毕业设计开题报告--汽车悬挂和转向系统.doc

一、汽车悬挂系统1、汽车悬挂的概念简单来说，悬挂是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称。悬架的主要作用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给车身的冲击载荷、衰减由此引起的振动、保证乘员的舒适性、减小货物和车辆本身的动载荷。2、汽车悬挂系统的基本结构简单说来，汽车悬挂包括弹性元件、减振器和传力装置等三部分，分别起缓冲、减振和受力传递的作用。从轿车上来讲，弹性元件多指螺旋弹簧，它只承受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，具有占用空间小、质量小、无需润滑的优点，但由于本身没有摩擦而没有减振作用1。减振器又指液力减振器，其功能是为加速衰减车身的振动，它也是悬挂系统中最精密和复杂的机械件。传力装置则是指车架的上下摆臂等叉形钢架、转向节等元件，用来传递纵向力、侧向力及力矩，并保证车轮相对于车架有确定的相对运动规律。3、汽车悬挂系统的分类一般来说，汽车的悬挂系统分为非独立悬挂和独立悬挂两种2。非独立式悬挂的车轮是指在一根整体车轴的两端安装两个车轮，当一边车轮运转跳动时，就会影响另一侧车轮也作出相应的跳动，使整个车身振动或倾斜3。采取这种悬挂系统的汽车一般平稳性和舒适性较差，但由于其构造较简单，承载力大，该悬挂多用于载重汽车、普通客车和一些其他特种车辆上。独立式悬挂的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架下面，这样当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，车身的震动大为减少，汽车舒适性也得以很大的提升，尤其在高速路面行驶时，它还可提高汽车的行驶稳定性。不过，这种悬挂构造较复杂，承载力小，还会连带使汽车的驱动系统、转向系统变得复杂起来。目前大多数轿车的前后悬挂都采用了独立悬挂的形式，并已成为一种发展趋势3。二、汽车转向系统1、汽车转向的概念汽车转向系统是汽车上的一个重要组成部分，是决定汽车主动安全性能的关键所在。现如今交通发达，车辆已经进入千家万户，驾驶者工作性质的差异决定着汽车要适应更加专业化的不同工作情况，如何设计出更加合理的转向系统显得尤为重要4。2、汽车转向系统的发展汽车转向系统的发展经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个发展阶段。2.1、纯机械式转向系统机械式的转向系统，由于产生转动所需要的转矩完全由机械力来提供，所以为施加足够的转矩而不得不适用大直径的方向盘，因此占用了很大的驾驶空间而使转向系统显得很笨拙，而且驾驶人员操作起来也比较吃力，故适用范围有很大局限性5。但是由于其结构简单、造价低廉、故障率低，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用机械上仍有使用。2.2、液压助力转向系统液压助力转向系统于1953年通用汽车公司首次使用。80年代后期，这一系统进一步得到优化，出现了变流量泵液压动力转向系统(variable displacement power steering pump)和电动液压助力转向(electric hydraulic power steering，简称ehps)系统6。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以即时关闭，所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统降低了转向操纵力，从而大大减少了方向盘所占用的驾驶室空间，同时也使转向系统变得更加灵敏7。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力，目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是该系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。2.3、汽车电动助力转向系统(eps)eps在1988年由日本铃木公司首次开发出来，此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。电动助力转向系统由转矩传感器、车速传感器、电子控制器、电动机、电磁离合器和减速机构等组成，汽车处于起动或者低速行驶状态操作转向时，转矩传感器不断检测作用于转向柱扭杆上的扭矩，并将此信号与车速信号同时输入电子控制器，处理器对输入信号进行运算处理，确定助力扭矩的大小和方向，从而控制电动机的电流和转向，电动机将转矩传递给牵引前轮转向的横拉杆，最终起到为驾驶人员提供辅助转向力的功效8；当车速超过一定的临界值或者出现故障时，为保持汽车高速时的操控稳定性，eps系统退出助力工作模式，转向系统转入手动转向模式。不转向的情况下，电动机不工作。2.4、汽车线控转向系统线控转向系统由方向盘模块、转向执行模块和主控制器3个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块组成。它是一种全新概念的转向系统，由于其取消了方向盘与转向车轮间的机械连接，通过软件协调它们之间的运动关系，可以实现一系列传统转向系统无法实现的特殊功能。汽车线控转向系统能够减轻驾驶员的负担、提高整车主动安全性，使汽车性能适应更多非职业驾驶员的需求，对广大消费者有着巨大的吸引力9。但是由于可靠性要求及制造成本较高，该系统距离普及仍有一段距离。伴随着科技的飞速发展，对于汽车悬挂系统和转向系统的研究越来越偏向于更加优异的操作性能、稳定性和安全性，如何设计出更加节省空间、提高性能的悬挂和转向系统是摆在每一个汽车设计者面前的切实问题10。通过阅读大量的相关文献，我们要在认真学习和总结优秀设计的同时注重自我的创新，在仿真模拟的同时融入自己的创新思维，切实将学到的知识化为己用。文 献 综 述1齐志鹏.汽车悬架和转向系统的结构原理与检修m.人民邮电出版社，2002年5月第 一版；2罗志文.汽车悬挂j.汽车知识，2003年第4期：5861页；3kevin craig.motivation for the study of mechanical system physical & mathematical modeling j. fuzzy sets and systems,2007.4: 2132454丁志刚，宋洪烈. 汽车转向系统发展简述m.海峡科学，2010年12期5 黄安华,卜宪卫.浅谈汽车的转向系统j.automobile parts,2010,1(1):81-826喻凡,林逸.汽车系统动力学m.北京:机械工业出版社，2005.7ali mohammadzadeh, salim haidar. analysis and design of vehicle suspension system using matlab and simulinkj. american society for engineering education，20068喻凡.车辆动力学及其控制m.人民交通出版,20049周名,余卓平,赵治国.动力转向技术的发展j.轻型汽车技术, 200