汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-展示頁(yè)
2024-12-13 21:39本頁(yè)面
【正文】 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。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。 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)。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。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。 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。 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(lái) , 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。 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。在接下來(lái)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)。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。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。 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。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司 , 美國(guó)的 Delphi 公司 , 英國(guó)的 Lucas 公司 , 德國(guó)的 ZF 公司 , 都研制出了各自的 EPS。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。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(lái)越大。 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。 在國(guó)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(guó)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。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(lái)的噪音污染。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 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。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(wàn) 150 萬(wàn)套。因而， EPS將具有十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 轉(zhuǎn)向柱助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器 (CEPS)的助力電機(jī)固定在轉(zhuǎn)向柱的一側(cè)，通過減速增扭機(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?，F(xiàn)在多數(shù) EPS 就是采用這種形式。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。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。 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。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。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。 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。 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。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。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。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。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。 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。在系統(tǒng)的某一部件發(fā)生故障時(shí)，可以斷開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。 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)。 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。
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