【導(dǎo)讀】轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)及校核、整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算為中心。運(yùn)用了優(yōu)化計(jì)算工具M(jìn)atlab進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算?？煽康臄?shù)據(jù)分析和直觀的二維曲線圖。最后設(shè)計(jì)中運(yùn)用AutoCAD和CATIA作出齒。輪齒條式轉(zhuǎn)向器的零件圖以及裝配圖。汽車在行駛的過(guò)程中,需按駕駛員的意志改變其行駛方向。橋上的車輪轉(zhuǎn)向輪相對(duì)于汽車縱橫線偏轉(zhuǎn)一定角度。向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。方向盤，通過(guò)轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向輪來(lái)完成的。輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。外，其最主要的動(dòng)力來(lái)源是轉(zhuǎn)向助力裝置。統(tǒng)中的電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、電機(jī)和地線的作用。各個(gè)階段也有不同的動(dòng)力輔助系統(tǒng)。20世紀(jì)50年代，美國(guó)GM公司率先在轎車上采用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。系統(tǒng)是建立在機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，額外增加了一個(gè)液壓系統(tǒng)。速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1990年日本Honda公司也在運(yùn)動(dòng)型轎車NSX

　　

【正文】 轉(zhuǎn)向梯形臂長(zhǎng) m 取 200mm 附近數(shù)值時(shí)，較符合初始傳動(dòng)比選擇條件。所以用 Matlab 就初始角為 66176。 ~68176。的范圍內(nèi)，臂長(zhǎng)為 180mm~210mm 范圍內(nèi)作以下表 比較 表 臂長(zhǎng) m 初始角度取值不同對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差平均值 臂長(zhǎng) 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。時(shí) 平均標(biāo)準(zhǔn)差值為 。 總體誤差值 % 其實(shí)際曲線與期望曲線擬合如下 圖所示。 圖 臂長(zhǎng) m 180mm 梯形初始角γ 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)樽蟆⒂肄D(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(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(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 [11]。 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(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。 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。允許采用中碳鋼 40 或 45 制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(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。球頭銷通過(guò)螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷上就作用了一個(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。 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(kāi)槽螺母 6―球碗 7―端蓋 8―梯形臂 9―開(kāi)口銷 表 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) 330 2 橫拉桿直徑 18 3 螺紋長(zhǎng)度 25 4 外接頭總長(zhǎng) 108 5 球頭銷總長(zhǎng) 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(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)品旨在滿足客戶在產(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、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。 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法。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(guò) 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。具體參照齒輪軸畫法。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。 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。 圖 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)向梯形臂用球頭銷接頭連接。 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(duì)于汽車 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。然后開(kāi)始著手論文的設(shè)計(jì)資料。汽車相關(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)，查閱圖書館汽車轉(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)的所有專業(yè)知識(shí)都應(yīng)用，不僅大大的充實(shí)了自己的專業(yè)知識(shí)，而且還進(jìn)一步提高了自己整體專業(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，柯松 .汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展 [J].科普?qǐng)@， 2021. 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