电动助力转向器试验台设计毕业论文Word下载.docx
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完成这两部分后,运用大量的机械公式配合电动机和减速机构各参数,计算出了最主要零部件转轴的各项数据,并画出CAD图纸。
最后对本实验台其他零部件的选择作了详细的介绍。
关键词:
试验台电动助力转向系统电动助力转向器
ABSTRACT
Inthisdesign,Ifirstlyintroducethetechnologyofvehiclesteering,steeringsystem,andsomebasicsituationofsteeringgeartestrig.AndthenIexplainthestructureandthetestprojectinthedesignofthetest-bed,andemphaticallyexpoundsthetestbedbodyprocessingtechnologyandsurfacetreatment.What’smore,Iusealargenumberofmechanicalformulawithmotorandretardingmechanismparameterstocalculatethemaincomponentsoftherotatingshaftofvariousdata,anddrawtheCADdrawings.Finally,Iwillintroducethechoiceoftheotheraccessoriesindetail.
Keywords:
steeringtestplatform;
ElectricPowerSteeringsystem;
electricpowersteeringstructure
目录
摘要I
ABSTRACTII
目录III
第1章绪论1
1.1汽车转向技术及转向系统简介1
1.2汽车电动助力转向器和电动助力转向器试验台介绍1
1.3国内外电动助力转向器试验台现状介绍1
1.4本课题的意义2
第2章试验台组成、台体加工工艺及测试项目3
2.1电动助力转向器试验台组成3
2.1.1试验台总体设计原则3
2.1.2试验台构成4
2.2台体加工工艺及表面处理4
2.2.1试验台台体加工工艺4
2.2.2试验台台体表面处理技术6
2.3试验台主要测试项目分析6
2.3.1阻力6
2.3.2系统电动机主要参数6
2.3.3汽车的速度7
第3章试验台主要组件设计及计算8
3.1助力电动机的选择8
3.2输入端伺服电动机的选择8
3.3输出端伺服电动机的选择8
3.4转轴的计算和设计8
3.5轴的强度校核计算11
第4章试验台主要零部件的挑选12
4.1系统主要部件
12
4.2电子控制单元(ECU)12
4.3磁粉制动器12
4.4减速机构13
4.5传感器13
4.5.1转速传感器13
4.6其它零配件的选配14
第5章结束语15
参考文献16
致谢17
第1章绪论
1.1汽车转向技术及转向系统简介
一辆车好不好开,除了“油门”和“刹车”的配合外,转向系统占了一半的分数。
而所讲的汽车操控性,主要就是看方向盘是不是达到了“人车合一”的水平。
从方向盘到前轮,转向的过程需要一套系统的翻译和传递。
随着现代汽车技术的迅速发展,汽车转向系统已从纯机械式转向系统、液压助力转向系统(HPS)、电控液压助力转向系统(EHPS),发展到现在的电动助力转向系统(EPS)。
尽管现在汽车转向系统的结构形式各式各样,但是都包含三大部分,分别是:
内置的转向器、转向传动机构和驾驶员操纵机构。
而转向系统的三大参数主要有转向系统角传动比、转向时车轮的运动规律以及转向盘自由行程。
所有汽车对转向系的要求也大致为三个方面:
一方面操纵要简单方便,工作要可靠稳定;
第二方面转向系统应该适当的减轻从地面顺上一直传到转向盘上的震荡和冲击;
第三方面则是当汽车在发生碰撞时,转向系应尽最大限度减轻或者是避免碰撞所带给驾驶人的损伤。
1.2汽车电动助力转向器和电动助力转向器试验台介绍
电动助力转向器主要有驱动齿轮、转向齿轮、转向齿条、涡轮蜗杆机构和带有控制单元的电动机组成。
我们常见的电动助力转向器有齿条式、小齿轮式和管柱式。
其工作原理为:
ECU根据车速传感器和转向盘转矩传感器的信号计算所需的转向助力的大小,然后控制直流电动机的转动,助力电动机的转矩经过减速机构减速机构后,驱动齿轮齿条,产生相应的转向助力。
EPS系统还可以故障诊断和自我保护,当EPS发生故障时,系统会断开电磁离合器,转为手动纯机械转向状态。
电动助力转向器试验台主要是通过自身安装的大量传感器测出被检测系统的电量和非电量,同时这些物理量会和ECU中的某些控制量结合出现在事先准备好的控制计算机显示器中,最后生成各种参数关系曲线。
通过观察和计算参数曲线去更直观、更方便的分析转向器的各项使用性能,以便在日后的生产和制造过程当中去进一步的提升转向器性能。
1.3国内外电动助力转向器试验台现状介绍
国外发展状况:
EPS系统最早在微型轿车上发展起来的,主要原因是狭小的发动机舱空间很难在塞下液压动力转向系统。
由于EPS部件少,安装方便等因素,特别适合在微型轿车上安装。
1988年2月,日本铃木公司首次在其Cervo轿车上安装了EPS系统,之后还把这项技术应用在Alto车上。
欧美等国的汽车公司随后也对EPS进行开发和研究,虽然起步比较晚,但是开发的力度较大,现在已经有很多汽车公司把这套系统装车销售。
国内发展状况:
国内较早开展电动助力转向系统研究的是吉林大学,主要进行了控制策略和助力特性方面的研究,较早的开发了电动助力转向系统试验台。
北京理工大学自2003年开始对电动助力转向系统进行研究,目前研究领域涉及电动客车电控液压动力转向系统、轿车电动助力转向系统和轿车线控转向系统,并在国内率先开展了电动客车电动助力转向系统的开发。
可以预测,在未来的时间里,随着人们对汽车的安全、环保和节能要求的进一步提高,国内各大院校、研究机构和企业对电动助力转向系统的研究将不断深入,产业化进程也会得到快速提高。
1.4本课题的意义
当今社会,汽车已然成为人们日常生活中很重要的一部分,它和我们的工作、生活和学习紧密的联系在了一起。
汽车产业正在一步步的向前发展,汽车新技术也在不断地产生和发展,与此同时,与新技术相配合的试验台技术也在稳步提升。
本设计中的试验台可以作为汽车电动助力转向器各项基本性能测试和出厂测试的基本工具,它拥有模拟仿真实验和道路实验的各个优点,同时可用于检测小齿轮式电动助力转向器和管柱式电动助力转向器。
可以帮助生产厂家在设计制造过程中发现转向器存在的不足和缺陷,节约时间及成本,避免资源的浪费,进一步优化其产品。
第2章试验台组成、台体加工工艺及测试项目
2.1电动助力转向器试验台组成
2.1.1试验台总体设计原则
所有实验项目的完成都应在试验台总体的设计原则之下,在此对其总体设计原则阐述如下:
(1)同时满足对小齿轮式电动助力转向器和管柱式电动助力转向器的各种实验条件,能按计划保质保量完成对两种转向器的检测、实验,最后能提供合理正确的实验数据,以便供研究设计人员进行分析计算。
图2.1
(1)管柱式电动助力转向器图2.1
(2)小齿轮式电动助力转向器
(2)试验台上的各个部件尽量沿直线分布,这样不仅结构清晰,且方便日常的检查和维护,在某个部件出现故障时还便于更换。
(3)尽最大的可能去模仿出汽车运行环境,尽可能还原出实车实验时的道路情况,如路面情况、交通拥挤状况、各种急弯或者缓弯等。
必要时还应设定出不同的天气状况来进行试验。
(4)试验完成后,试验台能自行导出实验报告,报告可以是图表或者文字格式,以方便实验人员使用。
(5)总体结构简单,便于操作,方便装夹和拆卸。
(6)试验台下方应带有扳手、螺丝刀、钳子等简易操作工具,方便实验人员随时使用。
(7)试验完成后所获得的实验数据误差在合理范围内,不会出现数值上的错误,数据可靠实用。
2.1.2试验台构成
本设计中试验台的机械部件主要包括电机、试验台箱式台体、减速机构及夹具等;
第二大部分是电器系统,包括电子控制电路、数据采集分析系统、数据输出设备;
第三大部分为各试验台所需各传感器。
试验台主要组成部分说明如下。
(1)试验台台体:
起支撑和保护台上个部件的作用,自身必须具有一定的刚度和硬度,结构应稳定,不易产生变形。
(2)减速机构:
起增加转矩降低速度的作用,是本系统中非常重要的部件,性能应稳定,工作应可靠。
(3)电机
图2.2电机的功用
1)输入端伺服电机:
主要是模拟来自转向盘转向力矩。
2)输出端伺服电机:
主要是模拟出来自路面的转向力矩。
(4)升降机构:
对小齿轮式电动助力转向器的输入端进行升降,使其与实验台台面有一定的角度,便于进行试验。
(5)夹具:
起固定转向器的作用,进行试验时保证转向器能一直固定在台架上而不发生侧翻或者掉落。
(6)计算机:
主要用于输出数据,生成各种图形和表格,并对数据进行一定的分析与计算,便于实验人员研究工作的进行。
2.2台体加工工艺及表面处理
由于本实验台上各种零部件比较繁多,仔细划分之后又会比较复杂。
同时,结合自身所学知识,主要介绍试验台台体的加工工艺以及表面处理工艺。
2.2.1试验台台体加工工艺
考虑到硬度、制造成本等因素,本实验台台体采用铸铁件铸造。
因为铸铁具有足够的强度、非常高的耐磨特性、优良的减震性能和铸造性能等优点。
本实验台采用的是箱式的台体,可以留出足够大的空间去存放一些必要的维修工具和零部件的备件,让本该浪费的空间发挥出足够大的作用。
该箱式台体的体积比较大,其轮廓尺寸为2445mm×
1600mm×
1000mm(长×
宽×
高),壁厚为45mm。
材质采用的为HT250,考虑到化学成分对力学性能和铸造性能等的综合影响,其一般控制范围为w(C)=3.10%~3.40%,w(Si)=12.20%~1.60%,w(Mn)=0.70%~1.10%,w(P)≤0.20%,w(S)≤0.15%。
表2.1箱式台体化学成分和力学性能资料
序号
化学成分(化学成分,%)
力学性能
C
Si
Mn
P
S
CE
抗拉轻度
Rm/Mpa
布式硬度
HBW
1
3.32
1.49
1.02
0.094
0.11
3.82
300
223
1.23
0.94
0.1
3.73
320
2
3.33
1.32
0.98
0.088
0.12
3.77
310
212
3.34
1.43
0.84
0.096
0.14
3.72
325
3
3.39
1.39
1.06
0.071
3.85
335
229
1.5
0.97
0.095
3.84
4
3.16
1.3
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- 电动 助力 转向器 试验台 设计 毕业论文