大学生方程式赛车转向系统设计方案开题报告

1、 开题报告填写要求 开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答1辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成， 经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一2设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意 见；“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打3印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应 不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408数据元和交换格式、信

2、息交换、日期和时间表示法规2005日”或月15定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3 ”。“2007-03-15 报 告题计（论文）开设业毕 结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰字左右的文献综述2000 文献综述1. 课题研究的背景 大学生方程式赛车活动以院校为单位组织学生参与，赛事组织的目的主要有：一是重点培养学生的设计、制造能力、成本控制能力和团队沟通协作能力，使学生能够尽快适应企业需求，为企业挑选优秀适用人才提供平台； 二是通过活动创造学术竞争氛围，为院校间提供交流平台，进而推动学科建设的提升； 大赛在提高和检验汽车行业院校学生的综合素质，为汽车工业健康、

3、快速和可持续发展积蓄人才,增进产、学、研三方的交流与互动合作等方面具有十分广泛的意义。 机械转向系统主要由转向操作机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。1 它的作用：保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。2 在赛车中转向系统占有重要的地位。转向系统是任何车辆都不可或缺的组成部分,其设计制造质量的优劣直接关系到车辆的操纵稳定性、安全性等技术性能。3汽车操纵稳定性又被人们称为“高速车辆的生命线”。4由此，转向系的设计是如此重要。通过对转向系的优化设计，来为赛车其他零部件分析优化提供思路，以达到对赛车的结构整体优化。 2. 转向系统的发展历程 汽车转向

4、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个基本阶段，线控转向系统为其发展趋势。5 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6。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

5、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7。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8。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力，

6、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

7、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9；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

8、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10。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。 3. 转向系统的发展趋势 汽车电子化已成为当前的热点，电子信息技术和汽车制造技术逐步走向融合，电子技术让汽车转向系统到达一个新的领域。今后汽车产业的技术竞争实质上就是汽车电子技术的竞争，且随着电子技术的飞速发展，数字电路及大规模集成电路技术的广发运用，微处理器的速度不断提高使得将汽车控制集成化成为可能，集 成控制系统已在现在化汽车上得到广泛应用。 如上提到，拥有电子模块的全新概念的线控转向系统在今后将会得到广泛应用。汽车线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械连接(

9、即转向盘与转向轮之间通过控制信号连接),完全摆脱了传统转向系统的各种限制。11 驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入转向盘的转角指令,在一定的操纵稳定条件下,由控制器根据转向盘的转角以及当前车辆状态等信息,依据有关控制算法确定合理的前轮转角,实现驾驶员的转向意图。 12 线控转向系统不但可以自由设计汽车转向的力传递特性,而且可以设计汽车转向的角传递特性,给汽车转向特性的设计带来无限的空间,提高了汽车的转向性能,是汽车转向系统的重大革新。 4. AutoCAD的介绍 AutoCAD是由美国Autodesk欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术（Computer Aided Design

10、，计算机辅助设计）而开发的绘图程序软件包。CAD技术的基本功能包括绘图（如二维绘图、三维建模、三维动画、出图打印等）、数据管理（如与工程数据库结合实现对工程数据的存储、查询等功能）、数据分析（如数据统计计算、有限元分析、碰撞分析等）和仿真模拟（如模拟装配、飞行仿真、受力破坏分析、交通状况模拟等）。13它具有广泛的适应性，可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机十种，这就为AutoCAD的普及创造了条件。14至今，CAD经过不断的完善，已广泛应用于各

11、个产业。在汽车产业上，CAD/CAM技术的成功应用大大缩短了产品开发周期，并显著提高了产品质量。15 参考文献： 1陈家瑞.汽车构造M.北京：机械工业出版社，2007. 2 王望予. 汽车设计M. 北京：机械工业出版社，2004. 3黄安华，卜宪卫，浅谈汽车的转向系统J，农业装备与车辆工程，2010，（01）. 4 余志生. 汽车理论M.北京： 机械工业出版社，2006. 5王常友，董爱杰.汽车转向系统的现状及发展趋势J .北京汽车，2007，（03）. .1(1):81-82，Automobile Parts,2010 .J浅谈汽车的转向系统.黄安华，卜宪卫6 7喻凡，林逸.汽车系统动力学M

12、 .北京:机械工业出版社，2005. 8Ali Mohammadzadeh, Salim Haidar. Analysis And Design Of Vehicle Suspension System Using MATLAB And SIMULINKJ. American Society for Engineering Education，2006. 9喻凡.车辆动力学及其控制M .人民交通出版,2004 10周名，余卓平，赵治国.动力转向技术的发展J.轻型汽车技术， 2004(10): 9-10 10E. Fischer, “Standard multi-body system soft

13、ware in the vehicle development process”, Journal of MultibodyDynamics, Vol. 221 (1)， (2007) . 11刘永.汽车线控转向系统的研究D .武汉理工大学，2005. 12杨胜兵.线控转向系统控制策略研究D .武汉理工大学，2008. 13唐嘉平.AutoCAD2006实用教程（第2版）M.清华大学出版社，2006. 14刘善淑.AutoCAD2008工程制图基础教程M.北京：化学工业出版社，2008. 15汪文津，陈光泽.CAD/CAM技术在汽车产业上的应用.天津汽车2000第3期. 毕 业 设 计（论文）

14、开 题 报 告 课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） 一、要研究和解决的问题： 完成转向系统转向系的设计，要求与各子系统配合。1. 防止转向时出现转向沉重、转向不足等故障。2. 完成相关选型、设计、计算，并绘制出各零部件工程图。3. 二、拟采用的研究手段和解决途径：调查和查阅转向系统的相关资料，包括外文参考资料的翻译。通过网络和查阅 1 相关图书，掌握转向系统的构造与工作原理。分析转向系统的构造与工作原理；根据任务书的设计要求与设计参数，设计转 2. 向系统，并完成相关的选型、设计、计算。首先，通过分析转向系的功能要求，结合转向系统的布置设计，比较各类型 的转向器的优缺点，选用齿轮齿条式转向器。第二，研究与齿轮齿条式转向器配用的转向传动机构的结构特点和优化设计方 赛车的参数，进而对转向器的