齒輪齒條式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析【說(shuō)明書(shū)+CAD+UG+仿真】

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算 ， 為 了 更 直 觀 的 查 看 設(shè) 計(jì) 成 果 ， 利 用 三 維 軟 件 對(duì) 所 設(shè) 計(jì) 的 零 件 進(jìn) 行 建模 ， 以 及 運(yùn) 動(dòng) 仿 真 ， 確 保 設(shè) 計(jì) 的 合 理 性 與 安 全 性 。關(guān) 鍵 詞 :電 動(dòng) 助 力 ； 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 ； 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) II AbstractThesteeringsystemofthecaristocontrolthedirectionofthecaraccordingtothewillofthedriver.Thesteeringsystemiscloselyrelatedtothesafetyofvehiclesandindividuals.Itisasystemthattheautomotiveindustryshouldattachgreatimportanceto.Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,thekeytechnologyrequiredbytheautomotiveindustryisalsogettinghigherandhigher.Ithasalsobeguntopayattentiontothesteeringperformanceofthecar.Thesteeringsystemhasalwaysbeenoneofthemostconcernedtopics.Especiallytoday,thesteeringsystemisveryimportant.Becausethemechanicalsteeringdevicehascertainlimitationsandcannotsatisfythecharacteristicsofflexibilityandlightnessatthesametime,theuseofelectricpowertoovercome theresistancetosteeringisalsothetrendofautomotivedevelopment.Thisdesignrevolvesaroundsmallandmedium-sizedcars,designingtheirsteeringsystems,usingelectricpowertodesignandcalculatekeypartsofthesystem,andusing3Dsoftwaretomodelthedesignedpartsinordertomoreintuitivelyviewthedesignresults.Andmotionsimulation.Ensuretherationalityandsecurityofthedesign.K ey words: electric power; G ear rack steering; Steering system 目 錄1 緒 論 .11.1 本 課 題 研 究 的 意 義 和 目 的 .11.2 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 .11.3 本 課 題 主 要 研 究 內(nèi) 容 .22 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) .32.1 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) .32.2 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 總 體 組 成 .3 2.3 電 動(dòng) 助 力 的 原 理 .42.4 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 類(lèi) 型 選 擇 .42.5 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 助 力 特 性 .53 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算 .63.1 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) .63.1.1 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) 要 求 .63.1.2 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 關(guān) 鍵 部 件 .63.2 計(jì) 算 汽 車(chē) 原 地 轉(zhuǎn) 向 的 阻 力 矩 .73.2.1 作 用 在 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 手 力 計(jì) 算 .7 3.2.2 梯 形 臂 長(zhǎng) 度 計(jì) 算 .83.2.3 輪 胎 直 徑 的 計(jì) 算 .83.2.4 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 直 徑 的 確 定 .83.2.5 估 算 主 動(dòng) 齒 輪 軸 直 徑 .83.3 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 的 計(jì) 算 .9 3.3.1 確 定 齒 輪 傳 動(dòng) 主 要 參 數(shù) 和 幾 何 尺 寸 .93.3.2 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 運(yùn) 動(dòng) 分 析 .103.3.3 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 材 料 選 擇 及 強(qiáng) 度 校 核 .123.3.4 齒 輪 軸 校 核 .144 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 三 維 實(shí) 體 建 模 .174.1 齒 輪 軸 實(shí) 體 建 模 .174.2 齒 條 的 建 模 .184.3 殼 體 建 模 .194.4 球 頭 銷(xiāo) 、 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 建 模 .21 4.5 軸 承 、 轉(zhuǎn) 向 梯 形 臂 建 模 .244.6 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 建 模 .264.7 轉(zhuǎn) 向 軸 、 輸 入 軸 建 模 .274.8 萬(wàn) 向 傳 動(dòng) 裝 置 建 模 .305 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 裝 配 .336 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 運(yùn) 動(dòng) 仿 真 .397 有 限 元 分 析 .418 經(jīng) 濟(jì) 技 術(shù) 性 分 析 .439 結(jié) 論 .44 致 謝 .45參 考 文 獻(xiàn) .46附 錄 A.47附 錄 B.56 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 1緒 論1.1 本 課 題 研 究 的 意 義 和 目 的電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 乘 用 車(chē) 使 用 最 廣 泛 的 形 式 。 因 此 ,本 文 以 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 中 的齒 輪 齒 條 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 為 主 要 研 究 對(duì) 象 。電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 作 為 新 一 代 的 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) ,將 電 子 技 術(shù) 與 車(chē) 輛 機(jī) 械 技 術(shù) 有 機(jī) 地 結(jié) 合 在一 起 。 采 用 動(dòng) 力 代 替 液 壓 系 統(tǒng) 提 供 輔 助 ,使 系 統(tǒng) 更 加 簡(jiǎn) 化 ,性 能 更 好 。 具 有 控 制 簡(jiǎn) 單 、 響 應(yīng)快 、 零 件 少 、 工 作 可 靠 、 維 修 調(diào) 整 方 便 、 低 溫 環(huán) 境 性 能 好 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 一系 列 優(yōu) 點(diǎn) 表 明 其 具 有 廣 闊 的 發(fā) 展 前 景 。 但 也 存 在 著 一 些 不 足 ,制 約 了 其 發(fā) 展 ,如 目 前 還 沒(méi) 有成 熟 的 理 論 體 系 。 一 旦 設(shè) 計(jì) 不 合 理 ,將 嚴(yán) 重 威 脅 汽 車(chē) 的 安 全 和 生 命 財(cái) 產(chǎn) 安 全 。1.2 國(guó) 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 作 為 車(chē) 輛 的 關(guān) 鍵 部 位 ,發(fā) 展 迅 速 。 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 由 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 向 輔 助 轉(zhuǎn) 向 系統(tǒng) 。 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 以 其 靈 活 的 轉(zhuǎn) 向 控 制 、 吸 收 路 面 減 振 等 優(yōu) 點(diǎn) ,在 汽 車(chē) 工 業(yè) 中 得 到 了廣 泛 的 應(yīng) 用 。 簡(jiǎn) 單 介 紹 幾 種 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) ：1.機(jī) 械 式 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)有 許 多 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) ， 現(xiàn) 在 所 有 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 都 需 要 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) ,以 確 保 轉(zhuǎn) 向 的 安 全 性和 可 靠 性 。 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 由 人 力 驅(qū) 動(dòng) 的 。 傳 遞 力 的 所 有 部 分 都 是 機(jī) 械 的 。 轉(zhuǎn) 向 輕 ,但 轉(zhuǎn)向 靈 敏 度 變 差 。 當(dāng) 角 傳 動(dòng) 比 大 時(shí) ,轉(zhuǎn) 向 靈 敏 度 好 ,但 轉(zhuǎn) 向 需 要 很 大 的 力 ,轉(zhuǎn) 向 不 能 達(dá) 到 要 求 。因 此 ,機(jī) 械 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 同 時(shí) 滿 足 轉(zhuǎn) 向 輕 便 性 和 轉(zhuǎn) 向 靈 敏 度 的 要 求 非 常 有 限 ,這 也 制 約 了 機(jī) 械轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 。 隨 著 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 ,研 制 了 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) ,解 決 了 輕 便 性 和 靈 敏 度 之 間的 矛 盾 。 2.液 壓 助 力 阻 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)液 壓 助 力 雖 然 可 以 解 決 轉(zhuǎn) 向 輕 便 性 ， 但 隨 著 社 會(huì) 經(jīng) 濟(jì) 的 不 斷 發(fā) 展 ,人 們 對(duì) 速 度 的 要 求越 來(lái) 越 高 ,汽 車(chē) 的 速 度 也 在 不 斷 提 高 。 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 不 足 已 經(jīng) 開(kāi) 始 顯 現(xiàn) 出 來(lái) 。 當(dāng) 汽車(chē) 在 高 速 或 低 速 行 駛 時(shí) ,很 難 保 證 駕 駛 員 有 適 度 的 手 感 。3.電 動(dòng) 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)電 液 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 在 液 壓 系 統(tǒng) 的 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起 來(lái) 的 ,采 用 電 機(jī) 代 替 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 油泵 。 它 是 由 電 磁 閥 控 制 ,以 幫 助 液 壓 變 化 與 車(chē) 速 的 變 化 。 當(dāng) 汽 車(chē) 在 低 速 或 急 轉(zhuǎn) 彎 時(shí) ,它 會(huì) 變 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 2 輕 。 在 高 速 行 駛 時(shí) 會(huì) 感 覺(jué) 更 好 。4.電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)作 為 新 一 代 的 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) ,將 電 子 技 術(shù) 與 車(chē) 輛 機(jī) 械 技 術(shù) 有 機(jī) 地 結(jié) 合 在 一 起 。 采 用 動(dòng) 力 代替 液 壓 系 統(tǒng) 提 供 輔 助 ,使 系 統(tǒng) 更 加 簡(jiǎn) 化 ,性 能 更 好 。 電 動(dòng) 助 力 式 轉(zhuǎn) 向 該 系 統(tǒng) 具 有 控 制 簡(jiǎn) 單 、響 應(yīng) 快 、 助 力 尺 寸 和 轉(zhuǎn) 向 感 方 便 、 零 件 少 、 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 一 系 列 優(yōu) 點(diǎn) 表 明其 具 有 廣 闊 的 發(fā) 展 前 景 。 但 也 存 在 著 一 些 不 足 ,制 約 了 其 發(fā) 展 ,如 目 前 還 沒(méi) 有 成 熟 的 理 論 體系 。 一 旦 設(shè) 計(jì) 不 合 理 ,將 嚴(yán) 重 威 脅 汽 車(chē) 的 安 全 和 生 命 財(cái) 產(chǎn) 安 全 。5.線 控 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)20世 紀(jì) 60年 代 末 ,德 國(guó) 卡 塞 爾 曼 公 司 還 設(shè) 計(jì) 了 類(lèi) 似 于 TWW的 主 動(dòng) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng)1900,德 國(guó) 奔 馳 公 司 采 用 線 控 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 概 念 車(chē) F400雕 刻 。 目 前 ,線 控 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 上 市 , 戴 米 爾 克 萊 斯 勒 開(kāi) 發(fā) 的 線 控 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 被 列 為 2000年 度 汽 車(chē) 十 大 創(chuàng) 新 技 術(shù) 之 一 。 齒 條 式 轉(zhuǎn)向 器 在 西 歐 微 型 客 車(chē) 上 得 到 了 長(zhǎng) 足 的 發(fā) 展 。 在 日 本 和 美 國(guó) ,循 環(huán) 球 型 轉(zhuǎn) 向 器 的 比 例 正 在 增加 。 在 日 本 ,公 共 汽 車(chē) 用 的 球 型 轉(zhuǎn) 向 器 已 經(jīng) 發(fā) 展 到 現(xiàn) 在 的 100%個(gè) 。目 前 ,不 同 類(lèi) 型 的 轉(zhuǎn) 向 器 的 使 用 情 況 如 下 :(1)在 小 型 客 車(chē) 上 ,日 本 和 美 國(guó) 主 要 開(kāi) 發(fā) 圓 形 球 型 轉(zhuǎn) 向 器 ,其 市 場(chǎng) 占 有 率 超 過(guò) 90%,而 在西 歐 ,齒 輪 和 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 的 發(fā) 展 ,比 例 超 過(guò) 50%,法 國(guó) 則 高 達(dá) 95%。(2)齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 在 小 型 轎 車(chē) 上 得 到 了 迅 速 發(fā) 展 ,而 大 型 轉(zhuǎn) 向 器 主 要 是 圓 形 滾 珠轉(zhuǎn) 向 器 。1.3 本 課 題 主 要 研 究 內(nèi) 容 1.參 考 相 關(guān) 文 獻(xiàn) ， 確 定 研 究 目 標(biāo) 與 方 向 。2.分 析 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 類(lèi) 型 的 選 擇 ， 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 結(jié) 構(gòu) 組 成 及 其 工 作 原 理 。3.對(duì) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 具 體 的 設(shè) 計(jì) 和 計(jì) 算 ， 完 成 重 要 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) ， 并 校 核 主 要 零 件 強(qiáng)度 。 4.使 用 三 維 建 模 軟 件 對(duì) 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 三 維 建 模 ， 并 完 成 運(yùn) 動(dòng) 仿 真 與 有 限 元 分 析 。 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 2電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)2.1 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 特 點(diǎn)電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 有 突 出 的 優(yōu) 點(diǎn) :1.改 善 了 轉(zhuǎn) 向 特 性 。直 到 今 天 ,動(dòng) 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 已 經(jīng) 達(dá) 到 極 限 ,EPS的 返 回 特 性 已 經(jīng) 改 變 了 這 一 切 。 當(dāng)轉(zhuǎn) 向 結(jié) 束 后 ,轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 會(huì) 因 回 正 力 矩 返 回 車(chē) 輪 中 心 ， 但 有 時(shí) 回 正 力 矩 較 小 ， 使 得 方 向 盤(pán) 回 正很 慢 ， 對(duì) 駕 駛 舒 適 感 產(chǎn) 生 影 響 ， 電 動(dòng) 助 力 系 統(tǒng) 可 以 解 決 這 一 問(wèn) 題 ， 可 以 通 過(guò) 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 與 傳感 器 對(duì) 方 向 盤(pán) 作 用 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 向 力 矩 。 這 個(gè) 系 統(tǒng) 可 以 由 工 程 師 使 用 軟 件 來(lái) 調(diào) 整 他 的 初 始 和 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 使 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 得 到 最 佳 的 返 回 特 性 。2.提 高 了 操 縱 穩(wěn) 定 性 。當(dāng) 車(chē) 輛 在 高 速 行 駛 時(shí) ,通 過(guò) 過(guò) 度 轉(zhuǎn) 向 來(lái) 測(cè) 試 車(chē) 輛 的 穩(wěn) 定 性 。 通 過(guò) 使 用 這 種 方 法 ,在 高 速行 駛 (100kM/h)的 車(chē) 輛 過(guò) 多 的 拐 角 被 迫 滾 動(dòng) 。 在 短 時(shí) 間 自 動(dòng) 返 回 過(guò) 程 中 ,由 于 使 用 微 機(jī) 控 制 ,汽 車(chē) 具 有 較 高 的 穩(wěn) 定 性 ,駕 駛 員 具 有 更 舒 適 的 感 覺(jué) 。4.采 用 “ 綠 色 能 源 ” ,滿 足 現(xiàn) 代 汽 車(chē) 的 要 求 。電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 采 用 “ 最 清 潔 ” 的 動(dòng) 力 作 為 能 量 ,完 全 禁 止 液 壓 裝 置 ,液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向系 統(tǒng) 中 沒(méi) 有 液 體 油 泄 漏 。 可 以 說(shuō) ,該 制 度 符 合 時(shí) 代 的 “ 綠 色 ” 趨 勢(shì) 。2.2 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 總 體 組 成 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) (簡(jiǎn) 稱(chēng) 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) )是 利 用 電 機(jī) 提 供 輔 助 力 矩 的 動(dòng) 力 轉(zhuǎn) 向 系統(tǒng) 。 EPS主 要 由 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 、 速 度 傳 感 器 、 電 機(jī) 、 減 速 機(jī) 構(gòu) 和 電 子 控 制 單 元 (ECU)組 成 。 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 4 2.3 電 動(dòng) 助 力 的 原 理 圖 2-1 電 動(dòng) 助 力 原 理 圖Fig2-1 Electric power diagram如 圖 2-1， 給 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 施 加 轉(zhuǎn) 向 力 矩 ， 轉(zhuǎn) 矩 傳 感 器 可 測(cè) 得 ， 該 信 號(hào) 會(huì) 傳 遞 到 ECU， 當(dāng) 汽車(chē) 行 駛 時(shí) ， 汽 車(chē) 的 實(shí) 時(shí) 車(chē) 速 也 會(huì) 被 車(chē) 速 傳 感 器 測(cè) 得 ， 同 樣 通 過(guò) 線 束 把 電 信 號(hào) 傳 遞 給 ECU，此 時(shí) ECU會(huì) 對(duì) 兩 個(gè) 信 號(hào) 做 出 判 斷 并 給 與 解 決 方 案 ， 也 就 是 按 著 預(yù) 先 設(shè) 計(jì) 的 程 序 ， 計(jì) 算 出 最合 理 的 轉(zhuǎn) 向 助 力 力 矩 ， 再 將 此 信 號(hào) 傳 遞 給 電 流 控 住 電 路 ， 通 過(guò) 電 流 傳 遞 給 電 機(jī) 實(shí) 現(xiàn) 助 力 ，電 機(jī) 輸 出 力 矩 經(jīng) 過(guò) 蝸 輪 蝸 桿 等 一 系 列 減 速 機(jī) 構(gòu) 最 終 傳 遞 給 轉(zhuǎn) 向 系 。2.4 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 類(lèi) 型 選 擇 圖 2-2 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 類(lèi) 型Fig2-2 Type of electric power steering system如 圖 2-2， 電 動(dòng) 助 力 類(lèi) 型 分 為 ： 轉(zhuǎn) 向 軸 助 力 ； 小 齒 輪 助 力 ； 齒 條 助 力 三 種 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 本 設(shè) 計(jì) 采 用 轉(zhuǎn) 向 軸 助 力 ： 電 動(dòng) 機(jī) 安 裝 在 汽 車(chē) 里 ； 電 機(jī) 輸 出 的 助 力 矩 可 相 對(duì) 小 些 ， 可 由減 速 機(jī) 構(gòu) 放 大 傳 給 轉(zhuǎn) 向 軸 ， 由 此 電 動(dòng) 機(jī) 尺 寸 和 質(zhì) 量 也 相 對(duì) 較 小 ， 這 樣 設(shè) 計(jì) 方 便 電 機(jī) 布 置 和減 輕 汽 車(chē) 質(zhì) 量 ， 從 而 減 少 油 耗 。 而 且 助 力 系 統(tǒng) 獨(dú) 立 ， 不 與 轉(zhuǎn) 向 器 連 接 ， 方 便 更 換 與 維 修 。2.5 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 助 力 特 性電 動(dòng) 助 力 的 特 性 由 軟 件 編 程 師 提 前 設(shè) 定 好 的 程 序 決 定 ， 在 一 般 情 況 下 ， 工 程 師 在 設(shè) 計(jì)時(shí) 會(huì) 參 考 汽 車(chē) 的 行 駛 車(chē) 速 ， 使 助 力 特 性 曲 線 為 車(chē) 速 的 函 數(shù) ， 隨 車(chē) 速 的 變 化 而 變 化 ， 這 種 特性 叫 做 車(chē) 速 感 性 型 。 圖 2-3 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 助 力 特 性Fig2-3 Power feature of electric power steering system如 圖 2-3， 汽 車(chē) 靜 止 時(shí) ， 即 原 地 轉(zhuǎn) 向 助 力 的 力 矩 最 大 ， 隨 著 汽 車(chē) 行 駛 ， 車(chē) 速 不 斷 增 加 ，由 于 在 高 速 行 駛 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 向 靈 敏 度 會(huì) 影 響 汽 車(chē) 行 駛 安 全 ， 所 以 助 力 力 矩 有 所 下 降 ， 當(dāng) 車(chē) 速 達(dá)到 峰 值 時(shí) ， 助 力 強(qiáng) 度 最 小 。 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 6 3齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算3.1 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) 圖 3-1 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 形 式Fig.3-1 Gear rack steering gear齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 有 四 種 形 式 ： 中 間 輸 入 ， 兩 端 輸 出 ； 側(cè) 面 輸 入 ， 兩 端 輸 出 ；側(cè) 面 輸 入 ， 中 間 輸 出 ； 側(cè) 面 輸 入 ， 一 端 輸 出 。本 課 題 選 擇 中 間 輸 入 兩 端 輸 出 形 式 。3.1.1齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設(shè) 計(jì) 要 求模 數(shù) 在 32 之 間 。 齒 數(shù) 范 圍 在 75 ， 齒 輪 螺 旋 角 取 值 范 圍 多 為 159 。 齒 條 齒 數(shù) 根據(jù) 車(chē) 輪 轉(zhuǎn) 到 鎖 點(diǎn) 時(shí) ， 對(duì) 應(yīng) 的 齒 條 移 動(dòng) 距 離 來(lái) 確 定 。 變 速 比 的 齒 條 壓 力 角 在 3512 內(nèi) 變 化 。傳 動(dòng) 比 的 選 取 ： 對(duì) 乘 用 車(chē) ， 推 薦 轉(zhuǎn) 向 器 角 傳 動(dòng) 比 在 2517 內(nèi) 選 取 ； 商 用 車(chē) 在 3223 范 圍 內(nèi) 選 取 ， 選 取 傳 動(dòng) 比 為 1:24 。 在 這 樣 的 情 況 下 ， 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 每 轉(zhuǎn) 動(dòng) 24 ， 前 輪 轉(zhuǎn) 向 1 。3.1.2齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 關(guān) 鍵 部 件1. 齒 輪齒 輪 是 切 有 齒 形 的 軸 。 齒 輪 安 裝 在 轉(zhuǎn) 向 器 殼 體 上 并 齒 條 上 的 齒 相 嚙 合 。 配 對(duì) 使 用 ， 齒輪 軸 末 端 與 傳 動(dòng) 間 軸 相 連 。 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 的 旋 轉(zhuǎn) 把 扭 矩 傳 遞 給 齒 輪 軸 ， 齒 輪 帶 動(dòng) 齒 條 橫 向 移 動(dòng) 以操 縱 前 輪 。 齒 輪 軸 由 安 裝 在 轉(zhuǎn) 向 器 殼 體 上 的 球 軸 承 支 承 。(1)選 擇 齒 輪 類(lèi) 型 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 根 據(jù) 齒 輪 傳 動(dòng) 的 工 作 條 件 ， 選 用 斜 齒 圓 柱 齒 輪 與 斜 齒 齒 條 嚙 合 傳 動(dòng) 方 案(2)選 擇 齒 輪 傳 動(dòng) 精 度 等 級(jí)選 用 7級(jí) 精 度2. 齒 條齒 條 安 裝 在 金 屬 殼 體 內(nèi) 可 以 來(lái) 回 滑 動(dòng) 具 有 齒 形 的 金 屬 條 。 轉(zhuǎn) 向 器 殼 體 安 裝 在 前 橫 梁 或前 圍 板 的 固 定 位 置 上 。 導(dǎo) 向 座 將 齒 條 支 持 在 轉(zhuǎn) 向 器 殼 體 上 齒 條 可 以 比 作 是 梯 形 轉(zhuǎn) 向 桿 系 的轉(zhuǎn) 向 直 拉 桿 。3.轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿通 過(guò) 齒 條 的 橫 向 運(yùn) 動(dòng) 拉 動(dòng) 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 ， 使 前 輪 轉(zhuǎn) 向 。4.轉(zhuǎn) 向 梯 形 臂 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 帶 動(dòng) 梯 形 臂 旋 轉(zhuǎn) ， 從 而 帶 動(dòng) 車(chē) 輪 旋 轉(zhuǎn) 。3.2 計(jì) 算 汽 車(chē) 原 地 轉(zhuǎn) 向 的 阻 力 矩為 此 用 足 夠 精 確 的 半 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 來(lái) 計(jì) 算 汽 車(chē) 在 浙 青 或 者 混 凝 土 路 面 上 的 原 地 轉(zhuǎn) 向 阻 力矩 MR(N mm)。 mm4.36851724.0842837.03 331 NPGfMR （ 3-1）式 中 ：f 輪 胎 和 路 面 間 的 滑 動(dòng) 摩 擦 因 數(shù) ， 一 般 取 f=0.7； G1 轉(zhuǎn) 向 軸 負(fù) 荷 ， G1=10902.5N,單 位 為 N；P 輪 胎 氣 壓 ， P=0.2MPa,單 位 為 MPa。3.2.1作 用 在 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 手 力 計(jì) 算 NiDL MLF SW Rh 8.949.024360 4.368517222 1 （ 3-2）式 中 :L 1 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 長(zhǎng) ， 單 位 為 mm；MR 原 地 轉(zhuǎn) 向 阻 力 矩 ；L2 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 臂 長(zhǎng) ， 單 位 為 mm；DSW 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 直 徑 ； 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 8 i 轉(zhuǎn) 向 器 角 傳 動(dòng) 比 ；+轉(zhuǎn) 向 器 正 效 率 ， +=0.9。齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 無(wú) 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 ， 1L 、 2L 不 帶 入 數(shù) 值 。 用 上 式 計(jì) 算 出 來(lái) 的 作 用 力是 最 大 值 。 因 此 ， 可 以 用 此 值 作 為 計(jì) 算 載 荷 。3.2.2梯 形 臂 長(zhǎng) 度 計(jì) 算輪 輞 直 徑 ： mminRLW 4.40616 （ 3-3）梯 形 臂 長(zhǎng) 度 ： mmRL LW 6.16228.02 （ 3-4）取 mmL 160 2 3.2.3輪 胎 直 徑 的 計(jì) 算 mmRR LWT 6.52421555.0 取 mmRT 525 （ 3-5）3.2.4轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 直 徑 的 確 定 mmaMd R 385.21021614.316.0 5.36844 333 （ 3-6） 2La ； MPa216 ； mNMR 5.368取 mmd 12min 3.2.5估 算 主 動(dòng) 齒 輪 軸 直 徑齒 輪 軸 直 徑 ： mmMd 203.814014.3 1608.941616 33 max （ 3-7）對(duì) 所 研 究 的 載 荷 初 步 計(jì) 算 完 成 ， 轉(zhuǎn) 向 初 選 參 數(shù) 如 表 （3-1） ： 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 表 3-1 初 選 參 數(shù)Tab.2-6 Primary parameters序 號(hào) 參 數(shù) 名 稱(chēng) 數(shù) 值1 阻 力 矩 （ mmN ） 368517.42 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 手 力 （ N ） 94.83 輪 輞 直 徑 （ mm） 406.44 梯 形 臂 長(zhǎng) 度 （ mm） 1605 輪 胎 直 徑 （ mm） 5256 橫 拉 桿 直 徑 （ mm） 127 轉(zhuǎn) 向 器 角 傳 動(dòng) 比 243.3 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 的 計(jì) 算 主 動(dòng) 小 齒 輪 選 用 16MnCr5或 15CrNi6材 料 制 造 ， 而 齒 條 常 采 用 45鋼 制 造 。 為 減 輕 質(zhì)量 ， 殼 體 用 鋁 合 金 壓 鑄 。3.3.1確 定 齒 輪 傳 動(dòng) 主 要 參 數(shù) 和 幾 何 尺 寸修 正 系 數(shù) 8.0nX分 度 圓 直 徑 d： mmmzd 1320cos 55.2cos1 （ 3-8）齒 頂 圓 直 徑 1ad ： mmhdd aa 22)8.01(5.2213211 （ 3-9）齒 根 圓 直 徑 fd ： mmXChmhdd nnaff 75.1013.313)(21621 （ 3-10） 齒 寬 b： mmdb d 4.10138.01 （ 3-11）齒 條 寬 取 mm15 ， 齒 輪 寬 取 mm25 。因 為 相 互 嚙 合 齒 輪 基 圓 齒 距 必 須 相 等 ： 21 bb PP 齒 輪 法 面 基 圓 齒 距 ： 4cos 111 mPb齒 條 法 面 基 圓 齒 距 為 ： 4cos 222 mPb 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 10 取 齒 條 法 向 模 數(shù) ： 5.22 m齒 條 齒 頂 高 2ah ： 5.2)01(5.2)(2 Xnhmh ana （ 3-12）齒 條 齒 根 高 2fh ： 125.3)025.01(5.2)(2 XnChmh nanf （ 3-13）3.3.2齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 運(yùn) 動(dòng) 分 析 圖 3-2 橫 拉 桿 運(yùn) 動(dòng) 示 意 圖Fig.3-2 Sketch bar motion diagram當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 盤(pán) 從 鎖 點(diǎn) 向 鎖 點(diǎn) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 每 只 前 輪 大 約 從 其 正 前 方 開(kāi) 始 轉(zhuǎn) 動(dòng) 30 ， 因 而 前 輪 從 左到 右 總 共 轉(zhuǎn) 動(dòng) 約 60 。 當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 輪 右 轉(zhuǎn) 30 ， 即 梯 形 臂 或 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 由 OC 繞 圓 心 O 繞 至 OA 時(shí) ，齒 條 左 端 點(diǎn) E移 至 EA的 距 離 為 1l 30cos16030cosOAOD 436.2164.138160 ODOCDC mmOAAD 8030sin DCAA , BA BECEAE , ADCA 3.339436.21340 2222 AAAEEA AA 32.259 CAEACE AA 7.801 ACECEl同 理 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 向 輪 左 轉(zhuǎn) 30 ， 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 由 OC繞 圓 心 O轉(zhuǎn) 至 OB時(shí) ， 齒 條 左 端 點(diǎn) E移 至 BE 的 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 距 離 為 2l mmDADB 80 BBDC mmBBBEEB BB 3.339436.21340 2222 3.792 CEEBCBEEl BB嚙 合 長(zhǎng) 度 大 于 21 ll 即 mmllL 1603.797.8021 取 mmL 181齒 條 齒 數(shù) 23模 數(shù) 2.5， 總 長(zhǎng) 700mm。 表 3-2 齒 輪 齒 條 參 數(shù) 匯 總Tab.3-2Sketchbarmotiondiagram序 號(hào) 項(xiàng) 目 符 號(hào) 齒 輪 齒 條1 總 長(zhǎng) L 7002 直 徑 22 163 齒 數(shù) 2Z 5 234 法 向 模 數(shù) nM 2.5 2.55 螺 旋 角 10 10 6 分 度 圓 直 徑 d 13 7 齒 頂 高 fh 4.5 2.58 齒 根 高 ah 1.125 3.1259 齒 頂 圓 直 徑 ad 22 10 齒 根 圓 直 徑 fd 10.75 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 12 3.3.3齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 材 料 選 擇 及 強(qiáng) 度 校 核1 選 擇 齒 輪 齒 條 材 料 、 熱 處 理 方 式 及 計(jì) 算 許 用 應(yīng) 力(1)選 擇 材 料 及 熱 處 理 方 式小 齒 輪 16MnCr5滲 碳 淬 火 ， 齒 面 硬 度 56-62HRC大 齒 輪 45鋼 表 面 淬 火 ， 齒 面 硬 度 52-56HRC齒 輪 齒 條 模 數(shù) 選 取 5.2m壓 力 角 取 20 ， 齒 輪 螺 旋 角 取 10(2)確 定 許 用 應(yīng) 力 ： minlimH NHH S Z minlimF NSTFF S YY 1)確 定 limH 和 limF MPaH 15001lim MPaH 13002lim MPaF 4251lim MPaF 3752lim 2)計(jì) 算 應(yīng) 力 循 環(huán) 次 數(shù) N， 確 定 壽 命 系 數(shù) NZ 、 NY 。 2711 1088.2)300810(2016060 NjLnN h （ 3-14）查 表 得 ： 25.11 NZ , 21 1 NN YY 3)計(jì) 算 許 用 應(yīng) 力 ： 取 1min HS ， 4.1min FS MPaS ZH NHH 18751 25.11500min 1lim1 （ 3-15） MPaH 16251 25.113002 （ 3-16） 21 HH ， 取 MPaHH 16252 （ 3-17)應(yīng) 力 修 正 系 數(shù) 2STY MPaS YY F NSTFF 14.6074.1 12425min 1lim11 (3-18) 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 MPaS YYF NSTFF 7.5354.1 12375min 2lim2 (3-19) MPaFF 7.5352 2. 強(qiáng) 度 校 核(1)校 核 齒 輪 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 :經(jīng) 查 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 得 : MPaZE 8.189查 圖 45.2HZ 8.0Z 4.1tK 1） 確 定 載 荷 系 數(shù) K齒 輪 使 用 系 數(shù) ： 1AK smndV /0136.01060 201314.31060 3311 (3-20)41 108.6100 50136.0100 VZ (3-21）齒 輪 動(dòng) 載 系 數(shù) ： 1VK選 取 對(duì) 稱(chēng) 布 置 ： 06.1K查 表 得 ： 3.1 aK載 荷 系 數(shù) K： 378.13.106.111 KKKKK VA （ 3-22）轉(zhuǎn) 矩 ： mmNlFT h 1516816.08.9421 （ 3-23） 2221 1 94.13634141323 15168378.128.08.18945.2 12 HEHH MPabdKTZZZ （ 3-24）故 齒 輪 接 觸 疲 勞 強(qiáng) 度 滿 足 要 求 。（ 2） 齒 根 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) 初 選 參 數(shù) ： 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 14 7.0Y 89.0Y 68.11 SY 97.12 SY 41.21 FaY 06.22 FaY 1111 06.14168.17.041.289.05.21323 15168378.12 2 FSFF bmdKTYYYY （ 3-25）故 齒 輪 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 滿 足 要 求 。3.3.4齒 輪 軸 校 核1.齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 的 受 力 分 析 與 計(jì) 算圓 周 力 ： NdTF t 23331315168221 （ 3-26）徑 向 力 ： NFF tr 86210cos 20tan2333costan （ 3-27）軸 向 力 ： NFF ta 41110tan2333tan （ 3-28）2.齒 輪 軸 校 核（ 1） 計(jì) 算 支 撐 反 力 ：在 垂 直 面 上 ： Nll dFFlF arRAV 3952222 9411862222212 11 （ 3-29）NFFF RAVrRBV 4673958621 （ 3-30）在 水 平 面 ： NFFF rRBHRAH 11662/233321 （ 3-31）（ 2） 畫(huà) 彎 矩 圖在 水 平 面 上 ；aa 剖 面 左 側(cè) 、 右 側(cè) ： mmNlFMM RAHaHaH 25625221166 1 （ 3-32） 在 垂 直 面 上 aa 剖 面 左 側(cè) ： mmNlFM RAVaV 8690223952 （ 3-33）aa 剖 面 右 側(cè) ： 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 mmNlFM RBVaV 10274224672 （ 3-34）合 成 彎 矩 aa 剖 面 左 側(cè) : mmNMMM aVaHa 27083869025652 2222 （ 3-35）a-a剖 面 右 側(cè) : mmNMMM aVaHa 276321027425652 2222 （ 3-36）(3)畫(huà) 轉(zhuǎn) 矩 圖轉(zhuǎn) 矩 : mmNdFT t 209972/1823332 （ 3-37）判 斷 危 險(xiǎn) 剖 面 : MPa90 6.0aa 左 側(cè) ： 333 5.57232/1832 mmdW （ 3-38） 525.572)209976.0(27083 /)( 22 22 WTMe （ 3-39）軸 的 疲 勞 強(qiáng) 度 安 全 系 數(shù) ：MPaB 650 MPa3001 MPa1551 2.0 1.0aa 截 面 左 側(cè) ： 33 1145216 mmWdWT （ 3-40）10.2K 72.1K 91.0 89.0 0.1彎 曲 應(yīng) 力 ： MPaWMb 3.475.57227083 （ 3-41）應(yīng) 力 幅 ： MPaba 3.47平 均 應(yīng) 力 ： 0m切 應(yīng) 力 ： MPaWT TT 3.18114520997 （ 3-42）MPaTma 1.92 （ 3-43） 安 全 系 數(shù) ： 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 16 7.23.4791.01 1.2 3001 maKS （ 3-44）8.81.989.072.1 1551 maKS （ 3-45）查 得 許 用 安 全 系 數(shù) S=1.31.5， 顯 然 SS， 故 a-a剖 面 安 全 。 圖 3-3 齒 輪 軸 校 核 彎 矩 圖Fig3-3Gearshaftcheckmomentdiagram 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 4轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 三 維 實(shí) 體 建 模4.1 齒 輪 軸 實(shí) 體 建 模首 先 點(diǎn) 擊 齒 輪 建 模 ， 選 擇 柱 齒 輪 ， 選 擇 yc軸 方 向 ， 創(chuàng) 建 斜 齒 輪 ， 選 擇 變 位 齒 輪 ， 填寫(xiě) 壓 力 角 ， 螺 旋 角 ， 變 位 系 數(shù) ， 點(diǎn) 擊 估 算 出 結(jié) 果 ， 【 確 定 】 生 成 齒 輪 ， 在 齒 輪 的 基 礎(chǔ) 上 ，選 擇 【 插 入 】 /【 設(shè) 計(jì) 特 征 】 /【 圓 柱 體 】 ， 選 擇 矢 量 ， 選 擇 齒 輪 yc表 面 ， 點(diǎn) 擊 【 確 定 】生 成 圓 柱 ， 繼 續(xù) 選 擇 所 建 圓 柱 yc面 齒 輪 軸 線 生 成 第 二 段 軸 ， 此 軸 段 與 軸 承 配 合 ， 同 樣 點(diǎn)擊 【 插 入 】 /【 設(shè) 計(jì) 特 征 】 /【 圓 柱 體 】 ， 選 擇 yc平 面 ， 齒 輪 軸 線 ， 點(diǎn) 擊 【 確 定 】 ， 生 成第 三 段 齒 輪 ， 重 復(fù) 上 一 步 操 作 ， 生 成 最 后 一 段 軸 ， 繼 續(xù) 點(diǎn) 擊 【 設(shè) 計(jì) 特 征 】 /【 圓 柱 體 】 ， 選 擇 -yc方 向 ， 選 擇 軸 線 ， 生 成 軸 段 ， 此 軸 段 與 軸 承 配 合 ， 至 此 齒 輪 軸 建 模 基 本 完 成 ， 最后 點(diǎn) 擊 【 細(xì) 節(jié) 特 征 】 ， 選 擇 軸 兩 端 邊 緣 ， 選 取 倒 角 尺 寸 ， 對(duì) 軸 兩 端 進(jìn) 行 倒 角 ， 至 此 齒 輪 軸建 模 完 成 。 圖 4-1 齒 輪 軸Fig3-3Gearshaft 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 18 4.2 齒 條 的 建 模齒 條 建 模 要 注 意 齒 間 距 ， 齒 寬 ， 齒 的 拉 伸 角 等 細(xì) 節(jié) 問(wèn) 題 ， 確 保 尺 寸 的 準(zhǔn)確 性 ， 螺 旋 角 的 精 確 ， 否 則 與 齒 輪 裝 配 會(huì) 出 現(xiàn) 干 涉 。點(diǎn) 擊 【 插 入 】 /【 設(shè) 計(jì) 特 征 】 /【 圓 柱 體 】 ， 選 擇 工 作 系 原 點(diǎn) ， 繪 出 齒 條總 輪 廓 ， 點(diǎn) 擊 插 入 草 圖 ， 選 擇 圓 柱 端 面 進(jìn) 入 草 繪 ， 利 用 直 線 工 具 與 標(biāo) 注 尺 寸確 定 齒 寬 平 面 ， 完 成 草 圖 ， 點(diǎn) 擊 【 拉 伸 】 工 具 ， 選 擇 剛 剛 草 繪 直 線 ， 拉 伸 成面 ， 此 面 為 齒 寬 平 面 ， 在 此 基 礎(chǔ) 上 經(jīng) 行 齒 的 繪 制 ， 點(diǎn) 擊 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 ，選 擇 yc面 進(jìn) 入 草 繪 ， 在 設(shè) 計(jì) 位 置 利 用 輪 廓 工 具 繪 出 齒 的 形 狀 ， 利 用 約 束 工 具 ， 確 定 各 條 線 的 相 對(duì) 位 置 ， 例 如 垂 直 、 平 行 、 中 點(diǎn) 等 。 特 別 注 意 分 度 圓 位 置 與距 離 約 束 結(jié) 束 點(diǎn) 擊 完 成 ， 退 出 草 圖 界 面 ， 點(diǎn) 擊 快 捷 鍵 x進(jìn) 行 拉 伸 ， 選 擇 草 繪圖 形 ， 選 擇 對(duì) 稱(chēng) 拉 伸 ， 拉 伸 出 齒 。 圖 4-2 齒 條 草 圖Fig4-2sketchesofrack點(diǎn) 擊 【 陣 列 特 征 】 ， 選 擇 齒 ， 根 據(jù) 齒 數(shù) 齒 距 ， 選 擇 數(shù) 量 和 節(jié) 距 ， 拉 伸 出 齒 條 。 再 次 點(diǎn)擊 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 ， 用 輪 廓 線 繪 制 齒 形 以 便 剪 切 齒 。 點(diǎn) 擊 【 拉 伸 】 選 擇 草 圖 ， 布 爾 運(yùn) 算 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 19 選 擇 求 差 ， 基 本 完 成 齒 條 建 模 ， 最 后 選 擇 【 螺 紋 】 ， 選 擇 齒 條 兩 端 螺 紋 長(zhǎng) 度 ， 生 成 螺 紋 ，至 此 齒 條 建 模 完 成 。 圖 4-3 齒 條Fig.4-3 rack4.3 殼 體 建 模齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 殼 體 負(fù) 責(zé) 容 納 齒 輪 齒 條 、 密 封 、 墊 塊 、 軸 承 等 工 作 元 件 ， 起 著 固 定 支撐 作 用 ， 殼 體 建 模 至 關(guān) 重 要 ， 殼 體 不 規(guī) 范 ， 則 無(wú) 法 裝 配 仿 真 ， 所 以 要 精 確 確 定 齒 輪 齒 條 相對(duì) 位 置 ， 各 組 件 距 離 圓 滑 的 外 觀 和 內(nèi) 部 精 準(zhǔn) 的 尺 寸 是 建 模 的 重 點(diǎn) 。點(diǎn) 擊 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 選 擇 平 面 ， 利 用 圓 工 具 ， 選 擇 工 作 原 點(diǎn) ， 根 據(jù) 尺 寸 繪 制 兩個(gè) 同 心 圓 ， 完 成 草 圖 。 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 20 圖 4-4 殼 體 建 模 草 圖Fig.4-4sketchofshellmodeling點(diǎn) 擊 【 拉 伸 】 工 具 ， 選 擇 草 圖 拉 伸 出 空 心 圓 柱 ， 在 拉 伸 的 拉 伸 的 圓 柱 表 面 繼 續(xù) 繪 制 草圖 ， 繪 制 同 心 圓 ， 完 成 草 圖 ， 拉 伸 草 圖 ， 齒 條 方 向 殼 體 繪 制 完 成 。根 據(jù) 齒 輪 齒 條 裝 配 位 置 ， 裝 配 距 離 ， 點(diǎn) 擊 【 基 準(zhǔn) 】 ， 選 擇 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 ， 建 立 齒 輪 軸 方向 殼 體 基 準(zhǔn) ， 點(diǎn) 擊 草 圖 選 取 yc-zc平 面 進(jìn) 入 草 圖 ， 以 坐 標(biāo) 系 原 點(diǎn) 為 圓 心 繪 制 圓 柱 ， 此 圓 柱內(nèi) 部 為 軸 承 殼 體 ， 以 所 繪 圓 柱 表 面 繪 制 草 圖 ， 點(diǎn) 擊 【 圓 】 工 具 ， 繪 制 圓 完 成 草 圖 ， 拉 伸 圓柱 。 點(diǎn) 擊 【 細(xì) 節(jié) 特 征 】 ， 選 取 兩 圓 柱 交 匯 處 圓 邊 緣 倒 圓 角 。 在 所 繪 圓 柱 表 面 繼 續(xù) 繪 制 草 圖 ，根 據(jù) 齒 輪 軸 尺 寸 、 軸 承 尺 寸 ， 分 別 拉 伸 出 槽 ， 這 些 槽 直 徑 分 別 為 軸 承 、 密 封 圈 直 徑 ， 以 便與 其 配 合 。 點(diǎn) 擊 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ， 在 剛 建 立 的 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 中 繪 制 草 圖 ， 選 擇 xc-zc平 面 進(jìn)入 ， 繪 制 圓 ， 退 出 草 圖 ， 在 -yc方 向 拉 伸 出 圓 柱 ， 在 拉 伸 圓 柱 下 表 面 繼 續(xù) 繪 制 草 圖 ， 首 先拉 伸 出 容 納 調(diào) 整 螺 栓 槽 ， 接 著 繼 續(xù) 繪 制 草 圖 ， 拉 伸 調(diào) 整 滑 塊 槽 ， 直 至 上 殼 體 ， 至 此 齒 輪 齒條 殼 體 建 模 完 成 。 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 21 圖 4-5轉(zhuǎn) 向 器 殼 體Fig.4-5steeringgearhousing4.4 球 頭 銷(xiāo) 、 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 建 模建 模 過(guò) 程 中 注 意 球 頭 尺 寸 和 球 頭 孔 的 大 小 。點(diǎn) 擊 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 ， 選 擇 xc-yc平 面 ， 以 原 點(diǎn) 為 圓 心 繪 制 同 心 圓 ， 完 成 草 圖 ， 點(diǎn)擊 【 旋 轉(zhuǎn) 】 命 令 ， 繪 制 出 空 心 球 體 。 再 次 點(diǎn) 擊 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ， 選 取 xc-zc平 面 ，以 基 準(zhǔn) 坐 標(biāo) 系 原 點(diǎn) 為 圓 心 ， 繪 制 圓 ， 完 成 草 圖 ， 使 用 【 拉 伸 】 命 令 ， 選 取 剛 繪 制 的 草 圖 ，選 擇 -yc方 向 進(jìn) 行 拉 伸 求 差 ， 在 導(dǎo) 航 部 件 中 右 擊 【 拉 伸 】 ， 選 擇 將 草 圖 設(shè) 為 內(nèi) 部 ， 建 模 完 成 。 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 22 圖 4-6 球 頭 銷(xiāo)Fig.4-6ballpin繪 制 球 頭 銷(xiāo) 端 蓋 ， 點(diǎn) 擊 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 ， 以 原 點(diǎn) 為 圓 心 繪 制 同 心 圓 ， 完 成 草 圖 ， 點(diǎn)擊 【 旋 轉(zhuǎn) 】 命 令 ， 選 擇 旋 轉(zhuǎn) 方 向 xc繪 出 空 心 球 體 ， 再 次 進(jìn) 入 草 繪 ， 選 擇 xc-zc平 面 ， 以原 點(diǎn) 為 圓 心 ， 繪 出 同 心 圓 ， 完 成 成 草 圖 ， 點(diǎn) 擊 【 拉 伸 】 ， 選 擇 剛 繪 制 草 圖 ， 并 選 擇 對(duì) 稱(chēng) 值 ，布 爾 運(yùn) 算 選 擇 求 差 ， 拉 伸 出 空 心 圓 柱 ， 點(diǎn) 擊 插 入 【 螺 紋 】 ， 選 擇 球 頭 銷(xiāo) 端 蓋 末 端 圓 柱 內(nèi) 表面 ， 點(diǎn) 擊 確 定 ， 生 成 螺 紋 。 完 成 球 頭 銷(xiāo) 蓋 的 建 模 。 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 23 圖 4-7 球 頭 銷(xiāo)Fig.4-7Ballpin橫 拉 桿 連 接 梯 形 臂 與 球 頭 銷(xiāo) ， 再 轉(zhuǎn) 向 中 起 到 拉 動(dòng) 作 用 ， 此 橫 拉 桿 與 球 頭 銷(xiāo) 內(nèi) 球 一 體 ，在 球 殼 內(nèi) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。新 建 組 件 ， 點(diǎn) 擊 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ， 選 取 xc-yc平 面 ， 進(jìn) 入 草 繪 ， 在 原 點(diǎn) 繪 制 圓 ，完 成 草 圖 ， 點(diǎn) 擊 【 旋 轉(zhuǎn) 】 命 令 ， 旋 轉(zhuǎn) 成 球 體 ， 再 次 進(jìn) 入 草 繪 ， 選 取 yc-zc平 面 ， 同 樣 選 擇坐 標(biāo) 原 點(diǎn) 繪 制 圓 ， 完 成 草 繪 ， 點(diǎn) 擊 【 拉 伸 】 命 令 布 爾 運(yùn) 算 選 擇 求 和 ， 拉 伸 出 圓 柱 體 。 點(diǎn) 擊【 螺 紋 】 工 具 ， 選 擇 拉 伸 的 圓 柱 表 面 生 成 螺 紋 。 圖 4-8 橫 拉 桿Fig.4-8horizontalbar 馬 健 ： 齒 輪 齒 條 式 電 動(dòng) 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 及 仿 真 分 析 24 繪 制 橫 拉 桿 端 頭 ， 點(diǎn) 擊 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ， 選 擇 xc-zc平 面 ， 根 據(jù) 橫 拉 桿 直 徑 畫(huà)出 圓 ， 完 成 草 圖 ， 拉 伸 出 圓 柱 體 ， 進(jìn) 入 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ， 選 擇 xc-yc平 面 坐 標(biāo) 系 原點(diǎn) 繪 制 圓 ， 完 成 草 圖 ， 【 拉 伸 】 圓 柱 ， 在 圓 柱 上 表 面 繼 續(xù) 添 加 圓 柱 體 ， 繪 制 與 梯 形 臂 相 連的 圓 柱 ， 同 時(shí) 在 此 圓 柱 表 面 繪 制 草 圖 ， 拉 草 圖 線 為 面 ， 點(diǎn) 擊 【 加 厚 】 命 令 布 爾 運(yùn) 算 選 擇 求差 ， 沿 z軸 方 向 拉 伸 ， 完 成 修 減 ， 最 后 運(yùn) 用 【 細(xì) 節(jié) 特 征 】 ， 點(diǎn) 擊 【 倒 角 】 命 令 ， 對(duì) 與 梯 形臂 相 連 的 圓 柱 倒 角 ， 最 后 在 第 一 個(gè) 【 拉 伸 】 圓 柱 末 端 xc-zc平 面 繪 制 圓 拉 伸 出 與 橫 拉 桿 相配 合 的 孔 ， 點(diǎn) 擊 【 螺 紋 】 工 具 在 孔 內(nèi) 生 成 螺 紋 。 圖 4-9 橫 拉 桿Fig.4-9Tierod4.5 軸 承 、 轉(zhuǎn) 向 梯 形 臂 建 模軸 承 主 要 支 撐 齒 輪 軸 ， 并 使 其 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 插 入 /任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 ， 原 點(diǎn) 繪 制 同 心 圓 完 成草 圖 ， 對(duì) 草 圖 進(jìn) 行 【 拉 伸 】 選 擇 對(duì) 稱(chēng) 值 ， 拉 伸 完 成 后 在 圓 柱 表 面 生 成 球 形 槽 ， 點(diǎn) 擊 【 球 形端 槽 】 ， 選 擇 圓 柱 測(cè) 表 面 ， 填 寫(xiě) 半 徑 深 度 ， 生 成 球 形 端 槽 ， 再 次 點(diǎn) 擊 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ，選 擇 xc-zc平 面 選 擇 坐 標(biāo) 系 原 點(diǎn) 為 圓 心 繪 制 同 心 圓 ， 完 成 草 圖 ， 【 拉 伸 】 草 圖 ， 選 擇 對(duì) 稱(chēng) 值 ， 在 拉 伸 出 的 圓 柱 內(nèi) 表 面 生 成 【 球 形 端 槽 】 ， 尺 寸 深 度 同 上 ， 確 定 槽 的 距 離 ， 點(diǎn) 擊 圓 柱邊 緣 與 槽 邊 緣 ， 此 時(shí) 會(huì) 彈 出 尺 寸 對(duì) 話 框 ， 填 入 尺 寸 ， 使 槽 中 心 在 xc-zc平 面 內(nèi) ， 槽 的 創(chuàng) 建 遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 25 完 成 ， 進(jìn) 入 【 任 務(wù) 環(huán) 境 中 的 草 圖 】 ， 點(diǎn) 擊 【 插 入 】 /【 投 影 曲 線 】 ， 使 槽 邊 緣 曲 線 投 影 到草 圖 平 面 ， 在 兩 投 影 曲 線 繪 制 圓 ，