开题报告-齿轮齿条式电动助力转向系统设计及仿真分析

开题报告题目齿轮齿条式电动助力转向系统设计及仿真分析指导教师院（系、部）专业班级学号姓名日期0一、选题的目的、意义和研究现状1.目的、意义汽车电动助力转向系统是一种新型的汽车动力转向系统，与传统液压转向系统相比，采用电动机直接提供助力，具有多方面优越性。近年来已有很多中高档汽车配备了动力转向系统装置，EPS研究也成为汽车工业的热门课题之一，具有重要研究价值和巨大潜在应用前景。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，也是决定汽车主动安全性的关键总成，保持汽车具备良好的操纵性能，始终是汽车研究的重要课题。特别是在车辆高速化，车流密集化的今天，汽车转向系的研究显得尤为重要。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。在可预见的将来，电动助力转向系统在汽车领域必定会有广泛的应用。在本文中重点进行齿轮齿条转向器的设计计算和对转向齿轮轴的校核，。主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程内容进行设计，并做了归纳和总结。2.研究现状从世界第一辆汽车问世至今，汽车工业已经经历了百年历程。现代的汽车与发展初期相比，广泛地应用了各种高新技术，并且还在发生更深刻的变革。转向系统作为汽车底盘中的独立分系统，在汽车技术发展的过程中也经历了深刻的变革。转向技术的发展基本上经历了机械转向、液压（气压）动力转向、电子控制液压动力转向、电动转向、电子线控转向和主动转向几个阶段。改革开放以来，我国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统也得到了相应的发展，基本已形成了专业化、系列化生产的局面。有资料显示，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模的生产的专业厂，年产超够百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。从操纵轻便性、稳定性及安全性行驶的角度，汽车制造广泛使用更先进的工艺方法，使用变速比转向器、高刚性转向器。“变速比和高刚性”是目前世界上生产的转向器结构的方向。1从70年代起轿车兴起了齿轮齿条转向器，这种转向机构由方向盘、转向轴、万向节、转动轴、转向器、转向传动杆和转向轮等组成。方向盘操纵转向器内的齿轮传动，齿轮与齿条紧密啮合，推动齿条左移动或右移动，带动转向轮摆动，从而改变轿车行驶的方向。这种转向机构与循环球式等其它类型的转向机构比较，省略了转向摇臂和转向主拉杆，具有构件简单，传动效率高的优点。而且它的逆传动效率也高，在车辆行驶时可以保证偏转车轮的自动回正，驾驶者的路感性强。近年来，电动助力转向机构在乘用车上得到应用，并有良好的发展前景。目前用于乘用车的电动助力转向机构的转向器，均采用齿轮齿条式转向器。其功能除用来传递来自转向器的力矩与运动外，还有增扭、降速作用。因为微型轿车上狭小的发动机舱空间给液压助力转向系统的安装带来了很大的麻烦，而EPS原件比较少，重量轻，装配方便，比较适合在微型轿车上安装。因此在国外，EPS系统首先是在微型轿车上发展起来的。上世纪80年代初期，日本铃木公司首次在其Cervo轿车上安装了EPS系统，随后还应用在其Alto车上。此后，EPS在日本得到迅速发展。出于节能环保的考虑，欧、美等国的汽车公司也相继对EPS进行了开发和研究。虽然比日本晚了十年时间，但是欧美国家的开发力度比较大，所选择的产品类型也有所不同。我国汽车电子行业的总体发展相对滞后，但是，随着汽车对环保、节能和安全性要求的进一步提高，代表着现代汽车转向系统的发展方向的EPS电动助力转向系统已被我国列为高新科技产业项目之一，国内各大院校、科研机构和企业在进行EPS技术的研究，也有少数供应商能批量提供转向轴式的EPS系统。但总的来讲目前国内EPS技术还不成熟；供应商所提供的EPS系统还未达到产品级的要求，且类型单一，还不能满足整车厂需要。据悉，自主品牌研发的EPS系统离产业化就差整车厂批量装车认可这一台阶了，相信很快就可以实现量产。可见齿轮齿条式电动助力转向系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。2二、研究方案及预期结果。1.设计方案或论文主要研究内容（1）熟悉和掌握汽车转向系统的现状。（2）分析汽车转向系统分类以及实际汽车车型中的应用。（3）熟悉和掌握齿轮齿条式电动助力转向器的构造和工作原理。（4）熟悉和掌握齿轮齿条式电动助力转向系统的功能特点和关键技术参量。2.主要解决的问题、理论、方法、技术路线汽车转向系是保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶中，保证各转向轮之间有协调的转角关系。保证汽车在行驶中能按驾驶员的操纵要求，适时地改变行驶方向，并能在受到路面干扰偏离行驶方向时，与行驶系配合，共同保持汽车稳定地直线行驶。转向系对汽车行驶的操纵性、稳定性和安全性都具有重要的意义。（1）对齿轮齿条式电动助力转向结构和工作原理的了解；对于电动助力转向机构(EPS)，电动机仅在汽车转向时才工作并消耗蓄电池能量；而对于常流式液压动力转向机构，因液压泵处于长期工作状态和内泄漏等原因要消耗较多的能量。两者比较，电动助力转向的燃料消耗率仅为液压动力转向的16%～20%。（2）齿轮齿条转向器设计。采用齿轮齿条式转向器。其功能除用来传递来自转向盘的力矩与运动以外，还有增扭、降速作用。齿轮齿条转向器最主要的优点是：结构简单、价格低廉、质量轻、刚性好、使用可靠；传动效率高达90%；根据输入齿轮位置和输出特点不同，齿轮齿条式转向器有四种形式：中间输入，两端输出；侧面输入，两端输出；侧面输入，中间输出；侧面输入，一端输出。3.论文框架（列出说明书大体结构及提纲）(1)绪论(2)电动助力转向系统设计(3)齿轮齿条转向器设计与计算(4)转向系统的三维实体建模(5)转向系统的装配(6)转向系统运动仿真3(7)有限元分析(8)经济技术性分析(9)结论(10)致谢(11)参考文献4.预期结果绘制工程图纸4张（装配图2张A0~A2，零件图2张A3）编写设计计算说明1份翻译相关外文文献1篇4三、研究进度1周—第4周：毕业实习，收集资料，撰写实习报告。5周：撰写开题报告，进行开题答辩。6周—第7周：电动助力转向系统参数选择。8周—第9周：对齿轮齿条转向器设计，完成计算。10周—第11周：运用绘图软件进行仿真分析。12周—第13周：对设计进行修正与优化。14周—第15周：整理设计资料，打印输出，提交设计资料。16周：毕业设计答辩。5四、主要参考文献［1］刘惟信.汽车设计［M］.北京：清华大学出版社，2001.［2］王望予.汽车设计［M］.北京：机械工业出版社，2006.［3］陈家瑞.汽车构造［M］.机械工业出版社.2005.［4］中国机械工程学会,中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典［M］.江西科学技术出版社.2002.［5］董丽霞,张平.简明汽车技术词典［M］.人民交通出版社.2003.［6］张金柱,韩玉敏,石美玉.汽车工程专业英语［M］.化学工业出版社.2005.［7］李建成.汽车转向原理［M］.北京：机械工业出版社，2003.［8］杜浩.汽车设计与研究［M］.郑州：国防工业出版社，2006.［9］王三民,诸文俊.机械原理与设计［M］.机械工业出版社.2002.［10］M.velardocchiaandF.Amisano.R.FloraAlinearthermalmodelforanautomo