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1、一种车用射流发射器阀座设计摘要据统计，我国每年死于交通事故人数以超过十万人。其中，高速公路上发生的重大交通事故，有70%是由于爆胎引起的。因此导致的车毁人亡，占高速公路意外事故死亡人数的49.81%，被公认为高速行车安全的头号杀手。如何高效的防护轮胎也成为了一个正待解决的问题。在传统的被动防护的基础上，车用射流发射器采用了主动防护的方法，在汽车上加装高压水射流装置，能够有效清除道路上的微小尖锐物，从而有效的保证了行车安全。在轮胎主动防护装置这一系统中，射流器阀座的设计起着至关重要的作用。在本文中，重点探讨了车载射流发射器这一轮胎主动防护装置中发射器阀座的设计，完善了射流器的设计可以使喷头准确对
2、准目标物，提高装置对微小尖锐物的清除效率，有效保护了轮胎。其中包括阀座动力源的选择及设计，及阀座伺服系统的选择使其满足一定的随动性及自适应性。本设计选用了伺服系统的模块化来设计阀座，通过对伺服系统的受控体、制动器、控制器的分别设计来构成了整个阀座模块的设计，本设计使车用射流发射器更加完善，研究结果为汽车轮胎主动防护装置的工业设计提供可靠的理论基础。关键词：伺服系统，阀座，自适应性A vehicle jet emitter valve seat designABSTRACT According to statistics, the number of accidents in China eve
3、ry year to more than one hundred thousand people. Among them, the serious traffic accident on the expressway, 70% is due to cause a tire blowout, so lead to car crash, 49.81% accounted for Expressway accident deaths, is recognized as the number one killer of high-speed traffic safety. How to protect
4、 the tire also becomes a problem to be solved. On the basis of traditional passive protection, car jet transmitter for the active protection, installation of high pressure water jet device in the car, can effectively remove on the way to the small sharp objects, so as to effectively guarantee the sa
5、fety of driving. The design of the transmitter valve seat is the focus of the whole vehicle jet launcher. Including design of power source of the hydraulic pump; improve energy storage components, hydraulic cylinder, relief valve, an electromagnetic valve, a relay design; complete the seat design; t
6、he jet transmitter meet certain adaptive, vehicle speed, and the emission intensity of requirements. The design of the car with the jet emitter valve seat is more perfect, the results of the car tire active protection device for industrial design.Keywords:servo system,valve seat,adaptivity目录1 绪论11.1
7、 本课题研究背景11.2 本课题的研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状51.3 研究意义61.4 本课题的设计的思路72 发射器阀座总体设计82.1 阀座总体设计要求82.2 设计要求及参数82.3 阀座功能鉴定92.4 阀座结构及工作原理92.4.1 阀座结构设计92.4.1 工作原理简述102.4.2.2 喷射水流的自适应变化102.4.2.3 工作原理图的确定122.5 本章小结133 伺服电机的选型143.1 伺服电机的工作原理144.2 伺服电机的选型154 伺服驱动器的选型174.1 伺服驱动器的工作原理174.2 伺服驱动器的要求174.3 伺服驱动器的选
8、型185 齿轮的设计195.1 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数195.2 确定设计公式及校核公式205.3 计算过程215.4 确定主要参数235.5 几何尺寸计算26总结28参考文献29致谢311 绪论1.1 本课题研究背景 汽车是人们现代出行的主要交通工具之一，它具有高速，舒适，灵活多用等特点，在国内外交通中得到了广泛的应用。自1953年7月第一汽车制造厂动工兴建，1956年7月投产，1957年7月13日我国生产出第一辆载货的解放牌汽车，又于1958年5月，我国第一汽车制造厂自行研制设计生产了第一辆与当时政治风云起伏颠簸、荣辱与共的红旗牌乘用车，被誉为“东方神韵”。几十年来，我国汽车工
9、业得到了快速的发展。特别是改革开放以来，汽车生产采用了各种高科技及人性化的安全及便利设施，汲国外汽车科研之精华。不仅秉乘了传统的坚固造型，更具时尚汽车的柔媚风貌，线条流畅，驾乘舒适的“座驾”新宠不断诞生。2001年底，中国正式加入了世贸组织，以此为契机，中国汽车产业迎来了一个新的高速发展时期。2009年，中国汽车产销分别为1379.10万辆和1364.48万辆，一举超越美国，称为世界第一汽车产销大国。2012年中国汽车全年产销分别为1927.18万辆和1930.64万辆，连续四年蝉联世界第一。进经过十年高速发展之后，中国自主品牌乘用车技术得到了长足的发展。2013年上半年先后上市的一汽红旗、北
10、汽绅宝、长安睿骋、吉利帝豪、比亚迪思锐及此前已经先后上市的上汽荣威、广汽传祺等为代表的自主品牌高端乘用车向合资品牌发起集团式冲锋，将逐步改写自主品牌乘用车只能在中低端抢占市场的现状。近5年，汽车占机动车的比例迅速提高，从43.88%提高到58.62%，群众机动化出行方式经历了从摩托车到汽车的转变。全国有35个城市的汽车保有量超百万辆，北京、成都、深圳、天津、上海、苏州、重庆、广州、杭州、郑州10个城市超过200万辆。截至2014年底，我国机动车保有量达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆;机动车驾驶人突破3亿人，其中汽车驾驶人超过2.46亿人。驾龄不满1年的驾驶人2967万，占总数的9.82%。
11、 截至2014年底，我国机动车保有量达2.64亿辆，其中汽车1.54亿辆;机动车驾驶人突破3亿人，其中汽车驾驶人超过2.46亿人。驾龄不满1年的驾驶人2967万，占总数的9.82%。 随着经济社会持续快速发展，群众购车刚性需求旺盛，我国汽车保有量继续呈快速增长趋势。2014年新注册汽车 2188万辆，保有量净增1707万辆，两项指标均达历史最高水平。根据数据，我国近5年机动车年均增量1500多万辆，机动车驾驶人数量也呈现大幅增长 趋势，年均增量2057万人。 即使按照最低的增速预计到2015年我国汽车保有量将达到1.5亿辆。但随着我国汽车事业的飞速发展，交通事故的发生率呈上升趋势，由于交通事故
12、的频发不仅造成人员伤亡，给无数家庭带来了不幸而且严重影响着经济发展和社会稳定。所以已经引起了各级领导部门的注意。轮胎承载着车辆重量，是汽车上唯一直接与地面接触的重要部件，车辆驱动、制动、转向等基本操作都是通过轮胎与路面摩擦实现的。汽车高速行驶过程中，轮胎故障是驾驶者最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要原因。统计资料显示，高速公路上发生的重大交通事故，有70%是由于爆胎引起的，因此导致的车毁人亡，占高速公路意外事故死亡人数的49.81%，被公认为高速行车安全的头号杀手。由于爆胎的突发性和不可预知性，更因为高速行驶中的爆胎极易造成车毁人亡的可怕后果。尽管全球汽车业的无数技术人员一直在
13、谋求破解并有所突破，但始终没有根本性的解决。2011年，车用轮胎主动防护装置被申请专利，但目前并没有被投产使用。1.2 本课题的研究现状1.2.1 国外研究现状目前，欧美地区的汽车厂商大都采用轮胎预警系统。汽车轮胎压力实时监测与预警系统也称为轮胎压力监测系统（Tire Pressure Monitoring System缩写TPMS），TPMS属于“事前主动型”安保，是一种采用无线传输技术，利用固定于汽车轮胎内的高灵敏度微型无线传感装置在行车或静止的状态下采集汽车轮胎压力、温度等数据，并将数据传送到驾驶室内的主机中，以数字化的形式实时显示汽车轮胎压力和温度等相关数据，并在轮胎出现异常时（预防爆
14、胎）以蜂鸣或语音等形式提醒驾驶者进行预警的汽车主动安全系统。从而确保轮胎的压力和温度维持在标准范围内，起到减少爆胎、毁胎的概率，降低油耗和车辆部件的损坏，确保汽车行驶过程中始终处于安全状态。而在车载射流发射器阀座的设计中，伺服电机的选型及设计是整个系统的重中之重。它的国外发展现状如下：自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可
15、靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行。到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000r/min，力矩为0.252.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.0160.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24%降低到7%，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.056kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。图1.1 交流伺服电机以生产机床数控装置而著名的日本法那克（Fanuc）公司，在20世纪80年代中期也推出了S系列（1
