循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器應(yīng)力和疲勞分析.pdf

1、近年來，我國汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，轉(zhuǎn)向器行業(yè)隨之快速發(fā)展起來。轉(zhuǎn)向器作為汽車的關(guān)鍵總成之一，對汽車的操作性能和行駛安全影響很大。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器因具有操作輕便、傳動效率高的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各類中大型商用汽車上，但是有時出現(xiàn)由于循環(huán)球轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向螺桿斷裂、鋼球磨損破碎而導(dǎo)致交通事故發(fā)生，所以，以磨損性能和疲勞性能為主要特征的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的可靠性備受關(guān)注。
　　循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器具有兩級傳動副：轉(zhuǎn)向螺桿螺母副和螺母齒條齒扇副。目前國內(nèi)外對循環(huán)

2、球轉(zhuǎn)向器的研究大都基于剛體動力學(xué)方法和靜態(tài)線性有限元方法，并往往只針對齒條齒扇副進(jìn)行研究。這些研究的缺點(diǎn)一是沒有考慮轉(zhuǎn)向器兩級傳動副之間的耦合，二是沒有考慮轉(zhuǎn)向器的動態(tài)工作過程，特別是沒有涉及鋼球在螺桿和螺母中的滑動和滾動接觸磨損過程。采用顯式動態(tài)有限元方法可以計算模擬轉(zhuǎn)向器兩級傳動副協(xié)調(diào)工作的整個動態(tài)過程，但是，循環(huán)球動力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、各部件運(yùn)動方式多、運(yùn)動距離和運(yùn)動時間長，屬于時間歷程較長的大位移、大轉(zhuǎn)動、多接觸的非線性問題；此外

3、，循環(huán)球轉(zhuǎn)向器最大和最小部件的尺寸大小差異超過30多倍，所以，有限元網(wǎng)格規(guī)模巨大，且受最小單元控制的計算步長很小，需要用超級計算機(jī)進(jìn)行大規(guī)模并行計算求解。因此，迄今為止，尚未見到國內(nèi)外學(xué)者開展循環(huán)球轉(zhuǎn)向器集成動態(tài)有限元計算的報道。
　　本文針對常見的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器，建立包括兩級傳動副、轉(zhuǎn)向器外殼、轉(zhuǎn)向搖臂在內(nèi)的能夠反映轉(zhuǎn)向器真實(shí)工作狀態(tài)的完整循環(huán)球轉(zhuǎn)向器有限元模型，考慮各部件之間的連接、接觸，并以等效壓力的方式考慮液壓系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向器結(jié)