【正文】 要轉(zhuǎn)向操作時才需要向電機提供的能量。同時控制單元也會收到來自方向盤位置傳感器的信號，這個傳感器一般是和扭矩傳感器裝在一起的（有些傳感器已經(jīng)將這2 個功能集成為一體）。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上有了較大的改進，但液壓裝置的存在，使得該系統(tǒng)仍有難以克服如滲油、不便于安裝維修及檢測等問題。 電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）由于液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法兼顧車輛低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，因此，在1983年日本Koyo 公司推出了具備車速感應(yīng)功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）。轉(zhuǎn)向軸用銷釘與閥中的彈性扭桿相接，該扭桿起到閥的中心定位作用。純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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，需占用較大的空間，整個機構(gòu)笨拙，特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的重型汽車，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大，這就大大限制了其使用范圍。機械轉(zhuǎn)向系的能量來源是人力，所有傳力件都是機械的，由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)(方向盤)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。多數(shù)電動汽車為前輪轉(zhuǎn)向，工業(yè)中用的電動叉車常常采用后輪轉(zhuǎn)向?！　?. 低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)　　隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，汽車生產(chǎn)愈來愈重視經(jīng)濟性，因此，要設(shè)計低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。獨立懸架輪轂驅(qū)動電動汽車以驅(qū)動方式簡潔、動力傳遞效率高、可以做到“零排放”等優(yōu)點充分展現(xiàn)了電動汽車的優(yōu)勢，它采用裝在驅(qū)動輪當(dāng)中的四個獨立的輪轂電動機來驅(qū)動車輛的運動。據(jù)英國石油公司最近發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計2009》，全球原油剩余探明儲量按照2008年的年開采速度計算，還可以開采42年。有很多電動汽車一直到第二次世界大戰(zhàn)期間仍在使用。此外，電動汽車使用電池儲存的電能，沒有內(nèi)燃機工作時的機械噪聲，所以，他能有效的控制城市的噪聲污染。 電動汽車概述電動汽車（Electric Vehicle）是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。據(jù)英國石油公司最近發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計2009》，全球原油剩余探明儲量按照2008年的年開采速度計算，還可以開采42年。圖11 用單一蓄電池作為電源的EV圖12 裝有輔助電源的EV 電動汽車的優(yōu)點及意義電動汽車的發(fā)展將集中考慮能源、環(huán)保和交通成為可能，而且他對促進高科技的發(fā)展、新型工業(yè)的興起以及經(jīng)濟的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 電動汽車的發(fā)展追溯電動汽車的起源，最早可到1881年。從20世紀(jì)70年代起，新一代電動汽車脫穎而出，出現(xiàn)了各種各樣高性能的電動汽車。早在20世紀(jì)70年代就注意了電動車輛的研究和開發(fā)，組織的各大汽車公司先后研發(fā)了多種EV、FCEV和HEV，在世界上處于領(lǐng)先地位。“變速比和高剛性”是目前世界上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)較新，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠、成本較低、起動性能好，沒有大的沖擊電流，它兼有交流感應(yīng)電機變頻調(diào)速和直流電機調(diào)速的優(yōu)點，缺點是噪聲較大，但仍有一定改進余地[3]。5第2章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計第2章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)[4]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車底盤的重要組成部分，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車行駛的安全性、操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性，它對于確保車輛的行駛安全、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。 機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向輪來完成的。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由機械轉(zhuǎn)向器、液壓泵、油管、分配閥、動力缸、溢流閥和限壓閥、油缸等部件組成。為保證汽車原地轉(zhuǎn)向或者低速轉(zhuǎn)向時的輕便性，液壓泵的排量是以發(fā)動機怠速時的流量來確定。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時，電子控制單元驅(qū)動液壓泵以高速運轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅(qū)動液壓泵以較低的速度運轉(zhuǎn)，在不至影響高速打轉(zhuǎn)向的需要的同時，節(jié)省一部分發(fā)動機功率。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在本田飛度、思域以及豐田新皇冠、奔馳新Aclass等車型上紛紛被采用。 與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，沒有系統(tǒng)要求的常運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，且電動機只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。 當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤一角度然后松開時，EPS 系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。(4)安全可靠。主控制器控制轉(zhuǎn)向盤模塊和轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊的協(xié)調(diào)工作。使得在回正力矩控制方面可以從信號中提出最能夠反映汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的信息，作為轉(zhuǎn)向盤回正力矩的控制變量，使轉(zhuǎn)向盤僅僅向駕駛員提供有用信息，從而為駕駛員提供更為真實的“路感”。機械轉(zhuǎn)向器與動力系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。兩軸汽車在轉(zhuǎn)向時，若不考慮輪胎的側(cè)向偏離，則為了滿足上述對轉(zhuǎn)向系的第(2)條要求，其內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪理想的轉(zhuǎn)角關(guān)系如圖33所示，由下式?jīng)Q定： （21） 式中 ——外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； ——內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； ——兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點間的距離； ——軸距 本章小結(jié) 本章通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各部分進行介紹，講述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計的參考依據(jù)和實現(xiàn)目標(biāo)，對所設(shè)計內(nèi)容做出簡單概括。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的第一級傳動副是螺桿螺母傳動副。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器安裝助力機構(gòu)方便且轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單，適合于轎車。側(cè)面輸入，一端輸出的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，常用在平頭貨車上。圓形斷面齒條的制作工藝比較簡單。此輕型車的軸距為2350mm，并盡量取小值以保證良好的機動性， 。表32 齒輪齒條的主要參數(shù)名稱齒輪齒條齒數(shù)Z1031模數(shù)Mn壓力角螺旋角β1= β2=變位系數(shù)Xn0轉(zhuǎn)向時需要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動的阻力、轉(zhuǎn)向輪穩(wěn)定阻力（即轉(zhuǎn)向輪的回正力矩）、輪胎變形阻力以及轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力矩。據(jù)此，初步選定齒輪和齒條齒頂高系數(shù)；頂隙系數(shù)；齒輪的變位系數(shù)。而齒條選用與20CrMnTi具有較好匹配性的40Cr作為嚙合副，齒條熱處理采用高頻淬火工藝，表面硬度HRC50～56。3. 靜力矩的選擇步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。它又分為兩相和五相：。的兩相混合式步進電機，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，176。大致說來，選擇23342(電機的機身直徑或方度，單位：mm)。這是選購電機比較重要的一項指標(biāo)。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進電機是比較實用的。所以，電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。在有負(fù)載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。齒輪齒條的受力狀況類似于斜齒輪，圖41齒條的受力分析，作用于齒條齒面上的法向力Fn，垂直于齒面，將Fn分解成沿齒條徑向的分力（徑向力）Fr，沿齒輪周向的分力（切向力）Ft，沿齒輪軸向的分力（軸向力）Fx 。沿齒面接觸線單位長度上的平均載荷P（單位為N/mm）為P = （410）式中Fn ——作用在齒面接觸線上的法向載荷；L ——沿齒面的接觸線長，單位mm。取失效概率為1%，安全系數(shù)S = 1，可得計算接觸疲勞許用應(yīng)力==1100MPa （422） 式中 K——接觸疲勞壽命系數(shù)由此可得 所以，齒輪所選的參數(shù)滿足齒輪設(shè)計的齒面接觸疲勞強度要求。 可得， = 。mm (430)合成彎矩，aa剖面左側(cè)N為此，轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的理想轉(zhuǎn)角關(guān)系。 轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的設(shè)計轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的擺動轉(zhuǎn)變?yōu)樽?、右轉(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓上，實現(xiàn)車輪無滑動地滾動轉(zhuǎn)向。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。 轉(zhuǎn)向橫拉桿及接頭的尺寸設(shè)計參數(shù)序號項目符號尺寸參數(shù)()1橫拉桿總長3302橫拉桿直徑183螺紋長度254外接頭總長1085球頭銷總長626球頭銷螺紋公稱直徑M1017外接頭螺紋公稱直徑M12第6章基于CATIA的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維建模第6章 基于CATIA的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的三維建模 CATIA軟件簡介CATIA是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。主要思路如下：建立圓柱體— 在圓柱體一端面畫輪齒的輪廓— 投影到另一個端面再旋轉(zhuǎn)一個角度— 通過Multisection Solid 功能完成單齒三維構(gòu)造—圓形陣列。圖63 安裝殼體橫拉桿總成橫拉桿體與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器用球頭座連接，和轉(zhuǎn)向梯形臂用球頭銷接頭連接。在我畢業(yè)設(shè)計期間，導(dǎo)師對我的學(xué)習(xí)及課題進行了精心的指導(dǎo)和諄諄的教誨，從本課題的開始到論文的終稿，其中無不凝結(jié)著導(dǎo)師的心血和汗水。2000年進口石油7000萬噸，成品油3000萬噸，進口石油價格達(dá)25億美元；2001年進口石油大約8000萬噸；2002年的統(tǒng)計數(shù)字還沒有出來，但預(yù)計不會少于9000萬噸?，F(xiàn)在，對于全球的汽車制造商來說，中國已經(jīng)成為最大的市場之一。中國經(jīng)濟正在飛速發(fā)展并帶動了汽車需求，它所帶來的巨大的石油需求令人擔(dān)憂。在達(dá)到人均GDP12 000元(恒定人民幣)時，拐點將產(chǎn)生，此后中國的汽車擁有率才會開始減速增長。實踐證實鉛酸電池在這一低端產(chǎn)品市場上有較強的競爭力和實用性。據(jù)統(tǒng)計，法國城鎮(zhèn)居民80％ 以上日均駕車?yán)锍躺儆?0kin，在美國，汽車駕駛者也有60％以上日均行駛里程少于50km，80％以上日均行 駛里程少于90km。近20年來，由于石油危機和大氣污染日趨嚴(yán)重，以質(zhì) 子交換膜式為代表的燃料電池技術(shù)，受到世界各國普遍重視。2. 設(shè)計布置方案方案，選擇電機及轉(zhuǎn)向器。 主要參考文獻 1 胡澤春宋永華徐智威羅卓偉占愷嶠[J]. 中國電機工程學(xué)報2012,324110. 2 宋永華楊岳希胡澤春電動汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]電網(wǎng)技術(shù)2011 35(4)17 3 Einhorn M Conte VKral C et al Comparison of electrical battery models using a numerically optimized parameterization method[C] //IEEE Vehicle Power and Propulsion ConferenceChicagoIEEE2011 17 4 Zhang Hanlei Chow M YComprehensive dynamic battery modeling for PHEV applications[C]//IEEE Power and Energy Society General Meeting Minneapolis IEEE 201016 5 Fernandez L P Roman T G SCossent RAssessment of the impact of plugin electri c vehicles on distribution networks[J] IEEE Trans. on Power System2011 26(1)206213 6 羅卓偉胡澤春宋永華等電動汽車充電負(fù)荷計算方法[J]電力系統(tǒng)自動化2011 35(14) 3642 7 鄭競宏戴夢婷張曼王文倬朱守真. 住宅區(qū)式電動汽車充電站負(fù)荷集聚特性及其建模[J]. 中國電機工程學(xué)報201232223238 8 Ashtari A Bibeau E Shahidinejad Set al PEV Charging profile prediction and analysis based o。四、研究工作進度 研究工作按周次進行。 質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)主要優(yōu)點： (1)其排放生成物是水及水蒸汽，為零污染； (2)能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60～70％； (3)無機械振動、低噪聲、低熱輻射； (4)宇宙質(zhì)量中有75％是氫，地球上氫也幾乎是無處不在。 PHEV是在混合動力汽車上增加了純電動行駛工況，并且加大了動力電池容量，使PHEV采用純電動工況可行 駛50～90km，超過這一里程，即必須起動內(nèi)燃機，采用混合驅(qū)動模式。鋰離子電池技術(shù)發(fā)展很快，近10年來，其比能量由100Wh／kg增加到 180Wh／kg，比功率可達(dá)2000W／kg，循環(huán)壽命達(dá)1000次以上，工作溫度范圍達(dá)40～55℃。 純電動汽車(PEV) 純電動汽車是指完全由動力蓄電池提供電力驅(qū)動的電動汽車，雖然它已有l(wèi)34年的悠久歷史，但一直 僅限于某些特定范圍內(nèi)應(yīng)用，市場較小。在19851995年這10年里，中國的GDP以平均每年9．8％的速度增長。很多年前，汽車生產(chǎn)上的協(xié)議使得很多公司在中國建設(shè)合作生產(chǎn)設(shè)備，如奧迪、克萊斯勒、豐田等。近幾年我國汽車保有量持續(xù)快速增長，汽車尾氣已成了大氣污染的罪魁禍?zhǔn)?，有預(yù)測報告說，到2010年，我國許多大城市的汽車尾氣排放量將比現(xiàn)在增長一倍。和激勵。對于現(xiàn)在的社會發(fā)展趨勢來說，超微型電動車也是研究的熱點。具體參照齒輪軸畫法。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計、機械設(shè)計、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機、機械加工、分析和模擬。球頭銷通過螺紋與齒條連接。 轉(zhuǎn)向傳送機構(gòu)的臂、桿與球銷轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的30或35號鋼的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定[12]。無論采用哪一種方案