【正文】 加閥殼。(4)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】,選擇閥芯，閥芯相對于小齒輪是靜止的，故以剛性與小齒輪相配合。(5)依次執(zhí)行【插入】|【原件】|【裝配】,選擇轉向下軸，轉向下軸與閥芯相對靜止，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，打開控制板，齒條與閥體是滑動配對，故選擇滑動桿 ，點擊【放置】 ，點擊【軸對齊】 ，選擇齒條的中心軸 A_閥體 A_1；點擊【旋轉】 ，選擇齒條的齒端面 F閥體底座側面 F5。的中心軸 A_齒條端面與閥體端面的距離設定為 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行相切，這一步關于裝配體導入 ADMAS 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完成的主體上。整體效果如圖 313。安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 27 圖 313 整體效果圖安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 28 第四章 轉向器的運動仿真分析 軟件介紹ADAMS，即機械系統(tǒng)動力學自動分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是美國 MDI 公司(Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機分析軟件。ADAMS 已經被全世界各行各業(yè)的數百家主要制造商采用。根據 1999年機械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析軟件國際市場份額的統(tǒng)計資料，ADAMS 軟件銷售總額近八千萬美元、占據了 51%的份額,現已經并入美國 MSC 公司。ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，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測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。ADAMS 一方面是虛擬樣機分析的應用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析。另一方面，又是虛擬樣機分析開發(fā)工具，其開放性的程序結構和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進行特殊類型虛擬樣機分析的二次開發(fā)工具平臺。ADAMS 軟件由基本模塊、擴展模塊、接口模塊、專業(yè)領域模塊及工具箱 5 類模塊組成。用戶不僅可以采用通用模塊對一般的機械系統(tǒng)進行仿真，而且可以采用專用模塊針對特定工業(yè)應用領域的問題進行快速有效的建模與仿真分析。Adams 是全球運用最為廣泛的機械系統(tǒng)仿真軟件，用戶可以利用 Adams 在計算機上建立和測試虛擬樣機，實現事實再現仿真，了解復雜機械系統(tǒng)設計的運動性能。MD Adams/Car應用 MD Adams/Car，技術團隊可以快速建立和測試整車和子系統(tǒng)的功能化虛擬樣車。這可以幫助在車輛研發(fā)過程中節(jié)省時間、降低費用和風險，提升新車設計的品質。通過。多學科的價值在于大大地拓廣了數字分析的能力，MSC 的 MD 技術是優(yōu)化的涵蓋跨學科/多學科的集成，可以充分利用現有的高性能計算技術解決大量大規(guī)模的問題。多學科技術聚焦于提升仿真效率、保證設計初期設計的有效性、提升品質、加速產品投放市場。 三維模型的導入過程和定義約束 模型的導入由于版本的限制，Pro/E 建立的模型不能直接導入 ADAMS,因此需要一步中間操作，進行格式的轉換。導入的過程如下：安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 29 （1） 找到轉向器的 Pro/E 裝配文件 asm_25,點擊文件，由 Pro/E 打開后，依次執(zhí)行【文件】|【保存副本（A） 】 ，打開對話框后，填寫新名稱為 zhuangxiangqi_25，類型選擇為 Prasolid（*.x_t） ，單擊 OK 按鈕。（2） 打開 ADAMS 軟件的 View 模塊，進入此模塊頁面。點擊新建 model 按鈕，進入新建模型對話框，修改工作目錄，點擊 OK，進入工作頁面。（3） 點擊【File】 ，選擇【import】 。進入對話框后，文件類型選擇為 parasolid，第二項選擇文件位置。命名模型名稱為 yu，再點擊 OK，轉向器的裝配圖即導入了ADAMS，進入后，點擊【View】下的【Refresh】 ，轉向器的模型即可顯現，見下圖：圖 41 文件導入對話框圖 42 整體效果圖（4）通過點擊工具箱中 按鈕，將其變?yōu)閷嶓w輪廓，然后通過 按鈕（或左鍵+R）旋轉，右擊整體圖中不同的 Part 分別進行拼音重命名，這樣便于約束定義。 定義約束運用 ADAMS 對虛擬樣機進行仿真和一般的三維設計軟件一樣，需要在仿真前，對零部件進行約束定義，確定零部件之間的運動關系以及誰相對于誰運動的關系。在零部件之間添加運動副，沒有相對運動的零件之間運用布爾運算鏈接在一起。（1）方向盤相對于轉向器上軸是相對靜止的，因此，對方向盤和轉向器上軸添加布爾求和 ，將方向盤和轉向器上軸鏈接起來，成為一個整體。安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 30 （2）對轉向上軸和轉向柱管添加旋轉副，點擊 ，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實體，先點擊方向盤，再點擊轉向柱管，中心選擇方向盤的旋轉中心，方向沿轉向柱外殼軸線方向。則旋轉副 1 建 立完成。（3）將轉向器的液壓缸的三個部分，PARTPARTPART4 運用布爾求和，使上訴三個部分連接成為一個整體。點擊 ，然后選擇 PARTPART3，完成后，得到 PART3，這樣，PARTPART3 即成為了一個整體 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 型節(jié)施加萬向副。雙擊 按鈕（單擊為胡克副） ，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實體，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。則萬向副 2 被建立。（5）在下臂和齒輪間施加圓柱副。點擊 按鈕，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實體，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）在齒輪和轉向器缸體之間建立旋轉副。選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Featur，然后選擇小齒輪和轉向器缸體。中心選擇齒輪中心，方向沿軸線方向，則螺旋副 4 建立。（7）在齒條和轉向器缸體之間建立移動副。點擊 按鈕，選擇 2 Bod1 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，點擊 按鈕，選擇 Add to Ground，Orientation 選擇 Global XY，再點擊 按鈕，在位移中填寫（即齒輪分度圓與齒條分度線切點） 。共速點重命名為 Marker_CV。再點擊按鈕，系統(tǒng)彈出一對話框，在 Joint Name 中填寫旋轉副 4 和移動副 5，共速點選擇剛剛建立的點 Marker_CV。單擊 OK，則齒輪副 6 建立。（9）有時，固定副由于連接點的數量較多，或者是連接點選擇的不標準導致固定副的難以添加。這時候，可以選擇使用布爾運算。對齒條和齒條球頭副副套使用布爾求和，使這兩個零件連接成為一個整體，再點擊 按鈕，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實體，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，可以通過右擊該副選擇 Modify，在彈出的對話框中點擊 按鈕，系統(tǒng)又彈出一低昂對話框，在旋轉角度中改寫 90 度，選擇x、y、z 軸中的正確一軸，調整球副 7，使其副軸線沿齒條中軸線。（10）將橫拉桿接頭和橫拉桿運用布爾求和成其成為一個整體，再將橫拉桿和銷運用布爾求和，使其成為一個整體。轉向柱銷和大地之間施加固定副 8。兩螺母和柱銷之間施加固定副 10，摩擦盤和轉向節(jié)施加固定副 12。（11）在轉向節(jié)和轉向橫拉桿之間建立轉動副 13，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實體，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）因為齒條兩端的零件時對稱的，因此在這里我只介紹齒條一端零件的運動副的安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 31 添加情況，以免贅述。到這里，所有的運動副添加情況就結束了。 [6] 仿真實驗與結果分析若要進行運動仿真分析，給零部件添加約束和運動副是遠遠不夠的，還要對虛擬樣機添加必須的多用力。這樣，虛擬樣機才能按照預先設定好的規(guī)則運行。因此，首先要施加作用于方向盤上的力，使其相對于方向盤中心生成一個轉動力矩。點擊按鈕，將其施加在旋轉副 1 上，則旋轉運動副 Motion1 建立，右擊選擇 Modify，在 Function 中改變函數，改為通過 540d * sin(pi/3*time)，該函數表示方向盤從中間往一個方向轉 圈，角速度為(pi/3)rad/ ，仿真的結束時間設置為6s，步調設置為 400，通過點擊 開始按鈕，ADAMS 軟件將對虛擬樣機自動進行運動仿真。仿真結束后，需要對其進行必要的測量，這也是仿真的目的。點擊 按鈕，分別在齒條的同一位置建立2個Marker點，一個建立在大地上，一個建立齒條上，定義為點Ⅰ及點Ⅱ，用來測量齒條位移。同理在方向盤中心建立2個Marker點，在轉向柱管處中心建立1個Marker點，分別定義為點Ⅲ點、Ⅳ點、Ⅴ點，用以測量車輪隨方向盤轉動角，如圖43。具體做法如下：點擊工具欄中Design Exploration下拉菜單中measure，選擇PointtoPoint即 ，進入對話框后，特性欄選擇位移，Component欄選擇Global z，點擊高級設置，其中將測量名稱改為chitiao_Displacement，To Point選擇點Ⅰ，From Point 選擇點Ⅱ，位移選擇Z 方向，點擊OK按鈕，則得到如下圖所示。再點擊Build下拉菜單中measure，選擇Angle在點擊New。其中將測量名稱改為Steeling_Angle點依次填入點Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，再點擊OK，仿真時可得到車輪的轉角圖像,見下圖，如圖45。 [18]圖 43 方向盤轉動角安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 32 圖 44 轉向節(jié)轉向角 圖 45 齒條位移圖(一)圖 46 齒條位移圖（二）安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 33 結論與展望本次畢業(yè)設計做的是轎車齒輪齒條轉向器，從拿到這個課題開始，我充分運用了大學四年所學的知識，查找相關的設計資料和期刊以及專利，從中摸索并認真學習了齒輪齒條轉向器的內部構造，并查找了這次設計所運用的數據。然后進行了總體的設計計算，并根據實際模型確定設計尺寸，接著進行零件模型的建立，然后是零件模型的裝配，最后將裝配好的三維模型導入 ADAMS 進行運動仿真分析，最后編寫畢業(yè)論文。下面分別進行總結：這一階段是順利完成畢業(yè)設計的關鍵，在肖老師的悉心指導下系統(tǒng)性、概念性的理解了設計課題。在最短的時間內回憶了以前學過的相關課程，同時不斷增加了新的知識和方法。大量、快速地查閱相關文獻資料為這次畢業(yè)設計奠定了很好的基礎。同時也學會了查閱資料的方法。本次資料文獻的主要來源為安徽工程大學圖書館和中國知網，為了更加全面了解國內外汽車轉向器發(fā)展歷史和相關技術發(fā)展進程，收集了大量的期刊文獻，按汽車轉向系統(tǒng)、汽車轉向器、徐環(huán)球轉向器、轉向螺桿等分類收集，大量閱讀，對重點文獻進行詳細分析和學習。最后整合專業(yè)知識，結合各類資料，初步形成了畢業(yè)設計的思路。通過前期大量的閱讀，結合設計題目的要求，集中了 CAD/CAE 相關技術，期中主要學習了 pro/E 軟件和 ADAMS 軟件，為畢業(yè)設計補充新的知識同時提高了學習能力。系統(tǒng)地把握了設計任務和充分認識相關技術后，設計方法、設計流程是這一階段的重點。緊密聯系設計任務要求，整合已有專業(yè)知識，捕捉新的、先進的機械設計方法，最終形成了設計思維路線。汽車轉向器總體設計遵循需求分析，概要設計、詳細設計這一程序，從結構布局，再到具體零件尺寸的設計都依照前一階段的流程模型和機械設計準則?？傮w設計階段主要采用了系統(tǒng)設計法、分解協(xié)調法和內插式設計方法，基友結構設計上的創(chuàng)新，也有設計方法的創(chuàng)新。本課題的進一步進展，應該加強一下幾個方面的深入研究：（1）從運動仿真分析的結果來看，可對齒輪齒條進一步進行優(yōu)化設計，以求獲取更高的執(zhí)行效率、更小的輸入力矩，可以提高轉向器的穩(wěn)定性能和操控性能。（2）此款液壓助力齒輪齒條轉向器，也可從液壓方面對其進一步研究，優(yōu)化其助力性能。（3）此款轉向器運用的是直齒圓柱齒輪和直齒條相配合而成的，也可考慮使用斜齒輪，以增加其穩(wěn)定性和傳遞效率。由于此次設計時間緊迫，一人無法完成如此巨大的工程以及細致入微的設計，故不能真實反應汽車轉向器的緊密運動狀況。只能是概念性的反應其設計和運動流程。相信在今后隨著軟件技術不斷發(fā)展，以及相關程序理論的實現，轉向器將向著操作更方便、過程更簡單的方向發(fā)展。安徽工程大學畢業(yè)設計（論文） 34 致謝轉眼間，大學四年已經過去，畢業(yè)在即?；叵氪髮W四年的學習生活，無限的留戀之情洋溢于心中。感謝母校在這四年中為我們提供一切學習生活條件，使我們得到了良好的培養(yǎng)，成為了能為社會做出貢獻的有為青年。感謝學校的老師無私的奉獻，感謝學校同學間真誠的幫助。