液壓助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述題目液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)姓名aaaaaaa專業(yè)交通運(yùn)輸學(xué)號(hào)111111111指導(dǎo)教師aaaaaa鄭州科技學(xué)院車輛與交通工程系二一五年三月液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)摘要汽車轉(zhuǎn)向系是汽車安全行駛的一個(gè)重要組成總成之一，現(xiàn)在中高檔轎車都采用電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器，一些重型卡車、貨車都采用液壓助力轉(zhuǎn)向器。主要針對(duì)液壓助力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行綜合分析，結(jié)合轉(zhuǎn)向器的機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)建立一個(gè)能夠模擬汽車轉(zhuǎn)向過(guò)程的試驗(yàn)臺(tái)。從而鞏固自己的專業(yè)知識(shí)，也為日后的工作奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：液壓；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；轉(zhuǎn)向器；實(shí)驗(yàn)臺(tái)1.汽車轉(zhuǎn)向系的概述汽車轉(zhuǎn)向即汽車行駛過(guò)程中，需按

2、駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向1。就輪式汽車而言，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向的方法是，駕駛員通過(guò)一套專設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定的角度。在汽車直線行駛時(shí)，往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蜃枇Φ淖饔米詣?dòng)偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向。此時(shí)，駕駛員也可以利用這套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車向恢復(fù)原來(lái)的行駛方向。這套用來(lái)改變和恢復(fù)汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是保證汽車能按駕駛員的意志進(jìn)行轉(zhuǎn)向行駛2。2.汽車轉(zhuǎn)向系的意義汽車的轉(zhuǎn)向系是汽車底盤的四大系統(tǒng)之一，是決定汽車性能的關(guān)鍵總成之一。它直接影響著汽車的舒適性、平順性、操縱穩(wěn)定性和安全性，它對(duì)于確保車輛的行駛安

3、全、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的安全、改善駕駛員的工作條件起著重要作用3。如何使汽車具有良好的轉(zhuǎn)向操作性能，一直以來(lái)都是各科研部門重要的研究課題。尤其是在如今的智能化、科技化、高速化的時(shí)代，汽車具有良好的操縱性越來(lái)越受到人們的青睞4-6。3.汽車轉(zhuǎn)向系的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)3.1純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于采用純粹的機(jī)械解決方案，為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤，這樣一來(lái)，占用駕駛室的空間很大，整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得比較笨1液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)拙，駕駛員負(fù)擔(dān)較重，特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大，單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造

4、價(jià)低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用7。3.2液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（hps）1953年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，此后該技術(shù)迅速發(fā)展，使得動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。80年代后期，又出現(xiàn)了變減速比的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來(lái)的數(shù)年內(nèi)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，比較有代表性的是變流量泵液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(variabledisplacementpowersteeringpump)和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向(electrichydraulicpowersteering，簡(jiǎn)稱ehps)系統(tǒng)。變流量泵助

5、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下，泵的流量會(huì)相應(yīng)地減少，從而有利于減少不必要的功耗。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以即時(shí)關(guān)閉，所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉(zhuǎn)向操縱力，也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力，目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足7。3.3汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（eps）eps在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用，1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一

6、種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的cervo（牡鹿）車上，隨后又配備在alto（奧拓）上。此后，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國(guó)的delphi公司，英國(guó)的lucas公司，德國(guó)的zf公司，都研制出了各自的eps。eps的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展，并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。日本早期開發(fā)的車時(shí)提供助力，高速時(shí)eps將停止工作。新一代的eps則不僅在低速和停車時(shí)提供助力，而且還能在高速時(shí)提高汽車的操縱穩(wěn)定性。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，eps技術(shù)日趨完善，并且其成本

7、大幅度降低，為此其應(yīng)用范圍將越來(lái)越大7。2液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)3.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（sbw）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(steeringbywire-sbw)是更新一代的汽車電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與上述各類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械連接。該系統(tǒng)具有2個(gè)電機(jī)：路感電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。路感電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向柱上，控制器根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向工況控制路感電機(jī)產(chǎn)生合適的轉(zhuǎn)矩，向駕駛員提供模擬路面信息。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在齒條上，汽車的轉(zhuǎn)向阻力完全由驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)克服，轉(zhuǎn)向盤只是作為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入裝置。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠提高汽車被動(dòng)安全性，有利于汽車設(shè)計(jì)制造，并能大大提高汽車的乘坐舒適性。但是由于轉(zhuǎn)向盤

8、和轉(zhuǎn)向柱之間無(wú)機(jī)械連接，駕駛員感知汽車實(shí)際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難；且電子器件的可靠性難以保證。所以線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前處于研究階段，只配備在一些概念汽車上。相信在未來(lái)的科技發(fā)展下它將取代電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，標(biāo)配在所有汽車上7。4.主要設(shè)計(jì)成果（1）針對(duì)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析機(jī)械機(jī)構(gòu)原理和液壓系統(tǒng)原理，建立液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)向閥控制動(dòng)態(tài)模型、方向盤到齒輪的動(dòng)力學(xué)方程8、方向盤與扭桿的動(dòng)力學(xué)模型9。(2)轉(zhuǎn)向器總?cè)?shù)的測(cè)定。將轉(zhuǎn)向器總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上,輸出端不加任何載荷，測(cè)定轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極限位置轉(zhuǎn)動(dòng)到另一個(gè)極限位置所轉(zhuǎn)過(guò)的總?cè)?shù)。轉(zhuǎn)向器的總?cè)?shù)是轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)之一,因?yàn)榫?/p>

9、某一種型號(hào)的轉(zhuǎn)向器而言,輸入軸的位置與輸出端的位置具有確定的關(guān)系。如果試驗(yàn)中測(cè)得的總?cè)?shù)小于設(shè)計(jì)要求,則裝有此轉(zhuǎn)向器汽車的轉(zhuǎn)向輪就轉(zhuǎn)不到位,這樣會(huì)給汽車的運(yùn)行帶來(lái)困難。,（3）自由間隙的測(cè)定。將裝置或總成安裝在試驗(yàn)臺(tái)架上在轉(zhuǎn)向器處于汽車直線行駛位置時(shí),將輸出端剛性固定,轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤,測(cè)出兩個(gè)方向裝置壓力增加105pa時(shí)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過(guò)的角度。轉(zhuǎn)向器的自由間隙使得汽車的轉(zhuǎn)向動(dòng)作滯后于駕駛員的操作,造成轉(zhuǎn)向靈敏度降低。但另一方面,傳動(dòng)間隙的存在有利于緩和路面沖擊,使得駕駛員不致感到過(guò)分緊張?，F(xiàn)代轎車上廣泛采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器很重要的原因之一就是它傳動(dòng)間隙小,只在齒輪齒條嚙合處存在傳動(dòng)間隙,而且,還可以通過(guò)

10、調(diào)整使得二者之間的間隙達(dá)到最小10。（4）進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向模擬過(guò)程。3液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)5.液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的試驗(yàn)5.1實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)由25scy-ib軸向柱塞泵作為液壓動(dòng)力源,實(shí)驗(yàn)流量為24升/分，系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)壓力為10mpa，油液的過(guò)濾精度為10微米。液壓轉(zhuǎn)向器采用bbzi一e80型。轉(zhuǎn)向液壓缸采用單出桿雙作用耳鉸式液壓缸。碳膜式控制電位器提供手動(dòng)控制輸入信號(hào)，該信號(hào)連同其它反饋信號(hào)經(jīng)at89552單片機(jī)處理后送入以驅(qū)動(dòng)電源、wzm一2h090mk步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器為主要元件的功率級(jí),產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn),而步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)全液壓轉(zhuǎn)向器旋轉(zhuǎn)。同時(shí)在轉(zhuǎn)向液壓缸相關(guān)部位設(shè)置了壓力傳感器

11、和轉(zhuǎn)角測(cè)量傳感器。測(cè)量系統(tǒng)采用上一下位機(jī)模式,下位機(jī)為at89s52單片機(jī)上位機(jī)系統(tǒng)主要由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、pcizoo6高速數(shù)據(jù)采集卡和labview軟件組成11。5.2試驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)試驗(yàn)觀察設(shè)計(jì)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否能夠精確且快速的跟隨駕駛員的操作。該部分試驗(yàn)完全利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)以及圖形分析完成該部分。通過(guò)試驗(yàn)觀察設(shè)計(jì)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否能夠正確的反應(yīng)出駕駛員的意圖，能否穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向11。6.液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問題1、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車行駛時(shí)需要消耗一定的能量，增加了液壓油泵、液壓缸、油管和一些輔助裝置，增加了汽車行駛時(shí)的油耗，其燃油經(jīng)濟(jì)性較差。2、助力轉(zhuǎn)向特性不能隨

12、著車輛速度的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，無(wú)法兼顧車輛低速轉(zhuǎn)向的輕便性和高速轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向路感。3、轉(zhuǎn)向回正性差。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在回正過(guò)程中，不可避免存在閥芯和閥套之間的殘余角，即轉(zhuǎn)向盤到中間位置時(shí)助力壓差不能立即減少為零，形成阻礙回正的阻力矩，影響車輛轉(zhuǎn)向的回正特性12-16。4液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)總結(jié)純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用；液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力，在重型車輛上廣泛應(yīng)用；液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉(zhuǎn)向操縱力，也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟

13、、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力，目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。eps以其特有的優(yōu)越性而得到青睞，它代表著未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向，eps將作為標(biāo)準(zhǔn)配置裝備到汽車上，未來(lái)一段時(shí)間在動(dòng)力轉(zhuǎn)向領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位；而sbw由于有利于提高汽車被動(dòng)安全性、有利于汽車設(shè)計(jì)制造、有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩(wěn)定性等原因，將成為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向17。5液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)1陳家瑞.汽車構(gòu)造m.第五版.北京:人民交通出版社,2005.2李春明,焦傳君.汽車構(gòu)造m.第三版.北京:北京理工大學(xué)出版社,2013.3苗立東.汽車液壓助力轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)臺(tái)的研制d.江蘇大學(xué),2002.4張文春.汽車?yán)碚搈.第二版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.5李偉.圖解新型汽車底盤拆裝與檢修m.第二版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.6左建令,吳浩.汽車轉(zhuǎn)向系系統(tǒng)的發(fā)展及展望j.上海汽車,2005.78高翔,趙金才,王若平等.液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的仿真分析j.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào),2003.910張洪欣.汽車設(shè)計(jì)m.第2版(修訂本).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.11張君君.電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究d.