[发明专利]一种转向器壳体强度仿真方法

说明书

本发明公开了一种转向器壳体强度仿真方法，具体涉及齿轮齿条啮合分解力技术领域，包括下列步骤：首先对汽车内部构造零件转向器壳体，采用二阶单元进行网格有限元划分；然后在壳体与球轴承、滚针轴承、调整体接触面建立耦合单元，将耦合单元上齿轮、齿条、上轴承及下轴承涉及到的啮合力进行第一次分解处理；本发明采用两次分解力仿真法，依据齿轮齿条工作原理将齿轮齿条啮合力分解，然后根据啮合点到上、下轴承的距离将分力进行二次分解，然后在安装座套及支撑套接触面采用分布耦合技术，在安装座套建立spring单元，提高对转向器壳体强度仿真校验的速度，达到了精确仿真转向器壳体强度的效果。

技术领域

本发明涉及齿轮齿条啮合分解力技术领域，更具体地说，本发明涉及一种转向器壳体强度仿真方法。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，大量乘用车进入千家万户，极大的方便了人民的生活、出行，那么汽车应该怎么定义呢？简而言之，就是一种运输工具，可以将人、货物等等从A地快速、便捷、安全的运送到B地；显然转向器对于汽车的重要性不言而喻，怎么保证转向器的安全工作就尤为突出，怎样保证转向器壳体的安全使用就排在了首位。

在转向器壳体设计初期，如果由于设计人员的经验不足、知识欠缺等因素造成转向器壳体出现设计缺陷显然是不被接受的，为此仿真对于转向器壳体的校验就显的尤为重要，那么怎样快速而又准确的对转向器壳体进行仿真计算呢，这个问题就变的亟不可待。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种转向器壳体强度仿真方法，通过在齿轮上二次分解力的作用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种转向器壳体强度仿真方法，包括下列步骤：

S1、首先对汽车内部构造零件转向器壳体，采用二阶单元进行网格有限元划分；

S2、然后在壳体与球轴承、滚针轴承、调整体接触面建立耦合单元KINEMATICCOUPLING，在安装座套(壳体与整车连接处)、支撑套处建立分布耦合单元Distributing Coupling，将耦合单元上齿轮、齿条、上轴承及下轴承涉及到的啮合力进行第一次分解处理；

S3、在每个安装座套耦合处建立三个spring单元连接大地，其中两个spring单元方向为安装座套径向方向且相互垂直，其中，刚度大小为安装座套径向刚度的第三个spring单元方向为安装座套轴向方向，其中，刚度大小为安装座套轴向刚度；

S4、根据啮合点到上、下轴承的距离，以及拉杆组件工作时与齿条轴线的夹角关系将分力进行二次分解处理；

S5、最后通过仿真对转向器壳体的强度进行校验，具体是在球轴承处施加分解的载荷径向力Frl、圆周力Ft1、轴向力Fa；滚针轴承处施加分解的载荷径向力Fr2、圆周力Ft2；调整体处施加分解的调整螺塞力F6、调整体径向力F7、支撑套处施加径向力F8。

在一个优选地实施方式中，所述网格划分是指把转换器壳体的结构模型分为若干个小单元，作为有限元分析前的处理步骤，，所述网格划分的方法分为转换扩展法、Delaunay三角形法、覆盖法及前沿法，本实施例中采用转换扩展法，扩展成三维单元进行操作，所述网格划分的步骤为先观察转向器壳体的CAD模型图，然后进行模型交界线处理，选择壳体的有限元划分采用二阶单元，最后选择网格密度及控制划分的网格数量。

在一个优选地实施方式中，所述耦合单元KINEMATIC COUPLING是指运动学耦合，用于刚体和柔体混合的换向器壳体进行有限元建模，通过分析安装座套与球轴承、滚针轴承之间的运动学耦合关系，推导出单元强度相对于壳体强度的转换矩阵。