哈工大畢業(yè)論文微型車轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析

1、成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2011年6月成人高等教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 微型車轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力 分析 專 業(yè) 類 別 層 次 學(xué) 生 班 號(hào) 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 答 辯 日 期 哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)姓名： 班號(hào)： 學(xué)號(hào)： 類別： 層次： 專業(yè)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 微型車轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)及應(yīng)力分析 工作起止日期：_ 年_ 月_ 日起 _ 年_ 月_ 日止指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況、完成質(zhì)量的評(píng)價(jià)意見： 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評(píng)閱人評(píng)閱意見： 評(píng)閱教師簽字： 評(píng)閱教師職稱： 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的

2、答辯情況，答辯委員會(huì)做出如下評(píng)定：學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為： 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主 任（簽字）： 職 稱： 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 答辯委員會(huì)委 員（簽字）： 年 月 日哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 姓 名： 類 別： 班 號(hào)： 層 次： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 任務(wù)起止日期： 年 月 日至 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 微型車轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析 立題的目的和意義：課題立題的目的是設(shè)計(jì)計(jì)算某微型車轉(zhuǎn)向機(jī)，應(yīng)用三維建模軟件建立微型車轉(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。力求熟悉一般汽車部件的設(shè)計(jì)過程，為以后學(xué)習(xí)工

3、作打下基礎(chǔ)。進(jìn)入新世紀(jì), 中國(guó)汽車工業(yè)走上了發(fā)展的快車道。在加入WTO后的五年間, 中國(guó)汽車產(chǎn)銷量增長(zhǎng)了3倍。2006年全國(guó)汽車產(chǎn)銷量突破720萬(wàn)輛, 一舉上升到世界前三位。汽車產(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)期隨著影響中國(guó)汽車需求市場(chǎng)的價(jià)格、居民收入和消費(fèi)結(jié)構(gòu)、汽車信貸、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)成為全球最大汽車市場(chǎng)，年銷量達(dá)到1700萬(wàn)輛，汽車保有量超過1億輛。微型汽車一般是指發(fā)動(dòng)機(jī)排量不超過1.1L，車身長(zhǎng)度、寬度、高度不超過3.8m

4、、1.6m和2m, 最大載貨量不超過600kg 的汽車。微型汽車產(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、微型客車和微型貨車。微型汽車在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了20多年，從19832004年微型車產(chǎn)銷量數(shù)據(jù)來(lái)看，中國(guó)微型汽車市場(chǎng)在20多年的時(shí)間里，產(chǎn)銷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)中將有較大幅度的提高。我國(guó)在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，汽車零部件的設(shè)計(jì)及其發(fā)展也極其重要。在國(guó)內(nèi)，隨著微型汽車的開發(fā)，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器已大量

5、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擴(kuò)大至中型, 甚至在高級(jí)小客車上也有采用的。因而作為汽車重要的部件，轉(zhuǎn)向機(jī)的研究是非常有必要的。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容：技術(shù)要求：1、 齒條靜強(qiáng)度；2、 轉(zhuǎn)向行程及自由間隙；3、 機(jī)械效率；4、 壓力損失；5、 內(nèi)泄漏；6、 輸入輸出特性。7、主要內(nèi)容：1、選定參照車型，選擇設(shè)計(jì)方案；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；3、利用CATIA軟件進(jìn)行微型車轉(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

6、配；4、使用CATIA軟件將三維建模圖轉(zhuǎn)化為2D圖；5、利用CATIA軟件對(duì)轉(zhuǎn)向器主要傳動(dòng)零件進(jìn)行應(yīng)力分析。 進(jìn)度安排：1、2010年09 月18日 開始聯(lián)系導(dǎo)師2、2010年10月12日 在廣泛閱讀文獻(xiàn)基礎(chǔ)上與導(dǎo)師討論并選題。3、2010年11月05日 閱讀文獻(xiàn)，收集資料，撰寫文獻(xiàn)綜述。4、2010年12月28日 提交開題報(bào)告，擬訂設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案。5、2010年01月01日 著手設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)6、2011年03月01日 進(jìn)行設(shè)計(jì)。7、2011年04月15日 緊緊抓住“理論基礎(chǔ)、研究方法以及產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用”三大環(huán)節(jié)撰寫初稿。8、2011年05月01日 導(dǎo)師審閱和修改。9、2011年06月01日 定稿

7、9、2011年06月19日 答辯 同組設(shè)計(jì)者及分工：指導(dǎo)教師簽字：_ 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字：_ 年 月 日階 段 檢 查 記 錄完 成 情 況存 在 問 題簽 字開 題 檢 查中 期 檢 查結(jié) 束 驗(yàn) 收微型車轉(zhuǎn)向機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)力分析摘 要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指在汽車行駛過程中按駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向的裝置，是汽車重要的部件之一。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，因而在該車型上得到了廣泛的運(yùn)用。本文研究的參考車型為07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型，首先根據(jù)車型選定轉(zhuǎn)向機(jī)和轉(zhuǎn)

8、向操縱系統(tǒng)的方案和主要進(jìn)程，然后根據(jù)這款車的基本數(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。關(guān)鍵詞 微型車；轉(zhuǎn)向機(jī)；轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)；AutoCAD；CATIA；有限元分析Micro-car and its steering gear control system design and stress analysisAb

9、stractThe steering system is changes its travel direction frequently in the 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 rigidity i

10、s 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, thus obtained the widespread utilization in this vehicle type. This article studies the refe

11、rence 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 and the main advancement, then acts according to this model of vehicle's master data initially to decide the gear's and

12、rack 's basic size, then initially decides other major component's size, after the examination unmistakable, draws up the two-dimensional schematic drawing. Then carries on the three-dimensional model with the CATIA software the manufacture, To the size which initially decides makes the revi

13、sion in the modelling process, after the assembly completes, carries on the analysis again using the software own finite element function counter gear and rack, obtains the conclusion compares again with the material request, if does not tally must carry on the design to the part. After the three-di

14、mensional model manufacture completes, inducts AutoCAD to carry on the edition again.Key Words Compact car; Steering unit; Changes the control system; AutoCAD; Catia; Finite element analysis 目 錄摘 要XAbstractXI第 1 章 緒論141.1 課題研究的目的和意義141.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀141.3 主要研究?jī)?nèi)容16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172.1轉(zhuǎn)向機(jī)方案選擇172.2初

15、定轉(zhuǎn)向機(jī)尺寸202.3轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)計(jì)算212.4轉(zhuǎn)向齒輪的強(qiáng)度校核21 齒輪接觸強(qiáng)度校核21 齒輪抗彎強(qiáng)度校核222.5 本章小結(jié)23第 3 章 利用CATIA構(gòu)建實(shí)體模型243.1 轉(zhuǎn)向機(jī)的三維建模24 轉(zhuǎn)向機(jī)主動(dòng)齒輪的三維建模24 轉(zhuǎn)向機(jī)從動(dòng)齒條的三維建模24 轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的三維建模253.2 轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的三維建模28 萬(wàn)向節(jié)的三維建模28 轉(zhuǎn)向盤的三維建模303.3 其他零件的三維建模313.4 裝配333.5 生成二維CAD圖353.6 本章小結(jié)35第 4 章 對(duì)齒輪齒條的強(qiáng)度應(yīng)力分析364.1 對(duì)主動(dòng)齒輪的強(qiáng)度分析364.2 對(duì)從動(dòng)齒條的強(qiáng)度分析384.3 本章小結(jié)38結(jié) 論39致

16、謝40參考文獻(xiàn)41附錄（開題報(bào)告）41第 1 章 緒論1.1 課題研究的目的和意義本課題研究的目的是設(shè)計(jì)計(jì)算某微型車轉(zhuǎn)向機(jī)，應(yīng)用三維建模軟件建立微型車轉(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。力求熟悉一般汽車部件的設(shè)計(jì)過程，為以后學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。進(jìn)入新世紀(jì), 中國(guó)汽車工業(yè)走上了發(fā)展的快車道。在加入WTO后的五年間, 中國(guó)汽車產(chǎn)銷量增長(zhǎng)了3倍。2006年全國(guó)汽車產(chǎn)銷量突破720萬(wàn)輛, 一舉上升到世界前三位。汽車產(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)期隨著影響中國(guó)汽車需求市場(chǎng)的價(jià)格、居民收入和消費(fèi)結(jié)構(gòu)、汽車信貸、消費(fèi)環(huán)境的改善，特別是跨國(guó)公司主導(dǎo)下的汽車合資

17、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)成為全球最大汽車市場(chǎng)，年銷量達(dá)到1700萬(wàn)輛，汽車保有量超過1億輛。微型汽車一般是指發(fā)動(dòng)機(jī)排量不超過1.1L，車身長(zhǎng)度、寬度、高度不超過3.8m、1.6m和2m, 最大載貨量不超過600kg 的汽車。微型汽車產(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、微型客車和微型貨車。微型汽車在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了20多年，從19832004年微型車產(chǎn)銷量數(shù)據(jù)來(lái)看，中國(guó)微型汽車市場(chǎng)在20多年的時(shí)間里，產(chǎn)銷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), 微型汽車行業(yè)在國(guó)

18、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)中將有較大幅度的提高12。我國(guó)在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，汽車零部件的設(shè)計(jì)及其發(fā)展也極其重要。在國(guó)內(nèi)，隨著微型汽車的開發(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擴(kuò)大至中型, 甚至在高級(jí)小客車上也有采用的。因而作為汽車重要的部件，轉(zhuǎn)向機(jī)的研究是非常有必要的。1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀用來(lái)改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)叫做汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(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)，

19、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。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)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。2、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器：這種轉(zhuǎn)向器有兩對(duì)傳動(dòng)副組成，一

20、對(duì)是螺桿、螺母，另一對(duì)是齒條、齒扇或曲柄銷。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51112?，F(xiàn)代汽車馬力大、速度快，為了操縱的輕便和靈敏，中高檔次的轎車轉(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，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)代的汽車上得到十分廣泛的應(yīng)用。而且現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了電子控制速度傳感型的轎車動(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。在停車時(shí)

21、能提供足夠的助力，隨著車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。對(duì)于微型汽車而言，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器都有，但因?yàn)槠滠圀w空間小、燃料消耗少、車速普遍不高等特點(diǎn)，目前大多數(shù)微型車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，部分車型加上了液壓助力或者是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。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)展速度超過循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。國(guó)外該類轉(zhuǎn)向器發(fā)展已經(jīng)

22、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811。1.3 主要研究?jī)?nèi)容本文具體要做以下研究工作：1、選定參照車型，選擇設(shè)計(jì)方案；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；3、利用CATIA軟件進(jìn)行微型車轉(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；4、使用CATIA軟件將三維建模圖轉(zhuǎn)化為2D圖；5、利用CATIA軟件對(duì)轉(zhuǎn)向器主要傳動(dòng)零件進(jìn)行應(yīng)力分析。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2.1轉(zhuǎn)向機(jī)方案選擇轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來(lái)改變汽車的行駛方向和保持汽車直線行駛的機(jī)構(gòu)，對(duì)轉(zhuǎn)向齒輪的正確運(yùn)動(dòng)和汽車的安全行駛

23、影響很大。汽車轉(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)三大部分組成21。由于研究的是微型汽車，所以設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向機(jī)應(yīng)該滿足微型車空間小、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)上選取了一款汽車作為研究的對(duì)象?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的微型汽車種類繁多，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，該車的基本配置數(shù)據(jù)如下：表2-1 07款奇瑞QQ3 0.8 MT基本型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)引擎CAC-SQR372/直列3缸雙頂置凸輪軸12V

24、多點(diǎn)電噴汽油機(jī)標(biāo)準(zhǔn)變速器手動(dòng) 5檔標(biāo)準(zhǔn)排量812 cc最大功率38/6000 KW/rpm最大扭矩 70/3500-4000 N·m/rpm最高時(shí)速130.0 km/h驅(qū)動(dòng)方式前置前驅(qū)懸掛方式麥弗遜式獨(dú)立懸架,圓柱螺旋彈簧,雙向作用筒式減振器/縱向拖曳臂式懸架,圓柱螺旋彈簧,雙向作用筒式減振器轉(zhuǎn)向助力非助力轉(zhuǎn)向式輪    胎155/65R13車身重量880 kg軸    距2340 mm輪    距1295/1260 mm(前/后)長(zhǎng)/寬/高3550/14

25、95/1485圖2-1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式齒輪齒條式轉(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)面輸入，中間輸出；側(cè)面輸入，一端輸出。圖2-2 V形斷面齒條 圖2-3 Y形斷面齒條采用側(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縱向?qū)ΨQ平面附近。由于拉桿長(zhǎng)度增加，車輪上、下跳動(dòng)時(shí)拉桿擺角減小，有利于減少車輪上、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

26、開有軸向的長(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，常用在平頭貨車上。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。圖2-2 V形斷面齒條為了使運(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)向器。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?。晃挥邶X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)車輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向機(jī)工作時(shí)，如在齒條上作用

27、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，我選擇的是V形斷面齒條。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的一系列零部件，包括轉(zhuǎn)向盤，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)向盤需要簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)一下9。 圖2-4 轉(zhuǎn)向盤 圖2-5 萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)向盤由輪緣、輪輻和輪轂組成，如圖2-4所示。轉(zhuǎn)向盤輪轂的細(xì)牙內(nèi)花鍵與轉(zhuǎn)向軸連接，轉(zhuǎn)向盤上都裝有喇叭按鈕，有些轎車的轉(zhuǎn)向盤上還裝有車速控制開關(guān)和安全氣囊13。圖2-6 雙萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)布置圖萬(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)方向沒有彈性、動(dòng)力靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞，

28、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交角，在汽車上應(yīng)用最為普遍，如圖2-5所示。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。具體的方法如下：1、采用雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)；2、第一萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角1與第二萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角2 相等；3、第一萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉與第二

29、萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉在同一平面內(nèi)。關(guān)于主要零件材料的選擇1521：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0.81.2mm。由于所研究的是微型汽車，根據(jù)車型的特點(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。2.2初定轉(zhuǎn)向機(jī)尺寸齒輪齒條式轉(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：表2-2 主動(dòng)齒輪幾何尺寸表分度圓直徑25mm基圓半徑23.5mm齒頂高2.5mm齒根高3.1

30、25mm齒頂圓直徑30mm齒根圓直徑18.75mm分度圓齒距7.854mm分度圓齒厚3.93mm2.3轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)計(jì)算圖2-7 轉(zhuǎn)向軸的吸能裝置示意圖轉(zhuǎn)向盤是操縱機(jī)構(gòu)中最為重要的部分，駕駛著要通過轉(zhuǎn)向盤來(lái)完成汽車的轉(zhuǎn)向，方向盤的尺寸和轉(zhuǎn)向時(shí)輕便程度有很大關(guān)系，轉(zhuǎn)向盤直徑小了，轉(zhuǎn)向很是笨重，而直徑大了，與汽車整體就不很協(xié)調(diào)，微型車空間本來(lái)就很小，轉(zhuǎn)向盤必須特別合適才行。我選擇轉(zhuǎn)向盤外徑380mm ，轉(zhuǎn)向盤輪緣直徑50mm。轉(zhuǎn)向軸時(shí)連接轉(zhuǎn)向盤和轉(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)，車速逐漸提高，轉(zhuǎn)向軸上面也要有相應(yīng)的吸能裝置。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，

31、當(dāng)汽車受到巨大沖擊時(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。2.4轉(zhuǎn)向齒輪的強(qiáng)度校核2.4.1 齒輪接觸強(qiáng)度校核校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度，由式： (2-1)式中各設(shè)計(jì)參數(shù)：1、計(jì)算載荷系數(shù)K (2-2)2、計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (2-3)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，如下表表2-3 式(2-1)中參數(shù)的值載荷系數(shù)K1.65轉(zhuǎn)矩( N*mm)133000齒輪模數(shù)2.5齒輪分度園直徑( mm)25齒寬b(0mm)30齒數(shù)比u3.0彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)2.4重合度系數(shù)0.725螺旋角系數(shù)0.9834、由于選擇的齒輪材料為，因此接觸疲

32、勞極限應(yīng)為 壽命系數(shù)安全系數(shù)所以 由式(2-1)得： 滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度2.4.2 齒輪抗彎強(qiáng)度校核校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，由式： (2-4)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，如下表表2-3 式(2-4)中各參數(shù)的值載荷系數(shù)K1.65轉(zhuǎn)矩( N*mm)133000齒輪模數(shù)2.5齒輪分度園直徑( mm)25齒寬b(mm)30齒形系數(shù)3.6應(yīng)力修正系數(shù)1.45重合度系數(shù)0.64螺旋角系數(shù)0.9由于選擇的齒輪材料為，因此彎曲疲勞極限應(yīng)為=590 由圖查得壽命系數(shù)=1.0由表查得安全系數(shù)=1.25所以 由公式(2-4)可得 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。2.5 本章小結(jié)

33、本章介紹了微型汽車轉(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)參照的車型，根據(jù)車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)計(jì)無(wú)誤。第 3 章 利用CATIA構(gòu)建實(shí)體模型3.1 轉(zhuǎn)向機(jī)的三維建模轉(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。3.1.1 轉(zhuǎn)向機(jī)主動(dòng)齒輪的三維建模主動(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

34、縱系統(tǒng)的輸出軸相連，要求十分精密。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)殼體通過滾珠軸承相連接。一側(cè)長(zhǎng)44mm的軸再接一個(gè)直徑為30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。圖3-1 主動(dòng)軸該齒輪軸的部分?jǐn)?shù)據(jù)與轉(zhuǎn)向機(jī)外殼和

35、其他零件的尺寸相關(guān)。齒輪軸的材料為，熱處理方法為滲碳淬火。3.1.2 轉(zhuǎn)向機(jī)從動(dòng)齒條的三維建模從動(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)壓盤機(jī)構(gòu)相連。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。由于主動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)是同步的，所以依據(jù)一般汽車轉(zhuǎn)向盤從一邊打到另一邊需要34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)

36、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。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。圖3-2 從動(dòng)齒條3.1.3 轉(zhuǎn)向機(jī)殼體的三維建模轉(zhuǎn)向機(jī)殼體是裝齒輪齒條的部件，也是轉(zhuǎn)向機(jī)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。轉(zhuǎn)向機(jī)的殼體為了減輕質(zhì)量，選用鋁合金壓鑄。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

37、和齒條沒有明顯的接觸10。圖3-3 轉(zhuǎn)向機(jī)殼體連接齒輪的回轉(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。圖3-4 防塵套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)殼體在底部安有調(diào)整嚙合間隙的裝置。一個(gè)彈簧通過壓塊作用在轉(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)緊力可以通過調(diào)整螺釘調(diào)整，如圖3-5所示。圖3-5 彈簧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

38、示。圖3-6 壓塊壓塊上有一個(gè)回轉(zhuǎn)體壓盤，該壓盤連接一個(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。圖3-7 壓盤在彈簧的上部應(yīng)該有一個(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，而在蓋子周圍均勻分布著4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。圖3-8 蓋子3.2 轉(zhuǎn)向操縱系統(tǒng)的三維建模3.2.1 萬(wàn)向節(jié)的三維建模萬(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)向盤輸出的轉(zhuǎn)矩需要通過轉(zhuǎn)軸傳遞，而萬(wàn)向節(jié)就在其中起一個(gè)改變

39、方向的作用，因?yàn)檗D(zhuǎn)向盤一般是不和轉(zhuǎn)向機(jī)在同一個(gè)平面上的，由了萬(wàn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向盤才能更好的去布置，而且微型汽車結(jié)構(gòu)比較緊湊，萬(wàn)向節(jié)的作用就更大了。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)。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。圖3-9 裝配好的萬(wàn)向節(jié)十字軸萬(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

40、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。圖3-10 萬(wàn)向節(jié)叉3.2.2 轉(zhuǎn)向盤的三維建模轉(zhuǎn)向盤是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)，是整個(gè)轉(zhuǎn)向力的輸入裝置，駕駛著是通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤來(lái)完成汽車轉(zhuǎn)向的。轉(zhuǎn)向盤是一個(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。圖3-11 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向盤由輪緣、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脂，也有包皮革的，這樣有良好的手感，而且還可以防止手心出汗時(shí)握轉(zhuǎn)向盤打滑。轉(zhuǎn)向盤一般外徑在350400mm，我參照選用的車型，轉(zhuǎn)向盤外

41、徑為380mm，輪緣直徑為50mm，如圖3-11所示。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，從安全性考慮，不僅要求轉(zhuǎn)向盤應(yīng)具有柔軟的外表皮，起到緩沖作用，而且還要求轉(zhuǎn)向盤在撞車時(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。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)軸器的上下凸緣盤靠?jī)蓚€(gè)銷子與銷孔扣合在一起，銷子通過襯孔與銷孔配合，如圖3-12所示。當(dāng)發(fā)生猛烈撞車時(shí)，車身、車架產(chǎn)生嚴(yán)重變形，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向盤等部件后移。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、下凸緣盤的銷子和銷孔脫開，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。圖3-12 轉(zhuǎn)向軸吸能裝置

42、3.3 其他零件的三維建模整個(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。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。圖3-13 滾動(dòng)軸承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，沒有問題。圖3-14 M4螺栓圖3-15 螺母萬(wàn)向節(jié)中的擋圈沒有用標(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。圖3-16 擋圈3.4 裝配萬(wàn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向機(jī)殼體、轉(zhuǎn)向盤由于零件本

43、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。圖3-17 裝配圖圖3-18 裝配爆炸圖3.5 生成二維CAD圖AutoCAD軟件是美國(guó)Autodesk公司開發(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，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

44、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，AutoCAD 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。 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、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CATIA生成的圖不是最終的，需要進(jìn)一步完善才可以。3.6 本章小結(jié)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

45、維實(shí)體模型。在三維建模的過程中，熟悉了軟件，掌握了一定運(yùn)用CATIA軟件的水平。在具體建模過程中很多情況都預(yù)料不到，雖然開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。 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，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)，在本章中通過對(duì)AutoCAD的

46、使用，更能熟悉該軟件，為以后打下一個(gè)很好的基礎(chǔ)。第 4 章 對(duì)齒輪齒條的強(qiáng)度應(yīng)力分析本章將利用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34：1、在CATIA軟件中創(chuàng)建三維模型；2、定義模型材料；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)；4、導(dǎo)入CATIA靜態(tài)分析模塊；5、指定所要分析零件的單元網(wǎng)格；6、檢查模型；7、設(shè)置邊界條件；8、設(shè)置載荷條件；9、設(shè)置算例的屬性；10、計(jì)算模型；11、生成應(yīng)力圖。4.1 對(duì)主動(dòng)齒輪的強(qiáng)度分析主動(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)向軸傳遞過來(lái)轉(zhuǎn)矩，它承受著一定的齒條給它的反作

47、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。通過應(yīng)力分析，能夠找到齒輪的最大應(yīng)力點(diǎn)，由此點(diǎn)的應(yīng)力是否超過許用應(yīng)力來(lái)判斷齒輪的設(shè)計(jì)是否合理。如果超過了許用應(yīng)力就應(yīng)該修改零件的尺寸，直到應(yīng)力分析合格為止。齒輪軸的材料是，查找資料得知該材料的屈服極限是590。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，在齒輪的一個(gè)齒上也有固定約束。由前幾章可得知，轉(zhuǎn)向盤外徑380mm，轉(zhuǎn)動(dòng)力取駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤輪緣上的最大瞬時(shí)力700N，由此可得最大轉(zhuǎn)矩為133000N.mm

48、。轉(zhuǎn)矩作用在齒輪軸和轉(zhuǎn)向輸出軸連接的部位。執(zhí)行分析可得：圖4-1 齒輪軸的應(yīng)力分析(1)圖4-2齒輪軸的應(yīng)力分析(2)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。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。4.2 對(duì)從動(dòng)齒條的強(qiáng)度分析齒條也是轉(zhuǎn)向機(jī)中重要的部件，它承受從齒輪傳遞過來(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。齒輪的材料是45號(hào)鋼，其屈服極限是290。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。執(zhí)行分析可得：圖4-3 齒條的應(yīng)力分析如圖(4-3)可知，最大應(yīng)力為52.3，而且最大應(yīng)