变速比转向器齿轮齿条设计及啮合性能分析
发布时间：2021-08-13 01:00
转向器是汽车转向系统最核心的部件,承担着转向系统的主要功能。传统定速比转向器不能同时满足转向轻便性和转向灵敏性两大指标,影响了汽车操纵稳定性。机械式变速比转向器不仅使汽车在转向过程中兼顾了汽车转向轻便性和转向灵敏性,而且具有可靠性高、成本低、通用性强等优点,因此愈发受到研究人员的重视。机械式变速比转向器齿轮齿条现有的设计方法中,共轭原理解析法在求齿面方程时存在解不唯一的情况,而范成仿真法有切除痕迹,导致精确度不足。为此,本文以机械式变速比转向器齿轮齿条机构为对象,深入研究其精确设计方法和啮合性能。本文首先从汽车转向性能和转向功能的角度分析了变速比齿轮齿条传动比曲线设计要求,明确了变速比齿轮齿条传动比曲线变化特点,建立了变速比齿轮齿条传动比曲线通项公式,并分别研究了通项公式中各个参数的选取依据和计算方法。此外,分析了变速比转向灵敏性和转向轻便性的评价方法,验证了变速比齿轮齿条传动比曲线设计方法的正确性和有效性。结合非圆齿轮相关理论,研究了变速比齿轮齿条啮合原理,建立了变速比齿轮齿条包络数学模型,从而对变速比齿条进行离散化包络成形,并提出了一种高效精确的变速比齿条齿廓点提取算法。基于Mat...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机械式变速比转向器原理
11第2章变速比齿轮齿条传动比曲线设计与分析变速比转向曲线体现了机械式变速比转向器的理论转向性能。机械式变速比转向器的设计目标是在传动过程中实现特定的转向比曲线，从而改善汽车转向性能。由于变速比转向曲线和齿轮齿条结构参数的选择密切相关、互相影响，所以合理的变速比转向曲线是变速比齿轮齿条建模和啮合性能分析的前提。2.1变速比齿轮齿条基础参数计算2.1.1变速比齿轮齿条传动形式分类根据齿轮齿条齿线种类和轴线的相对位置，变速比齿轮齿条传动类型可分为：①平行轴式变速比齿轮齿条传动副，包括直齿齿轮齿条传动副，如图2-1（a）所示、斜齿齿轮齿条传动副，如图2-1（b）所示；②交错轴式变速比齿轮齿条传动副采用斜齿轮齿条传动副，ψ为安装角，如图2-1（c）所示。齿轮齿条式转向器通常采用平行轴式斜齿轮齿条传动和交错轴式斜齿轮齿条传动，循环球式转向器采用平行轴式直齿轮齿条传动。（a）平行轴直齿齿轮齿条（b）平行轴斜齿齿轮齿条（c）交错轴斜齿齿轮齿条图2-1变速比齿轮齿条副传动形式分类在变速比曲线设计过程中，平行轴式直齿轮齿条传动和斜齿轮齿条传动可看做交错轴式斜齿轮传动的特例，因此本章主要对交错轴式斜齿轮齿条变速比曲线进行设计和分析。
15对于装有动力转向装置的汽车，转向阻力由动力装置克服，驾驶员对方向盘的输入只考虑角输入，此时采用变速比转向器的主要目的是减少方向盘转动圈数，从而提高汽车转向灵敏性，增强汽车通过能力和机动能力，因此要选用较大的线角传动比。由以上分析可以得到结论：变速比曲线设计时必须兼顾转向轻便性和转向灵敏性，因此令曲线中间位置与两端位置的传动比差值为最大值，即变速比曲线为上凸形或下凹形，具体如下图2-2所示。（a）无助力变速比曲线（b）助力变速比曲线图2-2变速比曲线类型2.2.2曲线特点要求（1）曲线光滑变速比转向器出现以来，随着国内外工程师对相关理论的研究，变速比曲线形式不断地发展。早期由于设计原理和制造工艺的限制，变速比曲线由多段折线构成，如日本精工株式会社（NSK）设计的变速比曲线，如图2-3（a）所示和美国通用汽车公司（GM）设计的变速比曲线，如图2-3（b）所示；由于折线式变速比曲线存在折点，驾驶员转向时会有顿挫卡滞的感觉，转向不流畅，因此折线式变速比曲线慢慢被圆滑曲线代替，如德国采埃孚股份公司（ZF）设计的变速比曲线，如图2-3（c）所示，澳大利亚A.E.BISHOP公司设计的摆线过渡式变速比曲线，如图2-3（d）所示[50]。
本文编号：3339417
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机械式变速比转向器原理
11第2章变速比齿轮齿条传动比曲线设计与分析变速比转向曲线体现了机械式变速比转向器的理论转向性能。机械式变速比转向器的设计目标是在传动过程中实现特定的转向比曲线，从而改善汽车转向性能。由于变速比转向曲线和齿轮齿条结构参数的选择密切相关、互相影响，所以合理的变速比转向曲线是变速比齿轮齿条建模和啮合性能分析的前提。2.1变速比齿轮齿条基础参数计算2.1.1变速比齿轮齿条传动形式分类根据齿轮齿条齿线种类和轴线的相对位置，变速比齿轮齿条传动类型可分为：①平行轴式变速比齿轮齿条传动副，包括直齿齿轮齿条传动副，如图2-1（a）所示、斜齿齿轮齿条传动副，如图2-1（b）所示；②交错轴式变速比齿轮齿条传动副采用斜齿轮齿条传动副，ψ为安装角，如图2-1（c）所示。齿轮齿条式转向器通常采用平行轴式斜齿轮齿条传动和交错轴式斜齿轮齿条传动，循环球式转向器采用平行轴式直齿轮齿条传动。（a）平行轴直齿齿轮齿条（b）平行轴斜齿齿轮齿条（c）交错轴斜齿齿轮齿条图2-1变速比齿轮齿条副传动形式分类在变速比曲线设计过程中，平行轴式直齿轮齿条传动和斜齿轮齿条传动可看做交错轴式斜齿轮传动的特例，因此本章主要对交错轴式斜齿轮齿条变速比曲线进行设计和分析。
15对于装有动力转向装置的汽车，转向阻力由动力装置克服，驾驶员对方向盘的输入只考虑角输入，此时采用变速比转向器的主要目的是减少方向盘转动圈数，从而提高汽车转向灵敏性，增强汽车通过能力和机动能力，因此要选用较大的线角传动比。由以上分析可以得到结论：变速比曲线设计时必须兼顾转向轻便性和转向灵敏性，因此令曲线中间位置与两端位置的传动比差值为最大值，即变速比曲线为上凸形或下凹形，具体如下图2-2所示。（a）无助力变速比曲线（b）助力变速比曲线图2-2变速比曲线类型2.2.2曲线特点要求（1）曲线光滑变速比转向器出现以来，随着国内外工程师对相关理论的研究，变速比曲线形式不断地发展。早期由于设计原理和制造工艺的限制，变速比曲线由多段折线构成，如日本精工株式会社（NSK）设计的变速比曲线，如图2-3（a）所示和美国通用汽车公司（GM）设计的变速比曲线，如图2-3（b）所示；由于折线式变速比曲线存在折点，驾驶员转向时会有顿挫卡滞的感觉，转向不流畅，因此折线式变速比曲线慢慢被圆滑曲线代替，如德国采埃孚股份公司（ZF）设计的变速比曲线，如图2-3（c）所示，澳大利亚A.E.BISHOP公司设计的摆线过渡式变速比曲线，如图2-3（d）所示[50]。
本文编号：3339417
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