汽车坡路起车辅助气动系统设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优秀 目 录 摘 要 . 第 1 章 绪论 . 1 课题的技术要求 . 1 课题主要完成的任务 . 1 车坡路起车 辅助气动系统的发展现状及趋势 . 1 课题的研究内容及意义 . 2 第 2 章 汽车坡路起车辅助气动系统的 设计方案 . 4 动系统的组成 . 4 动系统的工作原理 . 4 动系统的总布置设计 . 5 章小结 . 6 第 3 章 汽车坡路起车辅助气动系统控制阀 的设计计算 . 7 制阀基本参数的确定 . 7 制阀结构参数的设计计算 . 10 制阀的阀芯密封力的计算 . 13 制阀 . 15 制阀控制活塞的密封设计 . 19 制阀的阀芯套杆的设计计算 . 22 制阀控制活塞直径的计算校核 . 25 制阀弹簧的设计计算 . 26 制阀电磁阀的设计计算 . 32 章小结 . 33 第 4 章 转速传感器与力传感器的选用及安装 . 34 速传感器的选用 . 34 矩感器的选用 . 48 章小结 . 40 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 结 论 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 43 黑龙江工程学院本科生毕业设计 要 针对目前手动档机动车半坡起步经常出现的溜 车现象，设计一种适用于手动 档机动车的半坡起步辅助气动系统 。 包括确定起车斜坡起步辅助系统组成，确定各气动元件，根据辅助系统的工作要求对气动控制阀的结构进行设计，包括主阀芯的结构、密封件的结构等。 在分析汽车气压制动系的基本组成和工作原理的基础上，确定汽车斜坡起步辅助系统气动控制阀在汽车整个气动管路中的位置及功能，从而以通用的气动元件，设计和分析能够实现该功能的气动系统方案，并通过实验来验证该气动系统方案的合理性。设计一种汽车斜坡起步辅助系统，并对汽车斜坡起步辅助系统气动控制阀进行设计。 半坡起步辅助 系统的关键技术就是系统根据制动部件的支承反力的大小和方向的变化情况自动控制驻车制动力。起步辅助系统可以彻底解决手动档机动车坡道起步时的后溜现象，有效地防止溜车产生的隐患，且不影响平地起步。所以说，半坡起步辅助系统的开发具有极其重要的意义。 关键字： 汽车；坡路起步；气动控制 ; 传感器； 起步辅助系统 黑龙江工程学院本科生毕业设计 to a of to up to of of of On of on of in to of to of a of is of of to of of of in of do 龙江工程学院本科生毕业设计 龙江工程学院本科生毕业设计 V 黑龙江工程学院本科生毕业设计 龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 术要求 气压系统工作压力： 气筒的压力范围： 统最高压力： 要完成的任务 主要完成设计方案；气压系统组成；气动控制阀设计计算及校核。系统图的绘制；控制阀的结构图绘制。 车坡路起车辅助气动系统 的发展现状及趋势 气压制动 系是发展最早的一种动力制动系。气压式制动传动装置是利用压缩空气作力源的动力式制动装置。驾驶员只须按不同的制动强度要求，控制制动踏板的行程，便可以控制制动气压的大小来获得所需要的制动力。其供能装置和传动装置全部是气压式的。 由于气压制动系制动能源是空气压缩机产生的，压缩空气气压制动系的制动力大，制动灵敏，广泛用于中、重型汽车上。 我国生产的中型以上货车或客车一般都采用了气压制动系，其回路和液压制动系一样采用了双或多回路制动系。当其中一个回路发生故障失效时，另一回路仍能继续工作，以维持汽车具有一定的制动能力，从 而提高了汽车行驶的安全性。 目前利用气压做辅助起步的装置大致有以下几种： 烟台鸿桥高科技有限公司的江大建、高启、江大中等的发明一种机动车坡路辅助起步电磁装置 (申请号： 02213587，公告号： 2520272)，该装置是一种机动车坡路辅助起步电磁装置，是对配置手动变速器的机动车实施自动离合或自动变速改造的坡路驻车控制装置，是由电磁铁、阀芯、压簧、单向阀和管路等构成，在自动离合或自动变速总装置中承担坡路辅助起步功能的执行机构，具有结构简单合理、坡路起步只需踩油门、简化操作步骤、安全性高的特点。其另一个发明 一种机动车坡路辅助起步装置 (申请号： 02212675，公告号： 2520271)，该装置是一种机动车坡路辅助起步装置，是对配置手动变速器的机动车实施自动离合或自动变速改造的坡路驻车控制装置，是由直流减速电机、截止阀、单向阀等构成，在自动离合或自动变速总装置中承担坡路辅助起步功能的执行机构，具有结构简单，合理、坡路起步只需踩油门、简化操作步骤、安全性高的特点。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 梁志军的发明一种汽车坡道起步装置 (申请号： 0123407l，公告号：2493469)，该装置是一种汽车坡道起步装置，该装置有制动阀、拉臂及联动调 整器等组成，并设置在汽车制动阀与离合器之间，其工作原理是：司机操作离合器，并带动联动调整器运动，推动拉臂及控制阀的阀芯做往复运动，从而完成打开或关闭制动阀排气孔的工作，使汽车在坡道上的三配合操作减为二配合操作，达到在任何路况下都能平稳起步之目的。该装置不仅结构简单，而且安装方便，它即解决了司机在坡道上操作手忙脚乱的弊端，也避免了不安全因素的发生，具有很高的实用价值及推广前景。 孙智的发明机动车斜坡起步自动配合的方法和装置 (申请号： 99117403，公开号： 1297830)，是一种机动车斜坡起步自动配合的 方法和装置，该发明是采用离合器控制制动在现有机动车的刹车油泵或气泵和轮胎制动闸之间，安装一个止回阀和一个电磁阀；刹车时止回阀开启，电磁阀关闭油或气不能回流至制动总泵，油压 (气压 )使制动闸紧紧制动着机动车轮圈，机动车不能移动；当起动时电磁阀开启，油或气回流至制动总泵，制动闸自动松开。本发明方案巧妙，实施容易，所用零件和器件不多，制作和安装都比较容易。 国内目前主要采用的是电磁装置，对配置手动变速器的机动车实施自动离合或自动变速装置。在现有机动车的刹车油泵或气泵和轮胎制动闸之间，安装一个止回阀和一个电磁阀；刹车 时止回阀开启，电磁阀关闭油或气不能回流至制动总泵，油压 (气压 )使制动闸紧紧制动着机动车轮圈，机动车不能移动；当起动时电磁阀开启，油或气回流至制动总泵，制动闸自动松开。 而采用微电子技术的 车上得到了较好的应用。丰田汽车公司也在 化了操作，提高了汽车的安全性能。广州五十铃客车有限公司引进日本技术组装生产的 单台 3万。虽然日本、美国等汽车工业发达国家对 取得的技术成果不对中国开放，而以高价产品的形式实现垄断。国内对这项技术的研究还基本上处于空白阶段。 实现 内文献中基本上采用的是电磁阀和止回阀的组合，而比较先进的国外及进口技术则采用整体的控制阀。 课题的研究内容及意义 设计一种汽车斜坡起步辅助气压系统，包括确定汽车斜坡起步辅助系统组成，确定各气动元件，根据辅助系统的工作要求，对气动控制阀（ 制阀 )黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 的结构进行设计，包括主阀芯的结构、密封件的结构等。 目的是设计 一种汽车斜坡起步辅助气压 系统。包括确定汽车斜坡起步辅助系统组成，确定各气动元件，根据辅助系统的工作要求，对气动控制阀（ 制阀 )的结构进行设计，包括主阀芯的结构、密封件的结构等。 意义是 在斜坡起动时，可以不用频繁的交替踩踏板，而只需通过踩油门就可顺利起步，从而有效的减少了工作疲劳程度，增强行车安全性。 使国内的汽车制造技术有一个长足的进步，制造出更安全、更易于操作、配置更豪华，性价比更高的好车。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章 汽车坡路起车辅助气动系统的 设计方案 车坡路起车辅助气动系统 的 组 成 主要由空气压缩机、调压阀、驻车 应急制动储气筒、手控制动阀、四回路压力保护阀、湿储气筒、起车辅助气筒、安全阀、快放阀、起车辅助控制阀、复合式后制动气室、继动阀、后桥储气筒、双针气压表、放水阀、前轴储气筒、双腔制动阀、前制动器室、传感器（如图 示）等。 图 感器的使用 车坡路起车辅助气动系统的工作 原理 1)气压制动回路 由发动机驱动的单缸风冷式空气压缩机产生的压缩空气经调压阀将压缩空气输入湿度储气筒内，在此冷却并进行大部分油水分离后，压缩空气通过四回路压力保护阀再输入前轴储气筒 、后桥储气筒、驻车一应急制动储气筒、汽车辅助气筒内，前轴储气筒、后桥储气筒的气压由驾驶室内仪表板上双针气压表指示。黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 在空气压缩机连续工作时，该压力应保持在 气筒上有放水阀，用以在必要时排放被压缩空气携入并凝聚在筒内的水分。四回路压力保护阀的作用是将前、后、应急、辅助等回路互相隔绝，而且在任一回路的供能管路漏气时，仍能对完好的各回路充气；驾驶员通过踏板机构操纵双腔制动阀或直接操纵手控制动阀，可以使前、后轮制动气室和储气筒连通，促动制动器进入工作，或者使制动气室通大气以解除制动。辅助气筒 输入起车辅助控制阀总成 ,储气筒气压是否充足，是由安装在储气筒上的压力传感器来测量的，压力传感器采集到信号送给 果气压不充足，仪表板上的指示灯会亮起，提醒驾驶员此时不宜使用起车辅助气压系统。 2)供能装置 供能装置包括：产生气压能的单缸风冷式空气压缩机和存储气压能的湿储气筒、前轴储气筒、后桥储气简、驻车一应急制动储气筒、起车辅助气筒；将工作压力限制在安全范围内，防止气路过载的调压阀，去除水、油等污染物的湿度储气筒；在一个回路失效时用以保护其余回路充气和供气，使系统气压能不受损失的四回路保护阀。 3)控制装置 控制装置包括：气压行车制动主要控制装置双腔制动阀；驻车制动和应急制动控制装置手控制动阀；保证解除制动时复合式后制动气室中的压缩空气迅速排入大气的快放阀；缩短复合式后制动气室的充气管路，加速气室充气过程的继动阀。 车坡路起车辅助气动系统 的总布置设计 总体设计如图 示： 图 动系统总布置图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 应急制动储气筒 章小结 本章确定了 汽车坡路起车辅助气动系统 的实验原理，分析了组成，确定了传感器的选用及安装，并根据要求，确定出 汽车坡路起车辅助气动系统 的设计方案及总气路图的基本结构。为后续的设计奠定了良好的基础。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 3章 汽车坡路起车辅助气动系统控制阀 的设计计算 车坡路起车辅助气动系统控制阀基本参数的确定 压力 p 的确定 本设计的技术要求为气动系统的工作压力： 气筒的压力范围：统最高压力： 量 q 的确定 汽车制动系统所用的铜管一般外径为 10 厚为 1径为 8 空气流过小孔时的空气流量与工作压力及小孔直径的关系可由图 计算公式为： 2 1 2 02 7 3 2 9 30 . 1 1 3 4 p 22 0 1 12 7 3 2 7 30 . 1 1 3 0 . 1 1 34 2 9 3 2 9 3q D p S p 式中20q 当21/0 528(音速 )，气温为 20 m 当21/0 528(音速 )，气温为 过小孔或阀的流量 (m1p 小孔上游的绝对压力 ( 小孔流量系数 D 小孔直径 (S 阀的有效截面积 ( 所以 2 2 32 0 1 2 7 3 2 7 30 . 1 1 3 0 . 1 1 3 0 . 6 5 8 0 . 7 2 . 2 9 4 6 ( / m i n )4 2 9 3 4 2 9 3q D p m 即标准额定流量20q=2294 6 （ l 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 标准状态下（ t=20 C）的空气流量 其它温度时的空气流量 图 过小孔 /阀的空气流量与工作压力及小孔直径 /效截面积 根据标准额定流量20q=l 查阀的公称通径表 S=20 表 的公称通径表 公称直径（ 3 4 6 8 10 15 20 25 接管螺纹 K、 3( / ) 1 2 3 准额定流量（ l/ 170 340 570 1150 2300 3400 6300 10900 额定流量 3( / ) 5 7 10 20 30 在额定流量下压降（ 20 20 20 15 15 15 12 12 有效截面积 3 4 5 10 20 40 60 110 定阀的实际通径 的公称通径 阀的一项基本参数，是设计阀的重要依据之一。 阀的公称通径 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 表中规定的是公称通径的名义值，比按流通能力的要求计算的通径值大得多。 为了减少阀的外形尺寸，又能满足使用流通能力的要求，一般还需按照下面方法计算阀的实际通径 将换向阀视为一薄壁节流孔，压缩空气在具有节流孔的管道内流动时，节流孔的体积流量为： 图 气通过节流孔的体积流量 3122 2 ( ) ( / )v m s 222 ()4 m m 式中 节流孔流量系数，一般取 O 50 0 65 2A 节流孔面积 令 2A=S 则 1 . 1 3 ( )s sD m m 所以 由此。可以得到 如表 表 公称 实际 接管 额定 在额定流 有效截面 通径 通径 螺纹 定流量 流量 量下压降 积 3( / ) l/ 3( / ) 210 2300 7 15 20 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 车坡路起车辅助气动系统控制阀结构参数的设计计算 芯套连杆直径 d 的计算 根据阀芯套杆在工作中的受力情况可计算出阀芯套连杆的直径 d，但一般计算出来都比较小，为便于加工和提高使用寿命，在设计时，一般是根据阀的通径大小直接按表 表 芯套连杆尺寸 （ 公称通径 D 15 15 25 25 40 40 50 50 80 连杆直径 d 3 6 6 8 8 12 12 15 15 20 本设计所设计的阀的公称通径为 1O 表 阀芯套连杆直径 d=6 由于控制活塞在阀芯套中，通过推阀芯连杆来实现的阀芯的密封动作，所以阀芯套连杆、控制活塞的推杆的直径均取 d=6 图 芯套连杆、控制活塞推杆 直径 阀座直径 D(3式中 K 流 通面积系数，与流通面积结构有关，按表 阀的实际通径。 表 的流通面积系数 K 阀开口量处 流通面积位置 阀座连杆处 平面阀芯 锥面阀芯 球面阀芯 系数 K 1 1 K=1 1， 27入式 (3有 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 1 . 1 6 . 2 7 6 . 5 8 ( )D m m 图 座结构示意图 密封面宽度 b 的确定 阀座密封面宽度 先根据经验数据，选定一个初值，即根据阀的通径，参考表 时，需要在下一步的计算中通过计算密封力对其进行校核，以保证有足够的密封力来实现密封性能，同时避免过大的密封比压，以延长密封件的使用寿命。 表 座密封面宽度 （ 阀的通径 4 6 10 15 25 密封宽度 b 1 1 2 在多数情况下，实际的密封力足以保证密封性能，因此，为延长密封件的使用寿命，采用较大的密封宽度，故取 b=1图 口量 开口量是指气动阀中，阀座与阀芯之间所形成的通道的开度 (见图 开口量的计算是为了保证 气动阀有足够的通流面积来实现流量的要求，此处以阀座密封与阀芯之间的垂直距离 由流通面积的关系，并考虑流通面积系数 K，阀座与阀芯之间所形成的通道的流通面积应不小于控制阀本身所要求的流通面积，即有如下的关系式： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 24(3243 将 K=1.1，D=3得所需的开口量 2 26 . 2 71 . 1 1 . 6 4 ( )4 4 6 . 5 8 m m 取整为： y= 图 口量与行程示意图 程 行程是控制阀产生动作起密封作用时，控制活塞为推动阀芯动作所移动的最大距离 s，由上图可知道，为保证阀芯与阀座的可靠接触，必须保证行程 y，即须保证 sy，才能保证阀芯与阀座有一定的初 始预紧力，从而实现可靠密封。由 y=取 s=2 据上述的计算，将基本的结构参数列表 表 本结构参数表 （ 项 目 连杆直径 d 阀座直径 D 密封面宽 b 开口量 y 行程 s 数 据 6 1 2 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 车坡路起车辅助气动系统控制 阀的阀芯密封力的计算 阀芯密封力的计算的目的是为了保证可靠的密封效果和保证阀芯应有的使用寿命，因此，对密封力的计算包括保证密封性能所需的最小密封力 际密封力 证密封寿命的密封面强度的校核。 密封力是为了保障密封副的密封性能而需加在阀芯上的轴向的最小作用力，用据力的平衡原理，参见图 如下的计算公式： M Z P（ 3 式中介质静压力作用在阀芯上的轴向力 (N)； 形成密封的接触力 (N)。 图 的受力示意图 对于 : 24 p(3对于 : 1()2 D b q(3式中 阀座密封面外径 ( D阀座底口直径 ( b密封面宽度 ( 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 p介质静压力 ( q密封比压 ( 密封比压 可以通过查图表来计算，也可采用如下的 经验公式： q= (3所以有 2 1()42M Z P D p D D b q 21( ) ( 1 . 0 6 0 . 0 4 )42D p D D b p (3式 (3示了当输入口与输出口的压力相等的情况下的最小密封力，但在实际工作的状态下，输入口排空，没有压力，此时式 (3变为： 1( ) ( 1 . 0 6 0 . 0 4 )2 D b p (3因此，分以下几种情况计算： 、输入输出口的压力相等时的最小密封力 a、标准工作压力 (p=0 6的最小密封力 将 D=p=b=13有 ） b、最大工作压力 (p 的最小密封力 将 D=p=b=13有 ） 、输入口没有压力，输出口有压力时的最小密封力 a、 标准工作压力 (p=的最小密封力 将 D=p=b=13有 ） b、最大工作压力 (p 的最小密封力 将 D=p=b=13有 ） 忽略缓冲定位弹簧力的作用，实际密封力此， 214 p D p 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 a、 标准工作压力 (p=的实际密封力 20 . 6 9 0 . 6 3 8 . 1 7 ( )4 b、 最高工作压力 (p=的实际密封力 20 . 8 9 0 . 8 5 0 . 8 9 ( )4 由于P，显然，实际的密封力能够保证阀芯的密封效果。 对阀芯工作过程中受力最大时的密封面进行校核，使密封面单位面积上的受力情况在密封材料允许的范围之内，从而保证阀芯的密封寿命。 阀芯的最大受力发生在最大气压的情况下，此时的最大密封力为： 22m a x m a x 9 0 . 8 5 0 . 8 7 ( )44P S p D p N 密封比压为： 2m a x 9 0 . 8 1 . 4 4 ( )4 7 . 5 1 . 5 p 查允许比压表，有 q=于，最大的密封比压 q=符合要求。 其他的弹簧也用上述的方法计算，并将结果列表 表 簧的设计计算表 计 算 项 目 活塞复位弹簧 阀芯复位弹簧 1、设计要求 安装载荷（要求）1F(N) 装高度1H( 19 工作载荷（要求）2F(N) 作行程 h( 2 求刚度 k (N/ 荷作用次数 N（次） 100000 100000 载荷类型 类 类 2、材料 材料名称 琴钢丝 琴钢丝 切变模量 G（ 79000 79000 弹性模量 E（ 206000 206000 抗拉强度b（ 2059 2059 许用切用力b（ 772 772 3、端部形式 端部形式 Y Y 并圈取值范围22 5 l 2 5 压并圈数2 2 4、弹簧基本参数 钢丝直径 d（ 1 簧中径 D（ 18 16 旋绕比 C 18 度系数 K 龙江工程学院本科生毕业设计 31 有效圈数 n 并圈数2 2 际刚度 k(N/ 、校核与分析 要求刚度 k(N/ 际刚度 k(N/ 度相对误差 k（ %） 装变形量 1f( 装载荷（设计）1F（） 作变形量 2f( 作载荷（设计）2F（ N） 验变形量 sf( 小变形比 1/ 簧特性（安装）1 满足要求 最大变形比 2/ 簧特性（工作）2要求 满足要求 最小切应力 大切应力 应力特性系数 大切应力比抗拉强度 b 簧疲劳强度 满足要求 稳定性要求 满足要求 弹簧自振频率 n( 振要求 满足要求 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 6、其余尺寸参数 自由高度0H（ 装高度1H（ 19 工作高度2H（ 并高度 4 验高度 距 p（ 旋角 （度） 簧材料展开长度 L（ 车坡路起车辅助气动系统控制阀电磁阀的设计计算 气规格的选择 对电磁阀来说。电气规格的选择主要包括电源种类、电压大小、功率大小、导线引出方式、先导阀的手操作方法、是否需要有指示灯和冲击电压保护装置等。 表 直流电磁铁的特性 电源类型 交流 直流 程小 保持电流大 时吸力大 得多，故动铁芯不能吸合 行程无 电磁铁特性 时，易烧毁线圈 关，故动铁芯不能吸合时不 会烧毁线圈 鸣声 标准电压 (V) 220、 110 24 非标准电压 240、 120、 110、 148、 110、 100、 48、 12、 6、 （ V） 24、 12 5、 3 从表 于电磁阀的通径比较小，行程短，汽车刹车时动作的频率比较频繁，同时为了提高电磁铁的可靠性，采用标准电压的 24汽车上一般提供的电源恰好是 此， 同时，必须保证脉冲电信号的通断电时间应在 O 1免时间过短，黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 主阀尚未被完全切断而出现误动作。若脉冲电信号太短，应通过时间继电器使脉冲电信号保持一定的时间。 效截面积的计算 将控制气室及相通的空间看成一个气罐，那么，向该气罐充气到气源压力时，所需时间为 t，则 0(1 5 )pt p 3 2735 . 2 1 7 1 0 T