该转向系统，我们采用了齿轮齿条式转向结构，根据对轮胎、悬架以及车辆情况的分析，通过优化计算，可以灵活更改转向梯形布置形式，提高转向系统的适应性。我们针对齿条齿轮转向系统经常存在的间隙松动问题和难以实现轻量化问题进行了创新改善。

发明内容

为了防止车轮过度转向甚至反转影响赛车安全性的问题，本发明提出一种精准灵敏、稳定可靠并具有限位的大学生方程式赛车转向系统、制造及其安装方法。

本发明所述的一种大学生方程式赛车转向系统，其特征在于：包括用于实现方向盘转向的转向组件、用于限制方向盘转动角度的压紧装置、用于与车架相连的可调横拉杆以及用于转向的方向盘总成，所述转向组件包括转向机壳体、横向套管、齿轮轴和齿条，所述转向机壳体包括两个同轴的横向接口和一个带有内螺纹的纵向接口，并且两个横向接口的外端均设有用于安装横向套管的轴肩，两个横向接口之间设有用于插入压紧装置的安装通孔，其中所述安装通孔与纵向接口内腔连通；所述转向机壳体的轴肩各安装一根横向套筒；所述横向套筒通过支座安装在车架内腔前部；所述齿条的背面设有用于与压紧装置配合的平台，所述齿条同轴插入所述横向套筒内，并且齿条的两端从相应的横向套筒内伸出后与所述可调横拉杆铰接；所述可调横拉杆的另一端与车前轮安装轴相连；所述齿轮轴的安装部插入所述纵向接口内，并且所述齿条与所述齿轮轴啮合；所述方向盘总成通过连接杆组件与所述转向机壳体相连，其中连接杆组件的底部与所述齿轮轴的安装部铰接，所述连接杆组件的顶部与方向盘总成螺接。

所述齿条的外壁沿其轴向设有能与齿轮轴啮合的齿，并且与齿相对的齿条外壁设有平台，所述齿条的齿数为14，所述齿轮轴的齿数为19，模数为1.5，齿宽为18mm，压力角为20°，齿条的两端各设有用于限定横向套管轴向移动的齿条轴肩。

所述压紧装置包括带凸肩的压紧螺柱和按压块，所述压紧螺柱的按压端固接按压块，其中压紧装置从外向内插入安装通孔内，并与之螺接，压紧装置的按压块抵在齿条的平台处。

所述可调横拉杆的两端各螺接一个用于调节可调横拉杆长度的螺母，并且螺母的螺帽处固接一鱼眼轴承。