汽車轉向器設計及參數化建模范文

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摘要：本次設計是對汽車轉向器的結構、原理、功用作詳細的了解和認識。查閱相關的資料和書籍分析齒輪齒條式轉向器的優缺點、布置形式及應用狀況，確定了對本次所需要設計轉向器的結構方案。根據預設車輛的性能參數對齒輪齒條轉向器進行參數化建模。

關鍵詞：轉向器；齒輪齒條；參數化；建模

0引言

根據某車的性能參數、市場需求及價格定位來對該車的轉向系統進行設計，結合同級車型的轉向器的選取將本次設計的轉向器確定為齒輪齒條式轉向器。對本次設計的轉向器的結構形式和在汽車中的布置形式進行分析確定。

1選型

由于直齒圓柱齒輪和直齒齒條嚙合會使轉向器的運轉平穩性下降，沖擊增大，工作噪聲增加等，本次設計采用的是斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合，可以使轉向器的重合度增加，運轉穩定、沖擊力和工作噪聲都有所減小，并且這樣設計使齒輪軸軸線與齒條的軸線之間的夾角更符合本次的設計要求，降低了設計難度，簡化了設計過程。從上述分析可以看出，齒條圓形斷面不僅滿足了本次的設計要求，而且制作工藝比較簡單，結構也比較簡單；有效地降低了設計難度和制造成本。所以選擇的是齒條斷面形狀為圓形[1-2]。最終的方案確定為：側面輸入兩端輸出的輸出形式；齒輪齒條為斜齒；齒條斷面形狀為圓形。

2參數化建模

CATIA是法國達索公司于1975年起開始發展的一套完整的3DCAD/CAM/CAE一體化軟件。在對于小齒輪的建模主要用到起3D建模功能。由于采用包絡原理仿真法建模，以小齒輪作為刀具，齒輪的建模精度直接影響到齒條的精度。通過熟悉軟件的相關功能，并根據齒輪的相關幾何特征，參考其他軟件中的建模方法，總結出的CATIA建模方法，主要步驟如下[3-4]：在CATIA中的f（x）工具輸入齒輪參數，通過fog功能定制齒輪漸開線的公式，繪制基圓、分度圓、齒根圓、齒頂圓及漸開線。將輪廓線與齒根圓倒角。建立一個平面A（通過z軸和漸開線與分度圓的交點），再建新平面B與A平面成一夾角，轉角基準為Z軸，將輪廓線關于新建的對稱平面做鏡像，將輪廓線剪裁出來。平移和旋轉工具，做出另一端面的輪廓線，用多截面曲面multisections做出齒曲面，插入零件設計模塊，用closesurface命令分別將兩個曲面閉合成實體，用環形陣列將齒輪的所有輪齒陣列出來得到齒輪。在零件設計模塊中制作出的齒輪軸三維模型。結合齒輪和齒條的尺寸和配合尺寸，在考慮加工和輕量化等條件下進行建模。支架和齒條套建模。在catia轉配設計模塊中將上面所有零件進行裝配，裝配出的轉向器三維模型如圖1所示。

3結論

本設計通過資料的查詢，了解到轉向器的結構、原理以及國內外的發展，對轉向器的分類和不同車型上的使用進行了分析。同時對轉向器的設計也有了初步的方案；對轉向器的類型的確定—齒輪齒條式轉向器。

參考文獻：

[1]胡海峰.轉向器齒輪齒條設計與受力分析[J].科技創新與應用，2013.

[2]賈巨民，張蕾，唐天元，吳宏基，劉健.汽車變速比齒輪齒條式轉向器的嚙合原理[J].機械科學與技術，1998.

[3]鄒光明，尹志朋，王東雄，劉源泂，汪豪蒂.基于不完全齒輪齒條機構的小車轉向系統研究[J].機械工程師，2014.

[4]陳丁躍，楊勵，郭澤紅，賀志瑛.乘用車齒輪齒條式的液壓助力轉向系統匹配[J].華僑大學學報（自然科學版），2015.

作者：尹威；周麗麗；袁成志；左博文；周振宇 單位：北華大學汽車與建筑工程學院