基于CATIA的转向轮运动干涉检查

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1 转向轮的运动分析

转向系统依靠驾驶员的手力转动方向盘，经转向

器和转向传动机构使转向轮偏转。转向轮运动与转向器密不可分，文章以齿轮齿条式转向器为例。转向时，转向器通过转向节带动轮胎转过一定角度，而转向节

与转向器之间也有相对运动，加上悬架、下摆臂等，构成了一个封闭的运动组合，如图1所示。

图1 转向运动封闭组合

由图2可以看出，除去上述封闭运动组合之外，离轮胎最近的是挡泥板，机舱两侧钣金距轮胎尺寸较

远，不予考虑，所以主要考虑转向轮转动过程中是否

会与挡泥板发生干涉，图2中黄色所示即为挡泥板。

图2 轮罩总成

问保宝 李辉

（武汉理工大学汽车工程学院）

摘要：在汽车设计过程中，运动件的设计往往涉及到很多方面，如功能、实用性、方便性等，而一旦出现运动干涉，会对上述性能产生极大影响，甚至出现运动失效。文章在CATIA 平台下，以微型轿车转向轮为研究对象，分析并采用CATIA 模拟了转向轮的运动过程，以图表形式列出了转向轮在转向过程中与其它部件的最小距离，以该距离为基础检查了可能出现的干涉问题并提出解决方法。结果证明，运用CATIA 进行转向轮运动干涉检查精准度高，方便有效。

关键词：转向轮；干涉；检查；CATIA

Movement Interference Checks of the Steering Wheel Based on CATIA

Abstract: In the course of automotive design, the design of moving parts always involves many respects, including function, practicability, convenience and so on. Once the movement interference happens, it will exert a very bad effect and even results in movement efficiency loss. Based on CATIA platform, taking the steering wheel as an example, this paper analyzes and simulates the movement of steering wheel, lists the minimum distance between steering wheel and others, checks the possible interference and finally puts forward the improvement methods. The results demonstrate that it is accurate and convenient to check the movement interference of steeing wheel with CATIA.Key words: Steering wheel; Interference; Check; CATIA

基于CATIA 的转向轮运动干涉检查

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2

转向轮转向运动模拟

此次模拟应用CATIA 的DMU kinematics 模块。此次运动仿真参加模拟的主要运动部件有：转向齿条，左、右转向横拉杆及左、右转向节总成。根据构造，转向节与减振器下部之间无相对运动，为方便起见，故将减振器下部与转向节作为同一个部件参加仿真，另外还有左、右减振器上体，左、右下摆臂，左、右

转向轮及车身。

在各部件中添加运动副，添加转向器齿条的横向运动为驱动，具体过程略去。观察仿真过程，可以看到随着车轮的转动，车轮与挡泥板发生较大干涉，如图3所示。

图3 轮胎—挡泥板干涉

建立传感器，测量转向轮从0～40°转角运动时转向轮与挡泥板之间的距离，待模拟完成，输出结果如表1

所示。

20

40

`DISTANCE.4\Minimal Distance`

表1 输出结果

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由以上结果可以看出，在转向轮转角达到36°时转向轮与挡泥板之间发生干涉。

转向轮的转角由以下方法决定：

R =L /sin α式中： R ——最小转弯半径； L ——轴距；

α——转向轮最大转角。

由以上公式可以确定转向轮最大转角，并将计算出的最大转角与上述模拟仿真中转向轮与挡泥板干涉角度值相比较，如果前者大于后者或者与后者相接近，证明该车在转向过程中转向轮会与挡泥板发生干涉，转向系统需要进一步完善；如果前者小于后者，证明该车转向过程中转向轮不会与挡泥板发生干涉。

3 转向轮转向干涉的解决办法

当转向轮转向过程中发生干涉时，可以改变挡泥

板的造型，对挡泥板进行重新设计，避开与转向器干涉的位置，但是挡泥板的造型与机舱两侧钣金关系非常大，往往改动挡泥板，旁边的钣金也需要修改，这样改动太多，考虑到这种情况，可以采用第二种方法，

即在保证车辆最小转弯半径和足够转向轮转角的情况下，缩短转向器齿条的移动量。若这两种方法都无法解决干涉问题，则要进行比较大的改动，改正方法多样，在此不一一赘述。

4 结论

综上所述，以转向轮运动过程为例，对转向轮的

运动进行了模拟仿真，了解了如何利用CATIA 在设计中对运动件进行运动校核，以防止和修正可能发生的干涉，以此类推，该方法适用于发现和修正汽车设计中运动件可能出现的大部分问题。此次模拟的主要

缺陷是没有考虑四轮定位参数、前横向稳定杆等对转向轮转动的影响以及车轮的跳动。

参考文献

[1] 王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2006.[2] 余志生. 汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3] 尤春风. CATIA V5高级应用[M].北京：清华大学出版社，2006.[4] 徐锐良，曹青梅. 汽车转向梯形机构的参数优化[J].拖拉机与农用

运输车，2008，35（1）：38-40.

（收稿日期：2010-03-18）

2010年5

月基本型乘用车（轿车）生产汇总表

4.0 L 以上

94

1

-100.00

0.00

9300.00

2010年5

月基本型乘用车（轿车）销售汇总表

4.0 L 以上

100

16

-100.00

-100.00

525.00