循环球式电动助力转向器的参数化设计.pdf

循环球式电动助力转向器的参数化设计 Par am et r ic design of r ecir cul aUng bal l t ype el ect r ic p ow er s t eer ing gear 广廓 林慕义 童亮 GUANG Ku o L I N Mu y i T ONG L i a n g 北京信息科技大学 北京 1 0 0 1 9 2 摘 要 为了实现循环球式电动助力转向系统的快速开发 以某轻型货车的助力转向系统为研究对象 针对该系统特点在C A T I A 中建立了循环球式转向器的参数化模型 采用关键参数变量驱动模型 自动更新的方式 实现循环球式电动助力转向器零部件的参数化设计 按结构关系虚拟装配 后的转向器各零部件配合良好且无干涉 验证了通过参数化设计生成的模型的正确性 提高 了产品设计效率 降低了开发成本 为循环球式电动助力转向器的系列化设计与制造以及后 续的动力学仿真分析提供重要的参考依据 关键词 循环球式转向器 电动助力转向 参数化设计 C A T I A 中图分类号 U 4 6 3 4 3 5 T P3 9 1 7 2 文献标识码 A文章编号 D o i 1 0 3 9 6 9 J i s s n 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 5 0 3 下 3 7 0 引言 电动助力转向系统 E l e c t r i c P o w e r S t e e r in g E P S 与 液压助力转向系统相比 具有助力特性可调 节能环保 以及结构简单等优点 已广泛应用于轿车上 3 1 相比轿 车 由于载货汽车具有总质量大 质心高 转 向桥载荷 大以及工作条件恶劣等特点 其E P S 多采用能够承载更 大扭矩且传动效率更高的循环球式转向器来执行转向操 作H 因此需根据载货汽车的特点对转向器进行设计 转 向器作为E P S 的执行部件 是决定车辆安全性能 的关键 其性能的优劣直接关系到人身和财产的安全 在转向器的设计过程中采用参数化设计技术 不仅能够 加快产品开发周期 节约成本 还能通过精确的分析与 模拟保障转 向器的质量 将设计缺陷降到最低 目前 在 国内 参数化设计技术 已应用到齿轮齿条式E P S 转 向 器的设计中 l 而循环球式EP S 转 向器参数化设计 的相 关研究还处于起步阶段 因此 本文利用C AT I A软件对循环球式E P S 转向器 进行参数化设计 首先 以转 向器关键零件转 向摇臂轴 为例 介绍参数化设计 的步骤 然后 将参数化设计后 的各零件根据转向器的装配关系进行虚拟装配设计 最 后 通过干涉检测以及参数驱动下的自动更新进行零件 模型修正 实现转 向器的参数化设计 1 目标车辆参数 依据 某汽 车配 件 公司委 托 以某轻 型载 货汽 车 为 目标车辆 对循环球式 电动助力转 向器进行开发研 究 目标车辆参数如表1 所示 前轴载荷根据此表取为 2 0 2 5 0 N 表1 轻型载货汽车参数 参数 取值 汽 车重量 额定载重 最大总质量 前轴负荷 轴距 前 后轮距 轮胎型号 转向盘 直径 2 5 1 0 k g 1 9 0 0k g 4 4 9 0 k g 2 0 2 5 k g 3 2 0 o m m 1 4 6 4 7 0mm 6 5 0 1 6 7 0 0 1 6 45 0mm 2 转向器的参数化设计 循环球式E P S 转 向器 是 由转 向输入 轴 涡轮 蜗 杆 转 向螺杆 螺母 转向摇臂轴 减速器壳体 转 向 壳体等多个零件构成 想要实现转向器的参数化设计 必须先根据 目标车辆 的特性对各个零件进行参数化设 计 将参数变量与Ex c e l 表格关联 然后再对零件进行 装配设计 添加必要 的约束 最后进行干涉检查与分 析 在E x c e l 表格 中修正干涉零件 的设计参数 获得理 想转向器参数化模型 对于零件的参数化设计 主要 由四部分构成 对零 件进行参数化建模分析 确定零件的参数化建模方法 参数化建模 的实现 以及参数变量与E x c e l 表格的关联 由于转 向摇臂轴是转向器的关键传动零件且轴上齿扇齿 形为变齿厚 设计制造的难度较大 因此 本文 以转向 摇臂轴为例 对其参数化设计过程进行介绍 2 1 转向器关键零件参数化设计 转 向摇 臂轴是循环球式E P S 中重要 的传动 零件 收稿日期 2 0 1 4 1 1 2 5 作者简介 广廓 1 9 9 0一 男 北京人 硕士研究生 研究方向为汽车电动助力转向系统 第3 7 卷第3 期2 0 1 5 0 3