汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫(kù)吧
2024-11-11 21:39 本頁(yè)面
【正文】 電機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱的一側(cè)，通過(guò)減速增扭機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。這種形式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于安裝?，F(xiàn)在多數(shù) EPS 就是采用這種形式。此外， CEPS 的助力提供裝置可以設(shè)計(jì)成適用于各種轉(zhuǎn)向柱，如固定式轉(zhuǎn)向柱、斜度可調(diào)式轉(zhuǎn)向柱以及其它形式的轉(zhuǎn)向柱。但由于助力電機(jī)安裝在駕駛艙內(nèi)，受到空間布置和噪聲的影響，電機(jī)的體積較小，輸出扭矩不大，一般只用在小型及緊湊型車輛上。 齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 (P— EPS)的助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。由于助力電機(jī)不是安裝在乘客艙內(nèi)，因此可以使用較大的電機(jī)以獲得較高的助力扭矩，而不必?fù)?dān)心電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大產(chǎn)生的噪聲。該類型轉(zhuǎn)向器可用于中型車輛，以提供較大的助力。 1 齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 (REPS)的助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)則直接驅(qū)動(dòng)齒條提供助力。由于助力電機(jī)安裝于齒條上的位置比較自由，因此在汽車的底盤布置時(shí)非常方便。同時(shí)，同 C— EPS 和 PEPS 相比，可以提供更大的助力值，所以一般用于大型車輛上。 直接助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 (DEPS)的助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)同轉(zhuǎn)向齒輪形成了一個(gè)獨(dú)立的單元。它與日 — EPS 比較相似，兩者的主要區(qū)別是扭矩傳感器的安裝位置有所不同。通過(guò)優(yōu)化電控單元 (ECU)內(nèi)部的算法，讓電機(jī)向齒條直接提供轉(zhuǎn)向助力可以獲得良好的轉(zhuǎn)向路感。 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向能源不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩類。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)力源不同又可分為機(jī)械式的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系、電控式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EHPS)和電動(dòng)助力式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS)。 機(jī)械式的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、 V型傳動(dòng)皮帶、儲(chǔ)油罐等部件構(gòu) 成。無(wú)論車是否轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)總處于工作狀態(tài)，能耗較高，又由于液壓泵的壓力很大，比較容易損害助力系統(tǒng)，且不易安裝和維護(hù)。其共同缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。 EHPS 是在傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而構(gòu)成的。它采用的液壓泵是一個(gè)電動(dòng)泵，其工作狀態(tài)是由電子控制單元根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向等信號(hào)計(jì)算出的理想狀態(tài)，并控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力放大倍率實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時(shí)的轉(zhuǎn)向助力要求，但即使是最新的 EH— PS也無(wú)法根除液壓助力系統(tǒng)在布置、安裝、密封性、操控性、能量 消耗、磨損與噪音的固有缺陷。 新一代的 EPS 是利用直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)輸出扭矩的大小和方向，使之得到一個(gè)與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。它將電動(dòng)機(jī)、離合器、減速裝置、轉(zhuǎn)向桿等各部件裝配成一個(gè)整體，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量較輕，其可編程的轉(zhuǎn)向助力特性使得轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性得到較大的提高。 電動(dòng)助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同車上的結(jié)構(gòu)部件盡管不盡一樣，但其基本原理是一致的。它一般是由轉(zhuǎn)矩 (轉(zhuǎn)向 )傳感器、電子控制單元 ECU、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器以及減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其機(jī)構(gòu)示意圖如圖 1所示。 當(dāng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭矩傳感器檢將測(cè)到的轉(zhuǎn)矩信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送至電子控制單元ECU， ECU 再根據(jù)扭矩信號(hào)、車速信號(hào)、軸重信號(hào)等進(jìn)行計(jì)算，得出助力電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和助力電流的大小，完成轉(zhuǎn)向助力控制。 1 圖 1 當(dāng)汽車處于直線行駛狀態(tài)時(shí)， EPS 便處于 Standy 狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)停止工作，只有在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，系統(tǒng)才實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)助力控制作用。 因而， EPS 可以很容易的實(shí)現(xiàn)在全速范圍內(nèi)的最佳助力控制 ，在低速行駛時(shí)保證汽車的轉(zhuǎn)向靈活輕便，在高速行駛時(shí)保證汽車轉(zhuǎn)向穩(wěn)定可靠。在系統(tǒng)的某一部件發(fā)生故障時(shí)，可以斷開(kāi)電磁離合器使助力系統(tǒng)脫離機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并同時(shí)驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)指示燈，保障駕駛的安全性。所以， EPS 可以在各種路況和車速下，給駕駛員提供一個(gè)安全、穩(wěn)定、輕便、舒適的駕駛環(huán)境。 本次設(shè)計(jì)在于完成電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械本體部分的設(shè)計(jì)及適當(dāng)改進(jìn)。基于目前微車普遍采用的方案，本次本已設(shè)計(jì)采用的助力方案是齒條助力式。 1 2 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的選擇 2. 1 汽車參數(shù)的確定 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的針對(duì)車型是 長(zhǎng)安汽車奔奔 mini 舒適型，其相關(guān)參數(shù)如下： 軸距 L/mm 2345 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角θ imax/176。 45176。 裝備質(zhì)量 m0/kg 870 總質(zhì)量 ma/kg 1080 輪胎 155/65R13 輪胎壓力 P/MPa 最小轉(zhuǎn)彎半徑 R/mm 4900 方向盤直徑 DSW/mm 380 方向盤總?cè)?shù) N 對(duì)轉(zhuǎn)向系的要求 ，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要 求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。 ，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。 ，轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng)。 ，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。 ，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。 。 ，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。 ，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。 1 ，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向 盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。 ，保證轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向管柱。為了布置方便，減小由于裝置位置誤差及部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的附加載荷，提高汽車正面碰撞的安全性以及便于拆裝，在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器的輸入端之間安裝轉(zhuǎn)向萬(wàn)向節(jié)。采用柔性萬(wàn)向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動(dòng)，但柔性萬(wàn)向節(jié)如果過(guò)軟，則會(huì)影響轉(zhuǎn)向系的剛度。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向，還應(yīng)有轉(zhuǎn)向動(dòng)力系統(tǒng)扭矩和轉(zhuǎn)角感應(yīng)裝置。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn) 向臂、轉(zhuǎn)向操縱拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂以及轉(zhuǎn)向橫拉桿等。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于把轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳給左、右轉(zhuǎn)向輪按一定關(guān)系進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器 機(jī)械轉(zhuǎn)向器是司機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動(dòng)），并按一定的角轉(zhuǎn)動(dòng)比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是將機(jī)械轉(zhuǎn)向器與動(dòng)力系統(tǒng)相結(jié)合而構(gòu)成。 機(jī)械轉(zhuǎn)向器分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器、蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向器。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；質(zhì)量輕，剛性大；正 、逆效率都高以及便于布置，傳動(dòng)效
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