拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設(shè)計

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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目: 拉線操縱式離合器 電子線控系統(tǒng)設(shè)計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-2班 學(xué) 生 姓 名: 李 程 導(dǎo) 師 姓 名: 崔 宏 耀 開 題 時 間: 2011年2月28日 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 李 程 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程B07—2班 指導(dǎo)教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 否 題目名稱 拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設(shè)計 1、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 （一）線控技術(shù)的現(xiàn)狀 目前，線控技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于航空業(yè)，用線控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的液壓和機(jī)械系統(tǒng)已經(jīng)成為技術(shù)發(fā)展的趨勢，采用線控技術(shù)的制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)有望在未來汽車上率先獲得應(yīng)用，不久的將來線控離合器也將會出現(xiàn)在汽車上。國外GM、DELPHI、KOYO、TRW、BENZ等公司已運(yùn)用線控技術(shù)開發(fā)了概念車。 汽車的各種操縱系統(tǒng)正向電子化、自動化方向發(fā)展，在未來十年內(nèi)，傳統(tǒng)的汽車機(jī)械操縱系統(tǒng)將變成通過高速容錯通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。如汽車將采用電氣馬達(dá)和電控信號來實現(xiàn)線控駕駛(steerbywire)、如線控制動（brake by-wire）、線控轉(zhuǎn)向（steer by-wire）、線控油門（throttle by-wire）、線控懸架（suspension by-wire），線控離合器等正在加緊研究開發(fā)。當(dāng)線控這一目標(biāo)實現(xiàn)時，汽車將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品，發(fā)動機(jī)、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向機(jī)全都不見了，線控系統(tǒng)將完全取代現(xiàn)有系統(tǒng)中的液壓和機(jī)械控制,汽車可以說是一臺裝在輪子上的計算機(jī)。 例：線控技術(shù)在可駕駛?cè)剂想姵仄嚿系膽?yīng)用—通用HY HY線控汽車一改傳統(tǒng)機(jī)械連桿的傳動方式，采用電子信號來操縱油門、制動和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。取消了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤、油門、制動踏板，所有的操作都集中在一個手柄上，駕駛員可以用一只手完成所有的操作。當(dāng)駕駛員要加速或減速時，可以向左或者向右推動手柄；制動按鈕也安裝在這個手柄上，要制動時按一下制動按鈕；當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，駕駛員只需向上或者向下推動手柄。 電子線控裝置構(gòu)成了一套操作靈活方便的控制單元，這一套控制單元被稱為“X-drive”。它取代了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤等，使得駕駛員用一只手就可以完成所有的加速、減速（制動）、轉(zhuǎn)彎等操作。 傳統(tǒng)的汽車是通過一套機(jī)械裝置，比如轉(zhuǎn)向桿等，通過操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動而使車輪轉(zhuǎn)動。線控技術(shù)是將駕駛員要轉(zhuǎn)向的指令轉(zhuǎn)化為電子脈沖信號，傳感器捕捉電子脈沖信號，這個電子脈沖信號驅(qū)動由電子控制的電機(jī)來使得車輪轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)動。線控系統(tǒng)就是將駕駛員的指令轉(zhuǎn)化成電信號，用這個電信號去驅(qū)動電機(jī)。由于軟件決定了汽車行駛特征，比如加速、減速（制動）、轉(zhuǎn)彎等，所有的工作只是轉(zhuǎn)載、執(zhí)行相應(yīng)的軟件程序。 （二）研究線控技術(shù)的目的和意義 目的：隨著汽車電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的逐步成熟和汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究是汽車未來的發(fā)展趨勢。 汽車線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動作經(jīng)過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機(jī)構(gòu)的一種系統(tǒng)。目前包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級轎車、跑車及概念車上有廣泛的應(yīng)用，它為自動駕駛提供了良好的平臺。 汽車離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種。其中拉線式：布置方便，摩擦損失大機(jī)械式受車架、車身變形影響大兩種機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)的比較桿系傳動：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；壽命長；可靠性高；缺點：關(guān)節(jié)點多，摩擦損失大，不適合遠(yuǎn)距離操縱，受車身或車架的變形影響。拉線傳動：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；克服了桿系傳動的不適合遠(yuǎn)距離操縱，受車身或車架的變形影響缺點；可采用吊掛式的踏板；缺點：繩索的壽命短，拉伸剛度小；拉伸變形導(dǎo)致增加踏板行程。本設(shè)計針對拉線操縱式離合器設(shè)計線控操縱系統(tǒng)，可與原系統(tǒng)的功能進(jìn)行切換工作。 意義：由于操縱控制通過駕駛員的手完成，不需要轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車的安全性和舒適性，并為汽車設(shè)計提供了更大的設(shè)計空間，便于實現(xiàn)個性化設(shè)計。由于駕駛特性如制動、轉(zhuǎn)向、加速等過程都是程序設(shè)定的，設(shè)計師可設(shè)計不同的程序供用戶選擇。同時汽車比質(zhì)量變輕，性能高（響應(yīng)快）。線控系統(tǒng)取消了許多機(jī)械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡化了結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝并簡化維護(hù)工作，可能磨損的部件更少了，維護(hù)用品也可大大減小，減少維護(hù)費用。若使用線控制動無需制動液，使汽車更為環(huán)保，減少維護(hù)。汽車的車內(nèi)娛樂裝置也集成到網(wǎng)絡(luò)之中，使得汽車導(dǎo)航和自動駕駛成為可能，整個汽車就是一個完整的電路整體。安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口（模塊結(jié)構(gòu)），隔板間無機(jī)械連接，簡單布置就能增加電子控制功能。線控技術(shù)將會給汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了劃時代的飛躍。 當(dāng)然，目前線控技術(shù)還有很多的不足，如電子設(shè)備還相當(dāng)?shù)牟豢煽俊姶鸥蓴_、器件失效、軟件程序的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)攻擊等等。一旦電路失效而沒有機(jī)械冗余就會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果——轉(zhuǎn)向失靈、油門難以控制和不能制動!所以線控技術(shù)研究的重點應(yīng)該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。 （三）線控技術(shù)的發(fā)展前景 在國內(nèi)，除了同濟(jì)大學(xué)研究完成的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外，由北京理工大學(xué)完成的“一種電動車輛動力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品及其應(yīng)用”獲得了2004年度國家技術(shù)發(fā)明獎。其中的一項技術(shù)就是利用線控同步換檔和行星傳動技術(shù)，取消了主離合器，簡化了換檔機(jī)構(gòu)，研制了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能匹配優(yōu)良的線控行星變速器。國內(nèi)的一些高校也正在進(jìn)行線控技術(shù)的研究。 線控技術(shù)研究的難點在于高性能控制器的研制，要求在整個系統(tǒng)中有精確高速的通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，使控制中心和執(zhí)行器之間能完全協(xié)調(diào)、匹配工作；而且需要高效的容錯技術(shù)，使得系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠保障一定的安全，即系統(tǒng)有好的可靠性。 目前線控技術(shù)在汽車中的應(yīng)用還不成熟。但隨著汽車各系統(tǒng)的電子化、集成化的發(fā)展需要，線控技術(shù)發(fā)展迅速，作為一種汽車高新電子技術(shù)，線控技術(shù)必將得到廣泛的應(yīng)用。但電子化不可能完全取代機(jī)械化，機(jī)械系統(tǒng)的損壞通常都是有過程的，而線控制系統(tǒng)的失效是瞬間的。如果線控制系統(tǒng)失效那一刻汽車的速度行駛過高，造成的后果就可能非常嚴(yán)重。電子控制要完全取代機(jī)械操作還需要時間。 2、 設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 基本參數(shù) 參考捷達(dá)轎車動力系統(tǒng) 驅(qū)動型式：發(fā)動機(jī)前橫置前輪驅(qū)動 總質(zhì)量：1.5t 驅(qū)動橋滿載：0.8T; 最大爬坡：30% 設(shè)計線控離合器 設(shè)計的主要內(nèi)容： （1）研究汽車離合器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計； （2）分析離合器接合過程； （3）分析計算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學(xué)模型； （4）選擇驅(qū)動裝置，設(shè)計傳動機(jī)構(gòu)，設(shè)計布置形式。 （5）設(shè)計控制系統(tǒng)。 擬解決的主要問題： （1）機(jī)構(gòu)響應(yīng)速度優(yōu)于0.2秒； （2）動作無緩沖； （3）結(jié)構(gòu)尺寸小，便于安裝 （4）完成設(shè)計圖紙（合0號圖紙1張布置圖及傳動機(jī)構(gòu)）； （5）編寫設(shè)計說明書（2萬字左右）； （6）相關(guān)外文翻譯 （1篇2千字左右）； （7）控制系統(tǒng)硬件軟件軟件（執(zhí)行機(jī)構(gòu)可模擬）。 三、技術(shù)路線（研究方法） 調(diào)查研究 資料采集、分析、整理，市場調(diào)研，了解實物特征及工作太原理 合理的選擇零部件及尺寸參數(shù)，合理布局 各種參數(shù)的計算，修改優(yōu)化，對運(yùn)動部件運(yùn)動仿真的研究 編出正確工作控制程序 畫出裝配圖，工作原理圖，工作電路圖 完成設(shè)計 四、進(jìn)度安排 第 2 周 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第 3 周 （2）整體方案設(shè)計，完成系統(tǒng)示意圖（手繪） 第 4- 5 周 （3）傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計計算，系統(tǒng)布置， 第6-12 周 （4）控制系統(tǒng)設(shè)計 第 13 周 （5）編寫設(shè)計說明書 第 15 周 （6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改 第 16 周 （7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 　　 　　 五、參考文獻(xiàn) [1]王曉明，電動機(jī)的單片機(jī)控制（第3版）[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2011 [2]王吉忠.尹寧霞.王澤鵬，車用單片機(jī)系統(tǒng)[M]，實驗教程.中國電力出版社，2009. [3]孫同景.陳桂友，F(xiàn)reescale9S12十六位單片機(jī)原理及嵌入式開發(fā)技術(shù)[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2010. [4]李涵武.趙雨旸，汽車電器與電子技術(shù)[M]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009. [5]任桂周.侯樹展.曲金玉，汽車電子新興技術(shù)—線控技術(shù)[J].山東理工大學(xué)，2007. [6]盧靜.陳非凡.張高飛，基于單片機(jī)的無刷直流電動機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[J]，北京：北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002 [7]王鑒光，電動機(jī)控制系統(tǒng)[M]，北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，1994. [8]儲愛華.張植保.朱磊，無刷直流電動機(jī)在混合動力汽車電控離合器系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]，電控離合器，2009. [9]徐石安.江發(fā)潮，汽車離合器[M]，北京：清華大學(xué)出版社，2005. [10]陶永華，新型PID控制及其應(yīng)用[M]，機(jī)械工業(yè)出版社.，2002 [11]謝世杰.陳生譚.樓順天，數(shù)字PID算法在電機(jī)控制中的應(yīng)用[J]，汽車電子技術(shù). 2004 [12]席軍強(qiáng).陳慧巖.丁華榮，電機(jī)驅(qū)動自動離合器可行性研究[J]，車輛動力與技術(shù)2001 [13]胡波.孟永鋼.溫詩鑄，電控摩擦離合器的初步實驗研究[J]，北京：清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點實驗室學(xué)報，2004 [14]潘新民.王燕芳，微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003. [15]胡壽松，自動控制原理[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994. [16]王田苗．機(jī)電控制基礎(chǔ)理論及應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2003. [17]胡躍明．非線性控制系統(tǒng)理論與應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2002. [18]Chiang RY.Safonov MGH ∞ synthesis using a bilinear pole shifting transform[C]，1992 [19]Dai HY.Zhang H Q. Zhang WH Robust performance analysis of active suspension with model uncertainty using structured singular value u approach [C]，1998 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題； 4. 技術(shù)路線或研究方法； 5. 進(jìn)度安排； 6. 主要參考文獻(xiàn)。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。