【正文】 滾針軸承外圈靠卡環(huán)軸向定位。為了潤滑軸承，十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。 十字軸式萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，所以十字軸式萬向節(jié)為汽車上廣泛使用。圖32 轉(zhuǎn)向上軸為了將方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給第一根軸連桿機(jī)構(gòu)中的三副桿，本文將轉(zhuǎn)向下軸設(shè)計(jì)為一齒輪軸，如圖33所示。圖33 轉(zhuǎn)向下軸與小齒輪相嚙合的是扇形齒輪，扇形齒輪與第一根軸連桿機(jī)構(gòu)中的三副桿主轉(zhuǎn)動(dòng)副相連。為了實(shí)現(xiàn)汽車直線行駛時(shí)方向盤順時(shí)針（或者逆時(shí)針）轉(zhuǎn)過(兩圈)時(shí)，汽車車輪能轉(zhuǎn)過最大角度，齒輪與扇形齒輪之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求，令此過程中第一根軸連桿中三副桿的最大擺角為，計(jì)算過程如下：圖34三副桿最大轉(zhuǎn)角如圖34所示：已知直角桿BCH中的直角，第一根軸外車輪最大轉(zhuǎn)角，直角桿BCH中的BC段長度，連桿AB的長度，一軸中三副桿腰長，三副桿AOD的頂角大小。由幾何關(guān)系可得：B點(diǎn)坐標(biāo)為： 令O點(diǎn)與D點(diǎn)之間距離為，有勾股定理可得：在△OAB中，由余弦定理可得：再由幾何關(guān)系可得：汽車直線行駛時(shí)方向盤順時(shí)針（或者逆時(shí)針）轉(zhuǎn)過(兩圈)時(shí)，此過程中第一根軸連桿中三副桿的最大擺角為：將已知量代入以上各式可得：所以方向盤轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)向軸和萬向聯(lián)軸器帶動(dòng)小齒輪1轉(zhuǎn)向，再通過齒輪嚙合帶動(dòng)扇形齒輪2轉(zhuǎn)過。所以兩齒輪傳動(dòng)比≈40。令小齒輪模數(shù)，齒數(shù)為，壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。根據(jù)相關(guān)公式和知識可得小齒輪和扇形齒輪的傳動(dòng)幾何尺寸，如表31所示。由于大齒輪實(shí)際工作區(qū)域僅有，為了使結(jié)構(gòu)更合理，故將大齒輪做成角度為的扇形齒輪。表31 小齒輪和扇形齒輪傳動(dòng)幾何尺寸名稱代號小齒輪扇形齒輪模數(shù)齒數(shù)Z壓力角分度圓直徑/mm齒頂高/mm齒根高/mm齒頂圓直徑/mm齒根圓直徑/mm基圓直徑/mm傳動(dòng)比 第4章 多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 Pro/E軟件簡介Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Pro/E軟件主要包含以下幾個(gè)特性：參數(shù)化設(shè)計(jì)，Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題?；谔卣鹘?，Pro/E是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。單一數(shù)據(jù)庫，Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 Pro/E軟件建模和運(yùn)動(dòng)仿真Pro/E基本建模過程可歸納為四個(gè)高級步驟：* j2 F0 r f4 S1 w4 F準(zhǔn)備零件模型設(shè)計(jì)；創(chuàng)建新零件模型；通過裝配零件模型創(chuàng)建新組建；創(chuàng)建新零件模型的繪圖。Pro/E實(shí)體建模是運(yùn)動(dòng)仿真的前提，本文利用該軟件進(jìn)行多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維建模，共創(chuàng)建了32個(gè)零件，有方向盤、轉(zhuǎn)向輸入軸、萬向節(jié)、齒輪軸，扇形齒輪等。部分三維圖如下：圖41第一軸三幅桿和連桿圖42第一軸連桿與其他CAD軟件相比較，用Pro/E做運(yùn)動(dòng)仿真主要有以下一些特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)輸入，運(yùn)動(dòng)輸入是賦給運(yùn)動(dòng)副控制運(yùn)動(dòng)參數(shù)。關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析，當(dāng)使用者只需要了解某一關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，可以選擇分析工具條中的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析圖標(biāo)，并輸入步長和步數(shù)進(jìn)行分析。靜力學(xué)分析，靜力學(xué)分析將模型移動(dòng)到平衡位置，并輸入運(yùn)動(dòng)副上的反作用力。當(dāng)選擇靜力學(xué)分析后，時(shí)間和步數(shù)的輸入項(xiàng)將變灰而不可以選擇。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)/機(jī)構(gòu)動(dòng)力運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)/機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析是按輸入的時(shí)間和步數(shù)進(jìn)行仿真分析。多種形式輸出，Pro/E 運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果可以以多種格式進(jìn)行輸出，這些形式主要有MPEG、GIF等。 ，所以該系統(tǒng)只需外加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力就能在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)現(xiàn)多軸轉(zhuǎn)向。本文在方向盤上加了伺服電機(jī)，仿真過程中方向盤的旋轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的傳給轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而使汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)所有車輪都作純滾動(dòng)。仿真結(jié)果證明瓦特二型六連桿組能實(shí)現(xiàn)汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)全部車輪都轉(zhuǎn)向。Pro/E三維模型如下：圖43Pro/E三維模型第5章 總結(jié)和展望對于傳統(tǒng)汽車的二輪轉(zhuǎn)向梯形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，前人從不同側(cè)面、采用不同的方法早有論述，而對于多輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，則開展研究得較晚，設(shè)計(jì)方法尚不成熟。多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是衡量現(xiàn)代大型重載汽車發(fā)展水平的關(guān)鍵技術(shù)之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接決定了多軸汽車低速行駛的機(jī)動(dòng)靈活性和高速運(yùn)行的操縱穩(wěn)定性、行駛平順性。由于瓦特二型六連桿組轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，完全用解析法設(shè)計(jì)方程建立及解方程都充滿了難度。本文首先分析多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用瓦特二型六連桿來實(shí)現(xiàn)汽車的多軸轉(zhuǎn)向，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要自定了一些參數(shù)，用解析法來分析連桿，利用MATLAB軟件中解決約束非線性規(guī)劃問題的fmincon函數(shù)來進(jìn)行未知桿長的優(yōu)化。再根據(jù)瓦特二型六連桿轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，進(jìn)行了轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后進(jìn)行了多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的三維建模，仿真以及二維圖的繪制。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明瓦特二型六連桿組能實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)全輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于本人專業(yè)水平有限，設(shè)計(jì)過程存在誤差積累，導(dǎo)致最后在Pro/E系統(tǒng)仿真中誤差較大，很多工作有待進(jìn)一步研究，對以后的六連桿優(yōu)化的研究提出以下建議：將多軸轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)成一個(gè)整體來進(jìn)行優(yōu)化，盡量避免將各軸六連桿單獨(dú)優(yōu)化。在三維建模時(shí)各尺寸一定要精確，減少不必要的誤差。考慮到機(jī)構(gòu)的變形對車輛轉(zhuǎn)角的影響，在優(yōu)化時(shí)應(yīng)將剛體構(gòu)件柔性化，減少誤差，擴(kuò)大車輛轉(zhuǎn)向的角度范圍。 本文是在理想的狀態(tài)下進(jìn)行桿長優(yōu)化的，在實(shí)際工程中，影響車輛多輪轉(zhuǎn)向精度的因素有很多，應(yīng)該考慮到輪胎轉(zhuǎn)向摩擦力、連接桿件的變形等，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特性。參考文獻(xiàn)[1]（4WS）技術(shù)及其發(fā)展前景[J].機(jī)械與電子，1999，（12）：89[2]楊峰，高翔，王若平，[J] .機(jī)械與電子，2004，（6）：5051[3]毛彩云，吳暮春，[J] .中國學(xué)術(shù)期刊，1995，（7）：1820[4][N] .公路與汽運(yùn)，2006，（1）：58[5] K. Watanabe*， J. Yamakawa， M. Tanaka， T. characteristics of multiaxle vehicles [J] ，The National Defense Academy，2008，（8）：152239[6][J].中國學(xué)術(shù)期刊，2008，（7）：5355[7][D].大連：大連理工大學(xué)，2002[8][D].大連：大連理工大學(xué)，2002[9][M].北京：北京理工大學(xué)出版社，[10]Thomas Bake， Hans Jacobsen. Agricultural Robotic Platform with Four Wheels Steering for Weed Detection [J]. Biosystems Engineering ,2004, 87(2)，125136.[11]古玉鋒，方宗德，張國勝，[J] .中國學(xué)術(shù)期刊，2009，（1）：13[12][M].：電子工業(yè)出版社，[13][M].：[14][M] .：[15][M].北京：[16]崔亞輝，劉曉琳，馬朝輝，[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2008，（8）：152155[17]王樹鳳，張俊友，李華師，等. 不同轉(zhuǎn)向模式的多軸轉(zhuǎn)向車輛性能分析[N] . 公路交通科技. 2008，（5）：5255 致 謝經(jīng)過半年的努力工作，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成。在論文即將結(jié)束之際，有太多的感想和我要特別感謝的人。首先感謝我的導(dǎo)師，此次論文的順利完成離不開他的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此向老師致以誠摯的謝意。在此，我還要感謝和我一起度過實(shí)驗(yàn)生活的各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)個(gè)困難和疑惑，直至本文的順利完成。2012年5月22日附錄清單編號附 件 內(nèi) 容頁數(shù)1任務(wù)書22文獻(xiàn)綜述73開題報(bào)告84外文翻譯175二維圖紙246三維圖片77MATLAB程序188仿真視頻1個(gè)9畢業(yè)論文39