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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界上生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)與循環(huán)球式等其它類型的轉(zhuǎn)向機構(gòu)比較，省略了轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向主拉桿，具有構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)和企業(yè)在進行 EPS 技術(shù)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(shù)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)。可見齒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(gòu)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(guān)鍵技術(shù)參量。 2. 主要解決的問題、理論、方法、技術(shù)路線 汽車轉(zhuǎn)向系是保持或者改變汽車行駛方向的機構(gòu)，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(guān)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(gòu)和工作原理的了解； 對于電動助力轉(zhuǎn)向機構(gòu)(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(gòu)，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(gòu)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(gòu)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(shù)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 A0~A2，零件圖 2 張 A3） 編寫設計計算說明 1 份 翻譯相關(guān)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(gòu)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(shù)出版社.2002. ［5］董麗霞,張平.簡明汽車技術(shù)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 . ［10］M.velardocchia and F.Amisano.R.FloraA linear thermal model for an automotive clutch,SAE2000-01-0834 ［11］Christopher C.Bostwick and Andrew Szadkowski.Self-Excited Vibrations During Engagements of Dry Friction Clutches,SAE982846 五、指導教師意見 指導教師簽字： 6