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某乘用車齒條助力式轉向某乘用車齒條助力式轉向系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計答辯人：郭興川導 師：劉濤2014年6月24日哈爾哈爾濱濱工工業(yè)業(yè)大大學學（威海）（威海）目錄頁目錄頁contents0101緒論及原理分析緒論及原理分析0202結構參數(shù)設計結構參數(shù)設計0303轉向梯形的優(yōu)化設計轉向梯形的優(yōu)化設計0404三維建模和有限元分析三維建模和有限元分析1、緒論和原理分析和原理分析12將EPS和其他系統(tǒng)比較，介紹了EPS的特點，并從國內(nèi)研究現(xiàn)狀和國外研究現(xiàn)狀兩部分闡述EPS的研究現(xiàn)狀。闡述了本課題研究的目的和意義，旨在嘗試通過對齒條助力式轉向系統(tǒng)的設計，彌補常規(guī)轉向系統(tǒng)在結構和性能上的不足，達到更好的轉向效果。-研究的目的和意義-國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1、緒論和原理分析和原理分析3（1）對轉向系統(tǒng)進行設計計算。對轉向系方案進行選擇，確定轉向系的主要參 數(shù)，對主要部件進行結構設計。（2）對轉向梯形進行優(yōu)化設計。對轉向梯形數(shù)學模型進行推導，分析理想的左右轉向輪轉角關系和實際的左右轉向輪轉角的關系，用Matlab對轉向梯形進行優(yōu)化，給出優(yōu)化結果，并做驗證分析。（3）用CATIA建立齒條助力式轉向系統(tǒng)完整的三維實體模型。（4）基于ANSYS對轉向節(jié)進行有限元分析。（5）繪制齒條助力式轉向系統(tǒng)完整的工程圖,包括轉向傳動機構裝配圖、轉向操縱機構裝配圖及重要部件零件圖。-本文主要內(nèi)容1、緒論和原理分析和原理分析4-電動助力轉向機構示意圖1、緒論和原理分析和原理分析5-電動助力轉向系統(tǒng)的車速感應型助力特性當車速Va=0時，相當于汽車在原地轉向，助力特性曲線的位置居其他各條曲線之上，助力強度達到最大。隨著車速Va不斷升高，助力特性曲線的位置也逐漸降低，直至車速Va達到最高車速Vamax為止，此時的助力強度已為最小，而路感強度達到最大。目錄頁目錄頁contents0101緒論及原理分析緒論及原理分析0202結構參數(shù)設計結構參數(shù)設計0303轉向梯形的優(yōu)化設計轉向梯形的優(yōu)化設計0404三維建模和有限元分析三維建模和有限元分析2、結構參數(shù)構參數(shù)設計序號序號參數(shù)名稱參數(shù)名稱數(shù)值數(shù)值序號序號參數(shù)名稱參數(shù)名稱數(shù)值數(shù)值1總質量（kg）20905輪胎215/60R162輪距（mm）15906輪胎壓力（MPa）0.183軸距（mm）28007最小轉彎半徑57004方向盤直徑（mm）3508轉向軸負荷（N）7650 在對整車轉向系統(tǒng)分析之前，首先根據(jù)本田雅閣汽車參數(shù)，整理出目標車輛的整車參數(shù)。2、結構參數(shù)構參數(shù)設計 齒輪齒條轉向器的四種輸出形式：根據(jù)四種形式的齒輪齒條轉向器的特點，本設計采用圖b所示的側面輸入，兩端輸出的形式。2、結構參數(shù)構參數(shù)設計轉向系計算載荷的確定序號序號參數(shù)名稱參數(shù)名稱數(shù)值數(shù)值序號序號參數(shù)名稱參數(shù)名稱數(shù)值數(shù)值1阻力矩（Nmm）340805.15輪胎直徑（mm）5402轉向盤手力（N）122.26橫拉桿直徑（mm）153輪輞直徑（mm）406.47齒輪軸直徑(mm)304梯形臂長度（mm）1508轉向器角傳動比18經(jīng)過計算，選擇轉向傳動機構的初選參數(shù)：2、結構參數(shù)構參數(shù)設計齒條的設計經(jīng)過計算，得出齒條的尺寸設計參數(shù)：序號項目尺寸參數(shù)()1總長7302直徑253齒數(shù)204法向模數(shù)32、結構參數(shù)構參數(shù)設計齒條的二維圖2、結構參數(shù)構參數(shù)設計齒輪軸的設計經(jīng)過計算，得出齒輪軸的尺寸設計參數(shù)：序號項目尺寸參數(shù)(mm)1總長1202齒寬353齒數(shù)74法向模數(shù)35螺旋角 206螺旋方向左旋2、結構參數(shù)構參數(shù)設計齒輪軸的二維圖2、結構參數(shù)構參數(shù)設計轉向橫拉桿及其端部的二維圖根據(jù)參考車型的參數(shù)，得出轉向橫拉桿及其端部的尺寸，并進行結構設計，其二維圖如圖所示：2、結構參數(shù)構參數(shù)設計齒條調(diào)整裝置根據(jù)參考車型的參數(shù)，得到齒條調(diào)整裝置的齒條導向座、彈簧、調(diào)節(jié)螺塞和鎖緊螺母的參數(shù)，并進行結構設計，其二維圖如圖所示：目錄頁目錄頁contents0101緒論及原理分析緒論及原理分析0202結構參數(shù)設計結構參數(shù)設計0303轉向梯形的優(yōu)化設計轉向梯形的優(yōu)化設計0404三維建模和有限元分析三維建模和有限元分析3、轉向梯形的向梯形的優(yōu)化化設計用Matlab對轉向梯形進行優(yōu)化設計，優(yōu)化前后汽車內(nèi)外輪轉角關系如下圖所示。優(yōu)化前3、轉向梯形的向梯形的優(yōu)化化設計用Matlab對轉向梯形進行優(yōu)化設計，優(yōu)化前后汽車內(nèi)外輪轉角關系如下圖所示。優(yōu)化后目錄頁目錄頁contents0101緒論及原理分析緒論及原理分析0202結構參數(shù)設計結構參數(shù)設計0303轉向梯形的優(yōu)化設計轉向梯形的優(yōu)化設計0404三維建模和有限元分析三維建模和有限元分析4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 根據(jù)轉向傳動方案的選取、尺寸結構的計算及參考車型的參數(shù)，繪制了齒條助力式轉向系統(tǒng)三維圖：轉向系統(tǒng)總裝配圖4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 根據(jù)轉向傳動方案的選取、尺寸結構的計算及參考車型的參數(shù)，繪制了齒條助力式轉向系統(tǒng)三維圖：轉向傳動機構4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 根據(jù)轉向傳動方案的選取、尺寸結構的計算及參考車型的參數(shù)，繪制了齒條助力式轉向系統(tǒng)三維圖：轉向操縱機構4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 將轉向節(jié)導入到ANSYS軟件中，對轉向節(jié)在越不平路面、緊急制動和側滑三種危險工況下進行有限元分析：越不平路面變形圖越不平路面應力圖4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 將轉向節(jié)導入到ANSYS軟件中，對轉向節(jié)在越不平路面、緊急制動和側滑三種危險工況下進行有限元分析：越不平路面變形圖越不平路面應力圖4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 緊急制動工況下緊急制動變形圖緊急制動應力圖4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析 側滑工況下側滑變形圖側滑應力圖4、三、三維實體建模及有限元分析體建模及有限元分析有限元結果分析有限元結果分析 經(jīng)過對轉向節(jié)在越不平路面、緊急制動和側滑三種危險工況下進行有限元分析，結果表明轉向節(jié)在三種危險工況下的變形均很小，在許用范圍內(nèi)。而應力均小于許用應力394MPa，所以轉向節(jié)的結構設計符合要求。6、致、致謝謝謝！謝謝！