汽车转向器液压助力专业系统设计开题报告.doc

 中 北 大 学 信 息 商 务 学 院毕业设计开题报告学 生 姓 名：刘子轩学 号：系     名：机械工程系专    业：车辆工程设 计 题 目：   汽车转向器液压助力系统设计指引教师:张翼                       3 月3日              毕 业 设 计 开 题 报 告1文献综述：(1) 选题背景  汽车转向系统性能是汽车重要性能之一，转向系统性能直接影响到汽车操纵稳定性，它对于保证车辆安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员人身安全、改进驾驶员工作条件起着重要作用。本次课题设计重要总数国内外转向系统研究发展，简介各转向系统构造原理及其核心技术并提出汽车转向系发展趋势，合理地设计转向系统，使汽车具备良好操纵性能。这始终是设计人员重要研究课题，在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化今天，针对更多不同水平驾驶人群，汽车易操纵性设计显得尤为重要。电子控制动力转向系统(简称EPS),依照动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS，又作EHPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。EHPS是在老式液压动力转向系统基本上增设了控制液体流量电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成，电子控制单元依照检测到车速信号，控制电磁阀开度，使转向动力放大倍率实现持续可调，从而满足高、低速时转向助力规定。(2)课题研究意义随着汽车工业飞速发展以及人们对于舒服、安全性能规定不断提高，对转向器安全性及操作稳定性规定也进一步提高。本次设计通过度析转向器功能规定，结合转向器布置设计，比较各类型转向器优缺陷设计一款转向器。依照某些指定参数结合汽车设计和其她有关书籍中关于转向器理论知识，给出优化设计目的函数和设计变量选取范畴使设计出转向器液压助力器符合使用规定。作为汽车转向系统一种重要构成某些，转向器对汽车操纵稳定性和驾驶员安全驾驶有这直接影响。特别是在车辆高速化，车流密集化今天，汽车转向器设计极为重要。通过对转向器优化设计，使其达到汽车总体设计规定，以达到对汽车机构整体优化，更好地提高相应性能，达到更高水平。通过本次设计提高自身实习运用关于机械设计手册、查图表、画图规范等关于资料文献能力，从而进一步培养自身识图、辩图，运算和编写技术文献等基本技能。通过汽车转向器液压助力系统设计，培养理论联系实际设计思想，巩固和加强所学专业知识，加强机械设计计算和编写技术文献等基本功能，从事汽车设计方面工作奠定良好基本。  （3）国内外研究现状5汽车转向器机构涉及整车操纵性、稳定性和安全性，它质量也反映了车辆质量，是直接关系到车辆性能核心部件。汽车转向动力来源由此前人转变为人力加液压助力。液压助力系统HPS（HydraulicPowerSteering）是在机械式转向系统基本上增长了一种液压系统而成。该液压系统普通与发动机相连当发动机启动时候，一某些发动机能量提供汽车迈进动能，此外一某些则为液压系统提供动力。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。6这种助力转向系统重要特点是液压力支持转向运动，减小驾驶者作用在方向盘上力，改进了汽车转向轻便性和汽车运营稳定性。机械液压助力：7机械液压助力是咱们最常用一种助力方式，它诞生于19，由英国人Frederick W. Lanchester创造，而最早商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。由于技术成熟可靠，并且成本低廉，得以被广泛普及。 机械液压助力系统重要构成某些有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一某些发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。 依照系统内液流方式不同可以分为常压式液压助力和常流式液压助力。常压式液压助力系统特点是无论方向盘处在正中位置还是转向位置、方向盘保持静止还是在转动，系统管路中油液总是保持高压状态；而常流式液压转向助力系统转向油泵虽然始终工作，但液压助力系统不工作时，油泵处在空转状态，管路负荷要比常压式小，当前大多数液压转向助力系统都采用常流式。可以看到，不论哪种方式，转向油泵都是必备部件，它可以将输入发动机机械能转化为油液压力。8机械液压助力优缺陷： 机械液压助力方向盘与转向轮之间所有是机械部件连接，操控精准，路感直接，信息反馈丰富；液压泵由发动机驱动，转向动力充沛，大小车辆都合用；技术成熟，可靠性高，平均制导致本低。 由于依托发动机动力来驱动油泵，能耗比较高，因此车辆行驶动力无形中就被消耗了一某些；液压系统管路构造非常复杂，各种控制油液阀门数量繁多，后期保养维护需要成本；整套油路经常保持高压状态，使用寿命也会受到影响，这些都是机械液压助力转向系统缺陷所在。9电子液压助力：由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，因此人们在机械液压助力基本上进行改进，开发出了更节约能耗电子液压助力转向系统。 这套系统转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前基本上加装了电控系统，使得转向辅助力大小不光与转向角度关于，还与车速有关。机械构造上增长了液压反映装置和液流分派阀，新增电控系统涉及车速传感器、电磁阀、转向ECU等。10电子液压助力原理与机械液压助力基本相似，不同是油泵由电动机驱动，同步助力力度可变。车速传感器监控车速，电控单元获取数据后通过控制转向控制阀启动限度变化油液压力，从而实现转向助力力度大小调节。11电子液压助力拥有机械液压助力大某些长处，同步还减少了能耗，反映也更加敏捷，转向助力大小也能依照转角、车速等参数自行调节，更加人性化。但是引入了诸多电子单元，其制造、维修成本也会相应增长，使用稳定性也不如机械液压式牢固，随着技术不断成熟，这些缺陷正在被逐渐克服，电子液压助力已为诸多家用车型选取。 电动助力：12EPS就是英文Electric Power Steering缩写，即电动助力转向系统。电动助力转向系统是汽车转向系统发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必须动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上皮带轮，既节约能量，又保护了环境。此外，还具备调节简朴、装配灵活以及在各种状况下都能提供转向助力特点。正是有了这些长处，电动助力转向系统作为一种新转向技术，将挑战人们都非常熟知、已具备50近年历史液压转向系统。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘转向以及转矩大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元依照转矩传感器检测到转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。技术优势：131、节能环保 由于发动机运转时，液压泵始终处在工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增长了35，而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统燃油泄漏问题，EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染，更减少了油耗。2、安装以便 EPS重要部件可以配集成在一起，易于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件，没有液压系统所需要油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，元件数目少，装配以便，节约时间。143、效率高 液压动力转向系统效率普通在60%70%，而EPS效率较高，可高达90以上。4、路感好 老式纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数，工作驱动力大，但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时轻便性和路感。而EPS系统滞后特性可以通过EPS控制器软件加以补偿，使汽车在各种速度下都能得到满意转向助力。5、回正性好 EPS系统构造简朴，不但操作简便，还可以通过调节EPS控制器软件，得到最佳回正性，从而改进汽车操纵稳定性和舒服性。15重要构造：电动助力转向系统由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元构成。工作原理：微电脑控制单元依照转向传感装置和车速传感器传出信号，拟定转向助力大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。参照文献：1 过学迅主编.汽车设计北京：人民交通出版社， 1 刘鸿文.材料力学-4版.北京：高等教诲出版社，2宋云，陈全世，王霄峰轻型电动客车车身一车架有限元构造分析及实验研究汽车技术，199710  3 濮良贵 纪名刚.机械设计.北京：高等教诲出版社，4 陈家瑞.汽车构造（下册）.北京：人民交通出版社，  5 秦秀文等. 62 联体后桥传动路线及优化方案J. 农业装备 与车辆工程，（6）   6 Lqbal Husain(美）. Electric Vehicles：Desigedition  机械工业出版社  .7高云凯，张荣荣，彭和东，王青海微型电动轿车车身骨架构造分析J汽车工程，8Robert D.Cook,Macheal E. Plesha   FiniElement Analysis 西安交通大学出版社.9 曾向阳.谢国明，王学平,等.UGNX基本及应用教程.北京:电子工业出版社，.10 热解决手册编委会.热解决手册北京:机械工业出版社，：899811 钟毅芳.吴昌林，唐增宝主编.机械设计.华中科技大学出版社，.2：128012 刘鸿文.材料力学.高等教诲，：465113 王知行，刘延荣.机械原理.北京高等教诲出版社，,2： 18214 孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，：32032615 刘品.刘丽华.互换性与测量技术基本.哈尔滨工业大学出版社，,1(2)：1112 本课题要研究或解决问题和拟采用研究手段（途径）：   一、本课题有待解决重要核心问题 本次设计重要按照时间节点来进行研究。大体分为如下几点： 1.依照不同材料性能，对总体构造进行方案设计分析：    当前重要研究整体式液压动力转向器各分布构造。转向控制阀、齿轮齿条式转向、转向动力缸设计成一体，构成整体式动力转向器。该转向器控制阀为转阀式构造。扭杆一端通过花键与转向齿轮连接，扭杆另一端与转阀阀心用销子连接，阀心又与转向轴末端固定在一起。转向轴转动可以通过扭杆带动转向齿轮转动。转阀阀心外圈与阀体相配合，阀心和阀体构成控制阀，置于转向器壳体内。转向器壳体上有油孔分别通向转向液压泵、转向油罐以及转向动力缸左右两个工作腔。转向齿条与转向动力缸内活塞制成一体，活塞将转向动力缸分隔为左右两个工作腔。转向动力缸上有油管通向转向器壳体内控制阀。 转向控制阀重要由阀体、阀芯及扭杆构成。控制阀体呈圆筒形，其表面上制有三道较宽且深油环槽和四道较窄浅密封环槽。各油环槽底部开有与内壁相通油孔，中间油环槽油孔是进油通道，与转向液压泵相通；两侧油环槽油孔，分别与转向动力缸左腔、右腔相通。密封环槽用于安装密封圈组件。在阀体内表面，与左腔、右腔相通油孔处制有六条不贯通纵槽，形成六道槽肩。阀芯也制成圆筒形， 其外表面与阀体滑动配合，两者可以相对转动。阀芯与阀体配合间隙很小，配合精度很高，两者构成偶件，不可更换。阀芯表面上也制有六条不贯通纵槽，形成六道槽肩，分别与阀体槽肩和纵槽配合形成液体流动间隙，在阀芯不同纵槽上开有三个等间隔径向通孔，用以流通液压油，此油道通向转向油罐。    2.掌握总成总体布置及性能参数选取 3.计算液压助力系统受力各种分析涉及强度计算和校核等 二、本课题采用研究手段（途径） 本课题重要针对某微型车助力转向器进行构造研究，一方面采用Pro/E软件建立液压助力系统构造模型通过大型构造通用有限元软件建立有限元模型，对该系统进行了模态、强度、刚度以、疲劳寿命分析。此课题重要研究内容为：（1）摸索研究建模办法，特别是对影响模型精确度典型连接方式：对构造进行总结。依照该车液压助力系统几何模型，对其进行简化，略去了不影响整体计算精度倒圆、倒角、小孔等；考虑到模仿精度以及模型建模时间，选用可行焊点模仿方式应用到液压助力系统模型中，建立液压助力系统分析模型。（2）依照车辆实际受力状况，运用上述液压助力系统模型进行液压助力系统抗弯和抗扭刚度分析，静强度分析、疲劳分析，并对分析成果进行评价。（3）对液压助力系统进行有限元模态分析，求得液压助力系统固有频率和振型。并通过液压助力系统理论模态与同类型液压助力系统实验模态进行对比分析，验证液压助力系统有限元模型精确度，并对其动态特性进行评价。  （4）对液压助力系统进行破坏分析研究，并对破坏成果进行分析来评价液压助力系统构造合理性。（5）进行液压助力系统优化，分析优化后成果并加以评价。三、研究进程安排   2月13日3月 3 日:查阅有关资料，进行毕业设计准备工作，编写开题报告，进行开题答辩；   3月 3 日4月14日:进行齿轮齿条式转向器液压助力转向系统方案设计; 4月15日5月19日:完毕零件选型设计；进行分派阀和加力油缸设计； 5月20日6月10日:设计阐明书与图纸整顿、修改与打印； 6月11日6月15日:论文答辩。 毕 业 设 计 开 题 报 告指引教师意见：                                       指引教师：                                                                年   月   日所在系审查意见：                                         系主任：                                                                年   月   日 毕 业 设 计 开 题 报 告指引教师意见：                                       指引教师：                                                                年   月   日所在系审查意见：                                         系主任：                                                                年   月   日