汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(已修改)
2024-12-17 21:39 本頁面
【正文】 1 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械本體的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1. 1 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作用及簡(jiǎn)要介紹 作為汽車的一個(gè)重要組成部分 , 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成 , 如 何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性 , 使汽車具有良好的操縱性能 , 始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天 , 針對(duì)更多不同水平的駕駛?cè)巳?, 汽車的操縱設(shè)計(jì)顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 3 個(gè)基本發(fā)展階段。 機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng) , 由于采用純粹的 機(jī)械解決方案 , 為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤 , 這樣一來 , 占用駕駛室的空間很大 , 整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙 , 駕駛員負(fù)擔(dān)較重 , 特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大 ,單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向 , 這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉 , 目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。 1953 年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) , 此后該技術(shù)迅速發(fā)展 , 使得動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。 80 年代后期 , 又 出現(xiàn)了變減速比的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來的數(shù)年內(nèi) , 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng) , 比較有代表性的是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ( Variable Displacement Power Steering Pump) 和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向 ( Electric Hydraulic PowerSteering, 簡(jiǎn)稱 EHPS) 系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下 , 泵的流量會(huì)相應(yīng)地減少 , 從而有利于減少不必要的功耗。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵 , 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào) , 可以即時(shí)關(guān)閉 , 所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞 , 布置更方便 , 降低了轉(zhuǎn)向操縱力 , 也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力 , 目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。 但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與 噪聲等方面存在不足。 電動(dòng)助力系統(tǒng) EPS 在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用 , 1988 年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) , 并裝在其生產(chǎn)的 Cervo 車上 , 隨后又配備在 Alto 上。此后 , 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展 , 其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司 , 美國的 Delphi 公司 , 英國的 Lucas 公司 , 德國的 ZF 公司 , 都研制出了各自的 EPS。 EPS 的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展 , 并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開發(fā)的EPS 僅低速和停車時(shí)提供助力 , 高速時(shí) EPS 將停止工作。新一代的 EPS 則不僅在低速和停車時(shí)提供助力 , 而且還能在高速時(shí)提高汽車 的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展 , EPS 技術(shù)日趨完善 , 并且其成本大幅度降低 , 為此其應(yīng)用范圍將越來越大。 1 自 1953 年美國通用汽車公司在別克轎車上使用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以來， HPS 給汽車帶來了巨大的變化，幾十年來的技術(shù)革新使液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展異常迅速，出現(xiàn)了電控式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Electric Hydraulic Power Steering，簡(jiǎn)稱 EHPS)。 1988 年 2月日本鈴木公司首先在其 Cervo 車上裝備 EPSTM，隨后又應(yīng)用在 Alto 汽 車上； 1993 年本田汽車公司在愛克 NSX 跑車上裝備 EPS 并取得了良好的市場(chǎng)效果 [4]； 1999 年奔馳和西門子公司開始投巨資開發(fā) EPS。上世紀(jì)九十年代初期，日本鈴本、本田，三菱、美國 Delphi 汽車公司、德國 ZF 等公司相繼推出了自己的 EPS， TRW 公司繼推出 EHPS 后也迅速推出了技術(shù)上比較成熟的帶傳動(dòng) EPS 和轉(zhuǎn)向柱助力式 EPSTM，并裝配在 Ford Fiesta 和 Mazda 323F等車上，此后 EPS 技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 在國外， EPS 已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，并成為汽車零部件高新技術(shù)產(chǎn)品，而我國動(dòng)力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前絕大部分采用機(jī)械轉(zhuǎn)向或液壓助力轉(zhuǎn)向， EPS 的研究開發(fā)處于起步階段。 試驗(yàn)表明， EPS 還具有高效節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng) HPS 相比，沒有系統(tǒng)要求的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，且電動(dòng)機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時(shí)才接通電源，所以動(dòng)力消耗和燃油消耗均可降到最低，還消除了由于轉(zhuǎn)向油泵帶來的噪音污染。在不轉(zhuǎn)向情況下，裝有 EPS 的汽車燃油消耗降低了 2． 5％，在使用轉(zhuǎn)向情況下，降低了 5． 5％ [10]。此外， EPS 的重復(fù)利用率高，組件的 95％可以再回收利用，而傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回收利用率只有 85％ [1]。 EPS 系統(tǒng)控制的核心 ECU具有故障自診斷功能，當(dāng) ECU 檢測(cè)到某一組件工作異常，如系統(tǒng)各傳感器、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、電源系統(tǒng)及汽車點(diǎn)火系統(tǒng)等，便能立即控制電磁離合器分離，停止助力，顯示相應(yīng)故障代碼，轉(zhuǎn)為手動(dòng)轉(zhuǎn)向，按普通轉(zhuǎn)向控制方式工作，以確保行車安全可靠。 EPS 當(dāng)前已經(jīng)較多應(yīng)用在排量在 1． 3L 1． 6L 的各類輕型轎車上，其性能已經(jīng)得到廣泛的認(rèn)可。隨著直流電機(jī)性能的提高和 42V 電源在汽車組件上的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)寬，并逐漸向微型車、輕型車和中型車擴(kuò)展。目前，在全世界汽車行業(yè)中， EP8 系統(tǒng)每年正以 9％ 10％ 的增長(zhǎng)速度發(fā)展，年增長(zhǎng)量達(dá) 130萬 150 萬套。據(jù) TRW 公司預(yù)測(cè)，到 2021 年全世界生產(chǎn)的轎車中每 3 輛就有 1 輛裝備 EPS，到 2021 年，全球 EPS 產(chǎn)量將達(dá)到 2500 萬套。因而， EPS將具有十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照電動(dòng)機(jī)布置位置的不同，可以分為：轉(zhuǎn)向柱助力式(Columnassisttype EPS)、齒輪助力式 (Pinionassisttype EPS)、齒條助力式 (Rack—assisttype EPS)、直接助力式 (Directdrivetype EPS)四種。 轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 (CEPS)的助力
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