文献综述
本课题的现状及发展趋势:
转向器的国内现状:
转向器作为汽车转向系统的重要执行机构,既能保持或改变汽车行驶方向,对减少交通事故的发生及保护驾驶员的人身安全起着重要的作用,转向器实现变比的关键零部件变比齿轮传动的设计开发水平直接影响着变比转向器的发展和创新。
现代汽车转向器向着能适应汽车高速行驶需要、安全、轻便、低成本、低油耗、大批量专业化生产的方向发展。转向装置在发展的过程中,结构也发生很大变化。汽车转向器的结构很多,从目前使用的普遍程度来看,主要转向器类型有4种齿轮:齿条式、循环球齿条齿扇式、循环球曲柄指销式和蜗杆曲柄指销式。
在世界范围内,循环球式转向器和齿轮齿条式转向器,已成为当今世界汽车上主要的两种转向器,而循环球曲柄指销式和蜗杆曲柄指销式转向器正.在逐步被湖汰。在小客车上美国和日本重点发展循环球式转向器,比率都达到或超过90%;西欧则重点发展齿轮齿条式转向器,比率超过50%。由于齿轮齿条式转向器的种种优点,在小型车上的应用得到定飞猛进的发展,而大型车辆则以循环球式转向器为主要结构。
国外现状:
采用有限单元法对某循环球式液压动力转向器进行了结构强度的研究。国外学者进行了一系列的探索研究。
目前国际上对转向器的研究比较广泛,美国Purdue大学的E.J.Berger等利用多有限元分析的方法研究了汽车转向器。Berger 等人首先将转向器的几何模型离散化,并根据实际的加载和约束情况施加相应的边界条件,建立转向器的有限元模型,并将其导入到有限元软件中。对转向器在内部压力分别为10MPa、 20MPa 的工况下的强度和刚度进行计算。参照QC/T529 2000标准对转向器进行台架试验。通过将有限元的计算结果和试验结果进行对比,验证了转向器有限元模型的有效性。。
J.X.Zhang,B.Ma和H.Y.He等人通过有限元分析结果和台架试验结果对比分析,得出结论有限元分析方法在一定程度上对转向器的性能研究是可行的。在此基础上提出了先用有限元分析转向器的危险状态,再用试验进行分析,以找出出现问题的状态,最后用有限元法分析该状态以找到解决问题的途径这样的分析方法。该分析方法的优点在于可以分析转向器内部各零件的配合、变形及应力情况,这些都是在台架试验上看不出来的,因而能够缩短产品设计和分析的周期、降低设计成本、增加产品的可靠性等。Jang 和 Khonsari有限元的分析方法已经广泛应用在工业的各个领域,而对于液压动力转向器的研究主要侧重于液压系统的动态特性对转向性能的影响。这种研究方法主要是利用MATLAB/Simulink仿真工具箱建立液压系统的数学模型,对液压转向系统的静态特性与动态特性进行分析,利用传递陌数法对液压转向系统的结果特性进行分析,最终得到结构参数对液压转向系统性能的影响规律。,Greenwood和Williamson基于统计分析有限元的分析方法已经广泛应用在工业的各个领域,而对于液压动力转向器的研究主要侧重于液压系统的动态特性对转向性能的影响。这种研究方法主要是利用MATLAB/Simulink仿真工具箱建立液压系统的数学模型,对液压转向系统的静态特性与动态特性进行分析,利用传递陌数法对液压转向系统的结果特性进行分析,最终得到结构参数对液压转向系统性能的影响规律。这些研究是大多建立在转向器相对理想的前提下,其实液压转向器在实际的工作过程中要承受很大的压力,在高压下转向器强度能否满足要求,高压会使转向器内部各零部件产生变形,这些变形是否对转向器内部配合部件的运转产生影响,以及转向器液压油长时间运转而产生的高温使转向器零部件产生的变形是否影响转向器的性能G.Barnocky和R. H.Davis通过有限元分析结果和台架试验结果对比分析,得出结论有限元分析方法在一定程度上对转向器的性能研究是可行的。在此基础上提出了先用有限元分析转向器的危险状态,再用试验进行分析,以找出出现问题的状态,最后用有限元法分析该状态以找到解决问题的途径这样的分析方法。
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