非圆齿扇齿条副动态啮合建模与仿真分析

汽车转向器摇臂轴通常采用非圆齿扇齿条副来实现转向过程中的非匀速传动,其设计制造大多采用经验和试凑的方法,使得产品开发周期长,效率低。针对企业对汽车转向器摇臂轴非圆齿扇齿条副设计与强度分析校核,尤其是动态啮合过程中应力应变的瞬时状态的需求,基于ANSYS ACT插件设计出摇臂轴非圆齿扇齿条副动态啮合仿真软件完成三维建模与仿真分析。该仿真软件包含创建求解项目、三维参数化建模与有限元仿真参数化3个部分,可实现摇臂轴非圆齿扇齿条副从设计到三维建模再到有限元分析的全流程参数化与模块化。相较于传统设计分析方法,将三维建模与有限元分析集成到Workbench中进行动态啮合仿真分析,极大地提高了汽车摇臂轴非圆齿扇齿条副设计与分析效率。

高速行驶方向盘摆振的鲁棒性分析及优化

针对车辆高速行驶时产生的方向盘摆振问题,通过分析方向盘摆振机理和阐述鲁棒性分析原理,提出一种大样本下摆振响应分布和摆振响应量级分析相结合的方法进行研究。构建某皮卡车型底盘硬点、轮胎、悬架结构、悬架动刚度、转向系统模型,并通过实测和CAE分析悬架模态验证模型准确性,通过CAE对方向盘摆振问题的激励源、传递路径及响应进行研究,确定各部件对方向盘摆振的贡献量,找出影响方向盘摆振的关键部件。最终通过优化方向盘转动惯量以及转向器阻尼参数,有效解决车辆高速行驶时的方向盘摆振问题,提升了问题控制鲁棒性和驾乘舒适性。本研究对于方向盘摆振问题的前期设计规避和后期优化思路具有重要的参考意义。

行星滚柱丝杠参数设计及有限元分析

行星滚柱丝杠具有精确控制、承载能力强、环境适应性好等优点,在航空航天、军事工业、汽车工业等领域应用前景广阔,同时也与精密制造、先进材料成型等行业关系模切。本文基于行星滚柱丝杠的运行原理,针对ZF 8098转向器实际工况中的空间受限和重载要求,对该转向器提出改造方案,在螺旋传动方式的基础上确定行星滚柱丝杠各部件的基本参数。使用Solid Works软件对所需行星滚柱丝杠进行三维建模,并最终对简化模型进行有限元仿真。通过对行星滚柱丝杠的参数设计及仿真分析,进一步验证其在特定工况下的可行性和稳定性,为未来重卡电动助力转向系统的结构设计提供新的思路。

转向器部件预留间隙问题研究

为解决某乘用车转向器各运动部件的装配预留间隙问题,分析转向器的结构和工作原理,对其关键部件建立计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)模型进行受力模拟,研究传动机构游隙、配合件径向偏差、浮动功能及浮动量需求,进一步建立公差尺寸链,计算并分析封闭环目标极值公差。此外,提出一种产线上100%在线检测方法,以保证在产品实际生产装配过程中,将封闭环目标极值公差控制在0.1mm。

铝合金舵机壳体压铸成型设计及应用

对铸件舵机壳体进行改型设计,完成了模具设计和压铸产品的试制加工,发现试制得到的舵机壳体中部分存在齿轮卡涉、舵机电流跳动大、舵机卡死等故障。对试制产品进行工艺分析,通过对压铸模进行结构优化改进,同时优化铸件产品的精加工工艺,解决了铸件舵机壳体的故障问题,提高了舵机产品的合格率。

转向机压块Stick-slip异响问题分析及优化

本文根据MSG型号单齿轮转向机测试驾驶员抱怨的换向异响问题,首先进行加速度贴片测试确定换向异响振幅最大区域主要来自于压块,进而影响齿条衬套与拉杆同样产生振幅,并推断出该异响类型为stick-slip噪声。然后采用故障树分析方法对压块产生噪音的主要原因逐层分析从而确定优化方向。最后从零件表面粗糙度因素和零件润滑因素两个方面确定优化方案,为相同类型问题的解决提供一定的理论参考。

交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮数字设计方法研究

汽车转向器的传动比是影响车辆转向轻便性和灵敏性的重要因素之一,车辆在转向时为了获得轻便性和灵敏性的统一需要采用变传动比转向器。通过综合分析机械式变传动比转向器的重要部件交错轴变传动比齿轮副的啮合特点,基于包络原理提出了一种全新的变传动比齿轮数字设计方法,此方法将交错轴变传动比齿轮副中斜齿轮看作由垂直于其轴线的无限接近的平面集合与其截交后截平面的集合,每个截平面称为"齿轮元",交错轴变传动比齿轮副的啮合传动可看作齿轮元的集合与变传动比齿轮的啮合,变传动比齿轮齿廓上每个齿廓点的高度值,是过此点且垂直于齿条运动方向及斜齿轮轴线的直线随此点一起啮合传动时,与此点啮合过程中遍历齿轮元集交点高度值中的最小值。基于上述方法,建立了交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮齿廓点高度值计算的数学模型,开发了求解算法,得到了变传动比齿轮的齿廓点云,并将此方法成功应用到了某型变传动比转向器的研制中,通过样件试制及测试验证了该方法的正确性。

制造误差影响齿轮副啮合的接触有限元分析方法

制造误差是影响齿轮副啮合的重要因素,研究其作用机理对齿轮的减振设计具有重要意义。首先基于几种典型制造误差的结构形式提出了一般的精确建模方法,以一对渐开线直齿轮为例,利用接触有限元分析方法对啮合过程进行仿真,发现理想齿轮副和含误差齿轮副啮合过程中的角速度、动态接触力特性表现出显著差异。然后进行单项误差影响齿轮振动的机理研究,分别以齿廓误差和齿距误差为对象,利用傅里叶变换量化分析了不同加工公差等级下的单项制造误差对齿轮副动态传递误差、角加速度特性的影响规律。研究表明:所提出的建模方法可以模拟任意形式的微小量级的制造误差,并体现在接触有限元分析中。不但能够用于精细化研究制造误差对齿轮副啮合过程的影响,还可以通过量化各项啮合特性分析单项误差影响齿轮振动的作用机理,并指导齿轮的减振设计和精度设计等。

齿轮副动态啮合特性的接触有限元分析

齿轮副动态啮合特性对齿轮系统振动机理研究及动态设计都具有重要意义,而它又与齿轮副啮合位置变化、受载弹性变形及滑动摩擦等因素密切相关。首先建立了精确的啮合齿轮副有限元分析模型,并在此基础上提出了一种可综合考虑齿轮副连续弹性啮合过程中多种影响因素的接触有限元分析方法。然后,利用该方法分别研究了考虑滑动摩擦、齿廓修形及时变刚度等因素的齿轮副低速和高速工况下连续弹性啮合过程的动态啮合特性。研究表明:该分析方法不但可以有效研究由滑动摩擦引起的节点冲击激励,以及齿廓修形设计对齿轮副啮入、啮出冲击激励的影响,而且还能有效分析具有时变刚度激励的齿轮副参数振动响应特性,可为齿轮副动态啮合特性分析提供有效的分析工具。

联合收获机底盘变速箱转向齿轮副的强度分析

履带式联合收获机的底盘变速箱转向齿轮副经常需要承受较大的冲击载荷,为提高其工作可靠性,有必要对其进行强度分析。为此,以沃得巨龙280型履带式联合收获机底盘变速箱为研究对象,通过实测行走半轴载荷谱确定转向齿轮副最大转矩,建立了联合收获机底盘变速箱转向齿轮副三维模型。同时,根据底盘变速箱转向齿轮副各个部位的应力、应变特点确定混合网格划分方案,采用SolidWorks中的Simulation模块进行有限元计算,获得了转向齿轮副的应力云图和位移云图以及应力与外载荷的映射关系,从而为变速箱的疲劳分析奠定了基础。

商用车转向器支架疲劳寿命仿真分析

为了揭示转向器支架的破坏机理,在整车实际运行工况下计算转向器支架最大受力,并在此基础上建立了转向器支架的有限元模型,在转向器质量和最大转向力矩的共同作用下对转向器支架进行静强度分析;根据S-N曲线方法、正弦载荷谱和Radioss工具对转向器支架进行疲劳寿命分析;最后将仿真结果与实际破坏形式及理化分析结果进行对比。结果表明:转向器支架满足静强度要求,但是存在局部寿命不足、一致性差的问题;仿真分析与工程实际具有较好的吻合性。

一种齿轮副模型及其在多体动力学仿真中的应用

为了建立基于优秀的多体动力学仿真软件 (ADAMS)的齿轮传动系统虚拟样机模型 ,对传统的齿轮副扭转振动模型进行动力学等价变换 ,推导出一种齿轮副传动模型。该齿轮副模型包含传统齿轮副扭转振动模型的全部动力学内容 ,能在ADAMS中方便定义 ,应用广泛。利用该齿轮副模型建立的齿轮系统模型能直接进行系统扭转振动固有特性、频域特性、考虑多种激励的动态响应等方面的仿真。

内啮合变厚齿轮副斜向插削工艺的研究

提出了用同一把插齿刀加工一对内啮合变厚齿轮副中内外齿轮的新加工方法。通过对斜插后齿轮的齿面方程的推导和误差分析，详细论证了该加工方法的可行性，并给出了最佳斜向插削角度的计算公式。分析结果表明：该种加工方法所产生的齿形误差很小，且两齿轮分度圆上的压力角基本相同，这就能够保证两齿轮的正确啮合传动。而且通过实例验证了两变厚齿轮斜向插削角度计算公式的正确性。最近利用该加工方法已实际加工出两对内啮合变厚齿轮副，并已应用在一新型减速器中，效果很好。理论和实践证明，该加工方法能够利用国内现有的设备加工出高精度的内啮合变厚齿轮副。

球齿轮传动的齿面接触分析和应力分析

球齿轮是一种新型的二维齿轮传动机构。在建立了球齿轮数学模型的基础上,得到了球齿轮传动的啮合模型,并进行了齿面接触特性分析,通过解非线性方程组,可得到接触点在齿面的位置。分析了球齿轮齿面的结构特征,针对球齿轮传动的接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,总结出了球齿轮在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小。采用有限元的方法对球齿轮轮齿进行了弯曲应力和接触应力分析,分析结果进一步验证了接触椭圆变化规律的正确性。以上结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义。

汽车转向机构对驾驶员伤害的试验与仿真分析

针对两款前部结构完全不同的车型,在实车正面碰撞试验基础上,分析了转向机构对驾驶员的伤害程度。建立了针对转向机构的台车试验模型和人体胸块、头型撞击试验模型,对不同试验形式下转向机构对驾驶员伤害进行了仿真对比分析,结果表明,带假人的台车试验能更好地再现事故伤害和考核转向机构的性能。

铰接汽车转向器座可靠性分析

针对铰接式城市客车转向器座的受载特点,运用有限元分析方法计算了几种典型工况下某铰接汽车转向器座的疲劳强度,得到了转向器座接近实际工况的应力循环,然后利用其S-N曲线,基于Miner线性累计损伤准则计算其疲劳寿命。通过与成熟的产品疲劳分析结果的比较,获得了新车型的可靠性数据,减少了试验成本。

基于HyperMesh的客车转向机支架的优化设计

运用HyperMesh软件对全承载混合动力客车的转向机支架进行有限元分析和拓扑优化;参考拓扑模型,优化结构,对其进行轻量化设计,并对新支架进行有限元分析,确保其强度和刚度满足设计要求。

电液舵机系统的可靠性强化试验方案设计

以电液舵机为研究对象,根据其自身特点建立故障树,以得到系统的薄弱环节及主要故障模式。通过分析得到电液舵机系统的敏感应力,对可靠性强化试验应用于此类机电液一体化的产品进行了可行性分析,并设计了适用于电液舵机系统的可靠性强化试验方案。

循环球式液压助力转向系统建模仿真分析

为研究循环球式液压动力转向器性能参数对汽车转向性能的影响,采用多领域统一建模语言Modelica,在仿真软件Dymola环境下建立了详细的转向器机械子系统模型和液压子系统模型,并将所建模型与该车转向系统其余部分模型相结合,构造出完整的液压助力转向系统模型。通过原地有/无助力转向实验验证,结果表明:所建立的转向器模型及转向系统模型是正确的,能准确反映实车的转向性能。利用所建模型,通过仿真分析能够获得转向器性能参数对车辆操纵性的影响,为进一步对转向器的参数优化提供了依据。

球齿轮传动齿廓接触特性分析

对球齿轮齿廓进行了接触特性研究。在建立了球齿轮齿廓曲面方程和啮合模型基础上,利用计算机仿真的方法对其进行了齿面接触分析研究。针对球齿轮啮合传动时接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,确定了接触椭圆的方向和尺寸,得到了球齿轮机构在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小。上述结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义。