【正文】 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(chē)輪繞其轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)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(chē)輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車(chē)輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿(mǎn)足這一汽車(chē)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來(lái)保證[11]。 轉(zhuǎn)向傳送機(jī)構(gòu)的臂、桿與球銷(xiāo)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(hào)鋼的無(wú)縫鋼管制造，其沿長(zhǎng)度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定[12]。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接，球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表而磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿(mǎn)足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。球銷(xiāo)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，～，表面硬度HRC 56～63。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷(xiāo)的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。 轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷(xiāo)通過(guò)螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷(xiāo)依制造廠(chǎng)的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷(xiāo)上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。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(xiāo)及齒條中。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊。 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(xiāo) 5—六角開(kāi)槽螺母 6—球碗 7—端蓋 8—梯形臂 9—開(kāi)口銷(xiāo) 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)尺寸參數(shù)()1橫拉桿總長(zhǎng)3302橫拉桿直徑183螺紋長(zhǎng)度254外接頭總長(zhǎng)1085球頭銷(xiāo)總長(zhǎng)626球頭銷(xiāo)螺紋公稱(chēng)直徑M1017外接頭螺紋公稱(chēng)直徑M128轉(zhuǎn)向梯形臂m200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(jiǎn)介CATIA是法國(guó)達(dá)索公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠(chǎng)商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿(mǎn)足客戶(hù)在產(chǎn)品開(kāi)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。CATIA產(chǎn)品基于開(kāi)放式可擴(kuò)展的V5架構(gòu)。通過(guò)使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)，縮短開(kāi)發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的需求的反應(yīng)。自1999年以來(lái)，市場(chǎng)上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。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(chē)、航空航天、船舶制造、廠(chǎng)房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制造[9]。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部件 CATIA 三維設(shè)計(jì)齒輪軸的三維設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于斜齒輪的輪齒畫(huà)法。主要思路如下：建立圓柱體— 在圓柱體一端面畫(huà)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(guò)Multisection Solid 功能完成單齒三維構(gòu)造—圓形陣列。 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。具體參照齒輪軸畫(huà)法。另外CATIA軟件三維圖不顯示螺紋。只能在二維圖中顯示。如要三維效果可以用曲面設(shè)計(jì)中的螺旋線(xiàn)結(jié)合實(shí)體造型中的實(shí)體掃略構(gòu)造出螺紋效果。但在導(dǎo)出二維圖的時(shí)候要隱藏。 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。 安裝殼體橫拉桿總成 橫拉桿體與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器用球頭座連接，和轉(zhuǎn)向梯形臂用球頭銷(xiāo)接頭連接。 橫拉桿總成齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器總成裝配及渲染 總裝 渲染結(jié)論 對(duì)于汽車(chē)轉(zhuǎn)向系，在上學(xué)期選題的時(shí)候還沒(méi)有充分的了解，但本著對(duì)汽車(chē)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(chē)轉(zhuǎn)向系的一些基本資料，了解其組成以及工作原理。然后開(kāi)始著手論文的設(shè)計(jì)資料。汽車(chē)相關(guān)的機(jī)構(gòu)方面知識(shí)最終還是回歸到機(jī)械設(shè)計(jì)范疇。憑著自己四年來(lái)積累的機(jī)械相關(guān)知識(shí)，查閱圖書(shū)館汽車(chē)轉(zhuǎn)向系相關(guān)資料，以及互聯(lián)網(wǎng)中的中國(guó)機(jī)械CAD論壇、中國(guó)汽車(chē)工程師之家論壇，為本次設(shè)計(jì)作了大量的資料收集。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。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)有關(guān)于汽車(chē)轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)，但查閱所得相關(guān)資料，關(guān)于用Matlab去完成設(shè)計(jì)及優(yōu)化的資料不多。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(guò)程中，因?yàn)橹R(shí)面的不足，在運(yùn)用Matlab進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)常碰到的問(wèn)題是語(yǔ)法錯(cuò)誤，調(diào)試失敗，需要重新審查并調(diào)試。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)實(shí)踐，我把大學(xué)期間所學(xué)的所有專(zhuān)業(yè)知識(shí)都應(yīng)用，不僅大大的充實(shí)了自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且還進(jìn)一步提高了自己整體專(zhuān)業(yè)水平，可以說(shuō)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是一分耕耘，一分收獲。 綜合題目要求，對(duì)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。最后根據(jù)總體設(shè)計(jì)所得的參數(shù)，利用三維設(shè)計(jì)軟件CATIA對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行三維造型，之后將畫(huà)好的零件裝配起來(lái)。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(duì)轉(zhuǎn)向器進(jìn)行二維設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] 毛彩云，吳暮春，[J].科普?qǐng)@，2009.[2] [M].北京：人民交通出版社，2002.[3] （第4版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[4] 王豐元，馬明星. 汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M].北京：中國(guó)電力出版社，[5] 濮良貴、[M].北京：高等教育出版社，2010.[6] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.[7] 褚洪生,杜增吉,閻金華. MATLAB [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007[8] 黃鶴輝、[J]..[9] V5從入門(mén)到精通[M].北京： 人民郵電出版社， 2010[10] [M].北京：清華大學(xué)出版社，.[11] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[12] 徐石安．汽車(chē)構(gòu)造底盤(pán)工程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2008．[13] (三)[M].哈爾濱 黑龍江人民出版社,2005.[14] (日)[M].北京：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，香港萬(wàn)里機(jī)構(gòu)出版有限公司，1999[15] (日)細(xì)川武志 [M].北京：人民交通出版社，2005. 附錄 基于Matlab的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)程序 function f=fun(x)global K L i thetamax alpha for i=1:61 f=0。 k=alpha(i)。 betae(i)=acot(cot(alpha(i)) (K/L))。 A(i)=2*x(1).^2*sin(x(2)+alpha(i))。 B(i)=2*K*x(1)2*x(1).^2*cos(x(2)+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))。 theta(i)=2*acot((A(i)+sqrt(A(i).^2+B(i).^2C(i).^2))/(B(i)+C(i)))。 beta(i)=x(2)+theta(i)pi。 if alpha(i)=pi/18 f(i)=*abs(beta(i)betae(i)) else if alpha(i)=pi/180。 f(i)=abs(beta(i)betae(i)) else f(i)=*abs(beta(i)betae(i)) end endendlsqnonlin求余數(shù)平方和函數(shù)調(diào)用程序global K L i thetamax alpha K=input(39。輸入兩主銷(xiāo)中心線(xiàn)的距離單位（mm）K=39。)。L=input(39。輸入軸距單位（mm）L=39。)。thetamax=input(39。輸入外轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角（單位為度）39。)。x0(1)=input(39。輸入初始點(diǎn)的第一個(gè)分量（臂長(zhǎng)）39。)。x0(2)=input(39。輸入初始點(diǎn)的第二個(gè)分量（底角度）39。)。thetamax=thetamax*pi/180。x0(2)=x0(2)*pi/180。lb(1)=*K。lb(2)=acot(K/(*L))。ub(1)=*K。ub(2)=pi/2。alpha=linspace(0,thetamax,61)。lb=[lb(1),lb(2)]。ub=[ub(1),ub(2)]。x0=[x0(1)。x0(2)]。options=optimset(39。TolFun39。,1e10,39。TolCon39。,1e6)。[x,resnorm]=lsqnonlin(39。fun39。,x0,lb,ub,options) 本設(shè)計(jì)采用一體化程序，無(wú)需調(diào)用工具箱函數(shù)global K L thetamax alpha f qK=1590。L=2800。thetamax=。x(1)=input(39。輸入初始點(diǎn)的第一個(gè)分量（臂長(zhǎng)）39。)。x(2)=input(39。輸入初始點(diǎn)的第二個(gè)分量（底角度）39。)。thetamax=thetamax*pi/180。x(2)=x(2)*pi/180。alpha=linspace(0,thetamax,61)。for i=1:61 betae(i)=acot(cot(alpha(i)) (K/L))。 A(i)=2*x(1).^2*sin(x(2)+alpha(i))。 B(i)=2*K*x(1)2*x(1).^2*cos(x(2)+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))。 theta(i)=2*acot((A(i)+sqrt(A(i).^2+B(i).^2C(i).^2))/(B(i)+C(i)))。 beta(i)=x(2)+theta(i)pi。 if alpha(i)=pi/18 f(i)=*abs(beta(i)betae(i)) else if alpha(i)=pi/180。 f(i)=abs(beta(i)betae(i)) else f(i)=*abs(beta(i)betae(i)) end endendplot(alpha,beta,alpha,betae)。q=0。for i=1:61q=q+f(i)。endm=q/60。m。54