1. 研究目的与意义（文献综述）
中国汽车工程学会巴哈大赛Baja SAE China（简称BSC大赛）是由中国汽车工程学会主办，由高等院校、职业院校汽车及相关专业在校生组队参加的越野汽车设计、制造和检测的比赛。在各院校间开展的汽车设计和制作竞赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在规定时间内，使用同一型号发动机，设计制造一辆单座、发动机中置、后驱的小型越野车。此项赛事起源于美国，是大学生方程式汽车大赛的前身，适合职业院校和本科低年级学生参与。竞赛包括多种静态与动态项目测试，静态项目包括技术检查、赛车设计、成本与制造、商业营销等，动态项目包括牵引力测试、操控测试、爬坡测试、耐力测试等[1]。
自汽车发明以来，转向系统经历了纯机械式、液压助力式、电动液压助力式、电动助力式以及处在研究阶段的线控助力转向式。每一种类型的转向系统都有着自身的优点和缺点。目前，电动助力转向系统在主动安全性、环保节能、可靠性、集成电控和环境适应等方面具有明显的优点，代表着汽车转向系统的发展方向。随着人们生活水平的提高，在车辆舒适性、主动安全性和智能性等方面有了更高的要求。
线控转向系统成为了当今汽车转向系统的研究热点和未来的发展趋势。汽车线控转向系统完全颠覆了传统的机械转向设计理念，取消了转向盘和转向轮的机械连接，取而代之的是电子线路控制，从而彻底摆脱了传统转向系统所固有的弊端，更利于和其他系统集成兵进行统一协调和控制。汽车线控转向与传统的转向系统相比，大大提高了汽车的操纵稳定性、安全性和舒适性。
四轮转向4WS（four wheel steering）是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向能力，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风力的作用下的操纵稳定性，在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整，以及减少调头时的转弯半径。四轮转向的转向能力强，转向响应快，可以显著提高车辆的转向性能，提高了汽车在高速行驶时和在溜滑路面的转向性能。
转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。当赛车转向时，赛车手对转向盘施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴和柔性联轴器输入到转向器，再通过左、右横拉杆传给固定于两侧的转向节上的左、右转向节臂，使转向节和它所支撑的转向轮绕主销轴线偏转一定角度，实现转向[7]。
图1 机械式转向系统
巴哈赛车的赛道复杂多变，涉及到滚木、轮胎、水坑、坡道等各种路况和地形，对赛车的要求十分严苛[2]。转向系统是赛车的一个重要组成部分，转向系统的性能会直接影响巴哈赛车的转向灵敏性和转向稳定性，他对于确保车辆的行驶安全、减少比赛中事故和保护赛车手的人身安全起着重要的作用。
为了保持巴哈赛车直线行驶的稳定性，保证赛车转弯时转向轻便，且使转向轮自动回正，减少轮胎的磨损，进而提高影响赛车的操作稳定性和行驶平顺性，转向时内外车轮尽可能作无滑动的纯滚动，使车辆在几何转向过程中接近阿克曼几何，巴哈赛车在转向特性方面偏向过多转向，保证良好的抓地性能。
我校巴哈赛车转向系统结构简单，采用机械式转向系统，转向器使用齿轮齿条式，转向系统中无助力转向，转向半径保持3m左右，阿克曼率保证轮胎尽量不要出现异常磨损，保证转向特性偏向过多转向。我校巴哈赛车转向系统需要保证可靠性和轻量化。可靠性是对赛车最基本的要求，转向系统和悬架相互配合改变赛车的行驶方向，任何出现的小故障都会使车手丧失对赛车方向的控制。巴哈赛车速度较慢，空气阻力可以忽略不计，所以赛车重量对速度的影响非常大。除了更快的速度，更高的加速度更能保证我们在比赛中获得更大的优势。所以我们要减少非必要的零件，实现整车的轻量化。同时我校巴哈赛车存在的问题有：1.转向梯形设计不符合转向特性；2.转向操纵机构结构复杂；3.前束参数调试不准确。
表1 我校巴哈赛车基本参数
| 轴距 | 1450 |
| 前轮轮距 | 1320 |
| 后轮轮距 | 1280 |
转向系统的优化一直以来是大学生巴哈赛车操作性能提升的关键技术之一。根据大学生巴哈赛车比赛规则，我们利用阿克曼转向几何原理分析赛车转向系统基本机构，并对其中核心部件在不同工况下进行设计优化。优化后的转向系统在满足比赛规则的基础上，应该适应更加复杂和具有挑战性的赛道。
通过综合运用自己所学知识和技能去分析大学生巴哈赛车转向系统所存在的问题，建立正确的设计思路和设计模型方法。通过毕业设计进行综合的训练，提高自身运用机械设计手册、查图表、画图等相关技能，从而进一步培养我们具有独立思考和解决实际问题的能力。在本次设计过程中，我对大学生巴哈赛车的转向系统有着充分和深层次的理解，深入掌握汽车转向系统的设计。
未来巴哈赛车的转向系统在灵敏度和稳定性将会大幅度提升，讲适应不同的行驶工况，挑战更加复杂、极限的赛道。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
（1）.查阅有关转向系统的方案设计文献，综述转向节轻量化发展现状与未来趋势。
（2）.确定大学生巴哈赛车转向系统总体方案设计。
3. 研究计划与安排
3．进度安排
| 周次（时间） | 工作内容 | 提交内容（阶段末） |
| 1-2（7学期第18、19周） | 确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书（相关参数）、校内外资料收集 | 毕业设计任务书 |
| 3-4（8学期第1-2周） | 方案构思、文献检索、完成开题报告 | 文献检索、开题报告 |
| 5（8学期第3周，3月19日） | 外文翻译、资料再收集 | 外文翻译 |
| 6（8学期第4周） | 开题答辩 | 开题答辩PPT、开题报告记录表 |
| 7-8(8学期第5-6周) | 设计计算、草图绘制 | 设计计算草稿、草图 |
| 9-11（8学期第7-9周） | 图样绘制、编写设计计算说明书（论文） | 图样、论文初稿 |
| 12-15（8学期第10-13周） | 图样及论文整理，关注组中期检查 | 实习报告 |
| 毕业实习两周（8学习第11-12周） | 校外实习或线上实习、资料收集、完成实习报告 | 正式图样、论文 |
| 16（8学期第14周） | 学生提出答辩申请，作出答辩准备，资料袋收集；答辩资格审查，查重；教师审阅图纸、说明书 | 毕业设计资料袋 |
| 17（8学期第15周） | 参加答辩 | 答辩PPT 毕业设计成绩 |
4. 参考文献（12篇以上）
4．参考文献
[1] 段立山,，刘勇进. 巴哈越野赛车悬挂转向系统结构优化设计[j]. 科技视界, 2019, (4):30-32.
[2] 崔盈利,贾军涛,霍志毅,韩光利.基于ansys workbench的巴哈赛车转向节静力学分析[j].汽车实用技术,2019(07):46-47.
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