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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）—開(kāi)題報(bào)告 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 開(kāi) 題 報(bào) 告 論文題目 某乘用車(chē)轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班 級(jí) 姓 名 院（系） 導(dǎo) 師 開(kāi)題時(shí)間 - 0 - 1．課題研究的目的和意義 隨著近些年來(lái)社會(huì)生活的汽車(chē)化, 汽車(chē)的保有量不斷增加, 由此造成交通錯(cuò)綜復(fù)雜, 使得轉(zhuǎn)向盤(pán)的操作頻率增大, 這就需要減輕駕駛疲勞,提高操縱的輕便性和靈活性, 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高, 現(xiàn)今廣泛使用的液壓式動(dòng)力向系統(tǒng)存在著制造工藝復(fù)雜, 對(duì)密封要求嚴(yán)格、維修保養(yǎng)困難等缺陷, 已不能滿(mǎn)足日益發(fā)展的要求, 同時(shí)隨著電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、制動(dòng)器和懸架等系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用, 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electric Power Steering, 簡(jiǎn)稱(chēng) EPS) 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生, 成為世界汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)研究EPS的主要是幾所高校(如清華大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)等),且大都局限于理論和計(jì)算機(jī)仿真。[1-3]。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)較傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向優(yōu)越很多: 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，車(chē)輛布置設(shè)計(jì)容易，節(jié)約燃料, 能夠提高主動(dòng)安全性, 并且有利于環(huán)保, 是一項(xiàng)緊扣現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展主題的高新技術(shù), 因此它有逐步取代傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。[2] 電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力按助力位置不同可分為轉(zhuǎn)向柱助力式、小齒輪助力式、雙小齒輪助力式以及齒條助力式。 此次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一套轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，確定總體結(jié)構(gòu)方案，而后在方案基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及轉(zhuǎn)向梯形[4]的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從實(shí)際駕駛的舒適性及安全性能角度出發(fā)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]和可行性分析，建立三維實(shí)體模型。 2．國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，國(guó)外 EPS 的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分都相對(duì)成熟完善，各派系各零部件企業(yè)都有自己的獨(dú)特之處。主要發(fā)展方向集中在控制策略、性能匹配以及可靠性等方面。早期 EPS簡(jiǎn)單的助力曲線(xiàn)早已不能適應(yīng)當(dāng)代汽車(chē)的要求，目前 EPS 不僅僅是提供轉(zhuǎn)向助力，而是與整車(chē)操穩(wěn)性能相匹配，綜合各種影響因素，從而在某些工況下通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加阻尼或是補(bǔ)償?shù)龋垣@得更好的駕駛感覺(jué)。EPS 產(chǎn)品基本上都能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力功能, 但也存在一定問(wèn)題, 如轉(zhuǎn)向盤(pán)抖振、噪聲大、左右轉(zhuǎn)向不對(duì)稱(chēng)等。在產(chǎn)業(yè)化方面, 整車(chē)企業(yè)在電控技術(shù)及 EPS 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面存在滯后性, EPS 研發(fā)單位與整車(chē)企業(yè)的全面合作尚不夠深入, 因此其樣機(jī)得不到全面的考核,涉及整車(chē)操縱穩(wěn)定性能方面的研究較少。為了適應(yīng)市場(chǎng)潮流，國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)也開(kāi)始 EPS 的研發(fā)。但都是處于起步階段，大多處在設(shè)計(jì)和性能驗(yàn)證階段，只有少數(shù)企業(yè)將管柱助力式 EPS 應(yīng)用在量產(chǎn)車(chē)型上。[6] EPS 系統(tǒng)通常由傳感器 (車(chē)速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器)、電子控制器 ECU、執(zhí)行器 (電動(dòng)機(jī)、電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)) 等 3 部分組成。[7] 2.1 扭矩傳感器 在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,扭矩傳感器將向低價(jià)格和多功能兩個(gè)方向發(fā)展[8]。 2.1.1 低價(jià)格傳感器 該種傳感器是在目前批量生產(chǎn)的扭矩傳感器的基礎(chǔ)上,進(jìn)行技術(shù)革新, 通過(guò)采用新的材料, 減少組成傳感器的零件數(shù)量, 從而降低傳感器的生產(chǎn)成本而形成的。但是它只能測(cè)出扭矩信號(hào),而不能測(cè)量轉(zhuǎn)角。 2.1.2 多功能傳感器 隨著車(chē)輛底盤(pán)控制系統(tǒng)的發(fā)展, 除需要知道轉(zhuǎn)向盤(pán)力矩信號(hào)外,還迫切需要轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào), 供EPS、AFS (Active Front Wheel Steering) 和 ESP(Electronic StabilityProgram)等控制器使用。為滿(mǎn)足功能要求, 并提高傳感器的安裝方便性, 降低成本,需要在扭矩傳感器的基礎(chǔ)上, 集成轉(zhuǎn)角傳感器。 2.2 電機(jī) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用, 它不但被安裝在微型車(chē)上, 還應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)性轎車(chē), 并逐漸向中級(jí)轎車(chē)和高級(jí)轎車(chē)上發(fā)展。隨著車(chē)輛質(zhì)量和體積的增加, 對(duì)電機(jī)的輸出扭矩提出了更高的要求。最初電機(jī)的輸出電流是 25 A, 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了 90 A, 以后還有繼續(xù)增大的趨勢(shì)。 2.3 ECU 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的 ECU 一般安裝在駕駛艙中。但是在某些情況下, ECU 必須安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)罩下面，在這種情況下, 就應(yīng)該提高 ECU 的防水性能和耐高溫性能。同時(shí), 還要增加一個(gè)溫度傳感器, 直接測(cè)量 ECU 的環(huán)境溫度, 并根據(jù)環(huán)境溫度的高低,采取相應(yīng)的措施, 保護(hù) ECU。 3. 本課題的研究?jī)?nèi)容及技術(shù)方案 本論文主要包括轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完整的三維實(shí)體模型，并繪制工程圖。 3.1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 3.1.1扭矩傳感器 扭矩傳感器的功能是測(cè)量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩的大小，是EPS的主輸入信號(hào)之一?？紤]主副電壓輸出特性，耐久可靠性能。 3.1.2電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)輸出適宜的輔助力矩，要求電流轉(zhuǎn)速、電流扭矩特性曲線(xiàn)符合性能、耐久可靠性要求。 3.1.3減速機(jī)構(gòu) 減速機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)相連，起減速增扭的作用，對(duì)傳動(dòng)效率，耐磨性能有一定的要求。 3.1.3裝配后整車(chē)轉(zhuǎn)向性能 必須符合國(guó)家車(chē)輛管理部門(mén)對(duì)整車(chē)的強(qiáng)制檢驗(yàn)項(xiàng)目要求、整車(chē)操縱穩(wěn)定性要求。 3.2轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì) 1）轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型的建立。 2）轉(zhuǎn)向梯形的數(shù)學(xué)模型的建立。 3）利用MATLAB進(jìn)行分析[9]，得出優(yōu)化解。 4. 本設(shè)計(jì)的特色 1）建立在電動(dòng)助力的基礎(chǔ)上，符合節(jié)能環(huán)保和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的的要求。 2）通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)，與汽車(chē)整體轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作實(shí)況結(jié)合，對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)有很大幫助。 3）利用MATLAB軟件進(jìn)行分析優(yōu)化，得出設(shè)計(jì)的最優(yōu)結(jié)果。 5. 進(jìn)度安排 第1 - 3 周：查閱相關(guān)資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告； 第4 - 8 周：確定總體方案，進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算； 第9 - 11 周：對(duì)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)； 第12-15 周：三維實(shí)體建模，繪制二維工程圖； 第16-18 周：撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，復(fù)查設(shè)計(jì)內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯。 6. 參考文獻(xiàn) [1] 閆俊，張欣：汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)分析 北京交通大學(xué) 機(jī)械與電子控制工程學(xué)院 北京 [2] 余卓平 孟 濤，陳 慧，張立軍：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院 20050904 [3]黃榕清，向鐵明，許迎東：電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的原理及發(fā)展 華南理工大學(xué) 汽車(chē)工程學(xué)院廣東 廣州 [4] 張習(xí)泉：轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)用簡(jiǎn)析 成都市工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校汽車(chē)工程系 成都 [5] 李玉民1，李旭宏1，過(guò)學(xué)迅2：轉(zhuǎn)向梯形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 1.東南大學(xué)交通學(xué)院 南京 2武漢理工大學(xué) [6] 楊洪斌：汽車(chē)轉(zhuǎn)向管柱的有限元分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化 四川綿陽(yáng)三力股份有限公司 綿陽(yáng) [7] 羅新聞：汽車(chē)可變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 201112 [8] 易愛(ài)斌：轉(zhuǎn)向柱式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（C-EPS）系統(tǒng)的技術(shù)分析與技術(shù)確認(rèn)研究華中科技大學(xué) 機(jī)械工程 20060828 [9] 楊俊治1，楊文興2，周強(qiáng)1 2：基于MATLAB的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化研究 1.蘭州電源車(chē)輛研究所有限公司 2.蘭州理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 開(kāi)題報(bào)告檢查組意見(jiàn)：（以下空4~6行文字） 組長(zhǎng)（簽字）： 年 月 日 （此行置于頁(yè)面底部分） - 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