轉(zhuǎn)向器是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最核心的部件,承擔(dān)著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要功能。傳統(tǒng)定速比轉(zhuǎn)向器不能同時滿足轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向靈敏性兩大指標(biāo),影響了汽車操縱穩(wěn)定性。機械式變速比轉(zhuǎn)向器不僅使汽車在轉(zhuǎn)向過程中兼顧了汽車轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向靈敏性,而且具有可靠性高、成本低、通用性強等優(yōu)點,因此愈發(fā)受到研究人員的重視。機械式變速比轉(zhuǎn)向器齒輪齒條現(xiàn)有的設(shè)計方法中,共軛原理解析法在求齒面方程時存在解不唯一的情況,而范成仿真法有切除痕跡,導(dǎo)致精確度不足。為此,本文以機械式變速比轉(zhuǎn)向器齒輪齒條機構(gòu)為對象,深入研究其精確設(shè)計方法和嚙合性能。本文首先從汽車轉(zhuǎn)向性能和轉(zhuǎn)向功能的角度分析了變速比齒輪齒條傳動比曲線設(shè)計要求,明確了變速比齒輪齒條傳動比曲線變化特點,建立了變速比齒輪齒條傳動比曲線通項公式,并分別研究了通項公式中各個參數(shù)的選取依據(jù)和計算方法。此外,分析了變速比轉(zhuǎn)向靈敏性和轉(zhuǎn)向輕便性的評價方法,驗證了變速比齒輪齒條傳動比曲線設(shè)計方法的正確性和有效性。結(jié)合非圓齒輪相關(guān)理論,研究了變速比齒輪齒條嚙合原理,建立了變速比齒輪齒條包絡(luò)數(shù)學(xué)模型,從而對變速比齒條進行離散化包絡(luò)成形,并提出了一種高效精確的變速比齒條齒廓點提取算法�；贛at... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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機械式變速比轉(zhuǎn)向器原理

11第2章變速比齒輪齒條傳動比曲線設(shè)計與分析變速比轉(zhuǎn)向曲線體現(xiàn)了機械式變速比轉(zhuǎn)向器的理論轉(zhuǎn)向性能。機械式變速比轉(zhuǎn)向器的設(shè)計目標(biāo)是在傳動過程中實現(xiàn)特定的轉(zhuǎn)向比曲線，從而改善汽車轉(zhuǎn)向性能。由于變速比轉(zhuǎn)向曲線和齒輪齒條結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇密切相關(guān)、互相影響，所以合理的變速比轉(zhuǎn)向曲線是變速比齒輪齒條建模和嚙合性能分析的前提。2.1變速比齒輪齒條基礎(chǔ)參數(shù)計算2.1.1變速比齒輪齒條傳動形式分類根據(jù)齒輪齒條齒線種類和軸線的相對位置，變速比齒輪齒條傳動類型可分為：①平行軸式變速比齒輪齒條傳動副，包括直齒齒輪齒條傳動副，如圖2-1（a）所示、斜齒齒輪齒條傳動副，如圖2-1（b）所示；②交錯軸式變速比齒輪齒條傳動副采用斜齒輪齒條傳動副，ψ為安裝角，如圖2-1（c）所示。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器通常采用平行軸式斜齒輪齒條傳動和交錯軸式斜齒輪齒條傳動，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器采用平行軸式直齒輪齒條傳動。（a）平行軸直齒齒輪齒條（b）平行軸斜齒齒輪齒條（c）交錯軸斜齒齒輪齒條圖2-1變速比齒輪齒條副傳動形式分類在變速比曲線設(shè)計過程中，平行軸式直齒輪齒條傳動和斜齒輪齒條傳動可看做交錯軸式斜齒輪傳動的特例，因此本章主要對交錯軸式斜齒輪齒條變速比曲線進行設(shè)計和分析。

15對于裝有動力轉(zhuǎn)向裝置的汽車，轉(zhuǎn)向阻力由動力裝置克服，駕駛員對方向盤的輸入只考慮角輸入，此時采用變速比轉(zhuǎn)向器的主要目的是減少方向盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)，從而提高汽車轉(zhuǎn)向靈敏性，增強汽車通過能力和機動能力，因此要選用較大的線角傳動比。由以上分析可以得到結(jié)論：變速比曲線設(shè)計時必須兼顧轉(zhuǎn)向輕便性和轉(zhuǎn)向靈敏性，因此令曲線中間位置與兩端位置的傳動比差值為最大值，即變速比曲線為上凸形或下凹形，具體如下圖2-2所示。（a）無助力變速比曲線（b）助力變速比曲線圖2-2變速比曲線類型2.2.2曲線特點要求（1）曲線光滑變速比轉(zhuǎn)向器出現(xiàn)以來，隨著國內(nèi)外工程師對相關(guān)理論的研究，變速比曲線形式不斷地發(fā)展。早期由于設(shè)計原理和制造工藝的限制，變速比曲線由多段折線構(gòu)成，如日本精工株式會社（NSK）設(shè)計的變速比曲線，如圖2-3（a）所示和美國通用汽車公司（GM）設(shè)計的變速比曲線，如圖2-3（b）所示；由于折線式變速比曲線存在折點，駕駛員轉(zhuǎn)向時會有頓挫卡滯的感覺，轉(zhuǎn)向不流暢，因此折線式變速比曲線慢慢被圓滑曲線代替，如德國采埃孚股份公司（ZF）設(shè)計的變速比曲線，如圖2-3（c）所示，澳大利亞A.E.BISHOP公司設(shè)計的擺線過渡式變速比曲線，如圖2-3（d）所示[50]。


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