CN111439323A - 一种基于3d打印的fsae转向系统万向节机构装配夹具 - Google Patents

一种基于3d打印的fsae转向系统万向节机构装配夹具 Download PDF

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张宁
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
    • B62D65/02—Joining sub-units or components to, or positioning sub-units or components with respect to, body shell or other sub-units or components
    • B62D65/024—Positioning of sub-units or components with respect to body shell or other sub-units or components
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Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，包括夹具，所述的夹具包括两个单侧夹具，所述的单侧夹具采用左右对称结构，单侧夹具的中间部分采用镂空结构，单侧夹具两端的中央设有半圆槽，半圆槽的两侧均设有连接孔，通过连接孔将两个单侧夹具连接成一个整体夹具，使两个半圆槽合并成一个圆槽。本发明利用3D打印成型，成本较低；该夹具能保证其角度的精准性，可将其角度误差控制在0.5°左右，保证了转向系统的正常功能与设计值相同，同时将整个系统的误差从连杆部分转移至支架部分，对于支架的装配固定可以有更高的可能性，而且支架正常安装不影响整车转向系统的性能，本发明能最大程度保证转向系统的性能，同时极大减小装配难度。

Description

一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具
技术领域
本发明涉及一种夹具，尤其涉及一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具。
背景技术
根据中国大学生方程式大赛的规则，大学生方程式赛车的前轮转向系统必须使用纯机械转向，不能使用助力结构。在转向结构设计过程中，很多车队会使用双万向节。在双万向节设计过程中，为实现设计的传动比，万向节的角度十分重要。
在之前的设计过程中，很多车队的装配方式是根据设计图装配齿轮齿条和支架之后，根据所设计的与万向节相连的杆长，直接安装后得到此空间角度。但是在实际加工过程中，会出现很多误差导致这个角度与设计角度值有较大误差，影响转向的几何关系及车辆的操纵稳定性。在传统装配方式中，影响此角度的因素太多，不论是车架结构，还是单体壳车身结构，都很难保证精度极高，故本身转向系统的位置就有可能存在误差，齿轮齿条转向器的位置与设计值存在误差。且不论是使用固定角度支架还是使用分离式支架，都会选择先将支架与车身结构固定，然后通过齿轮齿条转向器与转向上连杆结构支架去得到万向节的位置，所以误差堆积之后，在最后的万向节角度及空间位置会产生更大的误差，会导致转向性能与设计目标存在较大差异。
大学生方程式车队转向系统装配过程中因其空间特性，及装配次序及操作空间问题，不方便使用整体夹具，但万向节角度是个非常重要的技术参数及定位条件，不论是单万向节还是双万向节结构，为实现转向系统按设计目标将方向盘的转动角度按照一定的传动比传到齿轮齿条转向器，万向节角度都十分重要，若传动至齿轮轴角度过大，则会导致齿条行程不够，从而对齿轮齿条转向器产生磨损破坏；若传动至齿轮轴的角度过小，则会导致齿条移动范围过小，无法带动车轮产生足够角度的旋转，及转弯半径增大，无法满足需要的转弯性能，故万向节角度安装必须精准。同时万向节角度精准之后，配合支架的固定就会使整个转向系统的定位相较于传统方式更为精准，更好的达到设计目标。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，解决系统安装时万向节角度固定的问题。
技术方案：本发明包括夹具，所述的夹具包括两个单侧夹具，所述的单侧夹具采用左右对称结构，单侧夹具的中间部分采用镂空结构，单侧夹具两端的中央设有半圆槽，半圆槽的两侧均设有连接孔，通过连接孔将两个单侧夹具连接成一个整体夹具，使两个半圆槽合并成一个圆槽。
所述夹具中间的镂空结构内放置有万向节。
所述的圆槽内穿过连杆或管件，通过管件将整个系统连接在一起。
所述圆槽的直径与连杆或管件的直径相同。
所述圆槽的长度至少为10mm，确保螺栓的安装位置，同时保证加紧效果。
所述圆槽中心线的延长线夹角与万向节设计夹角相等。
所述夹角的顶角至圆槽内端面的距离大于万向节单侧长度，确保万向节能正常装配。
所述的夹具采用3D打印成型。
有益效果：本发明利用3D打印成型，成本较低，同时高效的为装配过程提供了一种夹具，最大程度保证其角度的精准性，可将其角度误差控制在0.5°左右，保证了转向系统的正常功能与设计值相同，同时将整个系统的误差从连杆部分转移至支架部分，对于支架的装配固定可以有更高的可能性，而且支架正常安装不影响整车转向系统的性能，本发明能最大程度保证转向系统的性能，同时极大减小装配难度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明应用在转向系统上的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明包括夹具3，夹具3由两个单侧夹具组成，如图1和图2所示，单侧夹具采用左右对称结构，单侧夹具的中间部分采用镂空结构，避免夹具3与万向节4干涉，单侧夹具两端的中央设有半圆槽，半圆槽的两侧各设有一个通孔，通过通孔将两个单侧夹具连接成一个整体夹具3，使两个半圆槽合并成一个圆槽。夹具3中间的镂空结构用于放置万向节4。圆槽用于穿过连杆2或管件，通过管件将整个系统连接在一起，圆槽的直径与连杆2或管件的直径相同。圆槽的长度至少为10mm，确保螺栓的安装位置，同时保证加紧效果。圆槽中心线的延长线夹角与万向节4设计夹角相等，该夹具顶角至圆槽内端面的距离大于万向节4单侧长度，确保万向节4能正常装配。
使用时，将连杆2及管件与万向节4按照规则要求进行装配并防松，达到使用要求后，将两个单侧夹具对应放置在万向节4所在位置，调整位置之后，使四个通孔位置相对，然后使用螺栓对两个单侧夹具进行固定，并使用防松螺母锁紧，避免以后装配过程中松动导致其位置改变。
如图3所示的转向系统中一般含有两个万向节4，通过一根连杆2和两个管件将两个万向节4相连，构成一个开环链，在每个万向节4的外侧均设有一套夹具3，保证装配过程中万向节4的角度精准。转向系统包括的子系统可分为齿轮齿条转向器5、与齿轮齿条转向器5连接的拉杆、连杆2和支架6四大部分，连杆2末端连接有方向盘1，连杆2与齿轮齿条转向器5之间设有两个万向节4。拉杆部分可在最后安装，在整个系统总装过程中，先将齿轮齿条转向器5进行装配，然后利用夹具3对连杆2进行总装，最后调节支架6后，进行最后的固定，可实现最佳装配效果。
连杆2使用外径14mm的钢管，故夹具3上的圆槽直径也为14mm，如图2所示的角度α为设计值147°，a设计为20mm，b为15mm，并采用3D打印机打印成型。在装配过程中，先将齿轮齿条转向器5装配好，然后装配连杆2部分，使用双万向节4结构，将夹具3与连杆2部分对应，然后用螺栓连接每套夹具的两部分，分别安装完成之后，将支架6连杆部分与连杆2通过深沟球轴承配合相连，固定在设定位置处。支架6与单体壳相连部分采用螺栓与单体壳相连，固定好之后，将其与支架6连杆部分对接，确定最后位置，并将支架6的两部分焊接固定，拆下整套转向系统，将支架6满焊之后，拆除夹具3，重新安装转向系统，此时安装就极为顺利。最后将拉杆部分与齿轮齿条转向器5装配，转向系统安装完成。

Claims (8)

1.一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，包括夹具(3)，所述的夹具(3)包括两个单侧夹具，所述的单侧夹具采用左右对称结构，单侧夹具的中间部分采用镂空结构，单侧夹具两端的中央设有半圆槽，半圆槽的两侧均设有连接孔，通过连接孔将两个单侧夹具连接成一个整体夹具(3)，使两个半圆槽合并成一个圆槽。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述夹具中间的镂空结构内放置有万向节(4)。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述的圆槽内穿过连杆(2)或管件。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述圆槽的直径与连杆(2)或管件的直径相同。
5.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述圆槽的长度至少为10mm。
6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述圆槽中心线延长线的夹角与万向节(4)设计夹角相等。
7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述夹角的顶角至圆槽内端面的距离大于万向节(4)单侧长度。
8.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的FSAE转向系统万向节机构装配夹具，其特征在于，所述的夹具(3)采用3D打印成型。
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