本發(fā)明涉及一種汽車建模及測量技術(shù)，特別涉及一種利用截面法確定車輛轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑的方法。

背景技術(shù)：

目前確定車輛轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑有如下幾種方法：

1)紙上作圖法：根據(jù)畫法幾何理論在圖紙上模擬轉(zhuǎn)向節(jié)的運動，確定轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑。該方法直觀性強，但是精度差，效率低。

2)函數(shù)法：建立轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑計算的數(shù)學(xué)模型，代入初始條件計算。此方法建模費時，效率低，易出錯，直觀性差，但是精度高。

3)cae軟件法：利用cae軟件代入初始條件進行自動計算。此方法的特點是學(xué)習(xí)cae軟件費時，直觀性差，易出錯，精度高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種利用截面法確定車輛轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑的方法，其采用autocad軟件根據(jù)投影理論建立二維模型，直觀性強，效率高，精度高。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種利用截面法確定車輛轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑的方法，包括如下步驟：

步驟1，建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型；

步驟2，建立滿載工況右轉(zhuǎn)向拉桿-轉(zhuǎn)向節(jié)幾何模型；

步驟3，建立滿載工況右轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)運動模型；

所述步驟3中，根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)運動規(guī)律，建立轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)中心點到球鉸中心的連線，其中，轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)中心點通過如下方法得到：設(shè)ab表示轉(zhuǎn)向節(jié)，且b點為球鉸中心，用通過b點的兩條相交直線l2、l3表示過b點的斜面k，轉(zhuǎn)向時b點在斜面k上繞主銷中心線l1轉(zhuǎn)動；通過a點作側(cè)平面，求其與斜面k交線，稱為截交線l4；通過a點作截面，該截面既是側(cè)垂面，還垂直于l3，求其與斜面k交線，稱為截交線l5；從而求得轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)中心點g點；

步驟4，確定轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑。

上述步驟1的詳細內(nèi)容是：根據(jù)三視圖理論、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能和性能要求，按照適當比例繪制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的cad模型，設(shè)計并表達轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件幾何形狀、尺寸、位置和相互聯(lián)接關(guān)系。

上述步驟2中，對右轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)進行投影，繪制投影三視圖，其中，用ab表示轉(zhuǎn)向節(jié)，且b點為球鉸中心，tb表示右轉(zhuǎn)向拉桿，將a、b、t三點在主視圖、俯視圖、左視圖進行投影，得到投影點。

上述步驟4中，利用轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)中心點到球鉸中心的連線的投影求其實長，即轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下改進：

(1)本發(fā)明提出了一種建立轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)運動二維模型的方法，模擬轉(zhuǎn)向運動，采用autocad軟件建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)滿載工況右轉(zhuǎn)向拉桿-轉(zhuǎn)向節(jié)幾何模型和右轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)運動模型，為計算轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑奠定基礎(chǔ)；

(2)本發(fā)明提出了求主銷中心線l1與斜面k交點g的方法，稱為“截面法”，該方法根據(jù)投影理論，作截面，求截交線l4和l5，從而獲得交點g，直觀性強，效率高，求解精度高。

附圖說明

圖1是繪制的車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖；

其中，圖1a是主視圖，圖1b是俯視圖，圖1c是左視圖；

1-方向盤傳動管柱，2-管柱鎖緊螺母，3-方向盤上托架，4-方向盤下托架，5-螺栓，6-螺母，7-墊片，8-方向盤，9-方向盤鎖緊螺母，10-鎖芯，11-方向盤管柱殼，12-方向盤管柱，13-管柱鎖緊螺母，14-花鍵轉(zhuǎn)換器，15-方向機齒條拉桿銷，16-齒條拉桿螺母，17-齒條拉桿墊片，18-轉(zhuǎn)向搖臂支架銷，19-搖臂支架銷螺母，20-搖臂支架銷墊片，21-轉(zhuǎn)向搖臂支架，22-方向機齒條拉桿，23-右轉(zhuǎn)向搖臂，24-右轉(zhuǎn)向拉桿，25-右轉(zhuǎn)向節(jié)，26-轉(zhuǎn)向橫拉桿，27-左轉(zhuǎn)向節(jié)，28-左轉(zhuǎn)向拉桿，29-左轉(zhuǎn)向搖臂，30-方向機支架，31-方向機支架螺栓，32-方向機支架螺母，33-方向機支架墊片；

圖2是滿載工況右轉(zhuǎn)向拉桿-轉(zhuǎn)向節(jié)幾何模型圖，反映右轉(zhuǎn)向拉桿24與右轉(zhuǎn)向節(jié)25之間的幾何聯(lián)接關(guān)系；

其中，圖2a是主視圖，圖2b是左視圖，圖2c是俯視圖；

圖3是滿載工況右轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)模型圖；

其中，a)為主視圖，b)為左視圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案及有益效果進行詳細說明。

本發(fā)明提供一種利用截面法確定車輛轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑的方法，包括如下步驟：

步驟1，建立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)三視圖理論、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能和性能要求，按照適當比例繪制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的cad模型，設(shè)計并表達轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件幾何形狀、尺寸、位置和相互聯(lián)接關(guān)系，可配合圖1所示。

在圖1中，主銷中心線為右轉(zhuǎn)向節(jié)25在右轉(zhuǎn)向拉桿24推拉下轉(zhuǎn)動的中心線，球鉸中心為右轉(zhuǎn)向節(jié)25和右轉(zhuǎn)向拉桿24聯(lián)接處的球鉸鏈中心。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作過程如下：駕駛員手驅(qū)動方向盤8使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸入功率、圓周運動和扭矩，方向盤8將運動和扭矩傳遞給方向盤管柱12，方向盤管柱12再將運動和扭矩傳遞給方向盤傳動管柱1，方向盤傳動管柱1隨之將運動和扭矩傳遞給花鍵轉(zhuǎn)換器14，花鍵轉(zhuǎn)換器14通過方向機將運動和扭矩傳遞給方向機齒條拉桿22，方向機齒條拉桿22將運動和扭矩傳遞給右轉(zhuǎn)向搖臂23，右轉(zhuǎn)向搖臂23通過銷將運動和扭矩傳遞給轉(zhuǎn)向橫拉桿26，轉(zhuǎn)向橫拉桿26通過球鉸鏈將運動和扭矩同時傳遞給右轉(zhuǎn)向拉桿24和左轉(zhuǎn)向拉桿28，右轉(zhuǎn)向拉桿24最后通過球鉸鏈將運動和扭矩傳遞給右轉(zhuǎn)向節(jié)25及右轉(zhuǎn)向輪，左轉(zhuǎn)向拉桿28最后通過球鉸鏈將運動和扭矩傳遞給左轉(zhuǎn)向節(jié)27及左轉(zhuǎn)向輪，左右轉(zhuǎn)向輪同時運動實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。

轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)運動過程如下：右轉(zhuǎn)向節(jié)25在右轉(zhuǎn)向拉桿24的拉動下繞主銷中心線回轉(zhuǎn)，驅(qū)動固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上的車輪轉(zhuǎn)向。

步驟2，建立滿載工況右轉(zhuǎn)向拉桿-轉(zhuǎn)向節(jié)幾何模型

根據(jù)前述圖1的尺寸和投影理論，對右轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)進行幾何簡化，用l1表示右輪主銷中心線，ab線(l2)表示轉(zhuǎn)向節(jié)，用tb線(l3)表示右轉(zhuǎn)向拉桿。b表示球鉸中心，t點表示右轉(zhuǎn)向拉桿24內(nèi)端球鉸中心，a點表示右輪中心線與右輪主銷中心線交點，繪制投影三視圖如圖2，反映了右轉(zhuǎn)向拉桿24與轉(zhuǎn)向節(jié)25之間的幾何聯(lián)接關(guān)系。

在圖2中，x,y,z為坐標軸，坐標原點為o，箭頭所指為正方向。a1、a2、a3分別為a點在主視圖、俯視圖和左視圖中的投影點。b1、b2、b3分別為b點在主視圖、俯視圖和左視圖中的投影點。t1、t2、t3分別為t點在主視圖、俯視圖和左視圖中的投影點。α(°)為主銷中心線后傾角，順時針為正；β(°)為主銷中心線內(nèi)傾角，順時針為正。

步驟3，建立滿載工況右轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)運動模型

在圖2的基礎(chǔ)上，根據(jù)轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向節(jié)ab繞主銷中心線l1轉(zhuǎn)動的運動規(guī)律，用通過b點的l2、l3兩條相交直線表示過b點的斜面k，轉(zhuǎn)向時b點在斜面k上繞主銷中心線l1轉(zhuǎn)動；求截交線l4，通過a點作截面(平行于yoz投影平面，稱為側(cè)平面)，求其與斜面k交線，稱為l4；求截交線l5，通過a點作截面既垂直于yoz投影平面(稱為側(cè)垂面)，還垂直于l3，求其與斜面k交線，稱為l5；從而求g點。本發(fā)明稱為截面法。

建立右轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)運動模型如圖3所示。

在圖3中，l1、β、α同前，m1、m3分別為m點在主視圖和左視圖上的投影點，n1、n3分別為n點在主視圖和左視圖上的投影點，j1、j3分別為j點在主視圖和左視圖上的投影點，g1、g3分別為g點在主視圖和左視圖上投影點，a1、a3，b1、b3同前。

圖3中m為l2和l4的交點，n為l4和l5的垂直相交點。j為l5與l3交點。g為l1與l5的交點，表示主銷中心線l1與斜面k交點。

圖3中bg為轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)中心點g到球鉸中心b的連線。

步驟4，確定轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑

根據(jù)投影理論，利用圖3上bg線的投影求其實長，bg線實長就是轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑。

本發(fā)明可應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計和其他機械系統(tǒng)設(shè)計的運動分析中，本實施例給出應(yīng)用案例如表1所示，參數(shù)同前。

表1某車輛轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)半徑計算方案與結(jié)果

以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。