【正文】 theta i 2*acot A i +sqrt A i .^2+B i .^2C i .^2 / B i +C i 。,x0,lb,ub,options 本設(shè)計采用一體化程序，無需調(diào)用工具箱函數(shù) global K L theta alpha f q K 1590。 lb 1 *K。輸入兩主銷中心線的距離單位（ mm） K 39。因為本次設(shè)計有關(guān)于汽車轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計，但查閱所得相關(guān)資料 ，關(guān)于用 Matlab 去完成設(shè)計及優(yōu)化的資料不多。自 1999 年以來，市場上廣泛采用它的數(shù)字樣機流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進入。齒條所移動的長度為 l mm （ ） 所以如下圖 所示梯形臂在前后變化所帶動橫拉桿所的軌跡長度也要控制在 左右。故 85176。把從初 始角到轉(zhuǎn)向輪最大角度對應(yīng)的梯形臂轉(zhuǎn)向角度等分成 60 份，每次都采集一次數(shù)據(jù)，然后統(tǒng)計出數(shù)值跟理想值存在的平均標準差的大小。令轉(zhuǎn)彎的時候輸出角隨輸入角變化能夠盡可能使兩前輪圍繞一個中心點作圓周運動。因γ越大，梯形越接近矩形，值就越大，而優(yōu)化過程是求的極小值，故可不必對γ的上限加以限制。對于發(fā)動機位置低或前輪驅(qū)動汽車，常采用前置梯形 。則 彎曲應(yīng)力 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 切應(yīng)力 安全系數(shù) 查得 [4]許用安全系數(shù) [S] ～ ，顯然 S [S]，故 aa 剖面安全 圖 軸的受力分析圖 5 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的設(shè)計 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)概述 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)用來保證轉(zhuǎn)彎行駛時 汽車的車輪均能繞同一瞬時轉(zhuǎn)向中心在不同半徑的圓周上作無滑動的純滾動。即 Pca KP K （ ） 式中 K――載荷系數(shù)載荷系數(shù) K 包括：使用系數(shù)，動載系數(shù)，齒間載荷分配系數(shù)及齒向載荷分布數(shù)，即 K （ ） 使用系數(shù)是考慮齒輪嚙合時外部裝置引起的附加動載荷影響的 系數(shù)， ；動載系數(shù)，齒輪傳動制造和裝配誤差是不可避免的，齒輪受載后還要發(fā)生彈性變形，因此引入了動載系數(shù)， ，齒間載荷系數(shù)，齒輪的制造精度 7級精度， 。 所以軸承方面選取角接觸球軸承，齒輪軸與轉(zhuǎn)向軸之間用萬向節(jié)連接，所以齒輪軸軸端設(shè)計花鍵。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達到最大偏轉(zhuǎn)角時，相應(yīng)的齒條移動行程應(yīng)達到的值來確定。采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，重合度增加，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易于滿足總體設(shè)計的要求。 指銷式轉(zhuǎn)向器的傳動副以轉(zhuǎn)向蝸桿為主動件，裝在搖臂軸曲柄端的指銷為從動件。 傳動副的傳動間隙在轉(zhuǎn)向盤處于中間及其附近位置時要極小，最好無間隙。 轉(zhuǎn)向系的角傳動比 : （ ） 式中為轉(zhuǎn)向盤角速度；為轉(zhuǎn)向節(jié)偏轉(zhuǎn)角速度；為轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角增量；為轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向增量； 為時間增量。 轉(zhuǎn)向器的逆效率 根據(jù)逆效率不同，轉(zhuǎn)向器有可逆式、極限可逆式和不可逆式之分。轉(zhuǎn)向系的間隙主要是通過各球頭皮碗和轉(zhuǎn)向器的調(diào)隙機構(gòu)來調(diào)整的。轉(zhuǎn)向角傳動比不宜低于 1516；也不宜過大，通常以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)和轉(zhuǎn)向輕便性來確定。用計算機工具對轉(zhuǎn)向梯形進行設(shè)計， 校核。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。由于轉(zhuǎn)向助力裝置最常用的是一套液壓系統(tǒng)，因此也就離不開泵、油管、閥、活塞和儲油罐，它們分別相當于電路系統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開關(guān)、電機和地線的作用?！揪贰慨厴I(yè)設(shè)計（論文） 汽車前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 本設(shè)計課題為汽車前輪轉(zhuǎn)向設(shè)計，課題以機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計及校核、整體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的設(shè)計及驗算為中心。動力轉(zhuǎn)向系的發(fā)展經(jīng)過幾個階段，各個階段也有不同的動力輔助系統(tǒng)。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占 65%，齒條齒輪式占 35%[1]。并根據(jù)所得的結(jié)果對傳動機構(gòu)的尺寸作設(shè)計。一般來說，轎車轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)不宜大于 4圈，對轎車來說，有動力轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向力約為 2050N；無動力轉(zhuǎn)向 時為50100N[3]。合理的選擇轉(zhuǎn)向梯形的斷開點可以減小轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)與懸架導(dǎo)向機構(gòu)的運動干涉。 路面作用在車輪上的力，經(jīng)過轉(zhuǎn)向系可大部分傳遞到轉(zhuǎn)向盤，這種逆效率較高的轉(zhuǎn)向器屬于可逆式。 轉(zhuǎn)向系的角傳動比由轉(zhuǎn)向器角傳動比和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)角傳動比組成，即： （ ） 轉(zhuǎn)向器的角傳動比 : （ ） 式中為搖臂軸角速度；為搖臂軸轉(zhuǎn)角增量。若轉(zhuǎn)向器傳動副存在傳動間隙，一旦轉(zhuǎn)向輪受到側(cè)向力作用，車輪將偏離原行駛位置，使汽車失去穩(wěn)定。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動時，與之嚙合的指指銷即繞轉(zhuǎn)向搖臂軸軸線沿圓弧線運動，并帶動轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)動。因為斜齒工作時有軸向力作用，所以轉(zhuǎn)向器應(yīng)該采用角接觸球軸承，使軸承壽命降低，還有斜齒輪的滑磨比較大是它的缺點。變速比的齒輪壓力角，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在范圍內(nèi)變化。 圖 齒輪軸結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)向器材料及其他零件選擇 齒輪齒條材料選擇 小齒輪：齒輪通常選用國內(nèi)常用、性能優(yōu)良的 20CrMnTi 合金鋼，熱處理采用表面滲碳淬火工藝，齒面硬度為 HRC58～ 63。 齒向荷分配系數(shù)，齒寬系數(shù) φ d 22/ （ ） + 1+ d + （ ） 所以載荷系數(shù) K 斜齒輪傳動的端面重合度 bsin （ ） 在斜齒輪傳動中齒輪的單位長度受力和接觸長度為： Pca KP K 因為 （ ） Fn 所以 （ ） /22/可以認為一對斜齒圓柱齒輪嚙合相當于它們的當量直齒輪嚙合，利用赫茲公式，代入當量直齒輪的有關(guān)參數(shù)后，得到斜齒圓柱齒輪的齒面接 觸疲勞強度校核公式 [5] ： 式中： Z －彈性系數(shù) 主動小齒輪選用材料 20CrMnTi 合金鋼制造，根據(jù)材料選取，均為 ， E，E 都為合金鋼 ，取 MPa －節(jié)點區(qū)域系數(shù) （ ） 可根據(jù)螺旋角查得， Z 。同時，為了達到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸，因而會與車輪或制動底板發(fā)生干涉，所以在布置上有困難。綜上所述，各設(shè)計變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為： （ ） 梯形臂長度 m 設(shè)計時常取在 mmin ， m 。避免出現(xiàn)過大的相對滑動，從而磨損輪胎以及給轉(zhuǎn)向系帶來負荷。由此來評估其擬合的質(zhì)量。、 60176。才比較符合傳動比的要求。 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。 CATIA 系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的 3D 設(shè)計和模擬解決 方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、電力與電子、消費品和通用機械制造。故自己先努力學(xué)好 Matlab 基礎(chǔ)，再以其為工具進行轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計，在此過程中，因為知識面的不足，在運用 Matlab 進行設(shè)計時常碰到的問題是語法錯誤，調(diào)試失敗，需要重新審查并調(diào)試。 。 lb 2 acot K/ *L 。 L 2800。 beta i x 2 +theta i pi。 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 。fun39。 x0 2 x0 2 *pi/180。 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。在本設(shè)計中，最讓我受益匪淺的是在 Matlab 的輔助設(shè)計應(yīng)用。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，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)。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。變化時，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向圈數(shù)為 圈。這樣的結(jié)果偏離期望值太大。實際值是由梯形引起的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過的角度。 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)設(shè)計思路 設(shè)計的目標 設(shè)計出的梯形符合上述轉(zhuǎn)向機構(gòu)的要求。以內(nèi)的小轉(zhuǎn)角使用得更加頻繁，因此?。? （ ） 建立約束條件時應(yīng)考慮到：設(shè)計變量 m 及γ過小時，會使橫拉桿上的轉(zhuǎn)向力過大；當 m 過大時，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。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 。 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 。因此在計算載荷的強度時，應(yīng)按接觸線單位長度上的最大載荷，即計算 Pca （單位 N/mm）進行計算。因為本設(shè)計采用斜齒輪結(jié)構(gòu)，在傳動的時候有軸向力存在。按照汽車設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 [4]所指，齒輪模數(shù)多在之間，主動小齒輪齒數(shù)多數(shù)在個齒范圍變化，壓力角取，齒輪螺旋角的取值范圍多為。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。但逆向效率也較高，可將地面對轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳給轉(zhuǎn)向盤。 研究該特性的意義在于它與直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向器的使用壽命有關(guān)。 （ ） 式中為從輪胎接地面中心作用在兩個轉(zhuǎn)向輪上的合力，為作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力。 （ 2）、轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)參數(shù)與效率 如果忽略軸承和其經(jīng)地方的摩擦損失，只考慮嚙合副的摩擦損失，對于蝸桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計算 式中，為蝸桿（或螺桿）的螺線導(dǎo)程角；ρ為摩擦角，ρ arctanf； f 為磨擦系數(shù)。對于采用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系 來說，轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角間的協(xié)調(diào)關(guān)系是通過合理選擇小齒輪與齒條的參數(shù)、合理布置小齒輪與齒條的相對位置來實現(xiàn)的，而且前置轉(zhuǎn)向梯形和后置轉(zhuǎn)向梯形恰恰相反。在轉(zhuǎn)向盤尺寸和轉(zhuǎn)向輪阻力一定時，角傳動比增加，則轉(zhuǎn)向輕便，轉(zhuǎn)向靈敏度降低；角傳動比減小，則轉(zhuǎn)向沉重，轉(zhuǎn)向靈敏度提高。 轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)部分：以整體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)作為中心，對阿克曼 Ackerman 理論轉(zhuǎn)向特性了解的基礎(chǔ)上，對轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)進行數(shù)學(xué)模型分析。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發(fā)動機的各類型汽車，采用不同類型轉(zhuǎn)向 器，在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，已由 60 年代的 62． 5%，發(fā)展到現(xiàn)今的 100%了 蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰 。 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu) 方向盤 、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分外，其最主要的動力來源是轉(zhuǎn)向助力裝置。首先對汽車轉(zhuǎn)向系進行概述，二是作設(shè)計前期數(shù)據(jù)準備，三是轉(zhuǎn)向器形式的選擇以及初定各個參數(shù)，四是對齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的主要部件進行受力分析與數(shù)據(jù)校核，五是對整體式轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的設(shè)計以及驗算，并根據(jù)梯形數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)作尺寸設(shè)計。 20 世紀 50 年代，美國 GM 公司率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國內(nèi)發(fā)展狀況 我國的轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)，除早期投產(chǎn)的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器，東風汽車用蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器之外，其它大部分車型都采用循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，并都具有一定的生產(chǎn)經(jīng)驗。 2 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能要求及參數(shù) 機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 轉(zhuǎn)向系是用來保持或者改變汽車行使方向的機構(gòu)，一般轉(zhuǎn)向系組成如