【導(dǎo)讀】此次設(shè)計(jì)針對(duì)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(shí)，對(duì)該齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，進(jìn)行了細(xì)致。嚙合傳動(dòng)的特點(diǎn)和傳動(dòng)效率。再根據(jù)該款轎車的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定轉(zhuǎn)向器。的傳動(dòng)比和其它幾何參數(shù)。由此，接下來(lái)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(yùn)動(dòng)仿真分析。時(shí)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】 ，完成基準(zhǔn)曲線的創(chuàng)建。 (1)依次執(zhí)行【插入】 |【拉伸】菜單命， 激活拉伸操控板。 (2)單擊拉伸控制板中的【拉伸為實(shí)體】按鈕，將拉伸操作作為設(shè)置為實(shí)體模型。 (3)以齒頂圓為輪廓，拉伸一個(gè)圓柱，圓柱的度為齒輪的齒寬 b。 (4)創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn) PNT0。以創(chuàng)建的漸開線和分度圓為基準(zhǔn)。再以 Top 面和 Right 面為基準(zhǔn)創(chuàng)建軸 A_1。接著以點(diǎn) PNT0 和軸 A_1 創(chuàng)建面 DTM1。再將 DTM1 偏轉(zhuǎn) 90/Z 得到 DTM2。 (5)將漸開線以 DTM2 為鏡面，鏡像。這樣，得到兩個(gè)對(duì)稱的漸開線。以齒根圓和和兩條對(duì)稱的漸開線以及齒頂圓組成的封閉圖形。拉伸，去除材料。 (1)在工作窗口或者 模型樹種單擊選中創(chuàng)建的齒槽特征，依次執(zhí)行【編輯】 |【陣列】菜單命令，激活陣列控制面板。 (2)單擊操控板中的陣列參照類型下拉列表框，單擊選取下拉列表中的【軸】選項(xiàng)。 (3)單擊控制板中的【選取項(xiàng)目】列表框，在工作哦窗口中單擊選取旋轉(zhuǎn)特征的中心軸線 A_1 軸。將陣列數(shù)目和陣列角度分別設(shè)置為“ 8”和“ 360/Z”。單擊完成。 (1)點(diǎn)擊【插入】 |【拉伸】，創(chuàng)建軸承端。 (2)創(chuàng)建油槽。 整體效果如圖 39。 圖 39 小齒輪效果圖 齒條的創(chuàng)建 1. 新建文件，進(jìn)入編輯界面。 2. 依次執(zhí)行【 插入】 |【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。選擇 Top 面，創(chuàng)建一個(gè)直徑 38mm 的圓，點(diǎn)擊 。長(zhǎng)度設(shè)置為 650mm，點(diǎn)擊確定。 3. 依次執(zhí)行【插入】 |【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。選擇 Front 面，進(jìn)入草安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 繪后，創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度為 110mm。點(diǎn)擊確定后，選擇去除材料。點(diǎn)擊確定。 4. 依次執(zhí)行【插入】 |【拉伸】菜單命，激活拉伸操控板。選擇 Front 面，進(jìn)入草繪后，創(chuàng)建一個(gè)梯形齒槽。點(diǎn)擊確定后，選擇去除材料。點(diǎn)擊確定。 5. 單擊基準(zhǔn)欄中的 ,激活陣列控制板。在第一個(gè)選擇欄中選擇【方向】，將陣列數(shù)目設(shè)置為 21，將陣列距離設(shè)置為 5mm。點(diǎn)擊 ，即完成了齒條的創(chuàng)建。整體效果如圖 310。 圖 310 齒條效果圖 動(dòng)力缸的建立 。 【插入】 |【拉伸】菜單命令，激活拉伸控制面板。 。厚度為 12mm。 。以地板的一面為基面，拉伸長(zhǎng)度為 250mm 的圓柱，截面為 56mm。創(chuàng)建拉伸，以 Top面為基面，拉伸一個(gè)截面為 35mm 圓，長(zhǎng) 250mm，選擇去除材料。 。在缸體表面創(chuàng)建一個(gè)邊長(zhǎng)為 1mm 的正方形，長(zhǎng)為 250mm，選擇實(shí)體。點(diǎn)擊確定。單擊基準(zhǔn)欄中的 ，激活陣列控制 板選擇“軸”，將陣列數(shù)目設(shè)置為 6，陣列角度設(shè)置為 60，點(diǎn)擊確定。 。最后進(jìn)行倒圓角，進(jìn)行工藝修繕。 整體效果如圖 311。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 311動(dòng)力缸效果圖 312 部分零件圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 轉(zhuǎn)向器的裝配過(guò)程 （ 1）依次執(zhí)行【文件】 |【新建】菜單命令，或者單擊【文件】工具欄上的【創(chuàng)建新對(duì)象】按鈕，打開【新建】對(duì)話框。 （ 2）選擇【組件】，在【名稱】文本框中輸入文件名“ zhuanxiangqi”，單擊取消【使用缺省模板】復(fù)選框的缺省選中狀態(tài)，保持該對(duì)話框中其它缺省設(shè)置不變， 單擊【確定】按鈕。 （ 3）在打開的【新文件選項(xiàng)】對(duì)話框中單擊選取“ mmns_asm_design” 選項(xiàng)，單擊【確定】按鈕，進(jìn)入組件環(huán)境。 (1)依次執(zhí)行【插入】 |【原件】 |【裝配】，或者點(diǎn)擊基準(zhǔn)欄中的 ，選擇第一個(gè)要添加的零件缸體。缸體作為其它零件的基準(zhǔn)，其它零件添加時(shí)，都以缸體作為基準(zhǔn)來(lái)設(shè)定各自的位置。因此缸體是固定不動(dòng)的，故在第二欄里選擇 ，點(diǎn)擊 。 (2)依次執(zhí)行【插入】 |【原件】 |【裝配】，選擇缸套，打開控制板，因?yàn)楦滋紫鄬?duì)于缸體是不動(dòng)的，所以選擇【剛性】、【配對(duì)】、【重合】，點(diǎn)擊【放置 】，選擇 ，選擇缸體的端面 F5和套筒的端面 F5；再點(diǎn)擊【新建集】，選擇缸體曲面 F6和套筒曲面 F6，選擇 ，點(diǎn)擊確定。 (3)同樣的方法，添加閥殼。 (4)依次執(zhí)行【插入】 |【原件】 |【裝配】 ,選擇閥芯，閥芯相對(duì)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(zhuǎn)向下軸，轉(zhuǎn)向下軸與閥芯相對(duì)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(dòng)配對(duì)，故選擇滑動(dòng)桿 ，點(diǎn)擊【放置】，點(diǎn)擊【軸對(duì)齊】，選擇齒條的中心 軸 A_閥體 A_1；點(diǎn)擊【旋轉(zhuǎn)】，選擇齒條的齒端面 F閥體底座側(cè)面 F5。的中心軸 A_齒條端面與閥體端面的距離設(shè)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(jìn)行相切，這一步關(guān)于裝配體導(dǎo)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(jīng)完成的主體上。 整體效果如圖 313。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 313 整體效果圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第四章 轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動(dòng)仿真分析 軟件介紹 ADAMS，即 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 自動(dòng)分析 (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)，該軟件是 美國(guó) MDI 公司 (Mechanical Dynamics Inc.)開發(fā)的虛擬樣機(jī)分析軟件。 ADAMS 已經(jīng)被全世界各行各業(yè)的數(shù)百家主要制造商采用。根據(jù) 1999 年 機(jī)械系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)仿真分析軟件國(guó)際市場(chǎng)份額的統(tǒng)計(jì)資料， ADAMS 軟件銷售總額近八千萬(wàn)美元、占據(jù)了 51%的份額 ,現(xiàn)已經(jīng)并入 美國(guó) MSC 公司。 ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫(kù)、約束庫(kù)、力庫(kù)，創(chuàng)建完全參數(shù)化的 機(jī)械系統(tǒng) 幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論中的拉 格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)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(yù)測(cè) 機(jī)械系統(tǒng) 的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。 ADAMS 一方面是虛擬樣機(jī)分析的 應(yīng)用軟件 ，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng) 進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。另一方面，又是虛擬樣機(jī)分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行特殊類型虛擬樣機(jī)分析的二次開發(fā)工具平臺(tái)。 ADAMS 軟件由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口 模塊、專業(yè)領(lǐng)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(duì)一般的 機(jī)械系統(tǒng) 進(jìn)行仿真，而且可以采用專用模塊針對(duì)特定工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行快速有效的建模與仿真分析。 Adams 是全球運(yùn)用最為廣泛的 機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件 ，用戶可以利用 Adams 在計(jì)算機(jī)上建立和測(cè)試虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)事實(shí)再現(xiàn)仿真，了解復(fù)雜 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的運(yùn)動(dòng)性能。 MD Adams/Car 應(yīng)用 MD Adams/Car，技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以快速建立和測(cè)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(guò)程中節(jié)省時(shí)間、降低費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)，提升新車設(shè)計(jì)的品質(zhì)。通過(guò) 。 多學(xué)科的價(jià)值在于大大地拓廣了數(shù)字分析的能力， MSC 的 MD技術(shù)是優(yōu)化的涵蓋跨學(xué)科 /多學(xué)科的集成，可以充分利用現(xiàn)有的高性能計(jì)算技術(shù)解決大量大規(guī)模的問(wèn)題。多學(xué)科技術(shù)聚焦于提升仿真效率、保證設(shè)計(jì)初期設(shè)計(jì)的有效性、提升品質(zhì)、加速產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 三維模型的導(dǎo)入過(guò)程和定義約束 模型的導(dǎo)入 由于版本的限制， Pro/E 建立的模型不能直接導(dǎo)入 ADAMS,因此需要一步中間操作，進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換。導(dǎo)入的過(guò)程如下： （ 1） 找到轉(zhuǎn)向器的 Pro/E 裝配文件 asm_25,點(diǎn)擊文件，由 Pro/E 打開后，依次執(zhí)行【 文安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 件】 |【保存副本（ A）】，打開對(duì)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(jìn)入此模塊頁(yè)面。點(diǎn)擊新建 model 按鈕，進(jìn)入新建模型對(duì)話框，修改工作目錄，點(diǎn)擊 OK，進(jìn)入工作頁(yè)面。 （ 3） 點(diǎn)擊【 File】，選擇【 import】。進(jìn)入對(duì)話框后，文件類型選擇為 parasolid，第二項(xiàng)選擇文件位置。命名模型名稱為 yu，再點(diǎn)擊 OK，轉(zhuǎn)向器的裝配圖即導(dǎo)入了 ADAMS，進(jìn)入后，點(diǎn)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(duì)話框 圖 42 整體 效果圖 （ 4）通過(guò)點(diǎn)擊工具箱中 按鈕，將其變?yōu)閷?shí)體輪廓，然后通過(guò) 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。 定義約束 運(yùn)用 ADAMS 對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真和一般的三維設(shè)計(jì)軟件一樣，需要在仿真前，對(duì)零部件進(jìn)行約束定義，確定零部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系以及誰(shuí)相對(duì)于誰(shuí)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。在零部件之間添加運(yùn)動(dòng)副，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件之間運(yùn)用布爾運(yùn)算鏈接在一起。 （ 1）方向盤相對(duì)于轉(zhuǎn)向器上軸是 相對(duì)靜止的，因此，對(duì)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(lái)，成為一個(gè)整體。 （ 2）對(duì)轉(zhuǎn)向上軸和轉(zhuǎn)向柱管添加旋轉(zhuǎn)副，點(diǎn)擊 ，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 選擇實(shí)體，先點(diǎn)擊方向盤，再點(diǎn)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(gè)部分， PART PART PART4 運(yùn)用布爾求和，使上訴三個(gè)部分連接成為一個(gè)整體。點(diǎn)擊 ，然后選擇 PART PART3，完成后，得到 PART3，這樣， PART PART3 即成為了一個(gè)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(wàn)向副。雙擊 按鈕（單擊為胡克副），選擇2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)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(wàn)向副 2被建立。 （ 5） 在下臂和齒輪間施加圓柱副。點(diǎn)擊 按鈕，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)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(dòng)副。點(diǎn)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(dòng)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(diǎn)，點(diǎn)擊 按鈕，選擇 Add to Ground， Orientation選擇 Global XY，再點(diǎn)擊 按鈕 ，在位移中填寫 （即齒輪分度圓與齒條分度線切點(diǎn)）。共速點(diǎn)重命名為 Marker_CV。再點(diǎn)擊 按鈕，系統(tǒng)彈出一對(duì)話框，在 Joint Name 中填寫旋轉(zhuǎn)副 4和移動(dòng)副 5，共速點(diǎn)選擇剛剛建立的點(diǎn) Marker_CV。單擊 OK，則齒輪副 6建立。 （ 9）有時(shí)，固定副由于連接點(diǎn)的數(shù)量較多，或者是連接點(diǎn)選擇的不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致固定副的難以添加。這時(shí)候，可以選擇使用布爾運(yùn)算。 對(duì)齒條和齒條球頭副副套使用布爾求和，使這兩個(gè)零件連接成為一個(gè)整體，再點(diǎn)擊 按鈕，選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)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(duì)，可以通過(guò)右擊該副選擇 Modify，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊按鈕，系統(tǒng)又彈出一低昂對(duì)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(yùn)用布爾求和成其成為一個(gè)整體，再將橫拉桿和銷運(yùn)用布爾求和，使其成為一個(gè)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(dòng)副 13， 選擇 2 Bod1 Loc 及 Pick Feature，選擇實(shí)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?yàn)辇X條兩端的零件時(shí)對(duì)稱的，因此在這里我只介紹齒條一端零件的運(yùn)動(dòng)副的添安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 加情況，以免贅述。到這里，所有的運(yùn)動(dòng)副添加情況就結(jié)束了。 [6] 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 若要進(jìn)行運(yùn)