基于CAD／CAE的汽车动力转向器可靠性分析，王小立．周瑞平设计一研究王小立．周瑞平(武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063)摘要：基于CAD／CAE技术建立了汽车动力转向器的仿真模型，并对汽车动力转向器在最大输出扭矩工况下工作时进行了可靠性分析。比较准确地模拟出了汽车动力转向器在极端工况下工作时的应力水平，具有重要的经济意义。关键词：汽车；动力转向器；CAD／CAE；可靠性分析中图分类号：U463．44+4文献标识码：A文章编号：1005—2550(2008)04-0023-04VehicleDynamicRedirectorReliabilityAnalysisBasedonCAD／CAEWANGXiao-li，ZHOURui—ping(SchoolofEnergyandPowerEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China)Abstract：ThisarticleestablishesthesimulationmoddofthevehicledynamicredirectorandhasareliabilityanalysisonthevehicledynamicredirectorwhenitworksatthemostoutputtorsionbasedonCAD／CAE。whichsimulatesthe$tressleverofthevehicledynamicredirectorwhenitworksattheextremityoperatingconditionaccuratelyandhasanimportanteconomicsignificance．Keywords：vehicle；dynamicredirector；CAD／CAE；reliabilityanalysis汽车动力转向器是汽车转向系统的核心部分．它是完成由旋{专运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构．同时也是转向系统中的减速传动装置。它的功用是增大驾驶员作用在转向盘上的力并改变力的传递方向。按传动副的结构形式分类。目前在汽车上广泛采用的动力转向器类型有齿轮齿条式、循环球一齿条齿扇式、循环球一曲柄指销式和蜗杆曲柄指销式等几种结构形式[1】。循环球式转向器由于正传动效率很高(可达90％～95％)。操纵轻便，使用寿命长。工作平稳、可靠，因而广泛应用于各类各级汽车。如解放CAl040系列轻型载货汽车、北京BJl041型、北京BJ2023型、解放CAl09l型和黄河JNll81C13型等汽车都采用这种转向器[2】。汽车转向器在工作过程中．对汽车行驶过程中的急转弯工况以及路面状态的变化极其敏感。在极端情况下．甚至会使汽车动力转向器发出全部扭矩并受到冲击作用。因此。在汽车动力转向器设计阶段．必须充分考虑到在汽车行驶的各个工况中，汽车动力转向器都能满足可靠性要求。然而，传统的设计方法大都是建立在经验的基础上．不但难以保证可靠性要求，而且结构笨拙。为了改善以经验为基础进行设计的盲目性．工程师开始通过重物下落敲击齿扇的方法来模拟汽车动力转向器受到的冲击作用．收稿日期：2007一11．ol以便对汽车动力转向器特性进行改进。但是这种方法耗时长．效率低，而且浪费材料。随着数字制造技术的发展．基于CAD／CAE技术建立汽车动力转向器的仿真模型并进行可靠性分析．可以避免传统分析试验方法中耗资巨大的制造原型的步骤．并能够准确模拟出汽车动力转向器工作时的应力水平．使汽车动力转向器研发时间缩短、研制费用减少Ⅲ；同时可以以高油压和轻质量作为目标进行多方案的优化设计．实现汽车动力转向器各零部件的结构优化设计。1汽车动力转向器结构及工作原理循环球一齿条齿扇式转向器中一般有两级传动副。第一级是螺杆螺母传动副，第二级一般采用齿条齿扇传动副。为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦．两者之间的螺纹以沿螺旋槽滚动的许多钢球代之．使滑动摩擦变为滚动摩擦。图1是某汽车动力转向器有限公司生产的循环球一齿条齿扇式动力转向器。转向器壳体11。同时也是转向动力缸的缸体：转向螺母9也是动力缸的活塞。其上加工有齿条并与臂轴上的齿扇相啮合。转向螺母的前端用密封圈12将动力缸分成左、右两腔。转向螺杆8的前端用销10与扭杆1连接，后端·23·万方数据设计·研究汽车科技第4期2008年7月制成圆筒形，其内圆面上加工有油道，并用轴承14支承在转向器后端盖4上。扭杆的后端用销3与转阀阀心2连接。阀心2与转阀阀体5用销7连接成一体。阀心2用花键与转向轴连接。1．扭杆；2．阀心；3,7、10．销；4．转向器后端盖；5．转闲闻体；6．转闲隔套；8．转向螺杆；9．转向螺母；11．转向嚣壳体；12．密封圈；13．臂轴；14、15．轴承；P为转阀进油道；Ok转阀回油道图1汽车动力转向...
