仓储式运输车电动助力转向系统的设计【2张图/14900字】【优秀机械毕业设计论文】
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仓储
运输车
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系统
设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
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文档包括:
说明书一份,38页,14900字左右.
任务书一份.
图纸共2张:
A0-系统总体结构图.dwg
A3-圆柱齿轮.dwg
摘 要
汽车电动助力转向(EPS)系统是近些年来出现的新型动力转向系统。与传统的动力转向相比较,汽车电动助力转向系统(EPS)结构简单、成本低、灵活性好、能充分的满足汽车转向性能的要求,在转向操作的舒适性、安全性和节能、环保等方面显示出显著的优越性。
本文以海斯特HYSTERB60Z型仓储叉车(踏板式堆垛机)为研究对象,明晰这种仓储叉车电动助力转向系统特点,分别介绍各部分结构特点以及工作原理,之后根据所需技术指标来进行这类仓储运输车辆电动助力转向系统的设计,包括转向系统总体结构设计、助力电机主要技术指标的设计、减速装置的设计等。
关键词 仓储运输车辆;电动助力转向器;结构设计
Abstract
Electric power steering (EPS) system is the emergence of new power steering system types in recent years .Comparing with traditional power steering, electric power steering system (EPS) has simple structure, low cost, flexible function, and able to fully meet the requirements of the automotive steering performance.It also show the significant superiority in the steering operation comfort, security, and energy-saving, environmental protection and other aspects .
This article’s research object is HYSTERB60Z-type warehouse forklift (pedal stacker), clear the warehouse forklift electric power steering system features, describes the characteristics and structure of each part works, according to the required specification for this kind of warehouse and transportation vehicles, electric power steering system design, including the steering system architecture design, power motor main specification design, deceleration device design, etc.
Key words Warehouse and transportation vehicles;EPS;Structure design
目录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究状况和发展方向 2
1.3 课题研究的目的、意义 2
1.4 课题研究主要内容 3
本章小结 3
第2章 结构特点及工作原理 4
2.1 典型汽车EPS及工作原理 4
2.2 仓储运输车辆EPS结构及工作原理 5
本章小结 6
第3章 助力电机主要指标的设计 7
3.1 转向阻力矩的计算 7
3.2 所需电机提供的助力力矩 8
3.3 助力电机的选择 9
本章小结 10
第4章 减速装置的设计 11
4.1 减速装置类型及选用 11
4.2 行星齿轮减速机构的选配 11
4.3 减速齿轮的设计与校核 12
4.3.1 传动比的确定 12
4.3.2 齿轮主要参数的选择 12
4.3.3 齿轮设计与校核 13
本章小结 15
第5章 转矩转角传感器的设计 16
5.1 转矩转角传感器的发展 16
5.2 转矩转角传感器的类型及选用 17
5.3 转矩转角传感器总体结构设计 17
5.3.1 工作原理 17
5.3.2 信号圆盘参数 20
5.3.3 影响信号输出的因素 22
5.3.4 扭杆弹簧的设计 23
5.4 转矩转角信号的检测 31
5.4.1 检测原理 31
5.4.2 转矩信号的采集和测量 31
本章小结 34
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
附录1 39
附录2 42
毕业设计(论文)题目:仓储式运输车电动助力转向系统的设计
立题的目的和意义:了解仓储运输车辆电动转向助力系统的基本原理、结构型式及其特点,进行仓储运输车辆电动转向助力系统的设计,包括转向系统总体结构设计、助力电机主要指标的设计、减速装置的设计等。通过该论文工作,能够培养学生运用所学的专业理论知识独立进行工程设计的能力,提高专业理论水平和实际动手能力。同时培养学生的文献检索与综述的能力、独立工作能力以及撰写科技论文的方法等。
技术要求与主要内容:
技术要求:整车整备质量(kg):1000
载荷总质量(Kg):1500
最高车速/(km/h):6
转向轮直径(m):0.2
转向轮宽度(m):0.075
工作内容:1、查找相关资料,调查国内外仓储运输车辆电动助力转向系统的研究现状
2、进行仓储运输车辆电动转向助力系统的分析和设计
3、进行仓储运输车辆电动转向助力系统性能的核算
4、撰写论文。
5、图纸:A0 2张 论文字数:12000字以上。
进度安排:
1、2010.10.11-10.15 确定毕业设计题目,查找并阅读相关文献,学习相关知识;
2、2010.10.16-10.22 综述国内、外研究现状,对课题进行方案论证,完成开题;
3、2010.10.23-10.31 进行总体方案设计,给出各部分具体的主要参数;
4、2010.11.01-11.26 进行设计方案的性能核算,完成中期检查;
5、2010.11.27-12.16 系统性能核算及设计方案优化,确定最终方案,完成结题检查;
6、2010.12.17-12.27 绘制图纸,提交设计分析总结报告,撰写论文并准备答辩。
![仓储式运输车电动助力转向系统的设计[汽车]](/images/A5518/A5518_2.gif)

- 内容简介:
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 1 章 绪论 言 汽车自 19 世纪末诞生至今 100 余年的时间,汽车工业从无到有,以惊人的速度发展,在人类近代文明史写下了的重要篇章。汽车是数量最多、最普及、活动范围最广、运输量最大的现代化交通工具。可以断言,没有哪种机械产品像汽车那样队社会产生如此广泛而深远的影响。 汽车,已从“没有马的马车”的雏形经过了无数的精心的雕琢而演化成精妙绝伦的高薪科技产品。近 20 年来,计算机技术、设计理论、测试技术、新型材料、工艺技术等诸方面的成就,不但改变了汽车的面貌,而且也是汽车产品的结构和性能焕然一新。汽车产品的现 代化,首先是汽车操纵控制的电子化。在 80 年代初,电子设备还只占汽车成本的 2%,而现在,在一些先进的汽车上,这个指标已经超过了 15%。汽车上几乎每一个系统都可以采用电子装置改善性能和实现自动化。例如电子操纵的发动机点火系统、供油系统、电子驱动力调节系统( 控自动变速器、制动力调节装置、防抱死制动系统( 智能悬架、速度感应式转向系统( 电控防撞系统、电控液压助力转向系统( 电动助力转向系统( 的应用大大的加强汽车的安全性、可靠性、经济性、舒适性、通过性、平顺性以及稳定性 。 近年来人们对仓储式运输车辆的可操作性、安全性、舒适性和可靠性提出了更高的要求,特别是在现在物流行业发展势头猛烈的情况下,研发出具有效率高,操作轻便、舒适,安全性好的仓储式运输车辆显得尤为重要。 内外研究状况和发展方向 电动转向助力最先应用在日本的微型轿车上, 1988 年 2 月铃木公司首先在 上装备 后还在 上。此后,日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司,美国的 车系统公司、 司,德国的 司,都相继研制出各自的 过二十几年的发展, 术日趋完善,其应用范围已经从最初的微型轿车向更大型轿车和商用车方向发展。 国外的仓储式运输车辆现在处于成熟期,研发能力强,技术成熟、先进,并且具有节能环保、操作轻便、效率高等特点,零配件的标准化、通用化、 系列化程度高,能满足多样化的需求。在电动助力转系系统的研究已经体现 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 实际的应用价值,在世界汽车汽车行业中,电动助力转向系统正以 9%到10%的增长速度发展,增长量达到 130 万 150 万套,按此速度发展,用不了几年时间,电动助力转向系统将完全占领轿车市场,并向向各种商用车扩展。但出于对潜在市场的保护,国外 各研究开发电动助力转向系统的公司很少公开发表自己的具体研究内容和关键技术。 我国仓储式运输车辆正处于发展期,基础相对国外比较薄弱,甚至个别品种还是空白。技术上“舶来品”占很大一部分,导致技术升级缓慢,企业研发能力尚且落后,不能满足多样化的需求。产品在驱动方式、能源环保方面与先进的国外制造商相比还存在相当大的差距。长期以来“企业规模小,产品品种少,生产效率低,研发能力弱”是困扰叉车企业的四大难题。近年来各国内各企业纷纷加强了与世界先进制造商的合作,进行了新技术和新机制的改革,对产业发展的促进作用明显。总体来看 ,国内仓储式运输车辆产业有很大的发展前景。 题研究的目的、意义 目前,我国经济总量在稳步提升,工业化程度也在逐步提高,现代物流产业的发展方兴未艾,仓储式运输车进入了新兴的,有高技术要求的物流领域。仓储式运输车辆产品具有装卸和搬运功能、机动灵活,能适应多变的装卸搬运要求,普遍适用于港口、车站、货场、车间、仓库、油田及机场等处,还可以进入船舱和集装箱进行作业,是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。 转向系统是车辆行驶操作稳定性和操作舒适性的最关键总成,所以对转向系统的研究显得尤为重要。良好的转向系 统不仅仅对汽车的安全性有很大的提高,而且对改善汽车的舒适性、通过性、行使得平顺性、燃油的经济性、操纵的稳定性又十分重要的作用,所以优良的转向系统是汽车性能的评价的重要指标之一。如何设计汽车的转向特性,使得汽车具有良好的操纵性能,始终是我们车辆技术人员、各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在现在物流行业发展势头猛烈的情况下,研发出具有效率高,操作轻便、舒适,安全性好的仓储式运输车辆显得尤为重要。 因电动助力转向系统与传统的液压助力转向系统相比,不仅较好地解决了转向轻便和转向灵敏的矛盾,而且具有效率高 、耗能少、“路感”好、回正性好、对环境污染小、节省空间、节省动力等许多优点,还能提高车辆行驶安全性和舒适性,它可以方便地实现在不同车速下提供不同的助力效果,保 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 车辆在低速转向行驶时轻便灵活,高速转向行驶时稳定可靠,呈现出汽车的一大发展趋势。而且研究与开发电动助力转向系统,是与车辆发展中的安全、环保、节能三大主题相吻合的,因而具有一定的现实和长远意义。 题研究主要内容 本论文研究的仓储式运输车辆电动助力转向系统,是为了满足人们对现代物流货物运输车驾驶轻便高效与舒适的要求而产生的。 基本原理是通过传感器 探测司机在转向操作时方向盘产生的扭矩或转角的大小和方向,并将所需信息转化成数字信号输入控制单元,再由控制单元对这些信号进行运算后得到一个与行驶工况相适应的力矩,最后发出指令驱动电动机工作,电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力。 本文以 仓储叉车(踏板式堆垛机)为研究对象,明晰这种仓储叉车电动助力转向系统特点,分别介绍各部分结构特点以及工作原理,之后根据所需技术指标来进行这类仓储运输车辆电动助力转向系统的设计,包括转向系统总体结构设计、助力电机主要技术指标的设计、减速装置的设计等。 本 章小结 本章是对汽车电动助力转向系统以及仓储运输车国内外发展现状进行介绍,并概述了本课题所要做的工作。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 2 章 结构特点及工作原理 型汽车 工作原理 典型汽车 电动转向系统主要有四部分构成:机械转向系统(方向盘、转向柱等)、转矩转角传感器、转向助力机构(助力电机、离合器、减速传动机构)及电子控制单元( 称 助力电机在需要转向助力的情况下工作,当驾驶员操纵方向盘进行转向时,转矩传感器根据转矩转角的大小产生相应的电压信号, 据传感器检测到的转矩转角电压信号,给出指令来控制出入电机的电流,从而产生所需的转向助力转矩。 图 1一个典型的转向柱式阻力转向系统结构模型。它主要由 图 1型汽车电动助力转向系统简图 助力电机、减速机构、车速传感器、转矩传感器等组成。控制单元根据各传感器的出入信号确定电机的助力转矩,并驱动控制电路控制电机。 根据图 1动助力转向系统工作时,转向传感装置检测到转向轴上的转动力矩及其转动方向,与车速传感器检测得到的车速信号一起不断地被输送到为控制单元,该控制器通过对数据进行分析,以 决定转向方向和所需要的最佳助力值,然后发出相应的指令给驱动电路,从而驱动助力电机通过助 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 装置实现转向。通过精确的控制算法,可以任意改变电机转矩大小,使转向机构获得所需要的助力值。转矩转角传感器的功能是测量驾驶员作用在转向盘的转矩与方向,转矩测量系统比较复杂且成本较高,所以精确、可靠、低成本的转矩转角是 键技术之一。 储运输车辆 构及工作原理 本文研究的海斯特 个系统无离合器和齿轮齿条转向机构。图 2海斯特 叉车外形。 图 2斯特( 叉车 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 2斯特( 叉车操纵形式 如图 2车型是利用活动手柄左右旋转一定角度来控制车辆的转向,该结构的特点是转向手柄直接控制的转向轮的转向活动。 与传统汽车电动助力转向系统相比,该车型的转向操作是采用转动手柄来实现,当转动手柄绕销上下转动时来调节手柄操纵角度,当左右转动时则对车辆转向进行控制。 该车的转向轴直接连接转向轮进行转向,且采用的是独轮转向形式。其工作原理为,当操纵者转动转向手柄,转向手柄带 动转向输入轴转过一定角度,再有扭矩转角传感器测量并将获得的转矩转角信号输入电控单元( 收到信号后通过通过计算与分析,再将控制信号输入给助力电机,助力电机根据信号指令输出一定的转矩和转速,输出的转矩和转速经由减速机构进行减速增扭后直接作用于转向轴上,转向轴的转动传给转向轮,即可控制转向轮转向,实现转向的助力控制 。 本章小结 本章介绍了本课题所研究的仓储运输车电动助力转向系统的总体结构,并与普通汽车电动助力转向系统进行简单对比,最后对其工作原理进行阐述。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 3 章 助力电机主要指标的设计 向阻力矩的计算 叉车转向时,必须要克服转向阻力矩。根据本文研究的 型特点,其转向阻力矩与许多因素有关:转向轮的垂直符合、轮胎的构造和尺寸、道路情况、行驶速度等。 该车作业时,经常需要作原地转向。在原地转向时,阻力矩最大,一般为行驶时转向的 2 3 倍。为了保证叉车在最不利的情况下转向,通常都以叉车原地转向时的阻力矩作为计算力矩。 由于该车转向系统特殊,由转向轴直接驱动转向轮转向,与常 规转向系统相比,无转向主销等结构,因此计算转向阻力矩按车轮的滑动摩擦阻力矩来计算。 该车型的车轮为实心橡胶轮胎,因此在这里按实心轮胎来计算转向阻力矩,实心轮胎的触地面积不是充气轮胎的椭圆,而是边长为 B 和 H 的矩形图( 3实心轮胎的滑动摩擦阻力矩可按以下的简化方法计算。假定触底面积上的压力均匀分布,在矩形的长边方向 (轮宽方向 )每一半触地面积上的合力作用点至触地面积中心的距离为 ,则滑动摩擦阻力矩 为 0(3装有实心轮胎的叉车原地转向时的总阻力矩为: 10转(3 m 式中 实心轮胎的滑动摩擦系数,; G 叉车转向轮的垂直负荷,按满载时计算,根据技术资料 G=675615N; B 实心轮胎的宽度, B=75 效率 = 40 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 3气轮胎和实心轮胎触地面积 因此,需要的转向力矩为 m 需电机提供的助力力矩 根据推荐值,转向盘操纵力不应大于 3050N,在 10N 以下则转向很轻便,考虑到该车型的构造特点与应用环境的特殊性,作用在转向手柄上的力本设计取用 00 该手柄能绕活动销上下转动来对叉车进行操纵如图 3示,根据常规操纵特点,当转向手柄在 45时其操作力最大(操作力在该角度满足时大于该角度操作时都满足) 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 3向手柄结构图 图 3向手柄受力简图 根据技术资料和手柄尺寸得到其受力情况如图 3示 00(3=20N 4208400N m 因此作用在转向轴上需要的最大助力转矩为 0=m (3力电机的选择 电动机是电动助力转向系统的重要部件,电动机必须具有高的可靠性、高功率输出、低噪声和振动、转矩损失少、尺寸小、重量轻以及具有良好的动态特性。本系统选用小型永磁直流电机作为 制系统的助力电动机,它具有运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点。电动机的功用是根据控制器的指令产生相应的转矩输出,为了增强转向操纵时驾驶员的“手感”并降低噪声和振动,该电机在结构上进行了一些改动,在电动机的转子工作表面开设斜槽或改变磁铁的中心处或端部的厚度。 根据车型特点,转向盘(即转向轴 )的转速一般选取 n=15r/右,因此可以求得转向轴的转速 n=15r/ 转向轴所需助力功率为 5 0 2m a (3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 速机构效率按渐行 计算则所需助力电机的功率有 渐行 (3式中 行 行星齿轮传动效率 ; 渐 渐开线圆柱齿轮传动 。 根据综合传动比的合理范 围,转向轴的转速,合理选用电机。 综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量及价格因素等,为使传动装置结构紧凑,决定选用同步转速为 1000r/电动机。 根据电动机的类型、容量和转速,由电动机产品目录选定电动机型号为 流电动机,其有关参数如表 3示 : 表 3动机特性 形式 直流永磁电动机 额定输出功率 定转速 1000r/0A) 额定力矩 定电流 30A 转动方向 双向 外壳类型 全封闭 电动机线圈最高工作温度 150 电动机转动惯量 电动机电枢电阻 电动机电枢电感 电动机反电动势 动机电磁转矩常熟 本章小结 本章根据的通过转向轮的阻力矩来对助力电机的指标进行设计。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 4 章 减速装置的设计 速装置类型及选用 由电机输出的转速达到 1000r/使用转速为 15r/接减速传动比达到 =果直接 进行减速会加大系统尺寸,使结构庞大,本设计将直接选配一个 16:1 行星齿轮现成产品,将行星齿轮与电机固联进行动力减速输出,之后再经过普通圆柱直齿轮的减速,将动力传递至转向轴。 星齿轮减速机构
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