凯迪拉克ATS-L电控助力转向系统设计(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,论文说明书13000字,CAD图9张)
摘要
转向系统是汽车正常行驶状态下必不可少的部件，其性能也决定了汽车的可靠性、安全性及驾驶舒适性，随着技术的不断更新，转向系统的机械结构已经趋于成熟，伴随电子设备在汽车上逐步得到应用，电动助力转向系统的研究也得以深入，应用也更加广泛。[1]汽车电动助力转向通过电机为转向器提供转向助力，并保证在车速不同的时候改变力矩的大小，以满足转向轻便与转向灵敏在不同车速下的需要。[4]对比电动助力转向系统，电动助力转向系统则更加节能，在无助力需要的情况下不需要消耗额外的能量，并且电能作为清洁能源，能源消耗小，同时电动助力转向系统结构简单，质量轻便，显著提高汽车动态与静态性能，因此电动助力转向系统的研究也得到了广泛关注。[6]
凯迪拉克ATS-L是美国通用汽车集团旗下的豪车品牌凯迪拉克的一款B级车，在这款车型当中，电动助力转向系统构成的主要部件有车速传感器、扭矩传感器、电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU）、无刷直流电机以及减速机构等。根据车速、转向力矩等信号，通过所设定的程序对电机进行控制，实现电动助力转向。[2]本内容包括对电动助力转向系统的组成与工作原理进行介绍、对减速机构与齿轮齿条进行设计计算与校核。
关键字：电动助力；减速器；转向器；校核
Abstract
Steering system is the normal running of the automobile state essential components, its performance also determines the automobile reliability, safety and driving comfort, with technology constantly updated to the mechanical structure of the system has become more and more mature, with electronic equipment in the car gradually applied to, the electric power steering system research and application is more and more extensive. The motor provides the power steering steering device for automobile electric power steering, and ensure the torque speed change in different size, to meet the needs of portable steering and steering sensitivity at different speeds. And hydraulic power steering system, compared, electric power steering system does not require engine to provide energy and electric energy as a clean energy, energy consumption is small, and the electric power steering system has the advantages of simple structure, light weight, improve vehicle dynamic and static characteristics, the electric power steering system research has also been widespread concern.
Cadillac ats-l is American General Motors Group's luxury car brand Cadillac,a B class car. In this car, the main components of electric power steering system with speed sensor and torque sensor, electronic control unit (electronic control unit, or simply an ECU), no brush DC motor and reducer. According to the vehicle speed and steering torque signal to control the motor through the program, implementation of electric power steering. The contents include the composition and working principle of electric power steering system was introduced, the design calculation and check of the retarding mechanism and the gear rack.
Key Words: electric power steering system; reducer; steering gear;analysis
结合所需转矩，选定助力电机后，确定其他参数。
选择电机型号为130SM04025
额定扭矩为1.1N•m
额定电流为30A
额定转速为1210r/min
最大外形尺寸为Ф110×215
根据电动机的额定转矩可知涡轮的最大转矩为T_2=1.1•28•0.7=21560N•mm
满足汽车原地转向所需要的最大转矩条件。
目录
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1汽车电子发展趋势 1
1.2汽车电动助力转向系统的发展与研究 1
1.3 汽车电动助力转向系统设计的目的及意义 5
1.4 本章小结 5
第二章电动助力转向系统电气设备选择及参数确定 6
2.1 电动助力转向系统介绍 6
2.1.1电动助力转向系统的组成及工作原理 6
2.1.2电动助力转向系统的类型 6
2.1.3 利用ADAMS分析转向器工作过程所需的转向力变化 8
2.2 助力电机的选定 9
2.2.1 电动机介绍 9
2.2.2 电动机参数确定 9
2.3 方向盘扭矩传感器选择 10
2.4 车速传感器确定 11
2.5 电磁离合器选择 11
2.6 本章小结 12
第二章 电动助力转向系统减速机构的参数设计 13
3.1减速机构的选择与布置形式确定 13
3.2蜗轮蜗杆材料选择 13
3.3 涡轮蜗杆传动的主要参数及几何尺寸设计与校核 13
3.3.1蜗轮蜗杆设计要求 13
3.3.2确定蜗杆传动类型 14
3.3.3蜗杆模数及分度圆直径确定 14
3.3.4涡轮蜗杆的主要参数及几何尺寸确定 14
3.3.5蜗轮齿根接触疲劳强度的校核 16
3.4本章小结 17
第四章减速系统轴与轴承的计算与校核 18
4.1轴的介绍 18
4.2转向轴的设计与校核 18
4.3蜗杆轴的设计与校核 21
4.4轴承的选定与校核 24
4.5本章小结 26
第五章齿轮齿条转向器的设计计算 27
5.1齿轮齿条转向器的概述 27
5.1.1齿轮齿条转向器的介绍 27
5.1.2齿轮齿条转向器的设计要求 27
5.2齿轮齿条材料选择与参数确定 27
5.2.1齿轮齿条材料选择 27
5.2.2 主动齿轮轴直径的计算 27
5.2.3齿轮轴结构的强度校核 28
5.2.4 齿条参数设计 29
5.2.5 齿条结构的强度校核 30
5.2本章小结 32
第六章利用MATLAB进行转向梯形优化 33
6.1转向梯形工作原理 33
6.2利用MATLAB进行转向梯形优化 34
6.2.1 整体式转向机构数学模型 34
6.2.2 利用MATLAB进行程序编写 35
6.3本章小结 36
参考文献 38
致谢 40
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