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维普资讯 第30卷 第5期 基于Pro／E的汽车转向梯形机构的设计 45 文章编号：1004—2539(2006)05—0045—03 基于Pro／E的汽车转向梯形机构的设计 (西北工业大学机电学院，陕西西安 710072) 吕 明 方宗德 张国胜 颜觅志 李俭波 摘要 汽车转向梯形机构的设计在汽车设计中占据重要的地位，合理的设计可以减小车轮在转向 过程3-中的滑动，使轮胎的异常磨损控制在允许的范围内。本文以自行设计的四轮轮毂独立驱动电动 汽车为例，在传统的转向系设计中引入Pro／E软件建立分段式转向梯形机构的三维运动实体分析模型， 并利用MATLAB对所输出的数据进行校核，从而使得设计人员能够在设计早期就能够直观的了解转向 梯形机构是否满足设计要求。 关键词 转向梯形机构 Pro／E MA1 B 设计 力；转向传动机构要保证车辆转弯行驶时，所有的车轮 引言 都能绕一个瞬时转向中心，在不同的圆周上作无滑动 汽车转向梯形机构的设计在汽车设计中占据重要 的纯滚动。 的地位，合理的设计可以减小车轮在转向过程当中的 笔者 自行设计的四轮轮毂独立驱动电动汽车转向 滑动，使轮胎的异常磨损控制在允许的范围内。在传 系统采用齿轮齿条式转向器和与独立悬架相匹配的分 统的汽车设计中，梯形机幸句的设计、校核均是在二维平 段式转向梯形机构．其结构原理如图 l。 面图纸中进行，而在实际的转向系统中由于车轮外倾 向、主销内倾向、主销后倾向和前束这些前轮定位参数 的影响，使用上述方法设计计算出的梯形机构参数与 实际结果相差很大。近些年来，3D—CAD软件 Pro／E 在机械产品设计中的应用越来越来广泛，采用 Pro／E 可以方便的创建三维实体分析模型，进行对机械系统 的运动学、动力学及强度 、刚度分析。同时利用 MAT． IAB所具有的符号计算、数值计算以及图形可视化处 理等功能，对理想的内、外转向轮转角关系数学模型和 图1 转向乐统结构原理图 Pro／E运动学分析所输出的数据进行求解，并使结果 2 转 向机构 的设计及校核 可视化，从而对汽车转向梯形机构设计的分析直观化， 提高了设计效率。 2．1 理想的内、外转向轮转角关系数学模型 本文中，以笔者 自行设计的四轮轮毂独立驱动电 两轴汽车转向时，理 动汽车为例，在传统的转向系设计中引入 Pro／E软件 想的两侧转向轮的偏转向 建立分段式转向梯形机构的三维运动实体分析模型， 关系为(见图2)ll 使用Pro／E软件的motion模块进行运动学分析，利用 cota=cotfl+K／L (1) MATLAB对所输出的数据进行校核，从而使得设计人 由四轮轮毂独立驱动 员能够在设计早期就能够直观的了解转向梯形机构是 电动汽车的总体布置图可 否满足设计要求。 知：K = 1300ram．L = 1600mm，利用MATLAB提 a ． 外转向轮转角，J9．内转向轮 l 转 向系统 的结构 转角，，J．汽车轴距 ，K．为两主 供的线型绘图命令和函数 销中心线延长线到地面交点之 车辆转向系统 由转向操纵机构、转向器和转向传 文件编程对上述数学模型 间的距离 动机构 (对于采用动力转向的车辆，还