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液压式
转向
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系统
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液压式转向机实验台系统设计,液压式,转向,实验,系统,设计
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设计开题报告学生姓名： 学 号： 班 级：专 业：机械工程及自动化指导教师： 开 题 报 告一、 课题介绍1 课题名称：液压式转向机实验台系统设计2 课题背景：近年来，随着电子技术和液压技术的不断发展，转向系统中愈来愈多的采用电子器件。相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统EHPS(electro-hydraulic power steering)、电控液压助力转向ECHPS(electronically controlled hydraulic power steering)。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。从上世纪四十年代起，为减轻驾驶员体力负担，在机械转向系统基础上增加了液压助力系统HPS(hydraulic power steering)，它是建立在机械系统的基础之上的，额外增加了一个液压系统，一般有油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。现在液压助力转向系统在实际中应用的最多，根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。这个助力转向系统最重要的新功能是液力支持转向的运动，因此可以减少驾驶员作用在方向盘上的力。EHPS是在液压助力系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助力泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的方式，节省了燃油消耗。ECHPS是在传统的液压助力转向系统的基础上增加了电控装置构成的。电液助力转向系统的助力特性可根据转向速率、车速等参数设计为可变助力特性，使驾驶员能够更轻松便捷的操纵汽车。由此就应运而生的就是如何对转向机进行检测和控制，从而使转向机的性能达到最优化，更好地适合现代汽车以及工程机械行业的发展。目前汽车工业，机械工业早已成为世界上各个国家关系到国际名声的头等大事。我国正处于社会主义的初级阶段，尚属于第三世界国家，发展中国家；无论在经济上还是科技上都远远落后于发达国家；尤其在机械工业上，世界上许多发达国家的机械工业都已达到了很好的程度，中华民族的复兴都在于此。3 工作内容和要求：设计并建立一个液压转向机实验台，该试验台用于对液压助力式转向机总成和阀体总成进行一般性能试验，从而得到转向机的各个性能参数的准确值，更好地设计或改进液压转向机，并使转向机的性能达到最优化，以适合当代汽车工业和机械工业的发展要求。其中需要检测的性能包括QC/T529-2000规定的部分性能试验项目以及用户提出的其它试验项目。具体如下所示：1. 转向器总圈数测定2. 输入端转动力矩测定3. 输出端自由行程测定4. 转向力特性试验5. 转向灵敏度特性试验6. 传动效率试验7. 线角传动比试验3.1 本设计内容与要求：3.1.1 原转向机存在的问题与不足:传统的汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的，目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。虽然传统转向系统工作最可靠，但是也存在很多固有的缺点，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷：汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重；转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患；液压助力转向系统经济性差，一般轿车每行驶一百公里要多消耗0.30.4升的燃料。3.1.2 本设计的要求：本实验台主要测量转向机型号有：捷达10C1051、金杯海狮20C1051、现代H1、江淮瑞风20C1055等型号的转向机。具体技术指标要求如下：（1）输出端液压检测系统最大输出负荷：615010000N要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为：0.1m/s液压缸的活塞杆所承受的载荷为转向机输出负荷的1/3油箱容积（有效）：80 L（2）液压助力系统工作压力：1.0-10 MPa 连续可调，程序设定，示值精度1% 设定值工作流量：1.0-8.0 L / min，连续可调（手动），油箱容积（有效）：100 L（3）转向器输入输出端最大输入转矩：5Nm，示值精度 0.5 % FS最大输入转角：双向无限，示值精度 0.05最大输入转速：2030r/ min输出端最大加载力 ：615010000N，示值精度 0.5 % FS输出端要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为：0.1m/s最大输出位移：100 mm，示值精度 0.5 % FS3.1.3 总体设计方案：3.1.3.1机械系统组成：1.试验台的基本组成如图1所示，可分为如下5个组成部分： (1)主机台架。包括被试转向机总成、被控阀体总成、转向机输入轴电动驱动装置、转向机输出齿条液压加载装置、输入轴转矩传感器、输入轴转角传感器、输出端压力传感器、输出端位移传感器、各个仪表、以及安装这些总成的基础平台和安装夹具。 (2)泵站。包括助力油泵及电机总成、检测输出端油泵及电机总成、油箱、恒压控制装置、调压调速回路。图1 系统总体图3.1.3.2 液压系统： 包括液压助立系统和输出端液压检测系统。图2 液压系统原理图液压系统原理图 如图2:3.1.3.3 控制及检测系统的组成如图3 所示: 控制及检测系统可分为如下几个组成部分：包括单片机（8051、74L138、74L377、2764、6264、8255、A/D 0809、D/A0832）测量接口板、显示器、键盘等。4 课题的重点和难点：1.试验台本身的机械结构设计，相互之间的传动关系，尺寸配合。2. 输出端检测液压系统，助力液压系统的选择和计算。3.电气原理部分的设计，即各种传感器的选择。4.转向机输入端装置的设计。5 可能用到的主要知识和技能：机电一体化设计单片机原理及接口技术机电传动控制机电控制系统设计与分析典型机械（电）产品构造6 需要自学的知识和技能：传感器与执行器单片机原理及接口技术机械系统设计等二、 工作计划:第七学期（已完成）：调研，搜集资料，了解国内外研究状况；了解原有试验台，阅读相关文献，做英语翻译，完成开题报告。第八学期：1-4周 提出试验台改进方案，进行总体方案设计。5-7周 机械系统设计、加工、装配和调试。8-9周 测控系统设计、选购和装配。10-12周 系统软件设计和调试。13-14周 撰写设计说明书，准备答辩。三、参考文献:1.机电控制系统设计与分析. 高春甫，校内教材. 2001.062.机电一体化设计基础. 朱喜林，科学出版社. 2005.073.MCS-51系列单片机实用接口技术. 李华，北京航空航天大学出版社. 2003.104.典型机
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