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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開 題 報 告題目齒輪齒條式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計及仿真分析指 導 教 師院(系、部)專 業(yè) 班 級學號姓名日期0一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀1. 目的、意義汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種新型的汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),與傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,采用電動機直接提供助力,具有多方面優(yōu)越性。近年來已有很多中高檔汽車配備了動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝置,EPS 研究也成為汽車工業(yè)的熱門課題之一,具有重要研究價值和巨大潛在應用前景。在現(xiàn)代汽車上,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一,也是決定汽車主動安全性的關鍵總成,保持汽車具備良好的操縱性能,始終是汽車研究的重要課題。特別是在車輛高速化,車流密集化的今天,汽車轉(zhuǎn)向系的研究顯得尤為重要。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(jié)。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?,F(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?!白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構的方向。1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?zhèn)鲃有室哺?,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)??梢婟X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。2二、研究方案及預期結(jié)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(jié)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(jié)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(cè)面輸入,兩端輸出;側(cè)面輸入,中間輸出;側(cè)面輸入,一端輸出。3. 論文框架(列出說明書大體結(jié)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3(7)有限元分析(8)經(jīng)濟技術性分析(9)結(jié)論(10)致謝(11)參考文獻4. 預期結(jié)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4三、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。5四、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 .10M.velardocchia and F.Amisano.R.FloraA linear thermal model for an automotiveclutch,SAE2000-01-083411Christopher C.Bostwick and Andrew Szadkowski.Self-Excited Vibrations During Engagementsof Dry Friction Clutches,SAE982846五、指導教師意見指導教師簽字:6
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