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1、电液主动转向器液压助力转向系统毕业设计（论文）任务书学院：车辆与能源学院系级教学单位：交通运输学 号学生二姓名寸专业 班级题 目题目名称电液主动转向器液压助力转向系统题目性质1理工类：工程设计（丿）；工程技术实验研究型（）;理论研究型（）;计算机软件型（）;综合型（）2管理类（）;3外语类（）;4.艺术类（）题目类型1毕业设计）2论文（“）题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目）主 要 内 容设计个液压助力转向系统 画出二维图及二维图基 本 要 求设计图纸要求二张A0以上； 设计说明书和英文文献翻译符合要求参 考 资 料汽车工程手册设计篇M.北京:人民交通出版社.朱海电动助力转向匹配分析及性
2、能评价研究硕士论文吉林:吉林大学,2004. 张昌华电动助力转向系统的研究与设计硕士论文武汉:武汉理工大学,2004.周次第1 4周第58周第912周第13一16周第16一17周应完成的内容调查研究，收 集资料，翻译 外文资料了解主动前轮转 向机构的结构，初 步设计转向机构 的选型和参数计 算，并学习CATIA 软件的具体应用详细设计行 星齿轮转向 机构，画出二 维图完善设计和 计算，撰写论 文进行答辩摘要转向系统是控制汽车行驶路线和方向的重要装置，其性能直接影响到汽 车的操纵性能和稳定性能。主动前轮转向通过电机根据车速和行驶工况改变 转向传动比。电动液压助力转向系统采用电动机驱动液压助力系统
3、油泵，具有能够根 据汽车行驶工况实现助力程度自动控制、改善转向手感、节约能量消耗、安 装布置方便等优点。在国内外部分汽车上开始使用。本文回顾了车辆转向系统的发展历程。指出，相比线性控制转向，主动 转向技术会成为今后发展的趋势。我们以宝马轿车上选装的主动转向系统为 例，详细介绍了主动转向系统的结构和组成、双行星齿轮机构工作原理及工 作模式，以及该系统可传动稳定功能实现的原理和系统安全设计性设计。并 指出通过与其他动力学控制系统一起实现底盘一体化集成控制将是主动转 向技术未来的发展方向。关键词 主动转向；液压助力转向系统；可变转向传动比AbstractSteeringsystem is an im
4、portantfor lane changing controlof wheeled vehiclesI.tsperformanceinfluencesvehiclesteerabilitaynd stabilitdyirectly. Active front steering varies the steering ratio electronically in direct re the speed and road conditions. Under normal road conditions at low and medi speeds,thesteeringbecomes more
5、 directr,equiringlesssteeringeffortof the driver, increasing thse acgairlity and drivability.The Electro-Hydraulic Power Steering system is designed to use hydrauli power steeringpump which isforcedby electrimcotor with advantageof attaininagutomaticcontrollinogf assistancdeegreeaccordingto the stee
6、ring operation, improving hand feeling, saving energy consumption, installing an on. It has been used in some cars domestic and aboard.Retrospect the development course of vehicle steering system. Contrast line control steering, the active steering technology is the main trend in As an example, the
7、structure and working modes of active front (AFS) system and itsdouble planetarygear mechanism of a BMW car are presented.The implementationof variablegear ratioand vehiclestabilitcyontrolas well as system safetydesignare discussedin detailI.tis pointedout thatusingthe system,togetherwith otherdynam
8、ics controlsystems to realizeintegrated chassis control is the development trend of AFS technology in the future.Keywords Electro-Hydraulic Power Steering(EHPS); Active front steering;Variable steering ratio目录摘要Abstract II第1章 绪论1.1课题背景 1.2国内外文献综述 1.2.1国外研究现状1.2.2国内研究现状1.3本文研究意义 1.4主要研究内容 1.5本章小结 第2章
9、 动力转向和主动转向的发展史2.1汽车动力转向系统的发展 2.1.1液压助力转向系统2.1.2电动助力转向系统2.1.3电控液压助力转向系统2.1.4线控转向系统2.2汽车主动转向系统 2.2.1主动转向分类2.2.2主动转向控制技术2.3汽车主动转向系统支持技术 2.3.1车辆动力学2.3.2控制理论在车辆主动转向系统中的应用2.4本章小结 第3章 主动前轮转向结构的设计方案3.1转向系统原理 3.2液压助力系统原理 3.3行星齿轮的主动前轮转向机构 3.4本章小结 第4章 转向系统动力学计算4.1转向盘与扭杆动力学模型 4.2转阀动态数学模型 4.3转阀节流面积变化数学模型 4.4液压动力
10、缸的流量连续性方程 4.5图形说明 4.6本章小结 结论参考文献致谢附录1开题报告附录2文献综述附录3中文翻译附录4英文文献第1章 绪论1.1课题背景从1886年第一辆汽车诞生至今已经100多年了，汽车这一被称为“改 变世界的机器”，早已从价格昂贵的奢侈品变成了现代社会不可或缺的重要 交通工具之一。目前汽车的发展方向是安全、节能和环保，作为汽车主动安 全的转向系统随着科学技术的进步从简单的纯机械式转向系统 1(Manual Steerin，MS )、液压助力转向系统(Hydraulic Power Steer,rHPS )、电动 助力转向系统(Elec triPower St eerin, E
11、PS )的发展过程。目前，主动转 向器(Active Steeri,gAS )、四轮转向系统(Four Wheel Steeri,4WS ) 等新技术正在成为汽车电子零部件企业、整车企业、高校和研究机构的研究 热点。转向系统的电子化为先进安全汽车(Advanced Safety Vehi,eSV )、 辅助驾驶系统(Driver Assistance SystDAS )和自主驾驶车辆(Autonomous DrivingVehicie提供了良好的执行机构，是汽车集成控制系统与智能汽车 的重要组成部分。1.2国内外文献综述1.2.1国外研究现状1宝马主动前轮转向系统宝马主动前轮转向系统除转向机构
12、外，主要包括两大核心部件：一是一 套双行星齿轮机构，通过叠加转向实现变传动比功能；二是电子伺服助力转 向系统(Servotronic Power Steering Sy)te用于实现转向助力功能，如图 1-1、图1-2所示。该结构中，转向轴一端通过与输入太阳轮相联，输入太阳轮一侧与双行 星齿轮的一侧相联，双行星齿轮的另一侧与输出太阳轮相联，实现驾驶员施 加的转矩向转向器提供转矩。行星齿轮架外侧为涡轮，与电机上的蜗杆相联, 通过控制电机的转速和方向控制行星架的转速和转动方向，实现转向盘与转 向机之间的可变传动比控制。最终从输出轴传出的角度是由驾驶员转向盘角 度叠加电机的附加角度而成。电机不工作时
13、，由于涡轮蜗杆的自锁，行星架被固定，此时转向盘与输出太阳轮间的传动比由双行星齿轮机构的传动比决 定。通常一般轿车传动比为16:1和18:1之间，而宝马的主动前轮转向系统 的传动比可以在10:1至18:1间连续变化，其传动比与车辆速度的关系曲线 如图4所示。同时，系统中的电子液力伺服机构根据车速和转向角进行助力 控制。因此，与常规转向系统的显著区别是宝马主动前轮转向系统不仅能够 对转向力矩进行调节，而且可以对转向角度进行控制，使其与车辆行驶车速 达到良好的匹配。图1-1结构图2德尔福主动前轮转向系统图1-2可变传动比德尔福的主动前轮转向系统是在传统液压转向系统基础上进行了改进， 在转向管柱内集成
14、一个小行星齿轮箱，电机控制行星齿轮箱，增加或减小前 轮转向角度。转向助力的大小则通过单独控制的模块控制。通过这两个部分 协调控制前轮转角和转矩适应道路调节和驾驶员转向意图的要求。德尔福系 统能有效改善车辆稳定控制并采用理想的可变转向传动比，同时可以较好地 获得来自路面的转向阻力、转向回位性能和转向路感等，图1-3为德尔福主 动转向系统图。3光洋精工主动转向系统日本光洋精工在2005年5月18日一20日于日本横滨Pacific会展中心 举办的“2005 年人与车科技展”上，展出了正在开发的主动转向装置“差 动装置型主动转向系统”其结构类似于宝马采用的德国ZF Lenksysteme公 司开发的装
15、置，使用多个行星齿轮装置，改变轮胎的后倾角。配置在竖轴中 间，与主动转向装置之外的油压动力方向盘等助力装置配合使用。图 1-3 德尔福主动转向系统与 ZF 公司方式最大的区别在于通过追加第 2 个马达，消除了操纵时的 不适应感。通常情况下使用配置在竖轴上的“差动马达”，调整后倾角，但 此时会作为扭矩而给司机带来不适应感。为了消除这种现象，通过追加“反 作用力马达”，可避免将扭矩传给司机。另外，ZF公司方式需要3个行星齿轮装置，而光洋方式则减小到了 2 个，因此能够降低20% 的成本。此外，通过改进控制方法，还提高了操纵性。 对于具体的应用计划和对象车型，光洋精工的现场工作人员表示“尚在探 讨”。光洋主动转向系统如图 1-4。1.2.2国内研究现状主动转向作为一项汽车主动安全技术具有很大的潜在市场需求，国内的相关研究主要集中在高校，尚处于控制技术的理论研究和实验室原理样机的 开发阶段。目前，吉林大学、同济大学、北京理工大学、江苏大学、上海交 通大学和北京航空航天大学等高校开展了车辆主动转向系统方面的研究。吉林大学对于汽车线控转向控制进行较为深入的研
