【正文】 采用斜齒輪結(jié)構(gòu)，在傳動(dòng)的時(shí)候有軸向力存在。 軸承的選擇 軸承 1：角接觸球軸承 7004C GB/T2921994 軸承 2：角接觸球軸承 7001C GB/T2921994 轉(zhuǎn)向器的潤滑方式和密封類型的選擇 轉(zhuǎn)向器的潤滑方式：人工定期潤滑 潤滑脂：石墨鈣基潤滑脂（ ZBE3600288）中的 ZGS 潤滑脂。 齒輪軸受到的切向力： Ft N 式中 T――作用在輸入軸上的扭矩， T 為 ； d――齒輪軸分度圓的直徑。 小齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸應(yīng)力時(shí)，推 導(dǎo)計(jì)算公式的出發(fā)點(diǎn)和直齒圓柱齒輪相似，但要考慮其以下特點(diǎn)：嚙合的接觸線是傾斜的，有利于提高接觸強(qiáng)度；重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)。因此在計(jì)算載荷的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按接觸線單位長度上的最大載荷，即計(jì)算 Pca （單位 N/mm）進(jìn)行計(jì)算。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S 1，可得計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 1100MPa （ ） K ――接觸疲勞壽命系數(shù) 由此可得 所以，齒輪所選的參數(shù)滿足齒輪設(shè)計(jì)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度要求。因此，齒根彎曲強(qiáng)度也應(yīng)按載荷作用于單對齒嚙合區(qū)最高點(diǎn)來計(jì)算。 因此，本次設(shè)計(jì)及滿足了小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度又滿足了小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)要求。 aa 截面左側(cè) 查得， ， aa 截面左側(cè) 查得；查得 [5]絕對尺寸系數(shù)軸經(jīng)磨削加工，查得質(zhì)量系數(shù)β 。轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有聯(lián)系。 要使轉(zhuǎn)向順利，車輪在地面純滾動(dòng)而不產(chǎn)生側(cè)偏，必須使所有車輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心滾動(dòng)即所謂的阿克曼 Ackerman 理論轉(zhuǎn)向特性 []。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)方案分析 整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿 l，轉(zhuǎn)向梯形臂 2 和汽車前軸 3 組成，如圖 所示。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前 稱為前置梯形 。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型分析 汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，受彈性輪胎側(cè)偏角的影響，所有車輪不是繞位于后軸沿長線上的點(diǎn)滾動(dòng)，而是繞位于前軸和后軸之間的汽車內(nèi)側(cè)某一點(diǎn)滾動(dòng)。設(shè)θ i、θ o 分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角， L 為汽車軸距， K 為兩主銷中心線延長線到地面交點(diǎn)之間的距離。其偏差在最常使用的中間位置附近小角范圍內(nèi)應(yīng)盡量小，以減少高速行駛時(shí)輪胎的磨損；而在不經(jīng)常使用且車速較低的最大轉(zhuǎn)角時(shí)，可適當(dāng)放寬要求。以內(nèi)的小轉(zhuǎn)角使用得更加頻繁，因此?。? （ ） 建立約束條件時(shí)應(yīng)考慮到：設(shè)計(jì)變量 m 及γ過小時(shí)，會(huì)使橫拉桿上的轉(zhuǎn)向力過大；當(dāng) m 過大時(shí)，將使梯形布置困難，故對 m 的上、下限及對γ的下限應(yīng)設(shè)置約束條件。 此外，由機(jī)械原理得知，四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角δ不宜過小，通常取δ≥δ min＝ 40176。故由式可知，δ min 為設(shè)計(jì)變量m 及γ的函數(shù)。汽車的轉(zhuǎn)向梯形對于汽車的工作狀況，譬如汽車的安全駕駛等諸多方面具有重要的實(shí)際意義，以前技術(shù)人員往往通過 FORTRAN 或 VISUALC++等計(jì)算語言，利用復(fù)合變形法、懲罰函數(shù)法、簡約梯度法等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的方法來進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)；但苦于沒有標(biāo)準(zhǔn)的子程序可以調(diào)用，技術(shù)人員往往將自己編好的程序逐條敲入計(jì)算機(jī)，然后進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣的程序當(dāng)其中任何一條語句有了毛病，甚至調(diào)試不當(dāng)（如數(shù)組維數(shù)不匹配），那可能導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的出現(xiàn)。 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)的目標(biāo) 設(shè)計(jì)出的梯形符合上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求。那么設(shè)計(jì)的變量就有轉(zhuǎn)向梯形的初始輸入角、轉(zhuǎn)向梯形的臂長。大致了解梯形參數(shù)的范圍。找出合適的解。實(shí)際值是由梯形引起的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過的角度。本次所用的軟件是 版本對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和優(yōu)化設(shè)計(jì)。或針對本設(shè)計(jì)，可將 .fun 調(diào)用文件以及主函數(shù)寫在一個(gè)程序里面。所以初始角才是設(shè)計(jì)中的“主要矛盾”。這樣的結(jié)果偏離期望值太大。經(jīng)過多次嘗試，可確定最適合的初始角區(qū)域?yàn)?66176。 圖 是一個(gè)擬合程度的直觀體現(xiàn)，輸入角度在 0~ 范圍內(nèi)的擬合程度很高，輸入角大于 之后與期望值有比較大的偏差，說明在轉(zhuǎn)角較小的時(shí)候兩輪相對滑動(dòng)程度較小，在輸入轉(zhuǎn)角比較大的情況下輪胎滑動(dòng)程 度比較大。 圖 臂長 m 190mm 梯形初始角γ 67176。變化時(shí)，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向圈數(shù)為 圈。 圖 當(dāng) l 時(shí)。的范圍內(nèi)，臂長為 180mm~210mm 范圍內(nèi)作以下表 比較 表 臂長 m 初始角度取值不同對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差平均值 臂長 m 初始角度 標(biāo)準(zhǔn)差 平均值 210 66 210 67 210 68 200 66 200 67 200 68 190 66 190 67 190 68 180 66 180 67 180 68 綜合考慮，取 m 200mm， 67176。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。球形鉸接的殼體則用 鋼 35 或 40 制造。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，這些防塵套阻止雜物進(jìn)入球銷及齒條中。 圖 轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭 1―橫拉桿 2―鎖緊螺母 3―外接頭殼體 4―球頭銷 5―六角開槽螺母 6―球碗 7―端蓋 8―梯形臂 9―開口銷 表 轉(zhuǎn)向橫拉桿及 接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù) 序號 項(xiàng)目 符號 尺寸參數(shù) 1 橫拉桿總長 330 2 橫拉桿直徑 18 3 螺紋長度 25 4 外接頭總長 108 5 球頭銷總長 62 6 球頭銷螺紋公稱直徑 M10 1 7 外接頭螺紋公稱直徑 M12 8 轉(zhuǎn)向梯形臂 m 200 6 基于 CATIA 的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維建模 CATIA 軟件簡介 CATIA 是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識，縮短開發(fā)周期， CATIA 解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應(yīng)。主要思路如下建立圓柱體― 在圓柱體一端面畫輪齒的輪廓― 投影到另一個(gè)端面再旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度― 通過 Multisection Solid 功能完成單齒三維構(gòu)造― 圓形陣列 圖 齒輪軸 齒條的三維設(shè)計(jì) 齒條的設(shè)計(jì)主要是輪齒造型以及陣列。如要 三維效果可以用曲面設(shè)計(jì)中的螺旋線結(jié)合實(shí)體造型中的實(shí)體掃略構(gòu)造出螺紋效果。 圖 橫拉桿總成 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器總成裝配及渲染 圖 總裝 圖 6. 渲染 結(jié)論 對于汽車 轉(zhuǎn)向系，在上學(xué)期選題的時(shí)候還沒有充分的了解，但本著對汽車構(gòu)造方面的強(qiáng)烈興趣，在唐老師的精心指導(dǎo)下，首先在網(wǎng)上調(diào)查現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系的一些基本資料，了解其組成以及工作原理。在本設(shè)計(jì)中，最讓我受益匪淺的是在 Matlab 的輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用。 綜合題目要求，對課題轉(zhuǎn)向器進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，遵循需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)這一程序，從結(jié)構(gòu)選型到結(jié)構(gòu)布局，再到 具體零件尺寸的設(shè)計(jì)都依照前一階段的流程模型和機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 k alpha i 。 C i 2*x 1 .^24*x 1 .^2*cos x 2 .^2+4*K*x 1 *cos x 2 2*K*x 1 *cos x 2 +alpha i 。 f i abs beta i betae i else f i *abs beta i betae i end end end lsqnonlin 求余數(shù)平方和函數(shù)調(diào)用程序 global K L i theta alpha K input 39。輸入軸距單位（ mm） L 39。 。 x0 2 input 39。 x0 2 x0 2 *pi/180。 ub 2 pi/2。 x0 [x0 1 。,1e10,39。fun39。 x 1 input 39。輸入初始點(diǎn)的第二個(gè)分量（底角度） 39。 alpha linspace 0,theta,61 。 C i 2*x 1 .^24*x 1 .^2*cos x 2 .^2+4*K*x 1 *cos x 2 2*K*x 1 *cos x 2 +alpha i 。 f i abs beta i betae i else f i *abs beta i betae i end end end plot alpha,beta,alpha,betae 。 m。 for i 1:61 q q+f i 。 beta i x 2 +theta i pi。 A i 2*x 1 .^2*sin x 2 +alpha i 。 theta theta*pi/180。 。 L 2800。,1e6 。 options optimset 39。 lb [lb 1 ,lb 2 ]。 lb 2 acot K/ *L 。 。輸入初始點(diǎn)的第一個(gè)分量（臂長） 39。 theta input 39。 。 beta i x 2 +theta i pi。 A i 2*x 1 .^2*sin x 2 +alpha i 。由于三維制圖，不能更好的表示出尺寸、公差等等，故而再用 CAD 對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行二維設(shè)計(jì)。故自己先努力學(xué)好 Matlab 基礎(chǔ)，再以其為工具進(jìn)行轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)，在此過程中，因?yàn)橹R面的不足，在運(yùn)用 Matlab 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)常碰到的問題是語法錯(cuò)誤，調(diào)試失敗，需要重新審查并調(diào)試。汽車相關(guān)的機(jī)構(gòu)方面知識最終還是回歸到機(jī)械設(shè)計(jì)范疇。 圖 齒條 齒輪齒條安裝殼體 齒輪齒條安裝殼體的三維建模中，在齒輪和齒條嚙合的部位構(gòu)造比較復(fù)雜，互相貫穿而又不是平行垂直的關(guān)系，有一定角度的貫通體的建模主要是參考平面的選取。另外 CATIA軟件三維圖不顯示螺紋。 CATIA 系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的 3D 設(shè)計(jì)和模擬解決 方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造。 模塊化的 CATIA 系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動(dòng)中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷通過螺紋與齒條連接。 球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如 12CrNi3A， 18MnTi，或 20CrN 制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深 ～ ，表面硬度 HRC 56～ 63。 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的 30 或 35 號鋼的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布 置的需要確定。 總體誤差值 % 其實(shí)際曲線與期望曲線擬合如下 圖所示。所以用 Matlab 就初始角為 66176。才比較符合傳動(dòng)比的要求。初選角傳動(dòng)比為20 時(shí)，轉(zhuǎn)向盤總?cè)?shù)為 圈，也就是說輸入角從 0176。是設(shè)計(jì)的較優(yōu)化解。 圖 臂長 m 190mm 梯形初始角γ 60176。、 60176。 ，圖 為初始角 85176。 縮小設(shè)計(jì)區(qū)域 根據(jù)同等級轎車的調(diào)查以及可以用 Matlab 找出優(yōu)化適合區(qū)域。 圖 、建立目標(biāo)函數(shù) 根據(jù)前一節(jié)論述到的等式以及約束條件，用 Matlab 語句進(jìn)行編寫所并保存為調(diào)用的 .m 文件如圖（圖 ）所示。由此來評估其擬合的質(zhì)量。由此統(tǒng)計(jì)，找出比較合適的優(yōu)化解。往往偏離最優(yōu)解適用范圍越遠(yuǎn)，所得到的實(shí)際值跟期望值相差就會(huì)越大。要算出具體范圍來配合轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)。避免出現(xiàn)過大的相對滑動(dòng)，從而磨損輪胎以及給轉(zhuǎn)向系帶來負(fù)荷。通過以 上的數(shù)學(xué)模型。 圖 適用于要求δ min 較大，而γ min 可小些的車型；圖 適用于要求γ min 較大，而δ min 小些的車型；、 c 之間要求的車型。利用該圖所作的輔助用虛線及余弦定理，可推出最小傳動(dòng)角約束條件為： （ ） 式中：δ min 為最小傳動(dòng)角。綜上所述，各設(shè)計(jì)變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為： （ ） 梯形臂長度 m 設(shè)計(jì)時(shí)常取在 mmin ， m 。 考慮到多數(shù)使用工況下轉(zhuǎn)角θ o 小于 20176。以圖 所示的后置梯形機(jī)構(gòu)為例，在圖 上作輔助用虛線，利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所給出的實(shí)際因變角為（ ）式中： m 為梯形臂長；γ為