循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副建模與動態(tài)特性分析.pdf

1、轉(zhuǎn)向器是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的關(guān)鍵零部件，對汽車安全行駛起著至關(guān)重要的作用。汽車對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向性能在不同工況下的要求是不同的，汽車高速直線行駛時，需要較小的傳動比使方向盤更加沉重以保證車輛行駛的穩(wěn)定性；汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，需要較大的傳動比使車輛具備較高的輕便機動性。變比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了此問題，在一定程度上改善了“輕”與“靈”之間的矛盾。
　　本文以循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副為研究對象，提出了從建模到有限元分析再到優(yōu)化的完整的設(shè)計思路。根

2、據(jù)變傳動比曲線，確定變比齒輪副中齒扇與齒條的運動關(guān)系；基于包絡(luò)原理，通過范成仿真法，建立變比齒輪副的三維模型；通過理論分析，建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)梯形結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型和運動模型；結(jié)合實際加載情況，對變比齒輪副嚙合傳動過程進行動態(tài)有限元分析，并研究其嚙合過程中的動態(tài)特性；基于變比齒輪副的動態(tài)特性研究，提出了一種齒廓擬合優(yōu)化的方法。
　　論文的主要工作如下：
　?。?）根據(jù)變傳動比曲線，通過對CATIA的二次開發(fā)，模擬齒輪的范成加工過程，建

3、立變比齒輪副的三維模型。
　?。?）以理論力學(xué)為基礎(chǔ)，研究循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)梯形結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型以及其運動模型；分析實際工況下，轉(zhuǎn)向器所受到的阻力矩，并作為有限元分析施加載荷的依據(jù)。
　?。?）通過理論計算，分析變比齒輪副嚙合過程中的力學(xué)特性，并與有限元仿真結(jié)果進行對比分析。
　?。?）基于對變比齒輪副的瞬態(tài)動力學(xué)分析，對變比齒輪副嚙合傳動過程中的動態(tài)特性進行研究。分析不同工況下（不同載荷、是否考慮摩擦情況），變比齒輪副的

4、力學(xué)特性（動態(tài)接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力的分布及其變化規(guī)律）與運動特性（傳動誤差、速度以及加速度變化規(guī)律）。
　　（5）基于變比齒輪副動態(tài)嚙合特性，以接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力為約束條件，以動態(tài)傳動誤差為優(yōu)化目標(biāo)，對齒廓擬合方法進行優(yōu)化，為齒輪的優(yōu)化設(shè)計提出一種思路。
　　本文提出了循環(huán)球式變比轉(zhuǎn)向器齒輪副從范成仿真建模到基于有限元的動態(tài)特性分析再到齒廓擬合優(yōu)化完整的流程，對變比轉(zhuǎn)向器的研究具有重要的意義，對我國轉(zhuǎn)向器的發(fā)展具有現(xiàn)實