畢業(yè)論文（設(shè)計）—開題報告- 0 -本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開 題 報 告論文題目 某乘用車轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計 班 級姓 名院（系）導(dǎo) 師開題時間畢業(yè)論文（設(shè)計）—開題報告- 0 -1．課題研究的目的和意義隨著近些年來社會生活的汽車化, 汽車的保有量不斷增加, 由此造成交通錯綜復(fù)雜, 使得轉(zhuǎn)向盤的操作頻率增大, 這就需要減輕駕駛疲勞 ,提高操縱的輕便性和靈活性, 對動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求也越來越高, 現(xiàn)今廣泛使用的液壓式動力向系統(tǒng)存在著制造工藝復(fù)雜, 對密封要求嚴(yán)格、維修保養(yǎng)困難等缺陷 , 已不能滿足日益發(fā)展的要求, 同時隨著電子技術(shù)在發(fā)動機、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用, 電動助力轉(zhuǎn)向(Electric Power Steering, 簡稱 EPS ) 技術(shù)應(yīng)運而生, 成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點。國內(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算機仿真。 [1-3]。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)較傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向優(yōu)越很多: 結(jié)構(gòu)簡單，車輛布置設(shè)計容易，節(jié)約燃料, 能夠提高主動安全性, 并且有利于環(huán)保, 是一項緊扣現(xiàn)代汽車發(fā)展主題的高新技術(shù) , 因此它有逐步取代傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向的趨勢。 [2]電動轉(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)計的目的是設(shè)計一套轉(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)計計算以及轉(zhuǎn)向梯形 [4]的優(yōu)化設(shè)計，從實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 [5]和可行性分析，建立三維實體模型。2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國外 EPS 的機械結(jié)構(gòu)部分都相對成熟完善，各派系各零部件企業(yè)都有自己的獨特之處。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 簡單的助力曲線早已不能適應(yīng)當(dāng)代汽車的要求，目前 EPS 不僅僅是提供轉(zhuǎn)向助力，而是與整車操穩(wěn)性能相匹配，綜合各種影響因素，從而在某些工況下通過對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加阻尼或是補償?shù)?，以獲得更好的駕駛感覺。EPS 產(chǎn)品基本上都能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力功能 , 但也存在一定問題 , 如轉(zhuǎn)向盤抖振、噪聲大、左右轉(zhuǎn)向不對稱等。在產(chǎn)業(yè)化方面, 整車企業(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)單位與整車企業(yè)的全面合作尚不夠深入 , 因此其樣機得不到全面的考核,涉及整車操縱穩(wěn)定性能方面的研究較少。為了適應(yīng)市場潮流，國內(nèi)諸多企業(yè)也開始 EPS 的研發(fā)。但都是處于起步階段，大多處在設(shè)計和性能驗證階段，只有少數(shù)企業(yè)將管柱助力式 EPS 應(yīng)用在量產(chǎn)車型上。 [6]EPS 系統(tǒng)通常由傳感器 (車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器)、電子控制器 ECU、執(zhí)行器 (電動機、電磁離合器和減速機構(gòu)) 等 3 部分組成。 [7]畢業(yè)論文（設(shè)計）—開題報告- 1 -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格和多功能兩個方向發(fā)展 [8]。2.1.1 低價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。但是它只能測出扭矩信號,而不能測量轉(zhuǎn)角。2.1.2 多功能傳感器隨著車輛底盤控制系統(tǒng)的發(fā)展, 除需要知道轉(zhuǎn)向盤力矩信號外,還迫切需要轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號, 供 EPS、AFS (Active Front Wheel Steering) 和 ESP(Electronic StabilityProgram)等控制器使用。為滿足功能要求, 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 電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用, 它不但被安裝在微型車上, 還應(yīng)用于經(jīng)濟性轎車, 并逐漸向中級轎車和高級轎車上發(fā)展。隨著車輛質(zhì)量和體積的增加, 對電機的輸出扭矩提出了更高的要求。最初電機的輸出電流是 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。2.3 ECU電動助力轉(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)動機罩下面，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, 還要增加一個溫度傳感器, 直接測量 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. 本課題的研究內(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、轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完整的三維實體模型，并繪制工程圖。3.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計3.1.1 扭矩傳感器扭矩傳感器的功能是測量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力矩的大小，是 EPS 的主輸入信號之一?？紤]主副電壓輸出特性，耐久可靠性能。3.1.2 電動機電動機輸出適宜的輔助力矩，要求電流轉(zhuǎn)速、電流扭矩特性曲線符合性能、耐久可靠性要求。3.1.3 減速機構(gòu)畢業(yè)論文（設(shè)計）—開題報告- 2 -減速機構(gòu)與電動機相連，起減速增扭的作用，對傳動效率，耐磨性能有一定的要求。3.1.3 裝配后整車轉(zhuǎn)向性能必須符合國家車輛管理部門對整車的強制檢驗項目要求、整車操縱穩(wěn)定性要求。3.2 轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計1）轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設(shè)計的模型的建立。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)計的特色1）建立在電動助力的基礎(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）通過對轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計，轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計，與汽車整體轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作實況結(jié)合，對實際工程設(shè)計有很大幫助。3）利用 MATLAB 軟件進(jìn)行分析優(yōu)化，得出設(shè)計的最優(yōu)結(jié)果。5. 進(jìn)度安排第 1 - 3 周：查閱相關(guān)資料，撰寫開題報告；第 4 - 8 周：確定總體方案，進(jìn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計計算；第 9 - 11 周：對轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；第 12-15 周：三維實體建模，繪制二維工程圖；第 16-18 周：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，復(fù)查設(shè)計內(nèi)容，準(zhǔn)備答辯。6. 參考文獻(xiàn)[1] 閆俊，張欣： 汽車電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)分析 北京交通大學(xué) 機械與電子控制工程學(xué)院 北京[2] 余卓平 孟 濤，陳 慧，張立軍： 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢 同濟大學(xué)汽車學(xué)院 20050904[3]黃榕清，向鐵明，許迎東： 電動助力轉(zhuǎn)向的原理及發(fā)展 華南理工大學(xué) 汽車工程學(xué)院廣東 廣州 [4] 張習(xí)泉： 轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)用簡析 成都市工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校汽車工程系 成都[5] 李玉民 1，李旭宏 1，過學(xué)迅 2： 轉(zhuǎn)向梯形驅(qū)動機構(gòu)的運動分析及優(yōu)化設(shè)計 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： 汽車轉(zhuǎn)向管柱的有限元分析及設(shè)計優(yōu)化 四川綿陽三力股份有限畢業(yè)論文（設(shè)計）—開題報告- 3 -公司 綿陽 [7] 羅新聞： 汽車可變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 201112[8] 易愛斌： 轉(zhuǎn)向柱式電動助力轉(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) 機械工程 20060828[9] 楊俊治 1，楊文興 2，周強 1 2： 基于 MATLAB 的轉(zhuǎn)向梯形機構(gòu)的優(yōu)化研究1.蘭州電源車輛研究所有限公司 2.蘭州理工大學(xué) 機電工程學(xué)院開題報告檢查組意見：（以下空 4~6 行文字）組長（簽字）：年 月 日（此行置于頁面底部分）