齒輪齒條式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計及仿真分析【說明書+CAD+UG+仿真】

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的 發(fā) 展 方 向 。 該 系 統(tǒng) 由 電 動 助 力 機 直 接 提 供 轉(zhuǎn) 向 助 力 ， 省 去 了 液 壓 動 力 轉(zhuǎn) 向系 統(tǒng) 所 必 需 的 動 力 轉(zhuǎn) 向 油 泵 、 軟 管 、 液 壓 油 、 傳 送 帶 和 裝 于 發(fā) 動 機 上 的 皮 帶 輪 ， 既 節(jié) 省 能 量 ， 又 保 護 了 環(huán) 境 。 另 外 ， 還 具 有 調(diào) 整 簡 單 、 裝 配 靈 活 以 及 在 多 種 狀 況 下 都 能 提 供 轉(zhuǎn) 向 助力 的 特 點 。 在 可 預 見 的 將 來 ， 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 在 汽 車 領 域 必 定 會 有 廣 泛 的 應 用 。 在 本 文中 重 點 進 行 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 的 設 計 計 算 和 對 轉(zhuǎn) 向 齒 輪 軸 的 校 核 ， 。 主 要 方 法 和 理 論 采 用 汽車 設 計 的 經(jīng) 驗 參 數(shù) 和 大 學 所 學 機 械 設 計 的 課 程 內(nèi) 容 進 行 設 計 ， 并 做 了 歸 納 和 總 結 。2. 研 究 現(xiàn) 狀從 世 界 第 一 輛 汽 車 問 世 至 今 ， 汽 車 工 業(yè) 已 經(jīng) 經(jīng) 歷 了 百 年 歷 程 。 現(xiàn) 代 的 汽 車 與 發(fā) 展 初 期相 比 ， 廣 泛 地 應 用 了 各 種 高 新 技 術 ， 并 且 還 在 發(fā) 生 更 深 刻 的 變 革 。 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 作 為 汽 車 底 盤中 的 獨 立 分 系 統(tǒng) ， 在 汽 車 技 術 發(fā) 展 的 過 程 中 也 經(jīng) 歷 了 深 刻 的 變 革 。 轉(zhuǎn) 向 技 術 的 發(fā) 展 基 本上 經(jīng) 歷 了 機 械 轉(zhuǎn) 向 、 液 壓 （ 氣 壓 ） 動 力 轉(zhuǎn) 向 、 電 子 控 制 液 壓 動 力 轉(zhuǎn) 向 、 電 動 轉(zhuǎn) 向 、 電 子 線控 轉(zhuǎn) 向 和 主 動 轉(zhuǎn) 向 幾 個 階 段 。 改 革 開 放 以 來 ， 我 國 汽 車 工 業(yè) 發(fā) 展 迅 猛 。 作 為 汽 車 關 鍵 部 件 之 一 的 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 也 得 到 了相 應 的 發(fā) 展 ， 基 本 已 形 成 了 專 業(yè) 化 、 系 列 化 生 產(chǎn) 的 局 面 。 有 資 料 顯 示 ， 國 外 有 很 多 國 家 的轉(zhuǎn) 向 器 廠 ， 都 已 發(fā) 展 成 大 規(guī) 模 的 生 產(chǎn) 的 專 業(yè) 廠 ， 年 產(chǎn) 超 夠 百 萬 臺 ， 壟 斷 了 轉(zhuǎn) 向 器 的 生 產(chǎn) ，并 且 銷 售 點 遍 布 了 全 世 界 。 從 操 縱 輕 便 性 、 穩(wěn) 定 性 及 安 全 性 行 駛 的 角 度 ， 汽 車 制 造 廣 泛 使用 更 先 進 的 工 藝 方 法 ， 使 用 變 速 比 轉(zhuǎn) 向 器 、 高 剛 性 轉(zhuǎn) 向 器 。 “ 變 速 比 和 高 剛 性 ” 是 目 前 世界 上 生 產(chǎn) 的 轉(zhuǎn) 向 器 結 構 的 方 向 。 2 從 70年 代 起 轎 車 興 起 了 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 ， 這 種 轉(zhuǎn) 向 機 構 由 方 向 盤 、 轉(zhuǎn) 向 軸 、 萬 向 節(jié) 、轉(zhuǎn) 動 軸 、 轉(zhuǎn) 向 器 、 轉(zhuǎn) 向 傳 動 桿 和 轉(zhuǎn) 向 輪 等 組 成 。 方 向 盤 操 縱 轉(zhuǎn) 向 器 內(nèi) 的 齒 輪 傳 動 ， 齒 輪 與齒 條 緊 密 嚙 合 ， 推 動 齒 條 左 移 動 或 右 移 動 ， 帶 動 轉(zhuǎn) 向 輪 擺 動 ， 從 而 改 變 轎 車 行 駛 的 方 向 。這 種 轉(zhuǎn) 向 機 構 與 循 環(huán) 球 式 等 其 它 類 型 的 轉(zhuǎn) 向 機 構 比 較 ， 省 略 了 轉(zhuǎn) 向 搖 臂 和 轉(zhuǎn) 向 主 拉 桿 ， 具有 構 件 簡 單 ， 傳 動 效 率 高 的 優(yōu) 點 。 而 且 它 的 逆 傳 動 效 率 也 高 ， 在 車 輛 行 駛 時 可 以 保 證 偏 轉(zhuǎn)車 輪 的 自 動 回 正 ， 駕 駛 者 的 路 感 性 強 。近 年 來 ， 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 機 構 在 乘 用 車 上 得 到 應 用 ， 并 有 良 好 的 發(fā) 展 前 景 。 目 前 用 于 乘用 車 的 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 機 構 的 轉(zhuǎn) 向 器 ， 均 采 用 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 。 其 功 能 除 用 來 傳 遞 來 自 轉(zhuǎn)向 器 的 力 矩 與 運 動 外 ， 還 有 增 扭 、 降 速 作 用 。因 為 微 型 轎 車 上 狹 小 的 發(fā) 動 機 艙 空 間 給 液 壓 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 安 裝 帶 來 了 很 大 的 麻 煩 ， 而 EPS 原 件 比 較 少 ， 重 量 輕 ， 裝 配 方 便 ， 比 較 適 合 在 微 型 轎 車 上 安 裝 。 因 此 在 國 外 ， EPS系 統(tǒng) 首 先 是 在 微 型 轎 車 上 發(fā) 展 起 來 的 。上 世 紀 80年 代 初 期 ， 日 本 鈴 木 公 司 首 次 在 其 Cervo 轎 車 上 安 裝 了 EPS 系 統(tǒng) ， 隨 后 還應 用 在 其 Alto 車 上 。 此 后 ， EPS 在 日 本 得 到 迅 速 發(fā) 展 。 出 于 節(jié) 能 環(huán) 保 的 考 慮 ， 歐 、 美 等國 的 汽 車 公 司 也 相 繼 對 EPS 進 行 了 開 發(fā) 和 研 究 。 雖 然 比 日 本 晚 了 十 年 時 間 ， 但 是 歐 美 國家 的 開 發(fā) 力 度 比 較 大 ， 所 選 擇 的 產(chǎn) 品 類 型 也 有 所 不 同 。我 國 汽 車 電 子 行 業(yè) 的 總 體 發(fā) 展 相 對 滯 后 ， 但 是 ， 隨 著 汽 車 對 環(huán) 保 、 節(jié) 能 和 安 全 性 要 求的 進 一 步 提 高 ， 代 表 著 現(xiàn) 代 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 方 向 的 EPS 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 已 被 我 國列 為 高 新 科 技 產(chǎn) 業(yè) 項 目 之 一 ， 國 內(nèi) 各 大 院 校 、 科 研 機 構 和 企 業(yè) 在 進 行 EPS 技 術 的 研 究 ，也 有 少 數(shù) 供 應 商 能 批 量 提 供 轉(zhuǎn) 向 軸 式 的 EPS 系 統(tǒng) 。 但 總 的 來 講 目 前 國 內(nèi) EPS 技 術 還 不 成 熟 ； 供 應 商 所 提 供 的 EPS 系 統(tǒng) 還 未 達 到 產(chǎn) 品 級 的 要 求 ， 且 類 型 單 一 ， 還 不 能 滿 足 整 車 廠需 要 。 據(jù) 悉 ， 自 主 品 牌 研 發(fā) 的 EPS 系 統(tǒng) 離 產(chǎn) 業(yè) 化 就 差 整 車 廠 批 量 裝 車 認 可 這 一 臺 階 了 ，相 信 很 快 就 可 以 實 現(xiàn) 量 產(chǎn) 。 可 見 齒 輪 齒 條 式 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 是 未 來 動 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 一 個發(fā) 展 趨 勢 。 3 二、研究方案及預期結果。1. 設 計 方 案 或 論 文 主 要 研 究 內(nèi) 容（ 1） 熟 悉 和 掌 握 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 現(xiàn) 狀 。（ 2） 分 析 汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 分 類 以 及 實 際 汽 車 車 型 中 的 應 用 。（ 3） 熟 悉 和 掌 握 齒 輪 齒 條 式 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 器 的 構 造 和 工 作 原 理 。（ 4） 熟 悉 和 掌 握 齒 輪 齒 條 式 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 功 能 特 點 和 關 鍵 技 術 參 量 。2. 主 要 解 決 的 問 題 、 理 論 、 方 法 、 技 術 路 線汽 車 轉(zhuǎn) 向 系 是 保 持 或 者 改 變 汽 車 行 駛 方 向 的 機 構 ， 在 汽 車 轉(zhuǎn) 向 行 駛 中 ， 保 證 各 轉(zhuǎn) 向 輪之 間 有 協(xié) 調(diào) 的 轉(zhuǎn) 角 關 系 。 保 證 汽 車 在 行 駛 中 能 按 駕 駛 員 的 操 縱 要 求 ， 適 時 地 改 變 行 駛 方 向 ，并 能 在 受 到 路 面 干 擾 偏 離 行 駛 方 向 時 ， 與 行 駛 系 配 合 ， 共 同 保 持 汽 車 穩(wěn) 定 地 直 線 行 駛 。 轉(zhuǎn) 向 系 對 汽 車 行 駛 的 操 縱 性 、 穩(wěn) 定 性 和 安 全 性 都 具 有 重 要 的 意 義 。（ 1） 對 齒 輪 齒 條 式 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 結 構 和 工 作 原 理 的 了 解 ；對 于 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 機 構 (EPS)， 電 動 機 僅 在 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時 才 工 作 并 消 耗 蓄 電池 能 量 ； 而 對 于 常 流 式 液 壓 動 力 轉(zhuǎn) 向 機 構 ， 因 液 壓 泵 處 于 長 期 工 作 狀 態(tài) 和 內(nèi)泄 漏 等 原 因 要 消 耗 較 多 的 能 量 。 兩 者 比 較 ， 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 的 燃 料 消 耗 率 僅 為液 壓 動 力 轉(zhuǎn) 向 的 16% 20%。（ 2） 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設 計 。采 用 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 。 其 功 能 除 用 來 傳 遞 來 自 轉(zhuǎn) 向 盤 的 力 矩 與 運 動 以 外 ， 還 有 增 扭 、降 速 作 用 。 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 最 主 要 的 優(yōu) 點 是 ： 結 構 簡 單 、 價 格 低 廉 、 質(zhì) 量 輕 、 剛 性 好 、 使用 可 靠 ； 傳 動 效 率 高 達 90%； 根 據(jù) 輸 入 齒 輪 位 置 和 輸 出 特 點 不 同 ， 齒 輪 齒 條 式 轉(zhuǎn) 向 器 有 四 種 形 式 ： 中 間 輸 入 ， 兩 端 輸 出 ； 側 面 輸 入 ， 兩 端 輸 出 ； 側 面 輸 入 ， 中 間 輸 出 ； 側 面 輸 入 ，一 端 輸 出 。3. 論 文 框 架 （ 列 出 說 明 書 大 體 結 構 及 提 綱 ）(1)緒 論(2)電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 設 計(3)齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設 計 與 計 算(4)轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 三 維 實 體 建 模(5)轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 的 裝 配(6)轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 運 動 仿 真 4 (7)有 限 元 分 析(8)經(jīng) 濟 技 術 性 分 析(9)結 論(10)致 謝(11)參 考 文 獻4. 預 期 結 果繪 制 工 程 圖 紙 4張 （ 裝 配 圖 2張 A0A2， 零 件 圖 2張 A3）編 寫 設 計 計 算 說 明 1份翻 譯 相 關 外 文 文 獻 1篇 5 三、研究進度第 1周 第 4周 ： 畢 業(yè) 實 習 ， 收 集 資 料 ， 撰 寫 實 習 報 告 。第 5周 ： 撰 寫 開 題 報 告 ， 進 行 開 題 答 辯 。第 6周 第 7周 ： 電 動 助 力 轉(zhuǎn) 向 系 統(tǒng) 參 數(shù) 選 擇 。第 8周 第 9周 ： 對 齒 輪 齒 條 轉(zhuǎn) 向 器 設 計 ， 完 成 計 算 。第 10周 第 11周 ： 運 用 繪 圖 軟 件 進 行 仿 真 分 析 。第 12周 第 13周 ： 對 設 計 進 行 修 正 與 優(yōu) 化 。第 14周 第 15周 ： 整 理 設 計 資 料 ， 打 印 輸 出 ， 提 交 設 計 資 料 。第 16周 ： 畢 業(yè) 設 計 答 辯 。 6 四、主要參考文獻 1 劉 惟 信 .汽 車 設 計 M .北 京 ： 清 華 大 學 出 版 社 ， 2001. 2 王 望 予 .汽 車 設 計 M .北 京 ： 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2006. 3 陳 家 瑞 .汽 車 構 造 M .機 械 工 業(yè) 出 版 社 .2005. 4 中 國 機 械 工 程 學 會 ,中 國 機 械 設 計 大 典 編 委 會 .中 國 機 械 設 計 大 典 M .江 西 科 學 技術 出 版 社 .2002. 5 董 麗 霞 ,張 平 .簡 明 汽 車 技 術 詞 典 M .人 民 交 通 出 版 社 .2003. 6 張 金 柱 ,韓 玉 敏 ,石 美 玉 .汽 車 工 程 專 業(yè) 英 語 M .化 學 工 業(yè) 出 版 社 .2005. 7 李 建 成 .汽 車 轉(zhuǎn) 向 原 理 M .北 京 ： 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2003. 8 杜 浩 .汽 車 設 計 與 研 究 M .鄭 州 ： 國 防 工 業(yè) 出 版 社 ， 2006. 9 王 三 民 ,諸 文 俊 .機 械 原 理 與 設 計 M .機 械 工 業(yè) 出 版 社 .2002 . 10 M.velardocchia and F.Amisano.R.FloraA linear thermal model for an automotiveclutch,SAE2000-01-0834 11 ChristopherC.Bostwickand AndrewSzadkowski.Self-ExcitedVibrationsDuring Engagementsof Dry Friction Clutches,SAE982846五、指導教師意見指導教師簽字：