【正文】 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(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用。“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。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。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(diǎn)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(jìn)高科技的發(fā)展、新型工業(yè)的興起以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 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(jī)驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。有很多電動汽車一直到第二次世界大戰(zhàn)期間仍在使用。獨(dú)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(diǎn)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(gè)獨(dú)立的輪轂電動機(jī)來驅(qū)動車輛的運(yùn)動。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。純機(jī)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(gè)機(jī)構(gòu)笨拙，特別是對轉(zhuǎn)向阻力較大的重型汽車，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向難度很大，這就大大限制了其使用范圍。 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(shí)的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時(shí)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）。同時(shí)控制單元也會收到來自方向盤位置傳感器的信號，這個(gè)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(gè)功能集成為一體）。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性必須改造底盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來很困難。（2）去掉了原來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的剛性機(jī)械連接，采用柔性連接，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車上的布置更加靈活，轉(zhuǎn)向盤的位置可以方便地布置在需要的位置。為了避免汽車在撞車時(shí)司機(jī)受到的轉(zhuǎn)向盤的傷害，除了在轉(zhuǎn)向盤中間可安裝安全氣囊外，還可在轉(zhuǎn)向系中設(shè)置防傷裝置。但逆向效率也較高，可將地面對轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳給轉(zhuǎn)向盤。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應(yīng)而遭淘汰。按照汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[4]所指，齒輪模數(shù)多在之間，主動小齒輪齒數(shù)多數(shù)在個(gè)齒范圍變化，壓力角取，齒輪螺旋角的取值范圍多為。（右旋）12176。靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。這些電機(jī)的“空起頻率”都比較高。感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。m）空載運(yùn)行頻率（KHZ）轉(zhuǎn)動慣量（Kg因此在計(jì)算載荷的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)按接觸線單位長度上的最大載荷，即計(jì)算Pca （單位N/mm）進(jìn)行計(jì)算。綜上所述，齒輪設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角[3]。當(dāng)這些球頭銷依制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。另外CATIA軟件三維圖不顯示螺紋。同時(shí)，導(dǎo)師高尚的思想品德和厚德求實(shí)的人生態(tài)度教會了我很多做人的道理，使我受益終生。其他一些國外汽車制造商如福特、現(xiàn)代、大宇等，因?yàn)檫M(jìn)入稍晚，起初只是與中國廠家合作生產(chǎn)汽車部件，隨后才被允許組裝汽車。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在價(jià)格高、壽命短、 外形尺寸和重量大、充電時(shí)間長、安全性差等嚴(yán)重缺點(diǎn)。所以PHEV的電池容量一般達(dá)5～ l0kwh，約是純電動汽車電池容量的30～50％，是一般混合動力汽車電池容量的3～5倍，可以說它是介于混 合動力汽車與純電動汽車之間的一種過渡性產(chǎn)品。，查閱資料，撰寫開題報(bào)告和文件綜述，翻譯外文資料。三、研究步驟、方法及措施 1. 完成調(diào)研，查詢資料。 、外接充電式混合動力汽車(Plug In) 外接充電式混合動力汽車是最新的一代混合動力汽車類型，近年來受到各國政府、汽車企業(yè)和研究 機(jī)構(gòu)的普遍關(guān)注，國內(nèi)外專家認(rèn)為，PHEV有望在幾年后得到廣泛的推廣使用。中國正處于汽車擁有率加速增長的時(shí)期。中國汽車需求的發(fā)展對整個(gè)世界汽車需求發(fā)展有重要影響。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 胡驊/宋慧，電動汽車，人民交通出版社，20062 陳家瑞，汽車構(gòu)造，機(jī)械工業(yè)出版社,19973 袁凱，四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向汽車高速時(shí)操縱穩(wěn)定性的研究，2002014 余志生，汽車?yán)碚摚ǖ?版），機(jī)械工業(yè)出版社，2009 5 劉惟信，汽車設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，20016 張洪欣，汽車底盤設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，19987 王望予，汽車設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，20078 安子軍，機(jī)械原理，國防工業(yè)出版社，20099 徐立忠，機(jī)械設(shè)計(jì)，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，200910 徐灝等，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，機(jī)械工業(yè)出版社，199511 張國忠著，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，東北大學(xué)出版社，200212 《汽車工程手冊》編輯委員會編，汽車工程手冊設(shè)計(jì)篇，人民交通出版社，200113 賈春玉等，畫法幾何與機(jī)械制圖，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，200814 邵曉榮，互換性與測量技術(shù)，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，200715 任桓山，現(xiàn)代汽車概論，人民交通出版社，200516 張秀彬，汽車智能化技術(shù)原理，上海交通大學(xué)出版社，201117 龔溎義，課程設(shè)計(jì)圖冊（第3版），高等教育出版社，1989 18 楊樹松，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)矩控制策略研究，20110119 Kai Yao, Youjun Wang, Zhongmin Hou, Xiaowen Zhang. Optimum Design and Calculation Technology Steering Trapezium , 2008 Interaction Conference on Intelligent Computation Technology and Automation. 2010(1)20 Moriwaki,K, On automatic motion control with optimization ,ICE 2003 Annual Conference. 2002,(8).85 致謝致謝論文結(jié)束之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師張潤生授致以崇高的敬意和衷心的感謝。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要部件 CATIA 三維設(shè)計(jì)齒輪軸的三維設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于斜齒輪的輪齒畫法。允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。同時(shí)，為了達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑值，轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。 校核齒根彎曲強(qiáng)度σ= (424)求得 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，=；彎曲疲勞許用應(yīng)力為 (425)——彎曲疲勞壽命系數(shù)，= 。 齒輪的計(jì)算載荷為了便于分析計(jì)算，通常取沿齒面接觸線單位長度上所受的載荷進(jìn)行計(jì)算。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。力矩與功率的換算。（3）步進(jìn)電機(jī)空載起動頻率的選擇步進(jìn)電機(jī)空載起動頻率，通常稱為“空起頻率”。176。（五相電機(jī)）、（二、四相電機(jī)）、（三相電機(jī)）等。對于齒輪齒條轉(zhuǎn)向器中齒輪齒條結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，齒輪一般都采用斜齒輪，對于變位齒輪，為了避免齒頂過薄，而又能滿足齒輪嚙合的要求，一般齒輪的齒頂高系數(shù)取偏小值。 設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)表以及對應(yīng)的轉(zhuǎn)向輪偏角計(jì)算設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)表如表 表31 汽車轉(zhuǎn)向參數(shù)輪距（前/后）1385mm軸距2350mm滿載質(zhì)量1000kg滿載軸荷分配：前/后540/460(kg)輪胎185/60 R15主銷偏移距a100mm輪胎壓力p/Mpa 方向盤直徑380mm轉(zhuǎn)向輪側(cè)偏角計(jì)算轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能從整車機(jī)動性著手。現(xiàn)代轎車一般使用兩端輸出形式。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡單（不需要轉(zhuǎn)向搖臂和橫拉桿等）、加工方便、工作可靠、使用壽命長、用需要調(diào)整齒輪齒條的間隙。 轉(zhuǎn)向器機(jī)械轉(zhuǎn)向器是將司機(jī)對轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動（或齒條沿轉(zhuǎn)向車軸軸向的移動），并按一定的角轉(zhuǎn)動比和力轉(zhuǎn)動比進(jìn)行傳遞的機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向執(zhí)行模塊包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、齒條位移傳感器等, 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能: 跟蹤參考前輪轉(zhuǎn)角、向轉(zhuǎn)向盤模塊反饋輪胎所受外力的信息以反饋車輛行駛狀態(tài)。(2)改善了轉(zhuǎn)向回正特性。EPS 是在EHPS 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 它取消EHPS 的液壓油泵、油管、油缸和密封圈等部件,完全依靠電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu), 其結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)量大大減少、可靠性增強(qiáng), 解決了長期以來一直存在的液壓管路泄漏和效率低下的問題。由于液壓轉(zhuǎn)向可以減少駕駛員手動轉(zhuǎn)向力矩，從而改善了汽車的轉(zhuǎn)向輕便性和操縱穩(wěn)定性。通常，對轉(zhuǎn)向系的主要要求是:(1) 保證汽車有較高的機(jī)動性，在有限的場地面積內(nèi)，具有迅速和小半徑轉(zhuǎn)彎的能力，同時(shí)操作輕便；(2) 汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，全部車輪應(yīng)繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，不應(yīng)有側(cè)滑；(3) 傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖要盡可能的?。?4) 轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng)自動回正，并應(yīng)使汽車保持在穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)；(5) 發(fā)生車禍時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸由于車架和車身變形一起后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最好有保護(hù)機(jī)構(gòu)防止傷及乘員。日本研制的電動汽車幾乎全部使用永磁無刷電機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)是效率可以比交流感應(yīng)電機(jī)高6個(gè)百分點(diǎn)，但價(jià)格較貴，永磁材料一般僅耐熱120℃以下。日本由于本國石油資源匱乏。再次，在改善交通安全和道路使用方面，電動汽車更容易實(shí)現(xiàn)智能化。但是，內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)展也正面臨著可持續(xù)發(fā)展能源的挑戰(zhàn)，大氣環(huán)保和地球溫室效應(yīng)（變暖）的挑戰(zhàn)，以及噪聲方面的限制等。其次，從能源角度來看，電動汽車將使能源的利用多元化（例如可使用各種可再生能源）和高效化，改善能源結(jié)構(gòu)，達(dá)到能源的可靠、均衡和無污染的利用的目的。這意味著，到本世紀(jì)中葉，以電動汽車為代表的新能源車將毫無懸念地成為全球汽車工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。對零部件生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)，更表現(xiàn)突出。其中轉(zhuǎn)向器是將操縱機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃訖C(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(嚴(yán)格講是近似直線運(yùn)動)的機(jī)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向系的核心部件[2]。在齒條的一端裝有活塞，并位于動力缸之中，齒條左端與轉(zhuǎn)向橫拉桿相接。電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的過渡。而且，EPS系統(tǒng)能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān)。它是繼EPS 后發(fā)展起來的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比EPS 操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，它取消轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接，完全由電能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制，提高了汽車的安全性和駕駛的方便性。采用柔性萬向節(jié)可減少傳至轉(zhuǎn)向軸上的振動，但柔性萬向節(jié)如果過軟，則會影響轉(zhuǎn)向系的剛度。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒輪齒條直接嚙合，可安裝助力機(jī)構(gòu)。拉桿與齒條用螺栓固定連接，因此，兩拉桿會與齒條同時(shí)向左或右移動，為此在轉(zhuǎn)向器殼體上開有軸向的長槽，從而降低了它的強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)采用圓形端面齒條。；所以 MR = ?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。因?yàn)?，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速成反比。（即懸架傾角)； —— 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪的平均轉(zhuǎn)角—— 外轉(zhuǎn)向輪的平均轉(zhuǎn)角。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。齒部彎曲安全系數(shù) S = / = （49）因此，齒條設(shè)計(jì)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。因此，齒根彎曲強(qiáng)度也應(yīng)按載荷作用于單對齒嚙合區(qū)最高點(diǎn)來計(jì)算[10]。 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[4]查得，=60/100=。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識，縮短開發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應(yīng)。本次設(shè)計(jì)，所選用的轉(zhuǎn)向器為適用于各種車型的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，對于已知的汽車數(shù)據(jù)如軸距，整備質(zhì)量等參數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)向系所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且對其進(jìn)行了強(qiáng)度校核的分析。2001年，經(jīng)過多方論證和廣泛征求意見，中國科技部啟動了國家、地方和企業(yè)配套資金合計(jì)約24億元人民幣的電動汽車重大科技專項(xiàng)。從1978年放松對私有汽車的限制開始，中國的汽車擁有率就開始快速增加，這部分是因?yàn)檫^去對汽車供給嚴(yán)加控制所引起的大量被抑制的潛在需求現(xiàn)在被釋放出來，部分是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。 近年由于磷酸鐵鋰離子電池的研發(fā)有重大突破，又大大提高了電池的安全性。 燃料電池電動汽車存在的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)問題： (1)燃料電池發(fā)動機(jī)的耐久性壽命短一般僅1000～I(xiàn)200小時(shí)(國外達(dá)2200小時(shí))，燃料電池汽車行駛4～5萬km ，功率即下降～40％，和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)可普遍行駛50萬km以上相比，差距很大； (2)燃料電池發(fā)動機(jī)的制造成本居高不下一般估計(jì)3萬元／kW(國外成本約3000美元／kW)，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)僅 200～350元／kW相比，差距巨大。 燃料電池電動汽車（PCEV） 早在1839年，英國人格羅孚就提出了氫和氧反應(yīng)發(fā)電的原理。計(jì)算時(shí)，假設(shè)所有電池最高可充電荷電狀態(tài)(SOC)，即實(shí)際可用的電池容量僅占總?cè)萘康?0％；由電網(wǎng)供電平均價(jià)為0．68元／kWh（目前廣東省居民用電），則電池每放出Ikwh（1度）電，則 ，