【導(dǎo)讀】此次設(shè)計針對一款用于轎車的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器。論文詳細(xì)講述了該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本。構(gòu)成、作用、技術(shù)要求以及整體的性能。與此同時，對該齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，進(jìn)行了細(xì)致。嚙合傳動的特點和傳動效率。再根據(jù)該款轎車的各項數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)計計算，確定轉(zhuǎn)向器。的傳動比和其它幾何參數(shù)。由此，接下來利用三維建模軟件PROE畫出轉(zhuǎn)向器的各部分。零件，并由此得出各部分零件圖。進(jìn)而組裝，得出其裝配圖。再在此基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)換格式，導(dǎo)入到ADMAS軟件中進(jìn)行運動仿真分析。時代在前進(jìn)，科技也不斷向前發(fā)展，新技術(shù)，新材料層出不窮。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，

　　

【正文】 ，進(jìn)入工作頁面。 （ 3） 點擊【 File】，選擇【 import】。進(jìn)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(zhuǎn)向器的裝配圖即導(dǎo)入了 ADAMS，進(jìn)入后，點擊【 View】下的【 Refresh】，轉(zhuǎn)向器的模型即可顯現(xiàn)，見下圖： 圖 41 文件導(dǎo)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(zhuǎn)，右擊整體圖中不同的 Part 分別進(jìn)行拼音重命名，這樣便于約束定義。 運用 ADAMS 對虛擬樣機進(jìn)行仿真和一般的三維設(shè)計軟件一樣，需要在仿真前，對零部件進(jìn)行約束定義，確定零部件之間的運動關(guān)系以及誰相對于誰運動的關(guān)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(zhuǎn)向器上軸是相對靜止的，因此，對方向盤和轉(zhuǎn)向器上軸添加布爾求和 ，將方向盤和轉(zhuǎn)向器上軸鏈接起來，成為一個整體。 （ 2）對轉(zhuǎn)向上軸和轉(zhuǎn)向柱管添加旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向柱管，中心選擇方向盤的旋轉(zhuǎn)中心，方向沿轉(zhuǎn)向柱外殼軸線方向。則旋轉(zhuǎn)副 1建 立完成。 （ 3）將轉(zhuǎn)向器的液壓缸的三個部分， PART PART PART4 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 PART PART3，完成后，得到 PART3，這樣， PART PART3 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(zhuǎn)向器缸體之間建立旋轉(zhuǎn)副。選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Featur，然后選擇小齒輪和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù)量較多，或者是連接點選擇的不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)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(zhuǎn)角度中改寫 90 度，選擇 x、 y、 z 軸中的正確一軸，調(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向節(jié)施加固定副 12。 （ 11）在轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向橫拉桿之間建立轉(zhuǎn)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添加情況，以免贅述。到這里，所有的運動副添加情況就結(jié)束了。 [6] 若要進(jìn)行運動仿真分析，給零部件添加約束和運動副是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yù)先設(shè)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(zhuǎn)動力矩。點擊 按鈕，將其施加在旋轉(zhuǎn)副 1 上，則旋轉(zhuǎn)運動副 Motion1 建立，右擊選擇 Modify，在 Function中改變函數(shù)，改為 通過 540d * sin(pi/3*time)，該函數(shù)表示方向盤從中間往一個方向轉(zhuǎn) 圈，角速度為 (pi/3)rad/ ， 仿真的結(jié)束時間設(shè)置為 6s，步調(diào)設(shè)置為 400，通過點擊 開始按鈕， ADAMS 軟件將對虛擬樣機自動進(jìn)行運動仿真。 仿真結(jié)束后，需要對其進(jìn)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(zhuǎn)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(zhuǎn) 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(jìn)入對話框后，特性欄選擇位移， Component欄選擇 Global z，點擊高級設(shè)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(zhuǎn)角圖像 ,見下圖 ，如圖 45。 [18] 圖 43 方向盤轉(zhuǎn)動角 圖 44 轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)向角 圖 45 齒條位移圖 (一 ) 圖 46 齒條位移圖（ 二 ） 結(jié)論與展望 本次畢業(yè)設(shè)計做的是轎車齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，從拿到這個課題開始，我充分運用了大學(xué)四年所學(xué)的知識，查找相關(guān)的設(shè)計資料和期刊以及專利，從中摸索并認(rèn)真學(xué)習(xí)了齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的內(nèi)部構(gòu)造，并查找了這次設(shè)計所運用的數(shù)據(jù)。然后進(jìn)行了總體的設(shè)計計算，并 根據(jù)實際模型確定設(shè)計尺寸，接著進(jìn)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(dǎo)入 ADAMS 進(jìn)行運動仿真分析，最后編寫畢業(yè)論文。下面分別進(jìn)行總結(jié)： 這一階段是順利完成畢業(yè)設(shè)計的關(guān)鍵，在肖老師的悉心指導(dǎo)下系統(tǒng)性、概念性的理解了設(shè)計課 題。在最短的時間內(nèi)回憶了以前學(xué)過的相關(guān)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(guān)文獻(xiàn)資料為這次畢業(yè)設(shè)計奠定了很好的基礎(chǔ)。同時也學(xué)會了查閱資料的方法。本次資料文獻(xiàn)的主要來源為安徽工程大學(xué)圖書館和中國知網(wǎng)，為了更加全面了解國內(nèi)外汽車轉(zhuǎn)向器發(fā)展歷史和相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，收集了大量的期刊文獻(xiàn)，按汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向器、徐環(huán)球轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向螺桿等分類收集，大量閱讀，對重點文獻(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)分析和學(xué)習(xí)。最后整合專業(yè)知識，結(jié)合各類資料，初步形成了畢業(yè)設(shè)計的思路。 通過前期大量的閱 讀，結(jié)合設(shè)計題目的要求，集中了 CAD/CAE 相關(guān)技術(shù)，期中主要學(xué)習(xí)了 pro/E 軟件和 ADAMS 軟件，為畢業(yè)設(shè)計補充新的知識同時提高了學(xué)習(xí)能力。系統(tǒng)地把握了設(shè)計任務(wù)和充分認(rèn)識相關(guān)技術(shù)后，設(shè)計方法、設(shè)計流程是這一階段的重點。緊密聯(lián)系設(shè)計任務(wù)要求，整合已有專業(yè)知識，捕捉新的、先進(jìn)的機械設(shè)計方法，最終形成了設(shè)計思維路線。 汽車轉(zhuǎn)向器總體設(shè)計遵循需求分析，概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計這一程序，從結(jié)構(gòu)布局，再到具體零件尺寸的設(shè)計都依照前一階段的流程模型和機械設(shè)計準(zhǔn)則。 總體設(shè)計階段主要采用了系統(tǒng)設(shè)計法、分解協(xié)調(diào)法和 內(nèi)插式設(shè)計方法，基友結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新，也有設(shè)計方法的創(chuàng)新。 本課題的進(jìn)一步進(jìn)展，應(yīng)該加強一下幾個方面的深入研究： （ 1）從運動仿真分析的結(jié)果來看，可對齒輪齒條進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向器，也可從液壓方面對其進(jìn)一步研究，優(yōu)化其助力性能。 （ 3）此款轉(zhuǎn)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(shè)計時間緊迫，一人無法完成如此巨大的工程以及細(xì)致入微的設(shè)計， 故不能真實反應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向器的緊密運動狀況。只能是概念性的反應(yīng)其設(shè)計和運動流程。相信在今后隨著軟件技術(shù)不斷發(fā)展，以及相關(guān)程序理論的實現(xiàn)，轉(zhuǎn)向器將向著操作更方便、過程更簡單的方向發(fā)展。 致謝 轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)四年已經(jīng)過去，畢業(yè)在即?；叵氪髮W(xué)四年的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(xiàn)的有為青年。 感謝學(xué)校的老師無私的奉獻(xiàn)，感謝學(xué)校同學(xué)間真誠的幫助。 本課題在選題及研究過程中得到肖老師的悉心指導(dǎo)。肖老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點 迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。肖老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時兩載，卻給以終生受益無窮之道。肖老師平日里工作繁多，但從未放松過對我們畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)，歷經(jīng)畢業(yè)設(shè)計的每一個階段，從查閱治療開始，到論文提綱的確定，再到中期檢查的修改以及后期論文格式的調(diào)整，無不關(guān)系倍至。對肖老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的，在此謹(jǐn)向鄭老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、 朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 作者：刁兆兵 2021 年 6 月 13 日 參考文獻(xiàn) [1] 王國權(quán)，龔國慶編 .汽車設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [2] 王望予主編 .汽車設(shè)計 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [3] 陳家瑞主編 .汽車構(gòu)造 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [4] 孫恒 ,陳作模 ,葛文杰主編 .機械原理 [M].北京 :高等教育出版社 ,2021 [5] 于志偉，李明主編 .Pro/ENGINEER 野火 [M].北京：人民郵電出版社， [6] 郭衛(wèi)東編著 .虛擬樣機技術(shù)與 ADAMS應(yīng)用實例教程 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [7] 劉冰 .齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的建模及分析 [J].上海工程 技術(shù)大學(xué)學(xué)報 ,2021,20（ 1） :3134 [8] 張洪欣主編 .汽車設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ,1989 [9] Qichi Huang,Xing English for Automobile[M].beijing,Mechanical Industry Press,2021 [10] Zhenhai Gao, Jun Wang, Deping Wang. 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