【正文】 m。for i=1:61q=q+f(i)。 f(i)=abs(beta(i)betae(i)) else f(i)=*abs(beta(i)betae(i)) end endendplot(alpha,beta,alpha,betae)。 beta(i)=x(2)+theta(i)pi。 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))。 A(i)=2*x(1).^2*sin(x(2)+alpha(i))。alpha=linspace(0,thetamax,61)。thetamax=thetamax*pi/180。輸入初始點(diǎn)的第二個(gè)分量（底角度）39。)。x(1)=input(39。L=2800。fun39。,1e6)。,1e10,39。options=optimset(39。x0=[x0(1)。lb=[lb(1),lb(2)]。ub(2)=pi/2。lb(2)=acot(K/(*L))。x0(2)=x0(2)*pi/180。)。x0(2)=input(39。輸入初始點(diǎn)的第一個(gè)分量（臂長）39。)。thetamax=input(39。輸入軸距單位（mm）L=39。)。 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。 beta(i)=x(2)+theta(i)pi。 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))。 A(i)=2*x(1).^2*sin(x(2)+alpha(i))。 k=alpha(i)。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)。 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。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)常碰到的問題是語法錯(cuò)誤，調(diào)試失敗，需要重新審查并調(diào)試。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。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。 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)于汽車轉(zhuǎn)向系，在上學(xué)期選題的時(shí)候還沒有充分的了解，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。 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。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。另外CATIA軟件三維圖不顯示螺紋。 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。 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。自1999年以來，市場上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。CATIA產(chǎn)品基于開放式可擴(kuò)展的V5架構(gòu)。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。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊。轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)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。 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。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。而且應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。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)。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)來保證[11]。 臂長m=180mm 梯形初始角γ=67176。時(shí) 。~68176。計(jì)算得，m=，當(dāng)轉(zhuǎn)向梯形臂長m取200mm附近數(shù)值時(shí)，較符合初始傳動(dòng)比選擇條件。不至于得出來的結(jié)果跟初選傳動(dòng)比相差太大而影響齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)。齒條所移動(dòng)的長度為l=mm （）。~176。確定轉(zhuǎn)向梯形梯形臂長 根據(jù)第三章和第四章的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)所得。 臂長m=190mm 梯形初始角γ=60176。隨著輸入角的變化，輸出角與期望值的標(biāo)準(zhǔn)差發(fā)展比較平穩(wěn)，而且整體來說數(shù)值比較小。 臂長m=190mm 梯形初始角γ=85176。到69176。的初始角不能成為優(yōu)化區(qū)域。故85176。的時(shí)候的輸出角隨輸入角變化時(shí)的實(shí)際值與期望值曲線。176。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，初始角的改變引起的變化遠(yuǎn)比臂長的改變引起的變化大。這樣的程序也可以經(jīng)過修改初始數(shù)據(jù)能運(yùn)用于其他車型的整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的可行域?qū)ふ遗c對(duì)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 用Matlab語言建立函數(shù)模型編寫主程序運(yùn)用Matlab工具箱中已有的函數(shù)“l(fā)sqnonlin”函數(shù)求實(shí)際值與期望值的標(biāo)準(zhǔn)差。首先打開Matlab，界面如圖（）所示。由此來評(píng)估其擬合的質(zhì)量。實(shí)際值是由梯形引起的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)過的角度。由此統(tǒng)計(jì)，找出比較合適的優(yōu)化解。找出合適的解。往往偏離最優(yōu)解適用范圍越遠(yuǎn)，所得到的實(shí)際值跟期望值相差就會(huì)越大。大致了解梯形參數(shù)的范圍。要算出具體范圍來配合轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)。那么設(shè)計(jì)的變量就有轉(zhuǎn)向梯形的初始輸入角、轉(zhuǎn)向梯形的臂長。避免出現(xiàn)過大的相對(duì)滑動(dòng)，從而磨損輪胎以及給轉(zhuǎn)向系帶來負(fù)荷。 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)的目標(biāo)設(shè)計(jì)出的梯形符合上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求。通過以上的數(shù)學(xué)模型。汽車的轉(zhuǎn)向梯形對(duì)于汽車的工作狀況，譬如汽車的安全駕駛等諸多方面具有重要的實(shí)際意義，以前技術(shù)人員往往通過FORTRAN或VISUALC++等計(jì)算語言，利用復(fù)合變形法、懲罰函數(shù)法、簡約梯度法等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的方法來進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)；但苦于沒有標(biāo)準(zhǔn)的子程序可以調(diào)用，技術(shù)人員往往將自己編好的程序逐條敲入計(jì)算機(jī)，然后進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣的程序當(dāng)其中任何一條語句有了毛病，甚至調(diào)試不當(dāng)（如數(shù)組維數(shù)不匹配），那可能導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果的出現(xiàn)[8]。，而γmin可小些的車型；，而δmin小些的車型；、c之間要求的車型。故由式可知，δmin為設(shè)計(jì)變量m及γ的函數(shù)。利用該圖所作的輔助用虛線及余弦定理，可推出最小傳動(dòng)角約束條件為： （）式中：δmin為最小傳動(dòng)角。此外，由機(jī)械原理得知，四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角δ不宜過小，通常取δ≥δmin＝40176。綜上所述，各設(shè)計(jì)變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為： （）梯形臂長度m設(shè)計(jì)時(shí)常取在mmin=，mmax=。以內(nèi)的小轉(zhuǎn)角使用得更加頻繁，因此?。? （）建立約束條件時(shí)應(yīng)考慮到：設(shè)計(jì)變量m及γ過小時(shí)，會(huì)使橫拉桿上的轉(zhuǎn)向力過大；當(dāng)m過大時(shí)，將使梯形布置困難，故對(duì)m的上、下限及對(duì)γ的下限應(yīng)設(shè)置約束條件?？紤]到多數(shù)使用工況下轉(zhuǎn)角θo小于20176。其偏差在最常使用的中間位置附近小角范圍內(nèi)應(yīng)盡量小，以減少高速行駛時(shí)輪胎的磨損；而在不經(jīng)常使用且車速較低的最大轉(zhuǎn)角時(shí)，可適當(dāng)放寬要求。在圖上作輔助用虛線，利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所給出的實(shí)際因變角為（）式中：m為梯形臂長；γ為梯形底角。設(shè)θi、θo分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角，L為汽車軸距，K為兩主銷中心線延長線到地面交點(diǎn)之間的距離。因影響輪胎側(cè)偏角的因素很多，且難以精確確定，故下面是在忽略側(cè)偏角影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車的轉(zhuǎn)向問題。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型分析汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，受彈性輪胎側(cè)偏角的影響，所有車輪不是繞位于后軸沿長線上的點(diǎn)滾動(dòng)，而是繞位于前軸和后軸之間的汽車內(nèi)側(cè)某一點(diǎn)滾動(dòng)。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸，因而會(huì)與車輪或制動(dòng)底板發(fā)生干涉，所以在布置上有困難。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，汽車前束調(diào)整容易，制造成本低；主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動(dòng)時(shí)，會(huì)影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)方案分析整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿l，轉(zhuǎn)向梯形臂2和汽車前軸3組成。圖 本設(shè)計(jì)采用的是整體式的轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)。 要使轉(zhuǎn)向順利，車輪在地面純滾動(dòng)而不產(chǎn)生側(cè)偏，必須使所有車輪繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心滾動(dòng)即所謂的阿克曼(Ackerman)理論轉(zhuǎn)向特性[14]。同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角[3]。轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種，選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架采用何種方案有聯(lián)系。同時(shí)，為了達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。aa截面左側(cè) () ()查得， ，aa截面左側(cè) ()查得；查得[5]絕對(duì)尺寸系數(shù)軸經(jīng)磨削加工，查得質(zhì)量系數(shù)β=。=2；=；=(1) 畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖(2) 計(jì)算支承反力在垂直面上 () ()在水平面上(3) 畫彎矩圖()在水平面上，aa剖面左側(cè)、右側(cè) ()在垂直面上，aa剖面左側(cè) ()aa剖面右側(cè) ()合成彎矩，aa剖面左側(cè) ()aa剖面右側(cè) ()(4) 畫轉(zhuǎn)矩圖（）轉(zhuǎn)矩 =()顯然，aa截面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為T，該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)剖面。綜上所述，齒輪設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。所以 σ 。 校核齒根彎曲強(qiáng)度σ= ()求得 σ= = MPa彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，=；彎曲疲勞許用應(yīng)力為 ()——彎曲疲勞壽命系數(shù)，= 。斜齒輪嚙合過程中，接觸線和危險(xiǎn)截面位置在不斷的變化，要精確計(jì)算其齒根應(yīng)力是很難的，只能近似的按法面上的當(dāng)量直齒圓柱齒輪來計(jì)算其齒根應(yīng)力。根據(jù)分析，齒根所受的最大彎矩發(fā)生在輪齒嚙合點(diǎn)位于單對(duì)齒嚙合最高點(diǎn)時(shí)。 齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪受載時(shí)，齒根所受的彎矩最大，因此齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。齒輪與齒條的傳動(dòng)比 u , u趨近于無窮