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1、大连东软信息学院 高职毕业设计（论文）高职毕业设计（论文） 系系 所：所： 电子工程系 专专 业：业： 嵌入式系统工程 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师： 导师职称：导师职称： 讲师 完成日期：完成日期： 2013 年 5 月 2 日 论文题目论文题目：汽车动力转向模拟测试系统设计与实现汽车动力转向模拟测试系统设计与实现 大连东软信息学院 Dalian Neusoft University of Information 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 I 汽车动力转向模拟测试系统设计与实现 摘 要 随着汽车技术不断的进步和发展，汽车动力转向器以其卓越的功能
2、和更多的特性 的已经收到越来越多的人们重视并迅速推广。动力转向器作为重要性能指标的能力特 征是装配调整和检验成品时必须保证的指标。这是成品使用性能的一个关键因素。随 着生产规模的扩大，创造出一种快速，便捷，适合于加工和装配车间现场使用的测试 系统是具有十分重要的意义。 汽车左右轮之间固定的阿克曼转向比是不理想的，车轮的速度的滑动角度可进一 步影响正常负荷。这是通过主动前轮转向系统，基于驱动程序的命令，可以解决主动 改变转向角产生的响应。不考虑正常负荷而引入两个轮子侧向力修正，不能最大限度 地发挥轮胎的能力。主动前独立转向系统具备车轮的转向角独立控制，可以克服这一 局限性。线控转向概念上虽然能够
3、提供这样的控制，但并不是一个安全系统。本文创 新地提出一个基于串联行星齿轮配置的 AIFS 控制机构设计，AIFS 安全系统还拥有许 多其他很有潜力的应用。 关键词关键词：汽车，动力转向系统，动力转向器 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract II Design and Implementation of Automobile power steering simulation test system Abstract With the continuous development of vehicle technology, Automotive power steering w
4、ith its excellent features and more attention has been paid to the rapid promotion. The hand characteristics as it is key performance indicators is to adjust the assembly must be guaranteed during the assembly and product testing performance index. It is a key element of the use properties of the fi
5、nished product. With the expansion of production scale, Developed a fast, convenient and suitable for the hand characteristics of the test system used in processing and assembly workshop site is of great significance. A fixed Ackerman steering ratio between left and right wheels is not ideal for all
6、 speeds since slip angles are developed which is further influenced by the available normal load on the wheels. This is addressed by Active Front Steering systems that actively alter the steering angle based on driver command, and corresponding response. Such corrections introduced to both wheels si
7、multaneously without consideration of normal load cannot maximize the tires ability to generate lateral forces. An Active Front Independent Steering system with capability for control of the wheels steer angles independently can overcome this limitation. The concept of steer-by-wire although capable
8、 of providing such control, is not considered a fail- safe system. An innovative design of a mechanism for AIFS control is proposed in this paper. This design based on tandem planetary gear configuration is shown to be fail-safe system for AIFS along with many other potential applications. Key words
9、: Automobile, Power steering systems, Power steering gear 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 III 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 项目概述.1 1.1 项目背景.1 1.2 项目简介.1 1.3 应用范围.1 第 2 章 项目实施方案.2 2.1 概述.2 2.1.1 汽车转向系统概述2 2.1.2 实施过程3 2.2 开发环境.3 2.3 论文研究的主要内容.3 2.4C# .NET 介绍.4 2.5 动力转向器的发展与展望.4 第 3 章 汽车动力转向系统的原理.5 3.1 汽车动力转向器的工作原理.5
10、3.1.1 动力转向器分类5 3.1.2 动力转向器的工作原理5 3.2 汽车动力转向系统的采集原理.6 3.2.1 串口转换6 3.2.2 变送器6 第 4 章 项目实施过程.8 4.1 硬件实现过程.8 4.1.1 半桥式压力传感器8 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 IV 4.1.2AD 转换采集模块8 4.1.3 串口转换模块9 4.2 软件实现过程.9 4.2.1 软件调试工具9 4.2.2 压力传感器软件11 4.2.3 串口调试工具11 4.2.4 汽车动力转向器测试系统13 4.3 调试过程15 4.3.1 调试步骤15 4.3.2 遇到的问题16 第 5 章 项目成果1
11、7 5.1 硬件成果物17 5.2 软件成果物17 5.1.1 软件编写的代码17 5.2.2 汽车动力转向系统测试成果18 第 5 章 结 论19 参考文献20 致 谢21 附 录22 大连东软信息学院毕业设计（论文） -1- 第第 1 章章 项目概述项目概述 随着汽车技术不断的进步和发展，汽车动力转向器以其卓越的功能和更多的特性 的已经收到越来越多的人们重视并迅速推广。汽车左右轮之间固定的阿克曼转向比是 不理想的，车轮的速度的滑动角度可进一步影响正常负荷。这是通过主动前轮转向系 统，基于驱动程序的命令，可以解决主动改变转向角产生的响应。不考虑正常负荷而 引入两个轮子侧向力修正，不能最大限度
12、地发挥轮胎的能力。主动前独立转向系统具 备车轮的转向角独立控制，可以克服这一局限性。 1.1 项目背景项目背景 本课题源自大连市金州区金文阀门厂的一个真实项目，由于原项目测试环境的硬 件成本较高，课题设计了一个汽车动力转向器出厂测试的模拟环境，使用扭杆式模型 替代动力转向器，扭杆两端和底座之间安装了弹簧，用扭杆绕中心轴扭动时对弹簧产 生的压力模拟转向器转动时产生的扭矩，用直流电机的电压模拟助力系统的油压。基 于单片机进行压力传感器的信号采集和调理，通过串口（或 USB 转串口）传给 PC 上 位机，开发数据采集和监控软件，显示实时和历史数据并绘制测试曲线，依据压力数 据（模拟扭矩数据）对电机的
13、电压进行调节，达到模拟转向器油压助力的效果。 1.2 项目简介项目简介 用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向 系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向 系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。 1.3 应用范围应用范围 汽车电子化已成为当前的热点，电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合，电 子技术让汽车转向系统到达一个新的领域。随着未来汽车市场的快速发展和汽车电子 价值含量的迅速提高，我国汽车电动转向系统将形成巨大经济规模效应。
14、可以预料， 随着我国汽车技术的进步，汽车电子新技术必将会得到越来越广泛的应用，国产汽车 电动转向系统也必将走向成熟。转向器的主要作用是增大转向盘传到转向垂臂的力和 改变力的传递方向。为了提高行车的安全性，现代汽车一般采用分段式转向轴，中间 用万向节连接。这样既可提高行车安全性，又有利于整车的布置和变形及维修，而且 有利于转向器的系列化生产。 大连东软信息学院毕业设计（论文） -2- 第第 2 章章 项目实施方案项目实施方案 2.1 概述概述 2.1.1 汽车转向系统概述汽车转向系统概述 在驾驶的汽车，不必改变其行进方向的意志驱动程序基础的过程。轮式车辆，汽 车转向方法的实现是通过一个专门的机构
15、驱动，使汽车转向轴（通常是前桥）车轮 （转向轮）就汽车垂直和水平线偏转角。这是一个专设的机构来改变或恢复汽车行驶 方向称为汽车转向系统。 动力转向系统是利用发动机的动力来帮助司机进行转向操纵的装置，把发动机的 能量转换成液压能、电能或气压能、再把液压能、电能或气压能、转换成机械能作用 在转向轮上帮助司机进行转向，故应称之为动力助力转向系统。它最初主要是为了减 小司机施加到方向盘上的转向力而应用到汽车上的。从本世纪 30 年代开始在汽车上应 用动力转向系统。当时主要是在重型汽车上安装，采用的动力源包括气压和液压。到 目前为止气压动力转向已被淘汰，最广泛的应用的是液压动力转向，另外还有刚开始 推广
16、应用的电动动力转向。 汽车转向系统发展的三个基本阶段是机械式转向系统、液压转向系统、电动转向 系统和阻力电动汽车转向系统。汽车的重要组成部分是汽车转向系统，是决定的关键 汽车主动安全装配，如何设计汽车的转向要特别让车拥有更加优越的机动性，这一重 要的研究问题始终是汽车制造商和研究机构，在非本专业的车速司机，车流密集的时 代，更多的不同层次的驾驶人口，目的是操纵汽车似乎更加突出的重要性。 传统的车辆转向系统用固定的阿克曼几何形状比率，以保证在转弯处低速时车轮 的纯滚动。然而,这样的比例,在高速时不理想，滑移角的开发是通过在车轮可进一步 影响正常负荷。为了弥补这一点，前面提到的主动转向系统(AFS)概念最早在
