畢業(yè)論文---微型車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 微型車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力 </p><p>　　分析 　　　 　　　　　　　　 </p><p>　　專 業(yè)

2、 </p><p>　　類 別 </p><p>　　層 次 </p><p>　　學(xué) 生

3、 </p><p>　　班 號(hào) 　　　</p><p>　　學(xué) 號(hào) 　　　</p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

4、 　　</p><p>　　答 辯 日 期 　　　</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　微型車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指在汽車(chē)行駛過(guò)程中按駕駛

5、員的意志經(jīng)常改變其行駛方向的裝置，是汽車(chē)重要的部件之一。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量輕、剛性大、轉(zhuǎn)向靈敏、制造容易、成本低等特點(diǎn)，近些年發(fā)展極其迅速，而且由于特點(diǎn)很適合微型汽車(chē)，因而在該車(chē)型上得到了廣泛的運(yùn)用。</p><p>　　本文研究的參考車(chē)型為07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型，首先根據(jù)車(chē)型選定轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的方案和主要進(jìn)程，然后根據(jù)這款車(chē)的基本數(shù)據(jù)初定齒輪齒條的基本尺寸，進(jìn)而初定其他

6、主要部件的尺寸，校核無(wú)誤后繪制二維的示意圖。然后用CATIA軟件進(jìn)行三維模型的制作，在建模的過(guò)程中對(duì)初定的尺寸進(jìn)行修改，裝配完成后再利用軟件自身的有限元功能對(duì)齒輪齒條進(jìn)行分析，得出的結(jié)論再與材料要求比較，如果不符合就要對(duì)部件重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。三維模型制作完成后再導(dǎo)入AutoCAD進(jìn)行編輯。</p><p>　　關(guān)鍵詞 微型車(chē)；轉(zhuǎn)向機(jī)；轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)；AutoCAD；CATIA；有限元分析</p><

7、p>　　Micro-car and its steering gear control system design and stress analysis</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The steering system is changes its travel direction frequently in t

8、he automobile travel process according to pilot's will the installment, is one of automobile important parts. The rack-pinion steering gear has the structure to be simple, to be compact, the quality is light, the rig

9、idity is big, changes keenly, the manufacture is easy, the cost low status characteristic, the recent years its development is extremely rapid, moreover, because the characteristic is very suitable the compact car, th<

10、;/p><p>　　This article studies the reference vehicle type is 07 model of Qirui QQ3 0.8 MT ground form, first according to the vehicle type designated that the steering unit and changes control system's plan

11、 and the main advancement, then acts according to this model of vehicle's master data initially to decide the gear's and rack 's basic size, then initially decides other major component's size, after the

12、examination unmistakable, draws up the two-dimensional schematic drawing. Then carries on the three-</p><p>　　Key Words Compact car; Steering unit; Changes the control system; AutoCAD; Catia; Finite elemen

13、t analysis </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要X</b></p><p>　　AbstractXI</p><p>　　第 1 章 緒論14</p><p>　　1.1 課題研究的目的和意義14</p&g

14、t;<p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀14</p><p>　　1.3 主要研究?jī)?nèi)容16</p><p>　　第 2 章 轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算17</p><p>　　2.1轉(zhuǎn)向機(jī)方案選擇17</p><p>　　2.2初定轉(zhuǎn)向機(jī)尺寸20</p><p>　　2.3轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)計(jì)算

15、21</p><p>　　2.4轉(zhuǎn)向齒輪的強(qiáng)度校核21</p><p>　　2.4.1 齒輪接觸強(qiáng)度校核21</p><p>　　2.4.2 齒輪抗彎強(qiáng)度校核22</p><p>　　2.5 本章小結(jié)23</p><p>　　第 3 章 利用CATIA構(gòu)建實(shí)體模型24</p><p>

16、;　　3.1 轉(zhuǎn)向機(jī)的三維建模24</p><p>　　3.1.1 轉(zhuǎn)向機(jī)主動(dòng)齒輪的三維建模24</p><p>　　3.1.2 轉(zhuǎn)向機(jī)從動(dòng)齒條的三維建模24</p><p>　　3.1.3 轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的三維建模25</p><p>　　3.2 轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的三維建模28</p><p>　　3.2.1 萬(wàn)向

17、節(jié)的三維建模28</p><p>　　3.2.2 轉(zhuǎn)向盤(pán)的三維建模30</p><p>　　3.3 其他零件的三維建模31</p><p><b>　　3.4 裝配33</b></p><p>　　3.5 生成二維CAD圖35</p><p>　　3.6 本章小結(jié)35</p>

18、;<p>　　第 4 章 對(duì)齒輪齒條的強(qiáng)度應(yīng)力分析36</p><p>　　4.1 對(duì)主動(dòng)齒輪的強(qiáng)度分析36</p><p>　　4.2 對(duì)從動(dòng)齒條的強(qiáng)度分析38</p><p>　　4.3 本章小結(jié)38</p><p><b>　　結(jié) 論39</b></p><p>&

19、lt;b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p>　　附錄（開(kāi)題報(bào)告）41</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　課題研究的目的和意義</p><p>　　本課題研究的目的是設(shè)

20、計(jì)計(jì)算某微型車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)，應(yīng)用三維建模軟件建立微型車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的模型，并計(jì)算其主要零件應(yīng)力應(yīng)變分布。力求熟悉一般汽車(chē)部件的設(shè)計(jì)過(guò)程，為以后學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。</p><p>　　進(jìn)入新世紀(jì), 中國(guó)汽車(chē)工業(yè)走上了發(fā)展的快車(chē)道。在加入WTO后的五年間, 中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量增長(zhǎng)了3倍。2006年全國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量突破720萬(wàn)輛, 一舉上升到世界前三位。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具潛力和活力的增長(zhǎng)點(diǎn)之一。未來(lái)時(shí)期隨著

21、影響中國(guó)汽車(chē)需求市場(chǎng)的價(jià)格、居民收入和消費(fèi)結(jié)構(gòu)、汽車(chē)信貸、消費(fèi)環(huán)境的改善，特別是跨國(guó)公司主導(dǎo)下的汽車(chē)合資企業(yè)不斷在全球同步推出適應(yīng)市場(chǎng)需求的新產(chǎn)品，將對(duì)未來(lái)市場(chǎng)起到巨大的推動(dòng)作用。預(yù)計(jì)今后10年至15年中國(guó)將成長(zhǎng)成為全球最大汽車(chē)市場(chǎng)，年銷(xiāo)量達(dá)到1700萬(wàn)輛，汽車(chē)保有量超過(guò)1億輛。</p><p>　　微型汽車(chē)一般是指發(fā)動(dòng)機(jī)排量不超過(guò)1.1L，車(chē)身長(zhǎng)度、寬度、高度不超過(guò)3.8m、1.6m和2m, 最大載貨量不超過(guò)6

22、00kg 的汽車(chē)。微型汽車(chē)產(chǎn)品具有燃料消耗少、使用費(fèi)用低、占地面積小、用途多、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，包括微型轎車(chē)、微型客車(chē)和微型貨車(chē)。微型汽車(chē)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了20多年，從1983—2004年微型車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量數(shù)據(jù)來(lái)看，中國(guó)微型汽車(chē)市場(chǎng)在20多年的時(shí)間里，產(chǎn)銷(xiāo)量基本上一直保持著平穩(wěn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。最近幾年以來(lái), 微型汽車(chē)行業(yè)在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和消費(fèi)環(huán)境的作用下，迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，潛在的市場(chǎng)空間將不斷擴(kuò)大，行業(yè)整體水平在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中將有較大幅度

23、的提高[1][2]。</p><p>　　我國(guó)在大力發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì)及其發(fā)展也極其重要。在國(guó)內(nèi)，隨著微型汽車(chē)的開(kāi)發(fā)，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器已大量生產(chǎn)，并投人使用。在國(guó)外，這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器早在六十年代就已得到完熟技術(shù)上取得了突破，使產(chǎn)量劇增。它的使用范圍立即從輕型小客車(chē)擴(kuò)大至中型, 甚至在高級(jí)小客車(chē)上也有采用的。因而作為汽車(chē)重要的部件，轉(zhuǎn)向機(jī)的研究是非常有必要的。</p><p&g

24、t;<b>　　國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　用來(lái)改變或恢復(fù)汽車(chē)行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)叫做汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)學(xué)名為轉(zhuǎn)向器，它是轉(zhuǎn)向系中最重要的部件。它的作用是：增大轉(zhuǎn)向盤(pán)傳到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力和改變力的傳遞方向。轉(zhuǎn)向器按結(jié)

25、構(gòu)形式可分為多種類型。目前常用的有齒輪齒條式、循環(huán)球式和蝸桿曲柄銷(xiāo)式，其中前兩種使用較多： 1、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器：它是一種最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，靠齒條來(lái)直接帶動(dòng)橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向。所以，這是一種最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向器。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，轉(zhuǎn)向靈敏，體積小，可以直接帶動(dòng)橫拉桿。</p><p>　　2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器：這種轉(zhuǎn)向器

26、有兩對(duì)傳動(dòng)副組成，一對(duì)是螺桿、螺母，另一對(duì)是齒條、齒扇或曲柄銷(xiāo)。在螺桿和螺母之間裝有可循環(huán)滾動(dòng)的鋼球，使滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而提高了傳動(dòng)效率。 這種轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點(diǎn)是，操縱輕便，磨損小，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，轉(zhuǎn)向靈敏度不如齒輪齒條式[5][11][12]。</p><p>　　現(xiàn)代汽車(chē)馬力大、速度快，為了操縱的輕便和靈敏，中高檔次的轎車(chē)轉(zhuǎn)向器都加裝了轉(zhuǎn)向動(dòng)力裝置，又稱為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。它具有工作無(wú)噪聲，

27、靈觸度高體積小，能夠吸收來(lái)自不平路面的沖擊力，因此在現(xiàn)代的汽車(chē)上得到十分廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　而且現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了電子控制速度傳感型的轎車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，它除了滿足減少操縱力，提高靈觸度外，還可以根據(jù)車(chē)速與行駛條件的不同而產(chǎn)生與之相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向力。在停車(chē)時(shí)能提供足夠的助力，隨著車(chē)速的逐漸增加助力又可以逐漸減少，當(dāng)高速行駛時(shí)則無(wú)助力但保持良好的路感。</p><p>　　對(duì)于微型汽車(chē)而言

28、，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器都有，但因?yàn)槠滠?chē)體空間小、燃料消耗少、車(chē)速普遍不高等特點(diǎn)，目前大多數(shù)微型車(chē)采用的都是齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，而且根據(jù)配置和本身定位的不同，部分車(chē)型加上了液壓助力或者是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器最早出現(xiàn)于年，當(dāng)時(shí)由于其本身結(jié)構(gòu)不夠完善，整車(chē)布置的限制以及道路條件差等因素，導(dǎo)致路面反沖激烈，噪音較大以及轉(zhuǎn)向性能較差等缺陷, 使此種轉(zhuǎn)向器的應(yīng)用受到很大的限制。然

29、而近廿年來(lái)，特別是最近幾年，卻有了很大發(fā)展，其發(fā)展速度超過(guò)循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。國(guó)外該類轉(zhuǎn)向器發(fā)展已經(jīng)很成熟，而國(guó)內(nèi)與之相比仍比較落后，需要加快速度發(fā)展和創(chuàng)新[8][11]。</p><p><b>　　主要研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文具體要做以下研究工作：</p><p>　　1、選定參照車(chē)型，選擇設(shè)計(jì)方案；</p>&

30、lt;p>　　2、確定研究所需要的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)并計(jì)算微型汽車(chē)的轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)。并且設(shè)計(jì)規(guī)劃整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的總體思路和進(jìn)程；</p><p>　　3、利用CATIA軟件進(jìn)行微型車(chē)轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)以及相關(guān)零件的三維建模和零件裝配；</p><p>　　4、使用CATIA軟件將三維建模圖轉(zhuǎn)化為2D圖；</p><p>　　5、利用CATIA軟件對(duì)轉(zhuǎn)向器主要傳動(dòng)

31、零件進(jìn)行應(yīng)力分析。</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)及轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　　2.1轉(zhuǎn)向機(jī)方案選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來(lái)改變汽車(chē)的行駛方向和保持汽車(chē)直線行駛的機(jī)構(gòu)，對(duì)轉(zhuǎn)向齒輪的正確運(yùn)動(dòng)和汽車(chē)的安全行駛影響很大。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按照轉(zhuǎn)向能源的不同，分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類，而機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又由操縱系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分

32、組成[21]。</p><p>　　由于研究的是微型汽車(chē)，所以設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向機(jī)應(yīng)該滿足微型車(chē)空間小、能源消耗小、成本低等特點(diǎn)，因此我選擇機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向機(jī)選擇應(yīng)用最為廣泛、成本最低、結(jié)構(gòu)體積小的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)。為了研究設(shè)計(jì)方便，我從市場(chǎng)上選取了一款汽車(chē)作為研究的對(duì)象。</p><p>　　現(xiàn)在市場(chǎng)上的微型汽車(chē)種類繁多，我結(jié)合設(shè)計(jì)的方案選擇了07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型，該車(chē)的基本配

33、置數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表2-1 07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型數(shù)據(jù)</p><p>　　圖2-1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是由與轉(zhuǎn)向軸作為一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式，如圖2-1所示：中間輸入，兩端輸出；側(cè)面輸入，兩端輸出；側(cè)面輸

34、入，中間輸出；側(cè)面輸入，一端輸出。</p><p>　　圖2-2 V形斷面齒條 圖2-3 Y形斷面齒條</p><p>　　采用側(cè)面輸入，中間輸出方案時(shí)，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車(chē)縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車(chē)輪上、下跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向系與懸架系的運(yùn)動(dòng)干涉。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉

35、桿與齒條同時(shí)向左或向右移動(dòng)，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開(kāi)有軸向的長(zhǎng)槽，從而降低了強(qiáng)度。采用兩端輸入方案時(shí)，由于轉(zhuǎn)向拉桿長(zhǎng)度受到限制，容易與懸架系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車(chē)上。</p><p>　　綜上，我選擇圖中的第二個(gè)，即側(cè)面輸入，兩端輸出的方案。</p><p>　　為了使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性提高，沖擊減小，降低工作噪聲，采用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條式轉(zhuǎn)向

36、器。</p><p>　　齒條斷面形狀有圓形、V型(圖2-2)和Y型(圖2-3)三種。圓形斷面齒條的制造工藝比較簡(jiǎn)單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省20%，故質(zhì)量??；位于齒條下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向機(jī)工作時(shí)，如在齒條上作用有使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，應(yīng)選用V形和Y形斷面齒條，用來(lái)防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確捏合的情況出現(xiàn)。因此，

37、我選擇的是V形斷面齒條。</p><p>　　轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的一系列零部件，包括轉(zhuǎn)向盤(pán)，轉(zhuǎn)向柱，轉(zhuǎn)向軸，萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，其中萬(wàn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向盤(pán)需要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)一下[9]。</p><p>　　圖2-4 轉(zhuǎn)向盤(pán) 圖2-5 萬(wàn)向節(jié)</p><p>　　轉(zhuǎn)向盤(pán)由輪緣、輪輻和輪轂組成，如圖2-4所示。轉(zhuǎn)向盤(pán)輪轂的細(xì)牙

38、內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接，轉(zhuǎn)向盤(pán)上都裝有喇叭按鈕，有些轎車(chē)的轉(zhuǎn)向盤(pán)上還裝有車(chē)速控制開(kāi)關(guān)和安全氣囊[13]。</p><p>　　圖2-6 雙萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)布置圖</p><p>　　萬(wàn)向節(jié)是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸之間變角度傳遞動(dòng)力的部件。如果萬(wàn)向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向沒(méi)有彈性、動(dòng)力靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞，是剛性萬(wàn)向節(jié)，根據(jù)所設(shè)計(jì)的日，我選擇剛性萬(wàn)向節(jié)。十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、且允許所連接的兩軸之間有較大

39、交角，在汽車(chē)上應(yīng)用最為普遍，如圖2-5所示。</p><p>　　因?yàn)閱蝹€(gè)十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)在輸入軸和輸出軸有夾角的情況下，其兩軸的角速度是不相等的，兩軸夾角越大，轉(zhuǎn)角差()越大，萬(wàn)向節(jié)的不等速特性越嚴(yán)重。萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速特性將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而產(chǎn)生附加的交變載荷，影響傳動(dòng)部件的壽命。為了避免萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性，采取雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，如圖2-6所示。</p><p&

40、gt;<b>　　具體的方法如下：</b></p><p>　　1、采用雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)；</p><p>　　2、第一萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角α1與第二萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角α2 相等；</p><p>　　3、第一萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉與第二萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉在同一平面內(nèi)。</p><p>　　關(guān)于主要零件材料的選擇[15][21]：<

41、/p><p>　　主動(dòng)小齒輪的材料選擇，齒條采用45鋼，為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。萬(wàn)向節(jié)選擇中碳合金鋼，調(diào)質(zhì)處理，滾針軸承材料一般采用。十字軸選用低碳合金鋼，軸頸表面進(jìn)行滲碳淬火處理，滲碳層深度為0.8～1.2mm。</p><p>　　由于所研究的是微型汽車(chē)，根據(jù)車(chē)型的特點(diǎn)和現(xiàn)況，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選擇無(wú)助力的機(jī)械式轉(zhuǎn)向器。</p><p>　　2.2初定轉(zhuǎn)向機(jī)尺寸<

42、/p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪選擇用斜齒輪，齒輪模數(shù)取2.5，主動(dòng)小齒輪齒數(shù)取10個(gè)，壓力角取20度，齒輪螺旋角取15度[6]。因此主動(dòng)小齒輪基本尺寸如下表：</p><p>　　表2-2 主動(dòng)齒輪幾何尺寸表</p><p>　　2.3轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)計(jì)算</p><p>　　圖2-7 轉(zhuǎn)向軸的吸能裝置示意圖</p><

43、p>　　轉(zhuǎn)向盤(pán)是操縱機(jī)構(gòu)中最為重要的部分，駕駛著要通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)完成汽車(chē)的轉(zhuǎn)向，方向盤(pán)的尺寸和轉(zhuǎn)向時(shí)輕便程度有很大關(guān)系，轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑小了，轉(zhuǎn)向很是笨重，而直徑大了，與汽車(chē)整體就不很協(xié)調(diào)，微型車(chē)空間本來(lái)就很小，轉(zhuǎn)向盤(pán)必須特別合適才行。我選擇轉(zhuǎn)向盤(pán)外徑380mm ，轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣直徑50mm。</p><p>　　轉(zhuǎn)向軸時(shí)連接轉(zhuǎn)向盤(pán)和轉(zhuǎn)向機(jī)的傳動(dòng)件，并傳遞它們之間的轉(zhuǎn)矩。這些年來(lái)，車(chē)速逐漸提高，轉(zhuǎn)向軸上面也要有相應(yīng)的吸

44、能裝置。轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向柱的吸能裝置有很多形式。圖2-7的基本結(jié)構(gòu)原理是，當(dāng)汽車(chē)受到巨大沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向軸產(chǎn)生軸向位移，使支架或某些支撐件發(fā)生塑性變形，從而吸收沖擊能量[7]。</p><p>　　2.4轉(zhuǎn)向齒輪的強(qiáng)度校核</p><p><b>　　齒輪接觸強(qiáng)度校核</b></p><p>　　校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度，由式：</p>&l

45、t;p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　式中各設(shè)計(jì)參數(shù)：</b></p><p><b>　　1、計(jì)算載荷系數(shù)K</b></p><p><b>　　(2-2)</b></p><p><b>　　2、計(jì)算轉(zhuǎn)矩&

46、lt;/b></p><p><b>　　(2-3)</b></p><p>　　3、根據(jù)公式(2-2)、(2-3)以及查詢資料可得到式(2-1)中各參數(shù)的值，如下表</p><p>　　表2-3 式(2-1)中參數(shù)的值</p><p>　　4、由于選擇的齒輪材料為，因此接觸疲勞極限應(yīng)為 </p>&

47、lt;p><b>　　壽命系數(shù)</b></p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　由式(2-1)得： </p><p>　　滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p><b>

48、　　齒輪抗彎強(qiáng)度校核</b></p><p>　　校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，由式：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　根據(jù)公式(2-2)、(2-3)以及查詢資料可得到式(2-4)中各參數(shù)的值，如下表</p><p>　　表2-3 式(2-4)中各參數(shù)的值</p>&

49、lt;p>　　由于選擇的齒輪材料為，因此彎曲疲勞極限應(yīng)為=590 </p><p>　　由圖查得壽命系數(shù)=1.0</p><p>　　由表查得安全系數(shù)=1.25</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　由公式(2-4)可得 </p><p>　　滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

50、。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了微型汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的工作原理，選定了所設(shè)計(jì)參照的車(chē)型，根據(jù)車(chē)型和其他條件確定了設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)材料學(xué)知識(shí)按照需求選定材料，結(jié)合所學(xué)和查到的知識(shí)計(jì)算出出設(shè)計(jì)的尺寸和主要技術(shù)參數(shù)，然后對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)設(shè)計(jì)的主要零件進(jìn)行校核，校核結(jié)果是主要零件設(shè)

51、計(jì)無(wú)誤。</p><p>　　利用CATIA構(gòu)建實(shí)體模型</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向機(jī)的三維建模</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)的工作原理是由于轉(zhuǎn)向軸做成一體的轉(zhuǎn)向齒輪和常與轉(zhuǎn)向橫拉桿做成一體的齒條組成。因此在轉(zhuǎn)向機(jī)中，主動(dòng)齒輪軸、從動(dòng)的齒條和轉(zhuǎn)向機(jī)殼體是主要部件。</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)主動(dòng)齒輪的三維建模

52、</p><p>　　主動(dòng)齒輪是轉(zhuǎn)向機(jī)的主要部件，它與轉(zhuǎn)向機(jī)殼體和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的輸出軸相連，要求十分精密。</p><p>　　設(shè)計(jì)的齒輪為模數(shù)2.5，齒數(shù)10，壓力20度，螺旋15度的圓柱斜齒輪，為了安轉(zhuǎn)維修方便，設(shè)計(jì)為齒輪軸。為了工作時(shí)齒輪能夠充分與齒條傳動(dòng)，齒輪長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為45mm，齒輪兩端是直徑為15mm的軸，他們都和轉(zhuǎn)向機(jī)殼體通過(guò)滾珠軸承相連接。一側(cè)長(zhǎng)44mm的軸再接一個(gè)直徑為30

53、的限位軸肩，該作用是限制裝配時(shí)齒輪軸縱向的位置，旁邊既是滾動(dòng)軸承的裝配位置。軸肩旁接的是直徑15mm長(zhǎng)50mm的軸，最邊上是與傳動(dòng)相接的部分，直徑25mm長(zhǎng)5mm，在圓周對(duì)稱的分布兩個(gè)直徑為4mm的螺栓孔，傳動(dòng)是螺栓將齒輪軸與傳動(dòng)軸相連，如圖3-1所示。</p><p><b>　　圖3-1 主動(dòng)軸</b></p><p>　　該齒輪軸的部分?jǐn)?shù)據(jù)與轉(zhuǎn)向機(jī)外殼和其他零件

54、的尺寸相關(guān)。齒輪軸的材料為，熱處理方法為滲碳淬火。</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)從動(dòng)齒條的三維建模</p><p>　　從動(dòng)齒條也是轉(zhuǎn)向機(jī)中重要的部件，它與主動(dòng)齒輪相嚙合，兩端和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。而且為了保證的齒輪齒條之間良好長(zhǎng)久的嚙合，齒條中間部分還與一個(gè)壓盤(pán)機(jī)構(gòu)相連。</p><p>　　斜齒輪正確嚙合的條件為模數(shù)相等，壓力角相等，螺旋角大小相等，外嚙合時(shí)應(yīng)旋向相

55、反，內(nèi)嚙合時(shí)應(yīng)旋向相同。因此齒條的模數(shù)也是2.5，壓力角為20度，螺旋角旋向相反，角度為15度。</p><p>　　由于主動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)是同步的，所以依據(jù)一般汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)從一邊打到另一邊需要3～4圈，這里我選擇為3圈，即主動(dòng)齒輪從齒條的一端到另一端需要轉(zhuǎn)3圈，因?yàn)辇X輪齒數(shù)為10個(gè)，因此齒條長(zhǎng)度也應(yīng)為30個(gè)齒。與齒條相連接的軸因?yàn)槭寝D(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此在這里隨意選擇一個(gè)數(shù)據(jù)，如圖3-2所示。</p&g

56、t;<p>　　為了防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)，斷面齒條選擇V形，這樣需要的材料也比較少，質(zhì)量比較小。齒條寬選擇30mm。齒條材料選用45鋼。</p><p><b>　　圖3-2 從動(dòng)齒條</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的三維建模</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)殼體是裝齒輪齒條的部件，也是轉(zhuǎn)向機(jī)

57、的外觀，要求美觀并且容易加工，由于齒輪齒條在內(nèi)部嚙合傳動(dòng)，因此內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求精密。</p><p>　　轉(zhuǎn)向機(jī)的殼體為了減輕質(zhì)量，選用鋁合金壓鑄。</p><p>　　殼體主體為兩個(gè)回轉(zhuǎn)體，里面裝的是齒輪和齒條，殼體和齒輪是通過(guò)兩個(gè)滾動(dòng)軸承連接，如圖3-3所示。由于齒條兩端接的是轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此殼體和齒條沒(méi)有明顯的接觸[10]。</p><p>　　圖3-3 轉(zhuǎn)向機(jī)

58、殼體</p><p>　　連接齒輪的回轉(zhuǎn)體一端封口，封口處用螺栓把一個(gè)外封殼裝在殼體上，另一端是齒輪軸和傳動(dòng)軸連接的地方，為了防止外面的灰塵進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，該處安了一個(gè)防塵套，如圖3-4所示。</p><p><b>　　圖3-4 防塵套</b></p><p>　　為了使齒輪和齒條嚙合良好，而且在長(zhǎng)時(shí)間工作有磨損后仍然能保持很好的嚙合狀態(tài)，轉(zhuǎn)向機(jī)

59、殼體在底部安有調(diào)整嚙合間隙的裝置。一個(gè)彈簧通過(guò)壓塊作用在轉(zhuǎn)向齒輪上，彈簧外徑13.5mm，高23.5mm，為了保證無(wú)間隙嚙合，彈簧的預(yù)緊力可以通過(guò)調(diào)整螺釘調(diào)整，如圖3-5所示。</p><p><b>　　圖3-5 彈簧</b></p><p>　　壓塊的底部要和齒條的V形斷面吻合，為了保證不是剛性接觸，要在接觸處還要有一個(gè)同樣形狀的墊片，如圖3-6所示。</p

60、><p><b>　　圖3-6 壓塊</b></p><p>　　壓塊上有一個(gè)回轉(zhuǎn)體壓盤(pán)，該壓盤(pán)連接一個(gè)彈簧，還有一個(gè)預(yù)緊螺釘，作用是給壓塊一個(gè)持續(xù)的力使壓塊能壓緊齒條，從而達(dá)到良好嚙合的目的，如圖3-7所示。</p><p><b>　　圖3-7 壓盤(pán)</b></p><p>　　在彈簧的上部應(yīng)該有一

61、個(gè)蓋子，蓋子中間有一個(gè)螺紋孔，方便預(yù)緊螺釘?shù)难b配，下面連接彈簧的部分應(yīng)該有一個(gè)方便彈簧安裝的彈簧座，而在蓋子周?chē)鶆蚍植贾?個(gè)螺紋孔，用來(lái)將蓋子固定在轉(zhuǎn)向機(jī)殼體上，如圖3-8所示。這里具體的尺寸都與連接的客體、彈簧相配。</p><p><b>　　圖3-8 蓋子</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的三維建模</p><p><b&

62、gt;　　萬(wàn)向節(jié)的三維建模</b></p><p>　　萬(wàn)向節(jié)是轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間實(shí)現(xiàn)變角度傳遞動(dòng)力的基本部件，轉(zhuǎn)向盤(pán)輸出的轉(zhuǎn)矩需要通過(guò)轉(zhuǎn)軸傳遞，而萬(wàn)向節(jié)就在其中起一個(gè)改變方向的作用，因?yàn)檗D(zhuǎn)向盤(pán)一般是不和轉(zhuǎn)向機(jī)在同一個(gè)平面上的，由了萬(wàn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向盤(pán)才能更好的去布置，而且微型汽車(chē)結(jié)構(gòu)比較緊湊，萬(wàn)向節(jié)的作用就更大了。</p><p>　　我選用的是十字軸式萬(wàn)向節(jié)，該萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)可

63、靠、效率高，而且允許兩傳動(dòng)軸之間有較大的夾角(一般為15度～20度)。</p><p>　　十字軸萬(wàn)向節(jié)主要部件是一個(gè)十字軸和兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉，為了減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，在十字軸頸和萬(wàn)向節(jié)叉孔之間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承，而且在十字軸內(nèi)部有供潤(rùn)滑油的油道，十字軸由卡環(huán)固定在萬(wàn)向節(jié)叉上，如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 裝配好的萬(wàn)向節(jié)十字軸</p><

64、;p>　　萬(wàn)向節(jié)叉的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足相互轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能有干涉，而且還要求裝配時(shí)緊湊。在每個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉的一邊都應(yīng)該有安裝轉(zhuǎn)向軸的裝置，我選擇的是兩個(gè)M4的螺栓和螺母連接，如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 萬(wàn)向節(jié)叉</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向盤(pán)的三維建模</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向盤(pán)是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)，是整個(gè)轉(zhuǎn)向力的輸入

65、裝置，駕駛著是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)完成汽車(chē)轉(zhuǎn)向的。轉(zhuǎn)向盤(pán)是一個(gè)十分精密的零件，上面要布置喇叭按鈕，還有各式各樣的按鈕開(kāi)關(guān)，比如轉(zhuǎn)向燈和雨刷，這里作為一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)就不予考慮。</p><p><b>　　圖3-11 轉(zhuǎn)向盤(pán)</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向盤(pán)由輪緣、輪輻和輪轂組成，輪輻一般是三根輻條或四根輻條，也有用兩根輻條的。骨架外面一般包有柔軟的合成橡膠或樹(shù)脂，也有包

66、皮革的，這樣有良好的手感，而且還可以防止手心出汗時(shí)握轉(zhuǎn)向盤(pán)打滑。</p><p>　　轉(zhuǎn)向盤(pán)一般外徑在350～400mm，我參照選用的車(chē)型，轉(zhuǎn)向盤(pán)外徑為380mm，輪緣直徑為50mm，如圖3-11所示。</p><p>　　當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，從安全性考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)具有柔軟的外表皮，起到緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤(pán)在撞車(chē)時(shí)，其骨架能產(chǎn)生一定的變形，以吸收沖擊能量，減輕駕駛員受傷的程度。

67、</p><p>　　我設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向軸分為上下兩段，中間用柔性聯(lián)軸器連接。聯(lián)軸器的上下凸緣盤(pán)靠?jī)蓚€(gè)銷(xiāo)子與銷(xiāo)孔扣合在一起，銷(xiāo)子通過(guò)襯孔與銷(xiāo)孔配合，如圖3-12所示。當(dāng)發(fā)生猛烈撞車(chē)時(shí)，車(chē)身、車(chē)架產(chǎn)生嚴(yán)重變形，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向盤(pán)等部件后移。與此同時(shí)，在慣性作用下駕駛員人體向前沖，致使轉(zhuǎn)向軸的上、下凸緣盤(pán)的銷(xiāo)子和銷(xiāo)孔脫開(kāi)，從而緩和了沖擊，吸收了沖擊能量，有效的減輕了駕駛員受傷的程度。</p><p>

68、　　圖3-12 轉(zhuǎn)向軸吸能裝置</p><p><b>　　其他零件的三維建模</b></p><p>　　整個(gè)三維建模有60余個(gè)零件，在這里僅選出幾個(gè)比較關(guān)鍵的零件加以介紹。</p><p>　　主動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向機(jī)殼體用軸承相連，我選擇的是非標(biāo)準(zhǔn)的滾動(dòng)軸承，軸承內(nèi)徑和主動(dòng)軸連接部分軸的外徑一樣，圖3-13為其中一個(gè)滾動(dòng)軸承。</p>

69、<p>　　圖3-13 滾動(dòng)軸承</p><p>　　為了制造和裝配方便，本設(shè)計(jì)中所涉及到的螺栓、螺母和墊片等部件均是用標(biāo)準(zhǔn)件，而非自我設(shè)計(jì)，如圖3-14 3-15所示。而且大部分都進(jìn)行了強(qiáng)度校核，沒(méi)有問(wèn)題。</p><p>　　圖3-14 M4螺栓</p><p><b>　　圖3-15 螺母</b></p><

70、;p>　　萬(wàn)向節(jié)中的擋圈沒(méi)有用標(biāo)準(zhǔn)件，是自己設(shè)計(jì)的。擋圈是用來(lái)限制萬(wàn)向節(jié)十字軸在十字軸叉中的位置，如圖3-16所示。</p><p><b>　　圖3-16 擋圈</b></p><p><b>　　裝配</b></p><p>　　萬(wàn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向機(jī)殼體、轉(zhuǎn)向盤(pán)由于零件本身比較復(fù)雜，所以我先對(duì)他們分別進(jìn)行裝配，檢查一下

71、有無(wú)錯(cuò)誤，然后再在一起進(jìn)行裝配，對(duì)相互的空間位置進(jìn)行一定的調(diào)整，以方便在車(chē)內(nèi)的布置。最后裝上螺栓螺母之類的零件，進(jìn)行檢查，裝配完畢，如圖3-17 3-18所示。</p><p><b>　　圖3-17 裝配圖</b></p><p>　　圖3-18 裝配爆炸圖</p><p><b>　　生成二維CAD圖</b></

72、p><p>　　AutoCAD軟件是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，它將制圖帶入了個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代。CAD是英語(yǔ)“Computer Aided Design”的縮寫(xiě)，意思是“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”。AutoCAD軟件現(xiàn)已成為全球領(lǐng)先的、使用最為廣泛的計(jì)算機(jī)繪圖軟件，用于二維繪圖、詳細(xì)繪制、設(shè)計(jì)文檔和基本三維設(shè)計(jì)。自從1982年Autodesk公司首次推出AutoCAD軟件，就在不斷地進(jìn)行完善，陸續(xù)推出了多個(gè)版本，Auto

73、CAD 2006是AutoCAD軟件的第20個(gè)版本，其性能得到了全面提升，使你的日常工作變得更加高效。 </p><p>　　由于AutoCAD制圖功能強(qiáng)大，應(yīng)用面廣,現(xiàn)已在機(jī)械、建筑、汽車(chē)、電子、航天、造船、地質(zhì)、服裝等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為工程技術(shù)人員的必備工具之一</p><p>　　CATIA軟件自身帶著轉(zhuǎn)換模塊，這樣就不用再重新繪制二維模型，不過(guò)CATIA生成的圖不是最終的

74、，需要進(jìn)一步完善才可以。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　在這一章里，主要是對(duì)CATIA軟件的運(yùn)用。根據(jù)第二章所設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)和第三章第一節(jié)所繪制的二維示意圖，利用CATIA軟件建立各個(gè)零件的三維實(shí)體模型。在三維建模的過(guò)程中，熟悉了軟件，掌握了一定運(yùn)用CATIA軟件的水平。</p><p>　　在具體建模過(guò)程中

75、很多情況都預(yù)料不到，雖然開(kāi)始繪制的示意圖雖然都有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但最后只能表示一個(gè)空間位置，很多零件的尺寸一改再改，因?yàn)楹芏嗔慵寂c其它零件相配合，而且如果變動(dòng)一個(gè)尺寸，可能就要修改好幾個(gè)部件。最后的裝配也同樣出現(xiàn)很多問(wèn)題，經(jīng)常出現(xiàn)裝配部成功的情況，這樣就需要回去再修改零件。我的整個(gè)三維建模就是在反復(fù)出現(xiàn)錯(cuò)誤反復(fù)修改中完成的。 </p><p>　　后面由CATIA模塊生成的CAD二維圖則是對(duì)三維模型的一個(gè)很好的補(bǔ)充

76、，比三維圖更直觀，查看也更為方便。而且我們?cè)谝院蟮墓ぷ鲗W(xué)習(xí)中，二維圖仍然是重點(diǎn)，在本章中通過(guò)對(duì)AutoCAD的使用，更能熟悉該軟件，為以后打下一個(gè)很好的基礎(chǔ)。</p><p>　　對(duì)齒輪齒條的強(qiáng)度應(yīng)力分析</p><p>　　本章將利用CATIA軟件對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)里主動(dòng)齒輪和從東齒條進(jìn)行強(qiáng)度應(yīng)力分析。主要的步驟如下[3][4]：</p><p>　　1、在CATIA軟件中

77、創(chuàng)建三維模型；</p><p><b>　　2、定義模型材料；</b></p><p>　　3、查資料獲取材料的屈服極限或者是與所作分析相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)；</p><p>　　4、導(dǎo)入CATIA靜態(tài)分析模塊；</p><p>　　5、指定所要分析零件的單元網(wǎng)格；</p><p><b>　

78、　6、檢查模型；</b></p><p><b>　　7、設(shè)置邊界條件；</b></p><p><b>　　8、設(shè)置載荷條件；</b></p><p>　　9、設(shè)置算例的屬性；</p><p><b>　　10、計(jì)算模型；</b></p><p

79、><b>　　11、生成應(yīng)力圖。</b></p><p>　　對(duì)主動(dòng)齒輪的強(qiáng)度分析</p><p>　　主動(dòng)齒輪軸是轉(zhuǎn)向機(jī)的主要零件，它是轉(zhuǎn)向的主要工作部件，轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)從轉(zhuǎn)向軸傳遞過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)矩，它承受著一定的齒條給它的反作用力。在反復(fù)工作中，齒輪存在一定磨損。齒輪的好壞是否失效是整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否能正常工作的關(guān)鍵。</p><p>　　通過(guò)應(yīng)

80、力分析，能夠找到齒輪的最大應(yīng)力點(diǎn)，由此點(diǎn)的應(yīng)力是否超過(guò)許用應(yīng)力來(lái)判斷齒輪的設(shè)計(jì)是否合理。如果超過(guò)了許用應(yīng)力就應(yīng)該修改零件的尺寸，直到應(yīng)力分析合格為止。</p><p>　　齒輪軸的材料是，查找資料得知該材料的屈服極限是590。</p><p>　　給齒輪軸加載約束，在齒輪的兩邊軸上有軸承的5個(gè)方位的約束(除了Z軸軸向)，在軸肩處有一個(gè)殼體關(guān)于Z軸軸向的約束。為了簡(jiǎn)化一下嚙合時(shí)的受力，在齒輪

81、的一個(gè)齒上也有固定約束。</p><p>　　由前幾章可得知，轉(zhuǎn)向盤(pán)外徑380mm，轉(zhuǎn)動(dòng)力取駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)輪緣上的最大瞬時(shí)力700N，由此可得最大轉(zhuǎn)矩為133000N.mm。轉(zhuǎn)矩作用在齒輪軸和轉(zhuǎn)向輸出軸連接的部位。</p><p><b>　　執(zhí)行分析可得：</b></p><p>　　圖4-1 齒輪軸的應(yīng)力分析(1)</p>

82、<p>　　圖4-2齒輪軸的應(yīng)力分析(2)</p><p>　　由上面兩個(gè)圖可知，最大應(yīng)力為51，而且如圖4-2可知齒輪的最大應(yīng)力是在齒根處。應(yīng)力大小符合要求，齒輪的設(shè)計(jì)滿足要求。</p><p>　　而且第二章的齒輪抗彎強(qiáng)度校核中所得結(jié)果為53.2，與有限元分析所得到的數(shù)值結(jié)果基本相等，由此也可以得知這次所做的對(duì)齒輪軸的有限元仿真基本正確。</p><p&

83、gt;　　對(duì)從動(dòng)齒條的強(qiáng)度分析</p><p>　　齒條也是轉(zhuǎn)向機(jī)中重要的部件，它承受從齒輪傳遞過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成水平上的力，從而完成汽車(chē)的轉(zhuǎn)向，因而齒條的工作好壞也對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)向有決定性的意義。</p><p>　　齒輪的材料是45號(hào)鋼，其屈服極限是290。</p><p>　　齒輪軸兩端固定，中間簡(jiǎn)化出輪齒條嚙合狀態(tài)，在一個(gè)齒上加載轉(zhuǎn)矩133000 N*mm。

84、</p><p><b>　　執(zhí)行分析可得：</b></p><p>　　圖4-3 齒條的應(yīng)力分析</p><p>　　如圖(4-3)可知，最大應(yīng)力為52.3，而且最大應(yīng)力是在齒根處。應(yīng)力大小符合要求，齒輪的設(shè)計(jì)滿足要求。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><

85、p>　　通過(guò)應(yīng)力分析，直觀地顯示齒輪和齒條的受力情況，能夠方便得看出應(yīng)力集中的位置，配合不同應(yīng)力的彩色分布表便于檢查齒輪齒條的應(yīng)力是否符合要求。如果最大應(yīng)力超過(guò)了應(yīng)力值就應(yīng)該返回三維建模中修改尺寸，直到應(yīng)力分析合格為止。本分析結(jié)果是主要零件符合應(yīng)力要求，而且齒輪齒條的應(yīng)力集中點(diǎn)均在齒根處，也就是說(shuō)齒根是整個(gè)零件最容易損壞的部位。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p

86、><p>　　本文對(duì)一款微型汽車(chē)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用AutoCAD和CATIA軟件進(jìn)行二維三維模型圖的建立，并利用CATIA軟件的有限元分析功能對(duì)主要傳動(dòng)零件進(jìn)行應(yīng)力分析。目的是在設(shè)計(jì)過(guò)程中熟悉一般汽車(chē)部件的設(shè)計(jì)過(guò)程，熟練掌握相關(guān)工作軟件，為將來(lái)的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過(guò)本論文的研究，整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)論如下：</p><p>　　1、根

87、據(jù)所選車(chē)型和技術(shù)要求對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)以及轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)進(jìn)行了方案選定和初步的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向器類型選定齒輪齒條式，并根據(jù)具體情況選擇無(wú)助力式轉(zhuǎn)向。</p><p>　　2、根據(jù)資料選定所需部件的材料，初定了主要零件的尺寸，根據(jù)初定尺寸取確定其他零件的尺寸，通過(guò)校核發(fā)現(xiàn)初定的尺寸符合要求。</p><p>　　3、利用AutoCAD和CATIA軟件繪制了二維和三維模型，并在建模的過(guò)程中對(duì)初定尺寸進(jìn)行修訂，最

88、后做出正確的模型。</p><p>　　4、利用CATIA的分析模塊對(duì)主要傳動(dòng)零件進(jìn)行應(yīng)力分析，結(jié)果符合材料的應(yīng)力要求。而且通過(guò)分析結(jié)果可以得知齒輪齒條傳動(dòng)是最大應(yīng)力值均在其齒根處。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此，首先感謝我的指導(dǎo)老師，他經(jīng)驗(yàn)豐富，學(xué)識(shí)淵博，給我提出的意見(jiàn)很到位，讓我認(rèn)識(shí)到自己設(shè)計(jì)的問(wèn)題

89、所在，為我指出了設(shè)計(jì)的方向，這些都為我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了舉足輕重的作用。此外，這些時(shí)間來(lái)對(duì)我的諄諄教誨，教授我的知識(shí)，也在我的心底扎根生芽，不僅在畢業(yè)設(shè)計(jì)的寫(xiě)作過(guò)程中，而且對(duì)以后學(xué)習(xí)生活，都是一筆很大的財(cái)富。</p><p>　　另外，在本設(shè)計(jì)的寫(xiě)作過(guò)程中，還得到了教研室各位老師的悉心指導(dǎo)。他們這些時(shí)間來(lái)傳授我的知識(shí)和道理都令我今生受益匪淺。</p><p>　　這段學(xué)習(xí)的生活馬上就要

90、結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們最后一次作業(yè)。它是對(duì)這段時(shí)間學(xué)習(xí)生活的總結(jié)，又是我們新的起點(diǎn)的開(kāi)始。有了它的存在，使我們知道了自己存在的不足，為我們進(jìn)一步完善自我做了準(zhǔn)備。</p><p>　　此外，還要感謝大量參考文獻(xiàn)的編著者等，他們?yōu)槲业脑O(shè)計(jì)進(jìn)行提供了大量的理論指導(dǎo)，在此不再一一致謝。</p><p>　　請(qǐng)?jiān)试S我再次表達(dá)最誠(chéng)摯謝意！</p><p><b>　　

91、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　石美玉.轉(zhuǎn)向系統(tǒng).化學(xué)工業(yè)出版社.2004年5月</p><p>　　齊志鵬.汽車(chē)懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與維修.人民郵電出版社.2003年3月</p><p>　　盛選禹，唐守琴.CATIA有限元分析命令詳解與實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社 2005.3</p><p>　　龍坤，唐俊.CATIA V

92、5 R15中文版基礎(chǔ)教程.清華大學(xué)出版社.2006年5月</p><p>　　Anton T . van Zanten , Rainer Erhardt , Georg Pfaff . VDC．The Vehicle Dynamics Control System of Bosch．SAE Paper ,No . 950759</p><p>　　張松青，趙曉運(yùn).齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化

93、設(shè)計(jì).煤礦機(jī)械.2007年12期：27～35</p><p>　　管欣，吳振昕，詹軍.面向結(jié)構(gòu)的汽車(chē)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系仿真模型.汽車(chē)技術(shù).2007年04期：9～12</p><p>　　王常友，董愛(ài)杰.汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).北京汽車(chē).2007年03期：47～51：7～10</p><p>　　周全申，喬永欣，朱琳.車(chē)輛轉(zhuǎn)向器構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).20

94、06年12期：60～66</p><p>　　劉冰.齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的建模及分析.上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào).2006年01期：31～34</p><p>　　左建令，吳浩.汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展及展望.上海汽車(chē).2005年11期：37～40</p><p>　　曉青.現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì).上海汽車(chē).2004年11期：37～38</p><p>　

95、　齊衛(wèi)東.變傳動(dòng)比汽車(chē)轉(zhuǎn)向器齒輪副的機(jī)理分析.機(jī)械設(shè)計(jì).2003年07期：56～61</p><p>　　胡立生，邵惠鶴，孫優(yōu)賢.汽車(chē)轉(zhuǎn)向控制.汽車(chē)工程.2000年06期：381～388</p><p>　　王春秀.消除齒輪齒條傳動(dòng)進(jìn)給誤差的方法.寧夏大學(xué)學(xué)報(bào).1999年01期：50～51</p><p>　　賈巨民，張蕾，唐天元，吳宏基，劉健.汽車(chē)變速比齒輪齒條式

96、轉(zhuǎn)向器的嚙合原理.機(jī)械科學(xué)與技術(shù).1998年01期：61～73</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器.山東農(nóng)機(jī).1998年01期</p><p>　　劉繼承.機(jī)械式轉(zhuǎn)向器總稱沖擊載荷計(jì)算方法的研究.天津汽車(chē).1996年 03期</p><p>　　Felzien M L,cronin D L．steering error optimization of the

97、McPherson strut automotive front suspension．Mechanism and Machine Theory．1995， 20(1):17～26</p><p>　　T.Seki. The Development of HSST-100L .Maglev’95 14th Int.Conf.on Maglev Systems</p><p>　　鄭校英.齒

98、輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)演變.汽車(chē)與配件.1991年12期：35～36</p><p>　　陳益良.齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器簡(jiǎn)介.汽車(chē)與配件.1986年06期：17～19</p><p>　　陳亞麗.適用于微型汽車(chē)的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器.汽車(chē)技術(shù).1986年02期：15～24</p><p><b>　　成人高等教育</b></p><p&g

99、t;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告</p><p>　　題 目： 微型車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　類 別

100、 </p><p>　　層 次 </p><p>　　學(xué) 生 </p><p>　　班 號(hào) </p><p>　　學(xué) 號(hào)

101、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　開(kāi)題報(bào)告日期 </p><p><b>　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)</b></p><p><b>　　年 月</b></p>

102、<p>　　1課題研究的目的和意義</p><p>　　汽車(chē)的制動(dòng)性是汽車(chē)的主要性能之一。汽車(chē)的制動(dòng)性能直接關(guān)系到人們的生命及財(cái)產(chǎn)安全，是汽車(chē)行駛的重要保障。</p><p>　　汽車(chē)的制動(dòng)性主要由制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的恒定性、制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性三方面來(lái)評(píng)價(jià)。制動(dòng)效能是指在好路面上，汽車(chē)的制動(dòng)距離或制動(dòng)時(shí)的減速度。它是制動(dòng)性最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。制動(dòng)效能的恒定性主要是指制動(dòng)器的抗熱

103、衰退性能?？篃崴ネ诵阅苁侵傅母咚贂r(shí)或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能保持的程度。制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的方向穩(wěn)定性通常用制動(dòng)時(shí)汽車(chē)按給定軌跡的行駛能力。制動(dòng)時(shí)汽車(chē)發(fā)生跑偏、側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力，汽車(chē)將偏離原來(lái)的軌跡。</p><p>　　當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)力足夠時(shí)，制動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)三種情況：①前輪先抱死拖滑，然后后輪抱死拖滑；②后輪先抱死拖滑，然后前輪抱死拖滑；③前后輪同時(shí)抱死拖滑。情況①是較穩(wěn)定工況，但彎道行駛時(shí)，汽車(chē)失去轉(zhuǎn)向能力，情況

104、②使后軸側(cè)滑，是不穩(wěn)定工況，情況③可以避免后軸側(cè)滑同時(shí)前轉(zhuǎn)向輪只有在最大制動(dòng)強(qiáng)度下才使汽車(chē)失去轉(zhuǎn)向能力。</p><p>　　若前后輪同時(shí)抱死拖滑，則產(chǎn)生最大地面制動(dòng)力，所需的整個(gè)地面制動(dòng)系制動(dòng)器制動(dòng)力最小，此時(shí)充分發(fā)揮了制動(dòng)效能，制動(dòng)系的效率最高。所以前、后制動(dòng)器制動(dòng)力分配的比例將影響到汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和制動(dòng)系的工作效率。在任意附著系數(shù)路面上，前后車(chē)輪同時(shí)抱死的條件是：前后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力之和等于附著力；

105、并且前后車(chē)輪制動(dòng)器制動(dòng)力分別等于各自的附著力。</p><p>　　為了通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出車(chē)輛在制動(dòng)過(guò)程中前后輪最佳的制動(dòng)力分配比例，就必須研究車(chē)輛在制動(dòng)過(guò)程中的前后輪慣量轉(zhuǎn)移情況，本設(shè)計(jì)的意義也就在于此。電控調(diào)整式整車(chē)慣量模擬盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)慣量盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)旋轉(zhuǎn)半徑的改變，從而來(lái)改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，用以模擬在制動(dòng)過(guò)程中前輪慣量增大或后輪慣量減小的情況，以實(shí)現(xiàn)合理地分配前后制動(dòng)力。</p><p&g

106、t;<b>　　2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)普遍在研究基于電慣量的汽車(chē)慣性式制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,其關(guān)鍵點(diǎn)是用電動(dòng)機(jī)按照一定的控制算法輸出力矩和轉(zhuǎn)速來(lái)模擬機(jī)械慣量,即用“電慣量”代替“機(jī)械慣量”,這樣不僅設(shè)備占地少,投資少,而且調(diào)試方便,能連續(xù)調(diào)整。但該方案,硬件投資大,控制復(fù)雜,為減小投資風(fēng)險(xiǎn),在實(shí)際研發(fā)前利用仿真技術(shù)對(duì)方案進(jìn)行可行性分析和研究是十分必要的。&

107、lt;/p><p>　　電慣量制動(dòng)器試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與機(jī)械結(jié)構(gòu)比較可以看出，慣量制動(dòng)器試驗(yàn)系統(tǒng)和機(jī)械慣性式制動(dòng)器試驗(yàn)系統(tǒng)，的主要區(qū)別是：電慣量制動(dòng)器試驗(yàn)系統(tǒng)取掉體積龐大的機(jī)械慣量盤(pán);電動(dòng)機(jī)在電慣量模擬控制系統(tǒng)的控制下模擬機(jī)械慣量盤(pán)。</p><p>　　圖1 電慣量制動(dòng)器試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1—可調(diào)速電機(jī); 2—聯(lián)軸節(jié); 3—減速箱; 4—支承座;6—主動(dòng)

108、軸法蘭; 7—試件(制動(dòng)鼓) ; 8—試件(制動(dòng)蹄) ; 9—從動(dòng)軸法蘭; 10—從動(dòng)軸; 11—從動(dòng)軸座;12—電慣量模擬控制系統(tǒng); 13—制動(dòng)器試驗(yàn)控制系統(tǒng)</p><p>　　制動(dòng)力矩經(jīng)電慣量模型運(yùn)算后得到電慣量模擬轉(zhuǎn)速 ,它和電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速ω的差經(jīng)電慣量控制器處理后得到電機(jī)的控制信號(hào)U,它控制電機(jī)模擬機(jī)械慣量盤(pán)。</p><p>　　圖2 電慣量制動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)</p>

109、<p>　　電慣量的數(shù)學(xué)模型將機(jī)械慣量盤(pán)的數(shù)學(xué)模型為目標(biāo)模型, 并進(jìn)行拉氏變換可得電慣量的輸入輸出模型:</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　其中: ——電慣量模擬轉(zhuǎn)速; ——制動(dòng)力矩</p><p>　　無(wú)論是經(jīng)典控制理論，還是現(xiàn)代控制理論,研究的主要目標(biāo)是被控對(duì)象，即一旦對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型或合適的簡(jiǎn)

110、化模型得以建立，系統(tǒng)的控制問(wèn)題便可以迎刃而解。在實(shí)際應(yīng)用中，要精確了解電動(dòng)機(jī)及控制器等被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型非常困難，由于被試產(chǎn)品的不確定性，因此,基于數(shù)學(xué)模型的控制算法就不適用。針對(duì)被控對(duì)象的這一特點(diǎn)，本系統(tǒng)引用了改進(jìn)的仿人智能控制算法。</p><p><b>　　(2.2)</b></p><p>　　式中 ——比例增益系數(shù);</p><p&

111、gt;<b>　　k——抑制系數(shù);</b></p><p>　　M ——Bang - Bang控制誤差限;</p><p>　　Un ——第n 步控制輸出;</p><p><b>　　——第n步誤差;</b></p><p>　　——第i次誤差極值。</p><p>　　仿

112、人智能控制以人對(duì)控制對(duì)象的觀察、記憶、決策等智能行為為基礎(chǔ),根據(jù)系統(tǒng)偏差e及偏差的變化趨勢(shì)來(lái)確定控制策略。當(dāng)系統(tǒng)誤差增大( > 0)或保持不變( = 0, e≠0) ,仿人智能控制采取閉環(huán)比例控制,使系統(tǒng)誤差停止增加;當(dāng)系統(tǒng)誤差減小( < 0)或?yàn)榱? e = 0) , 仿人智能控制采取開(kāi)環(huán)保持控制, 并不斷累積系統(tǒng)誤差極值, 修改保持控制值, 調(diào)節(jié)控制量,使系統(tǒng)誤差保持在允許范圍;當(dāng)系統(tǒng)誤差大于設(shè)定誤差限( | e | ≥

113、M ) , 仿人智能控制采取開(kāi)環(huán)Bang -Bang控制,使系統(tǒng)誤差迅速減小。從以上算法分析可以看出:仿人智能控制研究的主要目標(biāo)是控制器本身如何模仿人腦的結(jié)構(gòu)和行為功能,即建立控制器的知識(shí)模型,通過(guò)控制器自身的智能行為去對(duì)付對(duì)象及其環(huán)境的各種變化, 而不必考慮對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立。</p><p>　　3課題主要研究?jī)?nèi)容及方案</p><p>　　制動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)的重要系統(tǒng),為了保障汽車(chē)的行車(chē)

114、安全,各國(guó)都在汽車(chē)的制動(dòng)性能、結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法方面制定了相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。目前,國(guó)內(nèi)外的制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)普遍采用機(jī)械方式,用大型慣量盤(pán)的旋轉(zhuǎn)慣量模擬汽車(chē)直線運(yùn)動(dòng)的慣量。這種大型慣量盤(pán)制造費(fèi)用高,不僅安裝、調(diào)整不方便,而且調(diào)整慣量也不連續(xù)。針對(duì)該問(wèn)題,提出了電控調(diào)整式整車(chē)慣量模擬盤(pán)制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。</p><p>　　機(jī)械慣性式制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由可調(diào)速電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、慣量盤(pán)、制動(dòng)器及制動(dòng)器試驗(yàn)