汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(eps)的設(shè)計[含cad圖紙和文檔資料]
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附件B:開題報告
附件B:
汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
1、 課題的目的及意義(含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計方案比較、選型分析等)
繼電子技術(shù)在發(fā)動機、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用之后,國外汽車電動助力轉(zhuǎn)向(Electric power steering,簡稱EPS)已部分取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向(Hydraulic power steering,簡稱HPS)。電動助力轉(zhuǎn)向已成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點。EPS用電動機直接提供助力,助力大小由電控單元(ECU)控制。它能節(jié)約燃料,提高主動安全性,且有利于環(huán)保,是一項緊扣現(xiàn)代汽車發(fā)展主題的高新技術(shù),所以一經(jīng)出現(xiàn)就受到高度重視。國外汽車公司對EPS的研究已經(jīng)有20多年的歷史,但是以前一直沒有取得大的進展,其主要原因是EPS的成本太高。近幾年來,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,大幅度降低EPS的成本已成為可能,加上EPS具有一系列優(yōu)點,使得它越來越受到人們的青睞。
1988年3月,日木鈴木公司開發(fā)出一種全新的電子控制式EPS,真正擺脫了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的束縛。1993年,本田汽車公司首次將EPS裝備于大批量生產(chǎn)的、在國際市場上同法拉利和波爾舍競爭的愛克NSX跑車。同年,在歐洲市場銷售的一種經(jīng)濟型轎車——菲亞特幫托也將美國Delphi汽車系統(tǒng)公司生產(chǎn)的EPS作為標準裝備。由于EPS完全取消液壓裝置,用電能取代液壓能,減少了發(fā)動機的能量消耗,加上其性能的優(yōu)越性,很快在越來越多的國外轎車上得到應(yīng)用,如本田最新推出的Insight轎車上就是其中的—例。目前在中型以上貨車和中級以上轎車上廣泛采用的機械—液壓助力轉(zhuǎn)向器將逐漸被效率更高、適應(yīng)性更強的EPS所代替,為此,國外幾家大公司(如德國的ZF、英國盧卡斯—偉利達、Saginaw、TRW、日本的NSK、Koyo)等相繼推出自己的ESP
我國在2002年才開始研制開發(fā)汽車EPS產(chǎn)品,目前已經(jīng)知道的有13家企業(yè)和科研院校正在研制中。其中南摩股份有限公司(生產(chǎn)轉(zhuǎn)向柱式的EPS產(chǎn)品)在2003年開始進入小批量生產(chǎn)階段,其他廠家和科研院校均在開發(fā)階段中。吉利汽車集團開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的EPS產(chǎn)品也已經(jīng)裝備其吉利豪情等系列轎車上。
設(shè)計方案比較:按照轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)位置的不同,將EPS分為3類:轉(zhuǎn)向軸助力式、轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式和齒條助力式。
(1)轉(zhuǎn)向軸助力式:轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向軸上,當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時,控制單元接受轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動方向、車速等信號,控制直流助力電機的電流,電機的助力經(jīng)離合器、電機齒輪傳給轉(zhuǎn)向軸的齒輪,然后經(jīng)萬向節(jié)及中問軸傳給轉(zhuǎn)向器。
(2)轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式:轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向器小齒輪處,與轉(zhuǎn)向軸助力式相比,可以提供較大的轉(zhuǎn)向力,適用于中型車。
(3)齒條助力式:轉(zhuǎn)向助力機構(gòu)安裝在轉(zhuǎn)向齒條處,電動機通過減速傳動機構(gòu)直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒條,與轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式相比,可以提供更大的轉(zhuǎn)向力,適用
于大型車。
因為電動助力轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵是在找出系統(tǒng)的助力特性(轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)矩與電機輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系,轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)角與電機轉(zhuǎn)角的關(guān)系)但是考慮到安裝的方便性和助力力矩的大小,因此本次設(shè)計采用轉(zhuǎn)向小齒輪助力式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
研究電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是因為它與液壓助力系統(tǒng)相比,具有如下特點:
(1) 降低了燃油消耗,只有在工作時才消耗能源。
(2) 增強了轉(zhuǎn)向跟隨性。在EPS中,電動機產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)矩,通過適當(dāng)?shù)目刂品椒ǎ梢韵簤褐ο到y(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應(yīng),增強了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的隨動性能。
(3)改善了轉(zhuǎn)向回正特性。該系統(tǒng)采用了微電子技術(shù),利用軟件控制電動機的動作,在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計參數(shù)以獲得最佳的回正特性。從最低車速到最高車速,可得到一簇回正特性曲線,而傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法做到這一 點。
(4)提高了操縱穩(wěn)定性。采用EPS高速行駛(100km/h)的汽車,給其一個過度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾,在短時間的自回正過程中,由于采用了微電腦控制,使得汽車具有更高穩(wěn)定性,駕駛員有更舒適的感覺。
(5)有利于環(huán)保。EPS應(yīng)用電能作為能源,完全取締了液壓裝置,不會有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的泄油問題,避免了污染。該系統(tǒng)沒有油泵,降低了噪聲。再者,EPS中的95%可再回收利用,有利于保護環(huán)境。
(6)輕量化顯著。液壓助力系統(tǒng)因有液壓缸、油泵、轉(zhuǎn)閥、液壓管道等部件,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零件數(shù)目多,占用空間大,布置不方便。EPS則表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕、無油滲漏問題、系統(tǒng)易于布置等。
(7)系統(tǒng)安全保護。當(dāng)EPS出現(xiàn)故障時,即切斷電動機與減速傳動機構(gòu)的助力傳送,迅速轉(zhuǎn)人人工一機械轉(zhuǎn)向狀態(tài)。
(8)易于包裝和裝配。EPS沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、流量控制閥、儲油罐等部件,零件數(shù)目大大減少,減少了裝配的工作量,節(jié)省了裝配時間,提高了裝配效率。
2.課題任務(wù)、重點研究內(nèi)容、實現(xiàn)途徑
課題任務(wù):以汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為研究對象,設(shè)計一個電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),以滿足汽車轉(zhuǎn)向輕便與操控穩(wěn)定性要求,建立汽車電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型,并進行模擬計算分析。
重點研究內(nèi)容:
1) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案比較及選型分析
2) 汽車轉(zhuǎn)向特性的研究
3) 電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)物理模型和數(shù)學(xué)模型的建立
4) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體設(shè)計
5) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械裝置設(shè)計
6) 主要零部件設(shè)計與選型。
實現(xiàn)途徑:在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上添加電動助力部分,采用控制單元對電機轉(zhuǎn)矩進行控制,根據(jù)作用在方向盤上的轉(zhuǎn)矩信號和車速信號, 按照汽車理論對轉(zhuǎn)向特性的要求和汽車的運行狀況,確定轉(zhuǎn)向助力特性,通過電子控制裝置使電機產(chǎn)生相應(yīng)大小和方向的輔助力,協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向操作, 并獲得最佳轉(zhuǎn)向特性。
選型通過對現(xiàn)有的電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行比較,綜合考慮其安裝和助力特性,本次采用轉(zhuǎn)向軸式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(C-EPS)。
轉(zhuǎn)向特性按照汽車理論的相關(guān)理論,保證汽車的平順性和操控性,同時要求有一定的路感,且轉(zhuǎn)向輕便。電機的選取應(yīng)按照功率和電路的最大負載來決定,并考慮其體積大小和安裝是否方便。
物理模型采用傳統(tǒng)的機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng),加上電機和控制單元。而數(shù)學(xué)模型則按照經(jīng)典力學(xué)來進行建立
系統(tǒng)設(shè)計則是綜合機械單元和控制單元,建立控制思想,使其成為一個有機整體,并對其進行優(yōu)化。
3、進度計劃
序號
起止周次
工 作 內(nèi) 容
1
4周至 5 周
文獻檢索,文獻綜述,開題報告
2
5周至 6 周
外文資料翻譯
3
6周至 8周
電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計
4
9周至 11周
電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械設(shè)計
5
12周至13周
主要零部件設(shè)計
6
14周至15周
外購件選型
7
16周至 17周
編寫說明書,答辯
B4
收藏
編號:16299795
類型:共享資源
大?。?span id="bcayhrc" class="font-tahoma">3.47MB
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上傳時間:2020-09-25
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