畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）轎車(chē)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)01654

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1、安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 1 -齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)摘摘 要要此次設(shè)計(jì)針對(duì)一款用于轎車(chē)的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。論文詳細(xì)講述了該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本構(gòu)成、作用、技術(shù)要求以及整體的性能。與此同時(shí)，對(duì)該齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，進(jìn)行了細(xì)致的布局，并對(duì)其空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，確定轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)和布置形式，精確分析其嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)和傳動(dòng)效率。再根據(jù)該款轎車(chē)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)比和其它幾何參數(shù)。由此，接下來(lái)利用三維建模軟件 PROE 畫(huà)出轉(zhuǎn)向器的各部分零件，并由此得出各部分零件圖。進(jìn)而組裝，得出其裝配圖。再在此基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)換格式，導(dǎo)入到 ADMAS 軟件中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析。時(shí)代在前進(jìn)，

2、科技也不斷向前發(fā)展，新技術(shù)，新材料層出不窮。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，在不斷的技術(shù)積累中，也得到了不斷的創(chuàng)新提高，不斷的向著輕便化，智能化的方向發(fā)展。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:轎車(chē)；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；齒輪齒條；轉(zhuǎn)向器；傳動(dòng)比安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 2 -Gear rack steering gear designAbstractThe design of pinion and rack steering gear is for cars. Papers detail the basic structure of the steering system, function, technical requirement

3、s and overall performance. At the same time, the steering rack and pinion, for a detailed layout and its spatial structure detailed analysis to determine the structure and arrangement of the steering, accurate analysis of the characteristics of the gear transmission and transmission efficiency. Acco

4、rding to the data of cars which carry out design calculations determine the steering gear ratio and other geometric parameters. Thus, the use of 3 d modeling software PROE draw the steering parts, each part and draw the parts drawing. Further assembly; come to its assembly drawing. On this basis, th

5、en, the conversion format, imported into ADMAS software for motion simulation. Age in progress, is also continuous development of science and technology, new technology, new material emerge in endlessly. Pinion and rack steering gear, in constant accumulation, has been constantly innovation, constan

6、tly toward portable, intelligent direction.Keywords: saloon car; steering system; pinion and rack; steering gear; transmission ratio安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 3 -目目 錄錄引言引言.6第一章第一章 緒論緒論.71.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求.71.2 轉(zhuǎn)向器的功用及分類(lèi).81.2.1 轉(zhuǎn)向器的功用.81.2.2 轉(zhuǎn)向器的分類(lèi).91.2.3 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn).101.3 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).101.3.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀.101.3.2 轉(zhuǎn)向系的發(fā)

7、展發(fā)展趨勢(shì).111.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容.12第二章第二章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算.132.1 轉(zhuǎn)向系主要參數(shù)的確定.132.1.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比的確定.132.1.2 動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算.152.2 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算.172.2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇.172.2.2 齒輪齒條參數(shù)的計(jì)算.172.2.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核.182.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核.18第三章第三章 轉(zhuǎn)向器三維模型的建立轉(zhuǎn)向器三維模型的建立.193.1 轉(zhuǎn)向器方向盤(pán)的建立過(guò)程.193.2 齒輪齒條模型建立的過(guò)程.223.2.1 小齒輪的建立過(guò)程.223.2.2 齒條的創(chuàng)建.243.2.3 動(dòng)

8、力缸的建立.273.3 轉(zhuǎn)向器的裝配過(guò)程.28第四章第四章 轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動(dòng)仿真分析轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動(dòng)仿真分析.304.1 MSC.ADAMS 軟件介紹 .304.2 三維模型的導(dǎo)入過(guò)程和定義約束.314.2.1 模型的導(dǎo)入.314.2.2 定義約束.324.3 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析.33結(jié)論與展望結(jié)論與展望.36致謝致謝.37參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).38附錄附錄 A 外文文獻(xiàn)及其譯文外文文獻(xiàn)及其譯文.39附錄附錄 B 參考文獻(xiàn)及摘要參考文獻(xiàn)及摘要.51插圖清單安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 4 -圖 1-1 轉(zhuǎn)向系.6圖 3-1 掃描對(duì)話框.18圖 3-2 軌跡.18圖 3-3 截面.22圖 3-4 方向盤(pán)圓

9、盤(pán).22圖 3-5 方向盤(pán)圓盤(pán)內(nèi)部線條規(guī)劃.23圖 3-6 內(nèi)部設(shè)計(jì)線條.23圖 3-7 方向盤(pán)效果圖.24圖 3-8 關(guān)系對(duì)話框.25圖 3-9 小齒輪效果圖.27圖 3-10 齒條效果圖.28圖 3-11 動(dòng)力缸效果圖.29圖 3-12 部分零件圖.29圖 3-13 整體效果圖.30圖 4-1 文件導(dǎo)入對(duì)話框.35圖 4-2 整體效果圖.35圖 4-3 方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角.38圖 4-4 轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向角.38圖 4-5 齒條位移圖(一).38圖 4-6 齒條位移圖（二）.39表格清單表 1 齒輪主要設(shè)計(jì)參數(shù)17安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 5 -引引 言言汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中支柱性的高科技產(chǎn)業(yè)，

10、改革開(kāi)放 30 年以來(lái)，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)不斷壯大，形成了中國(guó)特色的多樣化、多層次的消費(fèi)市場(chǎng)。然而人們對(duì)汽車(chē)的性能需求也越來(lái)越高。汽車(chē)已經(jīng)不是單純機(jī)械意義上的汽車(chē)了，它是機(jī)械、電子、材料等學(xué)科的綜合產(chǎn)物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)汽車(chē)性能的要求也越來(lái)越高,特別是汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，成為當(dāng)代汽車(chē)研究的一個(gè)重要方面轉(zhuǎn)向系的好壞直接影響到汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性以及駕駛員的工作強(qiáng)度和工作效率，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是汽車(chē)設(shè)計(jì)中很重要的一個(gè)部分。 汽車(chē)在行駛過(guò)程中，經(jīng)常需要換車(chē)道和轉(zhuǎn)彎。駕駛員通過(guò)一套專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系，使汽車(chē)改變行駛方向。轉(zhuǎn)向系還可以修正因路面傾斜等原因引起的汽車(chē)跑偏。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅關(guān)系到汽

11、車(chē)行駛的安全，還關(guān)系到延長(zhǎng)輪胎壽命、降低燃油油耗等。伴隨著現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，高速公路和高架公路的出現(xiàn)，同向并行車(chē)輛的增多和行駛速度的提高及道路條件的變化，要求更加精確靈活的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 6 -第一章第一章 緒論緒論1.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車(chē)行使方向的機(jī)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向上、下軸、 ） 、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)向拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)）等。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確，快速、平穩(wěn)地響應(yīng)駕駛員的轉(zhuǎn)向指令，轉(zhuǎn)向行使后或受到外界擾動(dòng)時(shí)，在駕駛員松開(kāi)方向盤(pán)的狀態(tài)下，應(yīng)保證汽車(chē)自動(dòng)返回穩(wěn)定的直線行使?fàn)顟B(tài)。圖 1-1 轉(zhuǎn)向系1-方向盤(pán)； 2-轉(zhuǎn)向

12、上軸 ；3-托架； 4-萬(wàn)向節(jié)； 5-轉(zhuǎn)向下軸； 6-防塵罩 ；7-轉(zhuǎn)向器 ；8-轉(zhuǎn)向拉桿一般來(lái)說(shuō)，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求如下：轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比（方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比）和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。在轉(zhuǎn)向盤(pán)尺寸和轉(zhuǎn)向輪阻力一定時(shí)，角傳動(dòng)比增加，則轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向靈敏度降低；角傳動(dòng)比減小，則轉(zhuǎn)向沉重，轉(zhuǎn)向靈敏度提高。轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比不宜低于15-16；也不宜過(guò)大，通常以轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輕便性來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，轎車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不宜大于 4 圈，對(duì)轎車(chē)來(lái)說(shuō)，有動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)向力約為 2050；無(wú)動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)為 50100N。轉(zhuǎn)向輪應(yīng)具有自動(dòng)回正能力。轉(zhuǎn)向輪的回正力來(lái)源于輪胎的側(cè)偏特性和車(chē)輪的定位

13、參數(shù)。汽車(chē)的穩(wěn)定行使，必須保證有合適的前輪定位參數(shù)，并注意控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的內(nèi)部摩擦阻力的大小和阻尼值。轉(zhuǎn)向桿系和懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)共同作用時(shí)，必須盡量減小其運(yùn)動(dòng)干涉。應(yīng)從設(shè)計(jì)上保安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 7 -證各桿系的運(yùn)動(dòng)干涉足夠小。轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，應(yīng)有消除因磨損而產(chǎn)生的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)以及提高轉(zhuǎn)向系的可靠性。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)有使駕駛員在車(chē)禍中避免或減輕傷害的防傷機(jī)構(gòu)。汽車(chē)在作轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)輪應(yīng)繞同一瞬心旋轉(zhuǎn)，不得有側(cè)滑；同時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪受到地面沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞到方向盤(pán)上的反沖力要盡可能小。在任何行使?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)向輪不應(yīng)產(chǎn)生擺振。機(jī)動(dòng)性是通過(guò)汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)

14、彎半徑來(lái)體現(xiàn)的，而最小轉(zhuǎn)彎半徑由內(nèi)轉(zhuǎn)向車(chē)輪的極限轉(zhuǎn)角、汽車(chē)的軸距、主銷(xiāo)偏移距決定的，一般的極限轉(zhuǎn)角越大，軸距和主銷(xiāo)偏移距越小，則最小轉(zhuǎn)彎半徑越小。轉(zhuǎn)向靈敏性主要通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)來(lái)體現(xiàn)，主要由轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比來(lái)決定。操縱的輕便性也由轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比決定，但其與轉(zhuǎn)向靈敏性是一對(duì)矛盾，轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比越大，則靈敏性提高，輕便性下降。為了兼顧兩者，一般采用變傳動(dòng)比的轉(zhuǎn)向器，或者采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向，還有就是提高轉(zhuǎn)向系的正效率，但過(guò)高正效率往往伴隨著較高的逆效率。轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)外車(chē)輪間的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào)關(guān)系是通過(guò)合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形來(lái)保證的。對(duì)于采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的協(xié)調(diào)關(guān)系是通過(guò)合理選擇小齒輪與齒

15、條的參數(shù)、合理布置小齒輪與齒條的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且前置轉(zhuǎn)向梯形和后置轉(zhuǎn)向梯形恰恰相反。轉(zhuǎn)向輪的回正能力是由轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)（主銷(xiāo)內(nèi)傾角和主銷(xiāo)后傾角）決定的，同時(shí)也受轉(zhuǎn)向系逆效率的影響。選取合適的轉(zhuǎn)向輪定位參數(shù)可以獲得相應(yīng)的回正力矩，但是回正力矩不能太大又不能太小，太大則會(huì)增加轉(zhuǎn)向沉重感，太小則會(huì)使回正能力減弱，不能保持穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)。轉(zhuǎn)向系逆效率的提高會(huì)使回正能力提高，但是會(huì)造成“打手”現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向系的間隙主要是通過(guò)各球頭皮碗和轉(zhuǎn)向器的調(diào)隙機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整的。合理的選擇轉(zhuǎn)向梯形的斷開(kāi)點(diǎn)可以減小轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉。1.2 轉(zhuǎn)向器的功用及分類(lèi)1.2.1 轉(zhuǎn)向器的功用轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保

16、持或者改變汽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是按照駕駛員的意愿控制汽車(chē)的行駛方向。轉(zhuǎn)向器作為轉(zhuǎn)向系的重要組成部分，其作用如下：1、增大來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)矩，使之達(dá)到足以克服轉(zhuǎn)向輪與路面之間的轉(zhuǎn)向阻力矩 ；2、將與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸連接在一起的主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換成齒條的直線運(yùn)動(dòng)而獲得所需要的位移 ；3、通過(guò)選取不同的螺（蝸）桿上的螺紋螺旋方向，達(dá)到使轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向方向與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向協(xié)調(diào)一致的目的。4、增大由轉(zhuǎn)向盤(pán)傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力并改變力的傳遞方向，獲得所要求的擺動(dòng)速度和角度。對(duì)轉(zhuǎn)向系提出的要求有：安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 8 -1） 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，

17、理想情況下全部車(chē)輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，車(chē)輪不應(yīng)有側(cè)滑。否則會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性；2） 汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛后，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛；3） 汽車(chē)在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤(pán)沒(méi)有擺動(dòng)；4） 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車(chē)輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小；5） 保證汽車(chē)有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力；6） 操縱輕便；7） 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖力要盡可能小；10）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。1.2.2 轉(zhuǎn)向器的分類(lèi)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為兩大類(lèi)： 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和 動(dòng)力轉(zhuǎn)向

18、系統(tǒng)。完全靠駕駛員手力操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱(chēng)為 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ；借助動(dòng)力來(lái)操縱的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱(chēng)為 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。對(duì)于轉(zhuǎn)向器按結(jié)構(gòu)形式可分為多種類(lèi)型。歷史上曾出現(xiàn)過(guò)許多種形式的轉(zhuǎn)向器，目前較常用的有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器等。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器 :(1)結(jié)構(gòu) 主要由轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、轉(zhuǎn)向器殼、調(diào)整螺釘?shù)冉M成。(2)工作過(guò)程 駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)向齒條移動(dòng)，轉(zhuǎn)向齒條通過(guò)轉(zhuǎn)向直拉桿，轉(zhuǎn)向擺桿和左右轉(zhuǎn)向橫拉桿，使兩車(chē)輪繞主銷(xiāo)偏轉(zhuǎn)。蝸桿曲柄指銷(xiāo)式:(1)結(jié)構(gòu)主要由搖臂軸、指銷(xiāo)、蝸桿等組成。(2)工作過(guò)程 它是以

19、蝸桿為主動(dòng)件，曲柄銷(xiāo)為從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向器。蝸桿具有梯形螺紋，手指狀的錐形指銷(xiāo)用軸承支承在曲柄上，曲柄與轉(zhuǎn)向搖臂軸制成一體。轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿、嵌于蝸桿螺旋槽中的錐形指銷(xiāo)一邊自轉(zhuǎn)，一邊繞轉(zhuǎn)向搖臂軸做圓弧運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲柄和轉(zhuǎn)向垂臂擺動(dòng)，再通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器 :(1)結(jié)構(gòu) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一般有兩級(jí)傳動(dòng)副組成：第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副；第二級(jí)一般采用齒條齒扇傳動(dòng)副。 (2)工作過(guò)程這種轉(zhuǎn)向裝置是由齒輪機(jī)構(gòu)將來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行減速，使轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)闇u輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾珠螺桿和螺母夾著鋼球嚙合，因而滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 9 -動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)

20、，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線運(yùn)動(dòng)，改變車(chē)輪的方向。它的原理相當(dāng)于利用了螺母與螺栓在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)，而在螺紋與螺紋之間夾入了鋼球以減小阻力，所有鋼球在一個(gè)首尾相連的封閉的螺旋曲線內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)，循環(huán)球式故而得名。1.2.3 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的優(yōu)缺點(diǎn)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器是一種最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線運(yùn)動(dòng)。所以，這是一種最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、質(zhì)量輕、剛性好、使用可靠，近年來(lái)在世界，特別是在歐洲得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在除了在轎車(chē)上使用外，在

21、轎車(chē)上使用外，在輕型汽車(chē)、微型汽車(chē)、賽車(chē)上也得到了推廣。優(yōu)點(diǎn):(1) 構(gòu)造筒單,結(jié)構(gòu)輕巧。由于齒輪箱小,齒條本身具有傳動(dòng)桿系的作用,因此,它不需耍循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器上所使用的拉桿。 (2) 因齒輪和齒條直接嚙合,操縱靈敏性非常高。 (3) 滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)阻力小,轉(zhuǎn)矩傳遞性能較好,因此,轉(zhuǎn)向力非常輕。 (4) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)總成完全封閉,可免于維護(hù)。(5) 剛度大，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自由行程變小 (6) 可自動(dòng)補(bǔ)償齒輪和齒條見(jiàn)產(chǎn)生的間隙，并有均勻的固有阻尼。缺點(diǎn):(1) 由于摩擦較小，所以沖擊敏感性較高。(2) 當(dāng)采用兩端輸出結(jié)構(gòu)時(shí)，轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生跳動(dòng)干涉。(3) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比隨車(chē)輪

22、轉(zhuǎn)角的增加而下降。(4) 采用可變速比時(shí)，普通工藝較難實(shí)現(xiàn)。1.3 汽車(chē)轉(zhuǎn)向器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系主要構(gòu)成的關(guān)鍵零件，隨著電子技術(shù)在汽車(chē)中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。從目前使用的普遍程度來(lái)看，主要的轉(zhuǎn)向器類(lèi)型有 4 種：有蝸桿指銷(xiāo)式(WP 型)、蝸桿滾輪式(WR 型)、循環(huán)球式(BS 型)、齒輪齒條式(RP 型)。這四種轉(zhuǎn)向器型式，已經(jīng)被廣泛使用在汽車(chē)上。據(jù)了解，在世界范圍內(nèi)，汽車(chē)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 45左右，齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40左右，蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占 10左右，其它型式的轉(zhuǎn)向器占 5。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。我國(guó)的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)

23、的解放牌汽車(chē)用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風(fēng)汽車(chē)用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車(chē)型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。目前解放、東風(fēng)也都在積極發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，并已在第二代換型車(chē)上普遍采用了循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由此看出，我國(guó)的轉(zhuǎn)向器也在向大量生產(chǎn)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器發(fā)展。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 10 -在國(guó)外，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)以專(zhuān)業(yè)廠為主、大力進(jìn)行試驗(yàn)和研究，大大提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。在日本“精工”(NSK)公司的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器就以成本低、質(zhì)量好、產(chǎn)量大，逐步占領(lǐng)日本市場(chǎng)，并向全世界銷(xiāo)售它的產(chǎn)品。德國(guó)ZF 公司也作為一個(gè)大型轉(zhuǎn)向器專(zhuān)業(yè)廠著稱(chēng)于世。它從 1948 年開(kāi)始生

24、產(chǎn) ZF 型轉(zhuǎn)向器，年產(chǎn)各種轉(zhuǎn)向器 200 多萬(wàn)臺(tái)。還有一些比較大的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)廠，如美國(guó)德?tīng)柛９維AGINAW 分部；英國(guó) BURM#0；AN 公司都是比較有名的專(zhuān)業(yè)廠家，都有很大的產(chǎn)量和銷(xiāo)售面。專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)已成為一種趨勢(shì)，只有走這條道路，才能使產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)量大、成本低，在市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力。1.3.2 轉(zhuǎn)向系的發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車(chē)行使方向的機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確，快速、平穩(wěn)地響應(yīng)駕駛員的轉(zhuǎn)向指令，轉(zhuǎn)向行使后或受到外界擾動(dòng)時(shí)，在駕駛員松開(kāi)方向盤(pán)的狀態(tài)下，應(yīng)保證汽車(chē)自動(dòng)返回穩(wěn)定的直線行使?fàn)顟B(tài)。傳統(tǒng)的汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，汽車(chē)的轉(zhuǎn)向由駕駛員控制方向盤(pán)，通過(guò)轉(zhuǎn)向器等一系列機(jī)

25、械轉(zhuǎn)向部件實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 近年來(lái)，隨著電子技術(shù)在汽車(chē)中的廣泛應(yīng)用，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中也愈來(lái)愈多地采用電子器件。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)因此進(jìn)入了電子控制時(shí)代，相應(yīng)的就出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電液助力轉(zhuǎn)向可以分為兩類(lèi) ：電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EHPS（Electro-Hydraulic Power Steering）和電控液壓助力轉(zhuǎn)向 ECHPS（Electronically Controlled Hydraulic Power Steering）。電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與液壓助力系統(tǒng)不同的是，電動(dòng)液壓助力系統(tǒng)中液壓系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源不是發(fā)動(dòng)機(jī)而是電機(jī)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，節(jié)

26、省了發(fā)動(dòng)機(jī)能量，減少了燃油消耗。電控液壓助力轉(zhuǎn)向也是在傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它們的區(qū)別是，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了電子控制裝置。電子控制裝置可根據(jù)方向盤(pán)轉(zhuǎn)向速率、車(chē)速等汽車(chē)運(yùn)行參數(shù)，改變液壓系統(tǒng)助力油壓的大小，從而實(shí)現(xiàn)在不同車(chē)速下，助力特性的改變。而且電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的液壓系統(tǒng)，在沒(méi)有轉(zhuǎn)向操作時(shí)，電機(jī)可以停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而降低能耗。雖然電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)克服了液壓助力轉(zhuǎn)向的一些缺點(diǎn)。但是由于液壓系統(tǒng)的存在，它一樣存在液壓油泄漏的問(wèn)題，而且電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)引入了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜，成本增加，可靠性下降。 為了規(guī)避電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) EPS（Electric Powe

27、r Steering）便應(yīng)時(shí)而生。它與前述各種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的區(qū)別在于，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中已經(jīng)沒(méi)有液壓系統(tǒng)了。原來(lái)由液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力由電動(dòng)機(jī)來(lái)完成。電動(dòng)助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由轉(zhuǎn)矩傳感器、微處理器、電動(dòng)機(jī)等組成?；竟ぷ髟硎?：當(dāng)駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器便將轉(zhuǎn)矩信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳送至微處理器，微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)矩信號(hào)并結(jié)合車(chē)速等其他車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，按照事先在程序中設(shè)定的處理方法得出助力電動(dòng)機(jī)助力的方向和助力的大小。自1988 年日本鈴木公司首次在其 Cervo 車(chē)上裝備該助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)至今，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)己經(jīng)得到人們的廣泛認(rèn)可。此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅

28、速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車(chē)向大型轎車(chē)和客車(chē)方向發(fā)展。1.4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 11 -本次設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于東風(fēng)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，以某款輕型汽車(chē)轉(zhuǎn)向器的參數(shù)作為依據(jù)，設(shè)計(jì)一款適用于本公司某輕型車(chē)的轉(zhuǎn)向器。根據(jù)該車(chē)型對(duì)于市場(chǎng)的定位及對(duì)制造成本的考慮，同時(shí)參考同類(lèi)車(chē)型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將該車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一款機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，對(duì)轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)做簡(jiǎn)單分析，并進(jìn)行轉(zhuǎn)向器零件設(shè)計(jì)、整體設(shè)計(jì)，同時(shí)按以下步驟對(duì)轉(zhuǎn)向器及零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)方案論證：第一步對(duì)所選的轉(zhuǎn)向器總成進(jìn)行剖析；第二部利用所學(xué)的知識(shí)對(duì)總成中的零部件進(jìn)行力學(xué)分析和分析；第三步對(duì)分析中發(fā)現(xiàn)的不合理的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。安徽工程大

29、學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 12 -第二章第二章 轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 轉(zhuǎn)向系主要參數(shù)的確定2.1.1 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比的確定轉(zhuǎn)向阻力矩wM 與前輪（轉(zhuǎn)向軸）負(fù)荷、輪胎尺寸和機(jī)構(gòu)、前輪定位參數(shù)、車(chē)速和道路條件等多種因數(shù)有關(guān)，要準(zhǔn)確計(jì)算轉(zhuǎn)阻力矩是很困難的，通常是以汽車(chē)在靜止時(shí)做原地轉(zhuǎn)向的阻力矩作為轉(zhuǎn)向阻力矩。根據(jù)原地轉(zhuǎn)向的試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為1PGMW313 (2-1)式中wM -轉(zhuǎn)向阻力矩（Nm） -輪胎與地面滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般令=0.71G-前軸（轉(zhuǎn)向軸）負(fù)荷，按汽車(chē)設(shè)計(jì)取滿(mǎn)載質(zhì)量的 55%，轎車(chē)滿(mǎn)載質(zhì)量為1210kg。1G=55%*1210*9.8=6521.9NP-輪

30、胎氣壓，取 0.24aMP則PGMW313=250.86 Nm轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比直接影響車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性和操控輕便性。轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括力傳動(dòng)比pi 和角傳動(dòng)比woi。轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比：轉(zhuǎn)向系力傳動(dòng)比是指從輪胎接觸地面中心作用在兩個(gè)轉(zhuǎn)向輪上的合力 2wF 與作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力hF之比，即pi =hwFF2 (2-2)安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 13 -轉(zhuǎn)向阻力 2wF 等于轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力矩wM 與轉(zhuǎn)向力臂之比 2wF =wM (2-3)式中為主銷(xiāo)偏移距，即轉(zhuǎn)向力臂，指從轉(zhuǎn)向節(jié)的主銷(xiāo)軸線的延長(zhǎng)線與支撐平面的焦點(diǎn)至車(chē)輪中心平面與支撐平面交線間的距離。通常轎車(chē)的a值在 0406 倍輪胎的胎面寬度尺寸范

31、圍內(nèi)選取。轉(zhuǎn)向盤(pán)的直徑 D 有一系列尺寸。選用選用大的直徑尺寸時(shí)，會(huì)使駕駛員進(jìn)出駕駛室感到困難。若選用小的直徑尺寸，在轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員要施加較大的力量，從而使汽車(chē)難于操作，根據(jù)原始數(shù)據(jù)及相關(guān)手冊(cè)取 D=380mm,則由作用在方向盤(pán)上的力矩 hM =25mN 作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力hF等于轉(zhuǎn)向盤(pán)的力矩hM與轉(zhuǎn)向盤(pán)的半徑 R 之比hF=RMh (2-4)則hF=RMh=131.5N 由公式(2-1)、(2-2)、(2-3) 則pi =hwMRM2 (2-5) 若忽略摩擦損失 hwMM2=kdd =woi (2-6) d為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角增量；kd為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角增量。從式(2-6)可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)角（車(chē)輪轉(zhuǎn)

32、角）k一定后，woi的大小直接影響輕便性與機(jī)動(dòng)性，woi大轉(zhuǎn)向輕便，但轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)增加，機(jī)動(dòng)性降低。對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)向的汽車(chē)，woi可選大值，已達(dá)到轉(zhuǎn)向輕便的目的;對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)，輕便性不成問(wèn)題，所以woi取小值。對(duì)一定車(chē)型woi都有一個(gè)大致的范圍，一般情況下，機(jī)械轉(zhuǎn)向的汽車(chē)，輕型車(chē)woi在 1523 之間，中型車(chē) 2530 之間。2則 pi =Riwo (2-7)安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 14 -轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比woi： 轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比指轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角和駕駛員同側(cè)的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角之比，它由轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比wi和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置角傳動(dòng)比wi 所組成，即woi=wiwi (2-8)轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比等于轉(zhuǎn)向

33、盤(pán)的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向臂軸的轉(zhuǎn)角p之比wi =p (2-9)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的角傳動(dòng)比等于轉(zhuǎn)向臂軸的轉(zhuǎn)角p之比wi =kp (2-10)將（2-9） 、 （2-10）帶入式（2-8）得 woi=k (2-11)由以上過(guò)程可計(jì)算出結(jié)果如下：1） 角傳動(dòng)比 woi=hwMM2=2*250.86/25=20.072） 力傳動(dòng)比 pi =Riwo 取=21B=21*B=90 式中 B 為輪胎面寬度，輕型車(chē)一般為 165195。 則pi =20.07*190/90=42.372.1.2 動(dòng)力缸的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)轉(zhuǎn)向橫拉桿與車(chē)輪之間的垂直距離 L=0.2m 計(jì)算得：F=LMw=250.07/0.2=1250.35

34、N式中：F 為轉(zhuǎn)向橫拉桿上的理論推力。動(dòng)力缸對(duì)于整體動(dòng)力缸活塞與轉(zhuǎn)向器均布置在同一個(gè)由 QT400-18 或 KTH350-10 制造的轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)，活塞與齒條制成一體。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 15 -在動(dòng)力缸的計(jì)算中需確定其缸直徑、活塞行程活塞桿直徑以及缸筒壁厚。動(dòng)力缸殼體采用 ZL105 鑄造而成，缸內(nèi)表面應(yīng)光潔，粗糙度aR =0.320.63，硬度為 HB241285，活塞采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼 45 號(hào)鋼；活塞與缸筒之間的間隙采用橡膠密封圈。（1）缸徑cD 的計(jì)算 由上面可知，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要求動(dòng)力缸所提供的動(dòng)力為 2900N，動(dòng)力缸的缸徑尺寸cD 可由作用在活塞上的力的平衡計(jì)算，得cD =

35、621014. 34pFd （2-12）式中：P 為供油壓力，MPa，設(shè)計(jì)時(shí)取 P=13MPa；d 為活塞桿直徑；F 為液壓缸理論推力。根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)中推薦的活塞桿直徑系列初選 d=20mm cD =623101014. 33 .12504)1020(0.0237m取 D=35，此時(shí)，符合 d=（3185）D 的范圍。（2）活塞的設(shè)計(jì)計(jì)算活塞的寬度一般為活塞外徑的 0.61.0 倍，但本次設(shè)計(jì)采用一道密封環(huán)形，在所選厚度滿(mǎn)足強(qiáng)度的條件下，可以放窄一點(diǎn)。初取 b=0.7mm。活塞的外徑配合一般采用 H7/f9 的配合公差帶，外徑和內(nèi)徑的同軸度公差不大于0.02，端面與軸線的垂直公差度公差不大于

36、 0.04mm/100mm,外表面的圓度和圓柱度一般不大于外徑公差的一半，表面粗糙度視結(jié)構(gòu)不同而各異，材料用和活塞相同的材料 45號(hào)鋼。（3）活塞行程計(jì)算s=12e +1s +b式中：1e 為導(dǎo)向游隙， （0.50.6）D; 1s 為活塞桿行程；b 為活塞寬度。1s 的取值可根據(jù)同類(lèi)汽車(chē)的活塞桿行程，初取1s =131mm。（4）動(dòng)力缸殼體壁厚 t 的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)缸體在橫斷平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件和在軸向平面內(nèi)的拉伸強(qiáng)度條件，計(jì)算出缸的壁厚，取計(jì)算結(jié)果大的一個(gè)安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 16 - ntDDPnttDDpscczsccr2222412 (2-13)式中：p為缸內(nèi)壓力，取maxP

37、=13MP;cD 為動(dòng)力缸直徑，mm；t 為動(dòng)力缸殼體厚度，mm；n 為安全系數(shù)，n=3.55.0；s為殼體的屈服點(diǎn)。殼體采用鑄造鋁合金 ZL105，抗拉強(qiáng)度為 500MPa，屈服點(diǎn)為 160230MPa。 r =135 . 323014024022tt z=135 . 32304044022tt t8 . 8 取 t=10mm。2.2 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)具體零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，期中齒輪的設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)參數(shù)的確定，通過(guò)對(duì)齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算來(lái)校核其強(qiáng)度，從而確定具體尺寸。同時(shí)也要對(duì)活塞桿以及轉(zhuǎn)閥中的扭桿進(jìn)行強(qiáng)度校核。2.2.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 名稱(chēng)代號(hào) 數(shù)值 模數(shù)m 2 齒數(shù)z

38、8 壓力角 20 齒頂高系數(shù)ah 1 頂隙系數(shù)c 0.25 表 1 齒輪主要設(shè)計(jì)參數(shù)安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 17 -2.2.2 齒輪齒條參數(shù)的計(jì)算齒輪計(jì)算過(guò)程如下mmzmdn4 .1612cos82cosmmmhddana4 .201224 .162mmdf4 .1154 .16齒條的計(jì)算過(guò)程如下mmmhhaa212*mmmchahf5 . 2225. 1*ah為齒頂高系數(shù)（=1）;*c為頂隙系數(shù)(0.25);全齒高等于 4.5mm;齒距semP2228. 6214. 32.2.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核FanSaFatFbmYYYKF (2-14)式中：K 為計(jì)算載荷系數(shù)KKKK

39、KvA;AK 為使用系數(shù)，AK =1.0;VK 為動(dòng)載荷系數(shù)，VK =1.2；K 為齒間載荷分配系數(shù)，K =1.0；K 為齒向載荷分配系數(shù)，K =1.4。68. 14 . 10 . 12 . 10 . 1KFaY為直齒輪的齒形系數(shù)，查取FaY=2.72；SaY 為直齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)，為1.57；Y為螺旋角影響系數(shù)，為 0.7；a為斷面重合度，為 1.211；b為齒寬，b=40mm。MPaF4 .30211. 15407 . 057. 172. 28 .97068. 1因?yàn)辇X輪材料用 45 號(hào)鋼，根據(jù)手冊(cè)查得： F=330MPa，可以看出 FF，合乎設(shè)計(jì)要求。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 1

40、8 -2.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核HEHatHZZuubdKF11 (2-15)式中HZ 為區(qū)域系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)取HZ =2.6；EZ 為彈性影響系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)取，EZ =188；H為齒面接觸允許硬度，H=650700MPa。MPauuH9 .6888. 16 . 21211. 14 .16408 .97068. 1第三章第三章 轉(zhuǎn)向器三維模型的建立轉(zhuǎn)向器三維模型的建立此次設(shè)計(jì)使用三維設(shè)計(jì)軟件 Pro/E,即 Pro/ENGINEER（簡(jiǎn)稱(chēng) Pro/E）是美國(guó) PTC 公司開(kāi)發(fā)的參數(shù)化三維設(shè)計(jì)軟件，它是當(dāng)今主流的三維 CAD/CAM 軟件之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、航天、電子、

41、通信、家電、玩具等各行各業(yè)。Pro/ENGINEER Wildfire5.0 版，是 PTC 公司相對(duì)較新的版本，相對(duì)于老版，增添了不少的功能。3.1 轉(zhuǎn)向器方向盤(pán)的建立過(guò)程(1)單擊工具欄的文件按鈕新建文件，彈出【新建】對(duì)話框。選擇零件、實(shí)體，重新命名為 fangxiangpan，取消【使用缺省模板】 ，點(diǎn)擊確定。(2)點(diǎn)擊【插入】 ，選擇下拉菜單中的【掃描】 ，進(jìn)入如下界面，如圖 3-1。接著定義對(duì)話框中的軌跡，軌跡為半徑為 380mm 的圓，如圖 3-2，圖 3-3；截面為 35mm的圓，都完成之后，點(diǎn)擊確定。這就完成了第一步，方向盤(pán)圓環(huán)的建立，如圖 3-4。圖 3-1 掃描對(duì)話框 安徽

42、工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 19 -圖 3-2 軌跡 圖 3-3 截面圖 3-4 方向盤(pán)圓盤(pán)(3)點(diǎn)擊【草繪】 ，在 top 面內(nèi)進(jìn)行草繪，完成這一步之后，進(jìn)行內(nèi)部造型規(guī)劃。再次單擊【草繪】 ，進(jìn)入草繪界面后，點(diǎn)擊菜單欄中的【草繪】 ，選擇下拉菜單中的【參照】再點(diǎn)擊過(guò)濾窗口，選擇【邊】 ，然后在圖形中選擇方向盤(pán)圓盤(pán)的內(nèi)邊，點(diǎn)擊構(gòu)造線按鈕，繪制出圖 1 的形狀的三個(gè)圓，大小分別為 80mm、193.57mm、255.72mm，完成這一步后，再點(diǎn)擊草繪，以 Top 面為草繪平面，繪制出如圖 2 的線條，先畫(huà)出，左邊的一半，然后，選擇左邊的這一半，然后點(diǎn)擊【鏡像】 ，選擇中間軸線，又半部分的線條就能

43、完成。這樣，就完成了內(nèi)部線條的規(guī)劃，如圖 3-5。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 20 -圖 3-5 方向盤(pán)圓盤(pán)內(nèi)部線條規(guī)劃圖 3-6 內(nèi)部設(shè)計(jì)線條(4)點(diǎn)擊【插入】 ，選擇下拉菜單中的【造型】 ，進(jìn)入【造型】界面之后，點(diǎn)擊【設(shè)置活動(dòng)平面】 ，將活動(dòng)平面設(shè)置為 Front 面，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇【活動(dòng)平面方向】 ，繪制線條，再選著 Right 面，用同樣的方法繪制兩條線，繪制完成后，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，最后點(diǎn)擊確定【確定】退出造型，如圖 3-6。(5)點(diǎn)擊【插入】 ，選擇下拉菜單中的【混合曲面掃面】 ，進(jìn)入界面后，按住 ctrl 鍵，選擇橫向的兩條線，右擊鼠標(biāo)，選擇【第二方向曲線】 ，再按住 ctr

44、l 鍵，選擇縱向的兩條線，點(diǎn)擊【確定】 。再以同樣的方法做出其它兩個(gè)面。(6)選著兩個(gè)曲面，點(diǎn)擊合【合并】 ，并且可以修建掉多余的部分，無(wú)法用合并去掉的部分，就使用【修建】去除多余部分。合并完成后，點(diǎn)擊【編輯】 ，選擇下拉菜單中的【填充】 ，將整個(gè)曲面封閉，最后再將真?zhèn)€曲面合并為一個(gè)曲面。(7)點(diǎn)擊編輯，選擇下拉菜單中的【實(shí)體化】 ，將整個(gè)曲面變成一個(gè)實(shí)體。最后，對(duì)各個(gè)棱角倒圓角。并添加必要的軸，為裝配做準(zhǔn)備。效果如圖 3-7。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 21 -圖 3-7 方向盤(pán)效果圖3.2 齒輪齒條模型建立的過(guò)程3.2.1 小齒輪的建立過(guò)程1. 新建文件(1)依次執(zhí)行【文件】|【新建】

45、菜單命令，或者單擊【文件】工具欄上的【創(chuàng)建新對(duì)象】按鈕，打開(kāi)【新建】對(duì)話框。(2)在【名稱(chēng)】文本框中輸入文件名“xiaochilun” ，單擊取消【使用缺省模板】復(fù)選框的缺省選中狀態(tài)，保持該對(duì)話框中其它缺省設(shè)置不變，單擊【確定】按鈕。(3)在打開(kāi)的【新文件選項(xiàng)】對(duì)話框中單擊選取“mmns_part_solid”選項(xiàng)，單擊【確定】按鈕，進(jìn)入零件環(huán)境。 2.創(chuàng)建參數(shù)(1)依次執(zhí)行【工具】|【參數(shù)】菜單命令，打開(kāi)【參數(shù)】對(duì)話框。(2)單擊【參數(shù)】對(duì)話框中的【添加新參數(shù)】按鈕，輸入?yún)?shù)名稱(chēng)“z” ，保持缺省的“實(shí)數(shù)”類(lèi)型不變，將“值”設(shè)置為 8，在“說(shuō)明”列的文本框中輸入?yún)?shù)的注釋“齒數(shù)” 。(3)單

46、擊【參數(shù)】對(duì)話框中的【添加新參數(shù)】按鈕，輸入?yún)?shù)名稱(chēng)“m” ， 保持缺省的“實(shí)數(shù)”類(lèi)型不變，將“值”設(shè)置為 2，在“說(shuō)明”列的文本框中國(guó)輸入?yún)?shù)的注釋“模數(shù)” 。(4)單擊【參數(shù)】對(duì)話框中的【添加新參數(shù)】按鈕，輸入?yún)?shù)名稱(chēng)“ha” ， 保持缺省的“實(shí)數(shù)”類(lèi)型不變，將“值”設(shè)置為 1，在“說(shuō)明”列的文本框中國(guó)輸入?yún)?shù)的注釋“齒頂高系數(shù)” 。(5)單擊【參數(shù)】對(duì)話框中的【添加新參數(shù)】按鈕，輸入?yún)?shù)名稱(chēng)“alpha” ， 保持缺省的“實(shí)數(shù)”類(lèi)型不變，將“值”設(shè)置為 20，在“說(shuō)明”列的文本框中國(guó)輸入?yún)?shù)的注釋“壓力角” 。(6)單擊【參數(shù)】對(duì)話框中的【確定】按鈕，關(guān)閉【參數(shù)】對(duì)話框。安徽工程大學(xué)畢業(yè)

47、設(shè)計(jì)（論文）- 22 -3.創(chuàng)建關(guān)系式(1)依次執(zhí)行【工具】|【關(guān)系】菜單命令，打開(kāi)【關(guān)系】對(duì)話框，創(chuàng)建關(guān)系式，如圖3-8。(2)單擊【查找范圍】選項(xiàng)組中左側(cè)的下拉列表框，單擊選取下拉列表中的【零件】選項(xiàng)。單擊右側(cè)的下拉列表框，在彈出的下拉列表中單擊選取【xiaochilun】文件。 (3)在【關(guān)系】文本框中輸入下面的關(guān)系式，按“Enter”鍵換行。D=m*zda=(z+2*ha)*mdf=(z-2*ha-2*c)*mdb=d*cos(alpha) 圖 3-8 關(guān)系對(duì)話框(4)輸入完成后，單擊【關(guān)系】對(duì)話框中的【確定】按鈕，完成關(guān)系式的創(chuàng)建。4.創(chuàng)建基準(zhǔn)草繪(1)依次執(zhí)行【插入】|【模型基準(zhǔn)】

48、|【草繪】菜單命令，或者單擊【基準(zhǔn)】工具欄上的【草繪工具】按鈕，打開(kāi)【草繪】對(duì)話框。(2)單擊選取“Front”面作為草繪平面。保持對(duì)話框匯總的其它缺省設(shè)置不變，單擊【草繪】按鈕，進(jìn)入草繪環(huán)境。(3)繪制 4 個(gè)任意直徑的圓。(4)依次執(zhí)行【工具】|【關(guān)系】菜單命令，打開(kāi)【關(guān)系】對(duì)話框。在【關(guān)系】對(duì)話框中輸入（sd0=df sd1=db sd2=d sd3=da）關(guān)系式，按“Enter”鍵換行。(5)單擊【確定】按鈕，結(jié)束基準(zhǔn)草繪圖元的繪制。5.創(chuàng)建漸開(kāi)線(1)依次執(zhí)行【插入】|【模型基準(zhǔn)】|【曲線】菜單命令，或者單擊【基準(zhǔn)】工具欄上的【插入基準(zhǔn)曲線】按鈕，打開(kāi)菜單管理器。(2)在菜單管理器中

49、依次執(zhí)行【從方程】 、 【完成】菜單命令，打開(kāi)【選取】對(duì)話框和【曲線：從方程】對(duì)話框。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 23 -(3)在工作窗口或者模型樹(shù)種單擊選取系統(tǒng)坐標(biāo)系，在菜單管理器中執(zhí)行【笛卡爾】菜單命令，打開(kāi)一個(gè)記事本文檔，在記事本文檔輸入漸開(kāi)線方程。r=db/2theta=t*55x=r*cos(theta)+sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0(4)在記事本中依次執(zhí)行【文件】|【保存】菜單命令，保存輸入的漸開(kāi)線方程。接著在記事本中依次執(zhí)行【文件】|【退出】菜單命令，關(guān)閉記事本。(5)單擊

50、【曲線：從方程】對(duì)話框中的【預(yù)覽】按鈕，預(yù)覽創(chuàng)建的基準(zhǔn)曲線特征。預(yù)覽無(wú)誤后，單擊【曲線：從方程】對(duì)話框中的【確定】按鈕，完成基準(zhǔn)曲線的創(chuàng)建。6.創(chuàng)建齒輪輪胚(1)依次執(zhí)行【插入】|【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。(2)單擊拉伸控制板中的【拉伸為實(shí)體】按鈕，將拉伸操作作為設(shè)置為實(shí)體模型。(3)以齒頂圓為輪廓，拉伸一個(gè)圓柱，圓柱的度為齒輪的齒寬 b。(4)創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn) PNT0。以創(chuàng)建的漸開(kāi)線和分度圓為基準(zhǔn)。再以 Top 面和 Right 面為基準(zhǔn)創(chuàng)建軸 A_1。接著以點(diǎn) PNT0 和軸 A_1 創(chuàng)建面 DTM1。再將 DTM1 偏轉(zhuǎn) 90/Z 得到 DTM2。(5)將漸開(kāi)線以 DTM2 為鏡面，鏡

51、像。這樣，得到兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的漸開(kāi)線。以齒根圓和和兩條對(duì)稱(chēng)的漸開(kāi)線以及齒頂圓組成的封閉圖形。拉伸，去除材料。7.陣列齒槽(1)在工作窗口或者模型樹(shù)種單擊選中創(chuàng)建的齒槽特征，依次執(zhí)行【編輯】|【陣列】菜單命令，激活陣列控制面板。(2)單擊操控板中的陣列參照類(lèi)型下拉列表框，單擊選取下拉列表中的【軸】選項(xiàng)。(3)單擊控制板中的【選取項(xiàng)目】列表框，在工作哦窗口中單擊選取旋轉(zhuǎn)特征的中心軸線 A_1 軸。將陣列數(shù)目和陣列角度分別設(shè)置為“8”和“360/Z” 。單擊完成。8.創(chuàng)建其它特征(1)點(diǎn)擊【插入】|【拉伸】 ，創(chuàng)建軸承端。(2)創(chuàng)建油槽。整體效果如圖 3-9。圖 3-9 小齒輪效果圖安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（

52、論文）- 24 -3.2.2 齒條的創(chuàng)建1. 新建文件，進(jìn)入編輯界面。2. 依次執(zhí)行【插入】|【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。選擇 Top 面，創(chuàng)建一個(gè)直徑 38mm 的圓，點(diǎn)擊。長(zhǎng)度設(shè)置為 650mm，點(diǎn)擊確定。3. 依次執(zhí)行【插入】|【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。選擇 Front 面，進(jìn)入草繪后，創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度為 110mm。點(diǎn)擊確定后，選擇去除材料。點(diǎn)擊確定。4. 依次執(zhí)行【插入】|【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。選擇 Front 面，進(jìn)入草繪后，創(chuàng)建一個(gè)梯形齒槽。點(diǎn)擊確定后，選擇去除材料。點(diǎn)擊確定。5. 單擊基準(zhǔn)欄中的,激活陣列控制板。在第一個(gè)選擇欄中選擇【方向】 ，將陣列數(shù)目

53、設(shè)置為 21，將陣列距離設(shè)置為 5mm。點(diǎn)擊，即完成了齒條的創(chuàng)建。整體效果如圖 3-10。圖 3-10 齒條效果圖3.2.3 動(dòng)力缸的建立1.新建文件。2.依次執(zhí)行【插入】|【拉伸】菜單命令，激活拉伸控制面板。3.創(chuàng)建底板。厚度為 12mm。4.創(chuàng)建缸體主體。以地板的一面為基面，拉伸長(zhǎng)度為 250mm 的圓柱，截面為 56mm。創(chuàng)建拉伸，以 Top 面為基面，拉伸一個(gè)截面為 35mm 圓，長(zhǎng) 250mm，選擇去除材料。5.創(chuàng)建加強(qiáng)筋。在缸體表面創(chuàng)建一個(gè)邊長(zhǎng)為 1mm 的正方形，長(zhǎng)為 250mm，選擇實(shí)體。點(diǎn)擊確定。單擊基準(zhǔn)欄中的，激活陣列控制板選擇“軸” ，將陣列數(shù)目設(shè)置為 6，陣列角度設(shè)置為

54、 60，點(diǎn)擊確定。6.進(jìn)行它部分的創(chuàng)建。最后進(jìn)行倒圓角，進(jìn)行工藝修繕。整體效果如圖 3-11。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 25 -圖 3-11 動(dòng)力缸效果圖3-12 部分零件圖安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 26 -3.3 轉(zhuǎn)向器的裝配過(guò)程轉(zhuǎn)向器的裝配過(guò)程 1.新建文件（1）依次執(zhí)行【文件】|【新建】菜單命令，或者單擊【文件】工具欄上的【創(chuàng)建新對(duì)象】按鈕，打開(kāi)【新建】對(duì)話框。（2）選擇【組件】 ，在【名稱(chēng)】文本框中輸入文件名“zhuanxiangqi” ，單擊取消【使用缺省模板】復(fù)選框的缺省選中狀態(tài)，保持該對(duì)話框中其它缺省設(shè)置不變，單擊【確定】按鈕。（3）在打開(kāi)的【新文件選項(xiàng)】對(duì)話框中單擊

55、選取“mmns_asm_design”選項(xiàng)，單擊【確定】按鈕，進(jìn)入組件環(huán)境。2.添加零件(1)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】 ，或者點(diǎn)擊基準(zhǔn)欄中的，選擇第一個(gè)要添加的零件缸體。缸體作為其它零件的基準(zhǔn)，其它零件添加時(shí)，都以缸體作為基準(zhǔn)來(lái)設(shè)定各自的位置。因此缸體是固定不動(dòng)的，故在第二欄里選擇，點(diǎn)擊。(2)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】 ，選擇缸套，打開(kāi)控制板，因?yàn)楦滋紫鄬?duì)于缸體是不動(dòng)的，所以選擇【剛性】 、 【配對(duì)】 、 【重合】 ，點(diǎn)擊【放置】 ，選擇，選擇缸體的端面 F5 和套筒的端面 F5；再點(diǎn)擊【新建集】 ，選擇缸體曲面 F6 和套筒曲面 F6，選擇，點(diǎn)擊確定。(3)同樣的方法

56、，添加閥殼。(4)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】,選擇閥芯，閥芯相對(duì)于小齒輪是靜止的，故以剛性與小齒輪相配合。(5)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】,選擇轉(zhuǎn)向下軸，轉(zhuǎn)向下軸與閥芯相對(duì)靜止，故也選擇剛性與閥芯相配合。(6)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】,選擇齒條，打開(kāi)控制板，齒條與閥體是滑動(dòng)配對(duì)，故選擇滑動(dòng)桿，點(diǎn)擊【放置】 ，點(diǎn)擊【軸對(duì)齊】 ，選擇齒條的中心軸 A_1、閥體 A_1；點(diǎn)擊【旋轉(zhuǎn)】 ，選擇齒條的齒端面 F7、閥體底座側(cè)面 F5。的中心軸 A_齒條端面與閥體端面的距離設(shè)定為 70mm。這一步，特別要注意需要將齒輪的分度圓與齒條的分度線進(jìn)行相切，這一步關(guān)于裝配體導(dǎo)入 A

57、DMAS 軟件建立齒輪副，所以顯得尤其重要。5(7)其它零件以同樣的方法裝配到已經(jīng)完成的主體上。整體效果如圖 3-13。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 27 -圖 3-13 整體效果圖安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 28 -第四章第四章 轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動(dòng)仿真分析轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動(dòng)仿真分析4.1 MSC.ADAMS 軟件介紹ADAMS，即機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國(guó) MDI 公司(Mechanical Dynamics Inc.)開(kāi)發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。ADAMS 已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制

58、造商采用。根據(jù) 1999年機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料，ADAMS 軟件銷(xiāo)售總額近八千萬(wàn)美元、占據(jù)了 51%的份額,現(xiàn)已經(jīng)并入美國(guó) MSC 公司。ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機(jī)械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS 軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。ADAMS 一方面是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶(hù)可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械

59、系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開(kāi)發(fā)工具，其開(kāi)放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶(hù)進(jìn)行特殊類(lèi)型虛擬樣機(jī)分析的二次開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。ADAMS 軟件由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱 5 類(lèi)模塊組成。用戶(hù)不僅可以采用通用模塊對(duì)一般的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行仿真，而且可以采用專(zhuān)用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。Adams 是全球運(yùn)用最為廣泛的機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件，用戶(hù)可以利用 Adams 在計(jì)算機(jī)上建立和測(cè)試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)事實(shí)再現(xiàn)仿真，了解復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)性能。MD Adams/Car應(yīng)用 MD Adams/Car，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可

60、以快速建立和測(cè)試整車(chē)和子系統(tǒng)的功能化虛擬樣車(chē)。這可以幫助在車(chē)輛研發(fā)過(guò)程中節(jié)省時(shí)間、降低費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)，提升新車(chē)設(shè)計(jì)的品質(zhì)。通過(guò)。多學(xué)科的價(jià)值在于大大地拓廣了數(shù)字分析的能力，MSC 的 MD 技術(shù)是優(yōu)化的涵蓋跨學(xué)科/多學(xué)科的集成，可以充分利用現(xiàn)有的高性能計(jì)算技術(shù)解決大量大規(guī)模的問(wèn)題。多學(xué)科技術(shù)聚焦于提升仿真效率、保證設(shè)計(jì)初期設(shè)計(jì)的有效性、提升品質(zhì)、加速產(chǎn)品投放市場(chǎng)。4.2 三維模型的導(dǎo)入過(guò)程和定義約束4.2.1 模型的導(dǎo)入由于版本的限制，Pro/E 建立的模型不能直接導(dǎo)入 ADAMS,因此需要一步中間操作，進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換。導(dǎo)入的過(guò)程如下：安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 29 -（1） 找到轉(zhuǎn)向器的

61、Pro/E 裝配文件 asm_25,點(diǎn)擊文件，由 Pro/E 打開(kāi)后，依次執(zhí)行【文件】|【保存副本（A） 】 ，打開(kāi)對(duì)話框后，填寫(xiě)新名稱(chēng)為 zhuangxiangqi_25，類(lèi)型選擇為 Prasolid（*.x_t） ，單擊 OK 按鈕。（2） 打開(kāi) ADAMS 軟件的 View 模塊，進(jìn)入此模塊頁(yè)面。點(diǎn)擊新建 model 按鈕，進(jìn)入新建模型對(duì)話框，修改工作目錄，點(diǎn)擊 OK，進(jìn)入工作頁(yè)面。（3） 點(diǎn)擊【File】 ，選擇【import】 。進(jìn)入對(duì)話框后，文件類(lèi)型選擇為 parasolid，第二項(xiàng)選擇文件位置。命名模型名稱(chēng)為 yu，再點(diǎn)擊 OK，轉(zhuǎn)向器的裝配圖即導(dǎo)入了ADAMS，進(jìn)入后，點(diǎn)擊【V

62、iew】下的【Refresh】 ，轉(zhuǎn)向器的模型即可顯現(xiàn)，見(jiàn)下圖：圖 4-1 文件導(dǎo)入對(duì)話框圖 4-2 整體效果圖（4）通過(guò)點(diǎn)擊工具箱中按鈕，將其變?yōu)閷?shí)體輪廓，然后通過(guò)按鈕（或左鍵+R）旋轉(zhuǎn)，右擊整體圖中不同的 Part 分別進(jìn)行拼音重命名，這樣便于約束定義。4.2.2 定義約束運(yùn)用 ADAMS 對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真和一般的三維設(shè)計(jì)軟件一樣，需要在仿真前，對(duì)零部件進(jìn)行約束定義，確定零部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系以及誰(shuí)相對(duì)于誰(shuí)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。在零部件之間添加運(yùn)動(dòng)副，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間運(yùn)用布爾運(yùn)算鏈接在一起。（1）方向盤(pán)相對(duì)于轉(zhuǎn)向器上軸是相對(duì)靜止的，因此，對(duì)方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器上軸添加布爾求和，將方向盤(pán)和轉(zhuǎn)向器上軸鏈

63、接起來(lái)，成為一個(gè)整體。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- 30 -（2）對(duì)轉(zhuǎn)向上軸和轉(zhuǎn)向柱管添加旋轉(zhuǎn)副，點(diǎn)擊，選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)體，先點(diǎn)擊方向盤(pán)，再點(diǎn)擊轉(zhuǎn)向柱管，中心選擇方向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)中心，方向沿轉(zhuǎn)向柱外殼軸線方向。則旋轉(zhuǎn)副 1 建立完成。（3）將轉(zhuǎn)向器的液壓缸的三個(gè)部分，PART2、PART3、PART4 運(yùn)用布爾求和，使上訴三個(gè)部分連接成為一個(gè)整體。點(diǎn)擊，然后選擇 PART2、PART3，完成后，得到 PART3，這樣，PART2、PART3 即成為了一個(gè)整體 PART3。同樣的方法，完成后，得到 PART4。（4）在上軸 U 型節(jié)及下軸的 U 型

64、節(jié)施加萬(wàn)向副。雙擊按鈕（單擊為胡克副） ，選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)體，單擊上軸 U 型節(jié)，再單擊下軸的 U 型節(jié)，方向分別正確選取沿十字軸的軸線方向。則萬(wàn)向副 2 被建立。（5）在下臂和齒輪間施加圓柱副。點(diǎn)擊按鈕，選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)體，先選擇下臂，在選擇齒輪，中心選擇下臂中心，方形沿軸線方向。則圓柱副 3 被建立。（6）在齒輪和轉(zhuǎn)向器缸體之間建立旋轉(zhuǎn)副。選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Featur，然后選擇小齒輪和轉(zhuǎn)向器缸體。中心選擇齒輪中心，方向沿軸線方向，則螺旋副 4 建立。（7）在齒條和

65、轉(zhuǎn)向器缸體之間建立移動(dòng)副。點(diǎn)擊按鈕，選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Feature，先選擇齒條，再選擇缸體 PART4，中心選擇齒條中心，方向沿齒條軸線，移動(dòng)副 5 建立。（8）在小齒輪和齒條之間建立齒輪副。第一步要找到共速 MARKER 點(diǎn)，點(diǎn)擊按鈕，選擇 Add to Ground，Orientation 選擇 Global XY，再點(diǎn)擊按鈕，在位移中填寫(xiě)5.25mm（即齒輪分度圓與齒條分度線切點(diǎn)） 。共速點(diǎn)重命名為 Marker_CV。再點(diǎn)擊按鈕，系統(tǒng)彈出一對(duì)話框，在 Joint Name 中填寫(xiě)旋轉(zhuǎn)副 4 和移動(dòng)副 5，共速點(diǎn)選擇剛剛建立的點(diǎn) Marker_CV。單擊 OK

66、，則齒輪副 6 建立。（9）有時(shí)，固定副由于連接點(diǎn)的數(shù)量較多，或者是連接點(diǎn)選擇的不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致固定副的難以添加。這時(shí)候，可以選擇使用布爾運(yùn)算。對(duì)齒條和齒條球頭副副套使用布爾求和，使這兩個(gè)零件連接成為一個(gè)整體，再點(diǎn)擊按鈕，選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)體，先選擇球頭副套，在選擇橫拉桿，中心選擇球頭副套中心，方向選擇軸方向，則球副 7 完成。若方向不對(duì)，可以通過(guò)右擊該副選擇 Modify，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊按鈕，系統(tǒng)又彈出一低昂對(duì)話框，在旋轉(zhuǎn)角度中改寫(xiě) 90 度，選擇x、y、z 軸中的正確一軸，調(diào)整球副 7，使其副軸線沿齒條中軸線。（10）將橫拉桿接頭和橫拉桿運(yùn)用布爾求和成其成為一個(gè)整體，再將橫拉桿和銷(xiāo)運(yùn)用布爾求和，使其成為一個(gè)整體。轉(zhuǎn)向柱銷(xiāo)和大地之間施加固定副 8。兩螺母和柱銷(xiāo)之間施加固定副 9、10，摩擦盤(pán)和轉(zhuǎn)向節(jié)施加固定副 12。（11）在轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向橫拉桿之間建立轉(zhuǎn)動(dòng)副 13，選擇 2 Bod-1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)體，先選擇球頭副套，在選擇橫拉桿，中心選擇球頭副套中心，方向選擇軸方向，則球副 13 完成。（12）因?yàn)辇X條