《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-教練車(chē)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（全套圖紙）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-教練車(chē)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)（全套圖紙）（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文)報(bào)告(論文)題目： 教練車(chē)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專(zhuān)業(yè)： 車(chē)輛工程 作者所在班級(jí)： B13141 作 者 姓 名 ： 作 者 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師姓名： 完 成 時(shí) 間 ： 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制教練車(chē)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文首先闡述了教練車(chē)的現(xiàn)狀以及開(kāi)發(fā)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的必要性及其重要意義，然后在根據(jù)分析出的教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的確定教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，并以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為參考來(lái)設(shè)計(jì)教練車(chē)的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)于汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展的研究以及汽車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并在參考電動(dòng)轉(zhuǎn)向的基

2、礎(chǔ)上，建立了正、副兩個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分別控制汽車(chē)轉(zhuǎn)向的理論模型。并根據(jù)理論模型的要求進(jìn)行選擇，確立了以電磁離合器作為控制正、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主從關(guān)系的主要裝置。通過(guò)理論分析，教練員通過(guò)掌控副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以直接控制教練車(chē)的前進(jìn)方向。關(guān)鍵詞：副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；電動(dòng)轉(zhuǎn)向；理論模型 全套圖紙加153893706AbstractThis paper first describes the status quo and the development of coach car side to the necessity and importance of the system, then according to t

3、he analysis of the coach car based vice steering system functional requirements on the structure of coach car to determine further vice steering system and steering system, as a reference to design the coach car vice steering system. Through the system research and development of automobile auxiliar

4、y steering research status at home and abroad were analyzed on the basis of vehicle steering and electric power steering system, was established, two deputy steering system of automobile steering control theory model respectively. According to the requirements of the theoretical model, the electroma

5、gnetic clutch is used as the main device to control the master-slave relationship between the positive and the secondary impact steering systems. Through theoretical analysis, coaches can control the direction of the coaches directly by controlling the auxiliary steering system.Key words: auxiliary

6、steering system; structure; electric steering; theoretical model 目 錄教練車(chē)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)1摘要1Abstract1目 錄1第1章 緒論11.1 課題的背景意義11.2 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介21.3 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀41.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容51.4.1 研發(fā)教練車(chē)副轉(zhuǎn)向的渠道51.4.2 主要研究?jī)?nèi)容和研究方法5第2章 教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)72.1 教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理72.2 副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要組成部件的設(shè)計(jì)與選擇72.2.1 副轉(zhuǎn)向盤(pán)的設(shè)計(jì)72.2.2 副轉(zhuǎn)向軸的設(shè)計(jì)82.2.3 轉(zhuǎn)向系安全裝置的設(shè)計(jì)

7、92.2.4 電磁離合器的選擇9第3章 雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主從關(guān)系設(shè)計(jì)123.1電磁離合器的設(shè)計(jì)123.2轉(zhuǎn)向器的選擇123.3 雙輸入端設(shè)計(jì)123.3.1工作原理123.3.2 齒輪設(shè)計(jì)13第4章 總結(jié)與展望164.1 課題總結(jié)164.2展望發(fā)展16致 謝17參考文獻(xiàn)18第1章 緒論1.1 課題的背景意義隨著人們的生活水平的不斷提高，家家戶(hù)戶(hù)基本上都有了一定的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，尤其是在最近幾年，人們對(duì)于汽車(chē)的需求量不斷加大。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)的專(zhuān)家估算：目前我國(guó)汽車(chē)的存有量大約有4000多萬(wàn)輛，其中私人汽車(chē)大約占據(jù)了總存量的三分之二左右，這樣的數(shù)據(jù)直接表明，中國(guó)的汽車(chē)消費(fèi)正處于以私人消費(fèi)為主的發(fā)展階段。

8、伴隨著人們的生活水平的提高，經(jīng)濟(jì)條件越來(lái)越好，私人汽車(chē)的數(shù)量不斷的增加，學(xué)習(xí)駕駛已經(jīng)逐漸成為社會(huì)中的一個(gè)熱潮?，F(xiàn)在隨著家家戶(hù)戶(hù)都有汽車(chē)，汽車(chē)駕駛已經(jīng)不再是一種謀生的手段，現(xiàn)如今不論是工作還是出去游玩亦或者是其他的一些事項(xiàng)，有一輛汽車(chē)無(wú)疑使得生活變得方便了很多，這已經(jīng)逐漸的成為了大多數(shù)人們內(nèi)心深處的共識(shí)。根據(jù)有關(guān)部門(mén)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表示，在2003年一年的時(shí)間里，我國(guó)新增的機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T就超過(guò)了1200多萬(wàn)人。伴隨著學(xué)車(chē)熱潮的興起，在很大的程度上直接促進(jìn)了機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛學(xué)校的發(fā)展，拉動(dòng)了教練車(chē)的銷(xiāo)售。在2013年，僅僅大連市就已經(jīng)具備機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛學(xué)校73所，教練車(chē)超過(guò)了2200多輛，與2008年相比，整個(gè)城

9、市的機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛院校的數(shù)量增加了40%，教練車(chē)的數(shù)量直接提升了88%。在實(shí)際生活中，對(duì)于剛剛接觸機(jī)動(dòng)車(chē)的駕校學(xué)員來(lái)說(shuō)，他們的駕駛操作尚不成熟，難免的就可能會(huì)在學(xué)習(xí)過(guò)程中因?yàn)椴划?dāng)?shù)牟僮鲗?dǎo)致各種可能對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)或者是駕駛?cè)说陌踩a(chǎn)生影響的事故發(fā)生。而與此同時(shí)，教練車(chē)的設(shè)計(jì)者出于對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)以及學(xué)員的人身安全考慮，在現(xiàn)有的教練車(chē)上已經(jīng)配備了副后視鏡、副制動(dòng)踏板、滅火器、副加速踏板、副離合器踏板以及其他的一些安全防護(hù)裝置，但目前我國(guó)國(guó)內(nèi)的教練車(chē)除了極少數(shù)的大型教練用客車(chē)外，教練車(chē)基本上都沒(méi)有配備副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。以這樣的教練車(chē)現(xiàn)狀，很有可能在緊急情況下，由于學(xué)員經(jīng)驗(yàn)不足，不能及時(shí)的進(jìn)行正確的操作，導(dǎo)致即便是跟車(chē)教練能

10、夠及時(shí)的對(duì)教練車(chē)采取緊急制動(dòng)，但卻仍不能控制汽車(chē)的行駛方向，這樣的狀況下很有可能仍然無(wú)法避免交通事故的發(fā)生，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)以及車(chē)內(nèi)人員造成安全問(wèn)題?；谝陨峡赡軙?huì)出現(xiàn)的安全隱患，對(duì)于教練車(chē)能夠在學(xué)員駕駛學(xué)習(xí)過(guò)程中，在緊急狀況下，機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛教練員除了能夠?qū)叹氒?chē)采取緊急制動(dòng)外，教練員也能快速有效的掌控機(jī)動(dòng)車(chē)的前進(jìn)方向，已經(jīng)引起了越來(lái)越多的人的關(guān)注。本文正是針對(duì)于可能出現(xiàn)的這種情況，在教練車(chē)上安裝副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以確保在安全情況下，學(xué)員能夠獨(dú)立控制機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行練習(xí)，但當(dāng)遇到緊急狀況時(shí)，學(xué)員由于慌張或其他原因而不能及時(shí)的采取正確的操作時(shí)，跟車(chē)教練能夠在第一時(shí)間內(nèi)取得對(duì)教練車(chē)的掌控權(quán)，避免更加嚴(yán)重的危險(xiǎn)狀況的發(fā)生

11、。1.2 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介本文的研究?jī)?nèi)容是教練車(chē)的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研究，屬于汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)這個(gè)范疇，汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見(jiàn)的大約可以分為兩種類(lèi)型，即動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及非動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。顧名思義，非動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是不依靠其他動(dòng)力，以人的體力作為動(dòng)力源，又稱(chēng)為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其工作原理均是依靠機(jī)械構(gòu)件來(lái)進(jìn)行動(dòng)力傳遞，主要包含轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器以及轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三個(gè)主要部分，其中轉(zhuǎn)向器性能的好壞將會(huì)直接影響到汽車(chē)行駛以及汽車(chē)轉(zhuǎn)向的安全性以及可靠性，是汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的重要零部件。汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是以機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在這個(gè)基礎(chǔ)上增加了一套助力轉(zhuǎn)向裝置所構(gòu)成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在駕駛員的控制下，依靠助力

12、裝置來(lái)完成機(jī)動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向。動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)助力提供方式的不同又有所不同，現(xiàn)在應(yīng)用比較廣的主要包含液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又分為機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向以及電子液壓助力轉(zhuǎn)向兩種形式。其中機(jī)械液壓助力形式是最為常見(jiàn)的一種，此種助力形式最早記錄是在1902年2月，由英國(guó)人Frederick W.Lanchester發(fā)明了“液壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向”的系統(tǒng)，最早的商品化應(yīng)用是在半個(gè)世紀(jì)之后，1951年克萊斯勒將已經(jīng)發(fā)展成熟的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)應(yīng)用在了Imperial車(chē)系上。機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要包含液壓泵、油管、圧力流體控制閥、V型傳動(dòng)皮帶以及儲(chǔ)油罐等部分。其工作原理是將一部分發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)

13、化為液壓泵壓力，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)世家輔助作用，從而使輪胎轉(zhuǎn)向。同時(shí)因?yàn)槠溆辛税倌甑臍v史，技術(shù)成熟可靠，而且成本較低，等優(yōu)點(diǎn)得以被廣泛的應(yīng)用。但由于依靠發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)油泵，能耗較高，因此車(chē)輛的行駛動(dòng)力無(wú)形中被消耗了一部分，且液壓系統(tǒng)管路復(fù)雜，保養(yǎng)成本較高，這些都是機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)所在。針對(duì)于機(jī)械液壓助力大幅消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的情況，人們?cè)诖嘶A(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了更加節(jié)省能耗的電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動(dòng)機(jī)來(lái)替代發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向油泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并在機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上安裝了電控系統(tǒng)（主要包含車(chē)速傳感器、電磁閥以及轉(zhuǎn)向ECU等），使得轉(zhuǎn)向輔助力的大小與轉(zhuǎn)向角度以及車(chē)速都有所關(guān)聯(lián)。在機(jī)械

14、結(jié)構(gòu)上也增加了液壓反應(yīng)裝置和液流分配閥。圖1-1 電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比較，電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在保留了機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大部分的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)降低了機(jī)動(dòng)車(chē)行駛動(dòng)力的損耗，并且反應(yīng)更加的靈敏，轉(zhuǎn)向助力的大小也能夠根據(jù)轉(zhuǎn)角以及汽車(chē)的行駛速度等相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，更加人性化，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。但由于該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)引入了很多的電子元件，其在制造以及維修等方面的成本相對(duì)的都有所提升，使用穩(wěn)定性不如機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)牢靠。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題正在逐漸的被解決，電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)成為很多家用車(chē)型的選擇。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以其提供的轉(zhuǎn)向力大、工作滯后時(shí)間短以及可以吸收

15、來(lái)自不平路面的沖擊等優(yōu)點(diǎn)而獲得了廣泛的應(yīng)用，至今為止，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍然是主要的動(dòng)力轉(zhuǎn)向的助力方式。但是金無(wú)足赤，該助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也存在著液壓回路噪聲大、液壓有關(guān)泄露、管路進(jìn)氣導(dǎo)致轉(zhuǎn)向困難以及維修保養(yǎng)費(fèi)用較高且需要經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)等不足之處。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering System 簡(jiǎn)稱(chēng)EPS)是近幾年出現(xiàn)的新型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)成主要包含轉(zhuǎn)矩傳感器、車(chē)速傳感器、電子控制單元ECU、電動(dòng)機(jī)、離合器以及減速機(jī)等多個(gè)機(jī)構(gòu)。在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電子線路與設(shè)備直接替代液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的油夜、管路，不再存在消耗機(jī)動(dòng)車(chē)行駛動(dòng)力的狀況，再也不會(huì)有油泵被憋壞的情況發(fā)生

16、，省卻了人們的一大煩惱。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其工作原理簡(jiǎn)單明了，通過(guò)傳感器將采集到的車(chē)速、轉(zhuǎn)角等相關(guān)的信息傳遞給電子控制單元ECU，然后由電子控制單元ECU決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向以及助力電流的大小，再將指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，最后由電動(dòng)機(jī)將輔助動(dòng)力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，從而使得實(shí)時(shí)調(diào)整的轉(zhuǎn)向助力得以實(shí)現(xiàn)。不論是在結(jié)構(gòu)還是在原理上來(lái)看，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)都是非常顯著的：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精煉，質(zhì)量小、體積??；只消耗電能，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛動(dòng)力幾乎沒(méi)有損耗，且電子系統(tǒng)反應(yīng)要更加的靈敏，反應(yīng)動(dòng)作迅速、直接。但是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有其不足之處，首先，其助力強(qiáng)度較弱，無(wú)法在大型車(chē)輛上進(jìn)行推廣；其次，電子部件占據(jù)的比重較大

17、，穩(wěn)定性與可靠性相對(duì)于機(jī)械式部件來(lái)說(shuō)都比較差；然后，無(wú)論是制造還是維修，對(duì)于技術(shù)以及成本的要求都比較高。通過(guò)對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的了解可以知道，似乎電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將會(huì)成為將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)所在，但目前階段，由于其在駕駛層面的劣勢(shì)不能夠在短期內(nèi)得到很好的彌補(bǔ)，所以機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍然擁有著較大的市場(chǎng)。1.3 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀正如前文所描述的那樣，目前，人們將汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展定位于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，現(xiàn)階段對(duì)于汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究也正是著眼于此。而本系統(tǒng)正是基于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行研發(fā)與設(shè)計(jì)的，所以有必要對(duì)于國(guó)內(nèi)外對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究進(jìn)行分析與探討。國(guó)外汽車(chē)公

18、司對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究最早出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代，距今已經(jīng)有著30多年的時(shí)間，但是由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)成本較高，在研發(fā)初期一直沒(méi)有什么顯著的進(jìn)展。直到近些年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，對(duì)于電子技術(shù)的掌握程度有了大大的提升，這在很大程度上直接降低了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)成本，這一情況直接導(dǎo)致人們對(duì)于汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)成功看到了可能。EPS最早出現(xiàn)在日本的微型車(chē)上，隨后在其他國(guó)家的汽車(chē)生產(chǎn)基地有了較為廣泛的應(yīng)用，隨著此項(xiàng)科技的成熟應(yīng)用，一些高級(jí)轎車(chē)對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能方面有了更高的要求，也因此國(guó)外在近幾年開(kāi)發(fā)出了更為成熟的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，用于某些高檔汽車(chē)上。隨著電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)的越累

19、越成熟，汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向已經(jīng)出現(xiàn)了向線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其工作原理是通過(guò)轉(zhuǎn)角傳感器與轉(zhuǎn)矩傳感器分別測(cè)出駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的信號(hào)，并經(jīng)過(guò)合適的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換后作為一個(gè)控制車(chē)輪轉(zhuǎn)向的參考轉(zhuǎn)角以及轉(zhuǎn)向車(chē)輪上所受到的轉(zhuǎn)向阻力矩，并將所測(cè)得的阻力矩反饋給轉(zhuǎn)向盤(pán)下方的電機(jī)，使之產(chǎn)生一個(gè)合適的返反力矩，使得駕駛員獲得滿意的操縱感。目前來(lái)說(shuō)，線性控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)代表了EPS目前發(fā)展的最高水平。但類(lèi)似的相關(guān)應(yīng)用基本上都是用在汽車(chē)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即由司機(jī)控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)方面，目前只有英國(guó)出現(xiàn)了配備有兩套駕駛操作系統(tǒng)的教練車(chē)，其他的很難見(jiàn)到相關(guān)的研究。相比較而言，我國(guó)對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)動(dòng)

20、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用基本上還處在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的階段，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)尚處在初級(jí)階段，在國(guó)產(chǎn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方面基本上還是一張白卷，相對(duì)應(yīng)的一些關(guān)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的文獻(xiàn)基本上也只是對(duì)于國(guó)外電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的狀況以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成和特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹。但隨著國(guó)外對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的推廣以及越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重視程度越來(lái)越高，相對(duì)應(yīng)的從事這方面的研究的相關(guān)單位也在逐漸增多，只是由于市場(chǎng)的需求量較少等原因，對(duì)于教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究依然是很少的。1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容1.4.1 研發(fā)教練車(chē)副轉(zhuǎn)向的渠道以普通機(jī)動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式作為參考

21、，教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)渠道主要包含以下幾種方式，分別是純機(jī)械形式的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力形式的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及電動(dòng)助力形式的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1.4.1.1 純機(jī)械形式這種類(lèi)型的機(jī)動(dòng)車(chē)的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在我國(guó)國(guó)內(nèi)的某些大型客車(chē)上已經(jīng)有了應(yīng)用的先例，其構(gòu)造主要是利用鏈齒輪將機(jī)動(dòng)車(chē)的主、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行連接，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在副轉(zhuǎn)向柱上設(shè)計(jì)了一段上粗下細(xì)的錐形槽。安全的情況下，副轉(zhuǎn)向柱的之輪在錐形槽較細(xì)的一端處進(jìn)行滑動(dòng)，但當(dāng)出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，教練員可以將齒輪拉向錐形槽較粗的一端，從而齒輪與轉(zhuǎn)向柱連為一體，這個(gè)時(shí)候教練員通過(guò)操縱副方向盤(pán)，就能通過(guò)齒輪以及鏈條將力傳遞到主轉(zhuǎn)向柱上，從而掌控汽車(chē)的前進(jìn)方向。1.4.1.2

22、 液壓助力形式液壓助力形式的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過(guò)在主、副轉(zhuǎn)向柱之間安裝一套液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與機(jī)械轉(zhuǎn)向相比要更具優(yōu)勢(shì)，但仍然存在較多的不足：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)于密封性的要求相對(duì)較高，另外還會(huì)出現(xiàn)對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)行駛動(dòng)力的損耗，且噪音較大。1.4.1.3 電動(dòng)助力形式電動(dòng)助力形式的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在原有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。利用電控單元控制可以提供最佳的助力，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，減少了能耗，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)靈敏，更是比較環(huán)保。1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容和研究方法本課題的主要研究?jī)?nèi)容是利用電磁離合器來(lái)控制教練車(chē)正、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主從關(guān)系。主要包括對(duì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

23、原理的探討，對(duì)教練車(chē)的正、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主從關(guān)系的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析等等。本課題的基本思路是在教練車(chē)輛原有的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，安裝另一套轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)，構(gòu)成基本上與主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成相同，并在主、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸部分安裝電磁離合器，從而來(lái)控制住、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主從關(guān)系。 第2章 教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)教練車(chē)的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在原始機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在教練車(chē)上設(shè)置了另一個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。系統(tǒng)具體主要包含：副轉(zhuǎn)向盤(pán)、副轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向安全裝置以及電磁離合器。此外在主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上安裝另外一個(gè)電磁離合器，并將此離合器與副轉(zhuǎn)向系

24、統(tǒng)的離合器進(jìn)行連接，以此來(lái)控制主、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主從關(guān)系。系統(tǒng)的基本工作原理如下：當(dāng)車(chē)輛啟動(dòng)以后，控制教練車(chē)主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的電磁離合器連通，教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的電磁離合器保持?jǐn)嚅_(kāi)，此時(shí)教練車(chē)的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作，教練車(chē)的主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保持正常工作。在學(xué)員能夠自行對(duì)教練車(chē)采取正常操作的前提下，教練員不對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)采取任何動(dòng)作，副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作，這時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)有學(xué)員控制，教練車(chē)的主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行工作。當(dāng)路面出現(xiàn)某些突發(fā)的緊急狀況，而學(xué)員可能由于慌亂或者是其他的某些原因，不能及時(shí)的對(duì)教練車(chē)采取正確的轉(zhuǎn)向操作時(shí)，教練員踩下電磁離合器的按鈕，使得主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的電磁離合器斷開(kāi)，主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效，不能再控制教練車(chē)的轉(zhuǎn)向。此時(shí)，副

25、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的電磁離合器連通，教練車(chē)的副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常工作，控制教練車(chē)的轉(zhuǎn)向，從而跟車(chē)教練員控制教練車(chē)按照正確的方向轉(zhuǎn)彎，避免交通事故的發(fā)生。2.2 副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要組成部件的設(shè)計(jì)與選擇教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要構(gòu)成部件主要包含：副轉(zhuǎn)向盤(pán)、副轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向安全裝置以及電磁離合器等，其中電磁離合器一個(gè)安裝在副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，另一個(gè)安裝在主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。對(duì)于這些部件的設(shè)計(jì)以及選擇的主要原則是在滿足使用要求的前提下，考慮成本節(jié)約以及安裝調(diào)試的方便性等等。2.2.1 副轉(zhuǎn)向盤(pán)的設(shè)計(jì)考慮到司機(jī)的駕駛習(xí)慣以及在實(shí)際應(yīng)用中，教練員對(duì)教練車(chē)進(jìn)行控制是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)向盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用輕型車(chē)的方向盤(pán)來(lái)

26、扮演教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的副轉(zhuǎn)向盤(pán)。轉(zhuǎn)向盤(pán)的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，主要包含輪圈1、輪輻2以及輪轂3三個(gè)部分。輪輻和輪圈的心部有鋼、鋁或者是鎂制合金的骨架，外表部分利用注塑方法包裹具備一定形狀的塑料外層或者是合成橡膠，從而提升操縱方向盤(pán)的手感以及相對(duì)應(yīng)的安全性。通常利用花鍵或者是帶錐度的細(xì)花鍵將轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向軸進(jìn)行連接，端部通過(guò)螺母軸向壓緊固定。圖2-1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)結(jié)構(gòu)1-轉(zhuǎn)向圈 2-輪輞 3-輪轂2.2.2 副轉(zhuǎn)向軸的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向軸是將轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向操縱力矩傳給轉(zhuǎn)向器的傳力軸。轉(zhuǎn)向軸的上部分與轉(zhuǎn)向盤(pán)固定連接，下端部分裝有轉(zhuǎn)向器?，F(xiàn)在的一般汽車(chē)上的轉(zhuǎn)向軸有的是裝有柔性萬(wàn)向節(jié)，有的還裝有可以對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的角度以及高

27、度進(jìn)行調(diào)整的機(jī)構(gòu)裝置，從而能夠滿足不同身高、不同體型的駕駛員進(jìn)行操作。轉(zhuǎn)向管柱的上下兩段分別通過(guò)傾斜的調(diào)整支架和下托架與車(chē)身相連，且整個(gè)轉(zhuǎn)向管柱由整個(gè)傾斜支架夾持并進(jìn)行固定。傾斜調(diào)整可通過(guò)鎖緊螺栓穿過(guò)調(diào)整支架上的長(zhǎng)孔和轉(zhuǎn)向管柱來(lái)實(shí)現(xiàn)，螺栓左端為逆向螺紋，調(diào)整手柄通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)安裝在上面，如圖2-2所示。圖2-2 轉(zhuǎn)向軸傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)1-樞軸 2-轉(zhuǎn)向管柱 3-長(zhǎng)孔 4-調(diào)整手柄 5-鎖緊螺栓 6-下托架 7-傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)2.2.3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全裝置的設(shè)計(jì)當(dāng)遇到車(chē)禍等交通事故時(shí)，駕駛員受傷主要是由轉(zhuǎn)向盤(pán)以及轉(zhuǎn)向柱管等裝置引起的，考慮到這方面的因素，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)時(shí)添加相對(duì)應(yīng)的安全裝置，如安裝安全

28、轉(zhuǎn)向柱、安全聯(lián)軸節(jié)以及能量吸收等裝置，從而在遇到交通事故時(shí)能夠減輕對(duì)于駕駛員的人身傷害。以?shī)W迪100轎車(chē)為例，如圖2-3所示，其安全裝置就是采用了安全轉(zhuǎn)向柱。在正常行駛時(shí)，上下兩個(gè)轉(zhuǎn)向軸利用銷(xiāo)釘來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)向力矩。當(dāng)發(fā)生意外交通事故時(shí)，上下兩個(gè)轉(zhuǎn)向軸能夠及時(shí)的分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)方向盤(pán)不會(huì)隨著車(chē)身后移，從而保證了駕駛員的人身安全。圖2-3 奧迪100轎車(chē)安全轉(zhuǎn)向裝置2.2.4 電磁離合器的選擇電磁離合器是依靠線圈的通斷電來(lái)控制離合器的接合與分離。電磁離合器主要包含干式單片電磁離合器、干式多片電磁離合器、濕式多片電磁離合器、磁粉離合器以及轉(zhuǎn)差式電磁離合器等幾種類(lèi)型的電磁離合器。電磁離合器工作的方式又

29、可以分為通電結(jié)合與斷電結(jié)合兩種。根據(jù)教練車(chē)副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求并參考表2-2-4，最終決定選擇用干式單片電磁離合器，工作方式為通電結(jié)合。干式單片離合器工作原理是通過(guò)線圈通電來(lái)產(chǎn)生電磁力，之后在電磁力的作用下，使得相對(duì)應(yīng)的銜鐵的彈簧片產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變形，從而動(dòng)盤(pán)與銜鐵吸合在一起，離合器處于接合狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)行工作；當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在彈簧片的彈力作用下復(fù)位，電磁離合器處于分離狀態(tài)，離合器停止工作。其工作特點(diǎn)主要包含一下幾種：高速響應(yīng)（因是干式，所以扭力的傳達(dá)很快，可以達(dá)到便捷的動(dòng)作）、耐久性強(qiáng)（散熱情況良好，且材料比較高級(jí)）、組裝維護(hù)容易、動(dòng)作確實(shí)（因使用的是板狀彈片，所以即便是有著強(qiáng)烈的

30、振動(dòng)也不會(huì)因此而產(chǎn)生任何的松動(dòng)）。表2-2-4規(guī)格型號(hào)DLD5-5DLD5-15DLD5-25DLD5-40DLD5-80額定電壓（） 額定功率（）額定扭矩（） 徑 向 尺 寸1352002663384241261702503204009216419024031670841241602004662841041307084124160200Y10121416E13172227.533G81515353560608585150軸向尺寸L162102125155180L22532415266L31721273544L411.5162128.537L5365982112141X1.5345.57.5T

31、2.745.67.79O4.28.610.3N2.35.26.7K33.547.455.767.380.5S2336435564tM5M8M10M12M16W0.20.40.5第3章 雙轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主從關(guān)系設(shè)計(jì)3.1電磁離合器的設(shè)計(jì)根據(jù)前文可知，設(shè)計(jì)后的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中包含兩個(gè)電磁離合器，一個(gè)用來(lái)與主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接來(lái)控制其工作與否，另一個(gè)電磁離合器則是與副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連倆控制副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否工作。根據(jù)教練車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主從關(guān)系的要求，將教練車(chē)主、副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的兩個(gè)電磁離合器并聯(lián)，利用一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)來(lái)控制兩個(gè)電磁離合器的接合與斷開(kāi)。當(dāng)路面狀況安全時(shí)，與主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相連的電磁離合器接通，主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作，此時(shí)學(xué)員掌控教練

32、車(chē)的前進(jìn)方向；當(dāng)遇到突發(fā)狀況，學(xué)員不能夠及時(shí)正確的對(duì)教練車(chē)進(jìn)行操縱時(shí)，跟車(chē)教練可以通過(guò)控制雙向開(kāi)關(guān)，直接將主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電磁離合器斷開(kāi)，副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電磁離合器接合并開(kāi)始工作，從而使得主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效，學(xué)員失去對(duì)教練車(chē)的掌控，教練員通過(guò)操縱副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方向盤(pán)進(jìn)而掌控教練車(chē)的前進(jìn)方向。3.2轉(zhuǎn)向器的選擇轉(zhuǎn)向器的功用是將駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩進(jìn)行放大、改變傳動(dòng)方向，并降低速度，然后在將放大后的力矩傳遞給轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。按照結(jié)構(gòu)劃分可將轉(zhuǎn)向器分為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器以及蝸桿曲柄指銷(xiāo)式傳感器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器作為教練車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象，其結(jié)構(gòu)上主要包含轉(zhuǎn)向螺桿、轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向搖臂

33、軸、側(cè)蓋、以及殼體等部分，工作原理為當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滾珠將力傳給轉(zhuǎn)向螺母，從而使得轉(zhuǎn)向螺母沿軸向移動(dòng)，通過(guò)螺母上的齒條帶動(dòng)扇形齒輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了車(chē)輪的轉(zhuǎn)向。3.3 雙輸入端設(shè)計(jì)3.3.1工作原理根據(jù)教練車(chē)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，我們決定選擇利用齒輪傳動(dòng)的方式來(lái)設(shè)計(jì)教練車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙向設(shè)計(jì)。其主要原理是在主、副轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)下端的轉(zhuǎn)向軸上以及轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向螺桿處分別裝配上一個(gè)齒輪，并使得兩個(gè)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)上的齒輪均與轉(zhuǎn)向螺桿上的齒輪嚙合，當(dāng)控制主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁離合器工作，副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁離合器斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)操縱主轉(zhuǎn)向盤(pán)，主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒輪作為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向器

34、齒輪作為從動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒輪空轉(zhuǎn)；當(dāng)控制副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁離合器工作，主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電磁離合器斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)操縱副轉(zhuǎn)向盤(pán)，副轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒輪作為主動(dòng)輪，轉(zhuǎn)向器齒輪作為從動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn)，主轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒輪空轉(zhuǎn)。3.3.2 齒輪設(shè)計(jì)3.3.2.1 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料以及齒數(shù) （1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，壓力角取為20。 （2）參考“各類(lèi)機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍”表格（機(jī)械設(shè)計(jì)第九版P205）精度等級(jí)選為7級(jí)精度。 表3-3-2-1 各類(lèi)機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍機(jī)器類(lèi)型精度等級(jí)范圍機(jī)器類(lèi)型精度等級(jí)范圍汽輪機(jī)36拖拉機(jī)68金屬切削機(jī)床38通用減速器68航空發(fā)動(dòng)機(jī)48鍛壓機(jī)床69輕型汽車(chē)

35、58起重機(jī)711載重汽車(chē)79農(nóng)用機(jī)器811 （3）通過(guò)查閱常用齒輪材料用表等資料，將齒輪材料選為40Cr，齒面強(qiáng)度260HBS。 因轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向螺桿與轉(zhuǎn)向螺母間的傳動(dòng)比已經(jīng)滿足設(shè)計(jì)需要，所以根據(jù)其他的相關(guān)數(shù)據(jù)，取齒輪1齒數(shù)z1=26，齒輪2齒數(shù)z2=213.3.2.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）計(jì)算齒輪模數(shù)（） 90 式中：-齒輪模數(shù)； -彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)； -齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩； -彎曲疲勞計(jì)算的重合度系數(shù)； -齒寬系數(shù)； -齒輪齒數(shù)； -齒形系數(shù)； -載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)； -齒根產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。 1）確定公式中的各參數(shù)值 選 根據(jù)公式計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算 由外齒輪齒形系數(shù)圖（機(jī)械設(shè)計(jì)P200）查得=2.65、=2.23 由外齒輪應(yīng)力修正系數(shù)圖（機(jī)械設(shè)計(jì)P201）查得=1.58、=1.76 通過(guò)查閱資料，查得齒輪1、齒輪2的齒根彎曲疲勞極限分別為1=500MPa、2=380MPa由彎曲疲勞壽命系數(shù)圖查得、 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，根據(jù)公式得：因?yàn)辇X輪1的大于齒輪2，所以取2）計(jì)算模數(shù) 取m=2mm。 （2）齒輪相關(guān)尺寸計(jì)算 齒頂圓直徑 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒根圓直徑 根據(jù)以上齒輪尺寸計(jì)算公式，從而獲得齒輪設(shè)計(jì)的參數(shù)：D1=56mm、D2=46mm、d1=52mm、d2=42mm、。東理工大學(xué)，200719