液壓式四輪轉向系統(tǒng)設計【3張CAD圖紙+PDF圖】

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畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 液壓式四輪轉向系統(tǒng)設計 院 系 名 稱: 　汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 　 車輛B07-2班 學 生 姓 名: 　　 李龍?zhí)? 導 師 姓 名: 　　 安永東 開 題 時 間: 2011年3月14日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 李龍?zhí)? 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛B07-2班 指導教師姓名 安永東 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 液壓式四輪轉向系統(tǒng)設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.課題研究現(xiàn)狀 所謂四輪轉向是指后輪也和前輪一樣具有一定的轉向功能，不僅可以與前輪同相(同方向)轉向，也可以與前輪逆相(反方向)轉向。在汽車低速行駛時其后輪和前輪逆相轉向，可以減少轉彎半徑，使 車輛容易就位，改善汽車低速時的操縱輕便性和機動性。在汽車中高速行駛時其后輪與前輪同相轉 向，有助于減少車輛側滑或扭擺，對平衡車輛在超車、變道或躲避不平路面時的反應均有幫助，增強 了汽車在高速行駛或在側向風力作用下的操縱穩(wěn)定性。鑒于四輪轉向技術的諸多優(yōu)點，近十幾年來國 外許多研究機構從不同的角度對四輪轉向技術進行了大量研究，使這項技術日趨成熟，并發(fā)展出多于 四輪的轉向技術，多輪轉向技術主要適用于非緊湊型汽車，如多功能運動型車、卡車、多軸重型特種 車輛等。 隨著汽車技術的發(fā)展，汽車行駛速度的提高及道路行使密度的增大，作為實現(xiàn)主動安全性的方法之一的四輪轉向技術日益受到重視。四輪轉向的主要優(yōu)點是在轉向時能夠保持重心偏角基本為零，極大地改善了橫擺角速度和側向加速度的瞬態(tài)性能指標。另外低速時能夠減小汽車的轉彎半徑，使汽車在低速行使時更加靈活，而且還能獨立地控制汽車的運動軌跡與姿態(tài)，使方向角與姿態(tài)角重合，提高汽車的側向穩(wěn)定性；高速行駛時同相位轉向，方向盤到后輪產(chǎn)生轉彎力的時間相對滯后，使車身方向與實際行駛方向的偏差減小，從而具有較好的穩(wěn)定感。近幾年，載貨車和專用作業(yè)車的噸位逐漸增大，有的總重量已超過30t，汽車車軸由兩軸增加多軸，因而工程機械操縱的靈活性和穩(wěn)定性要求顯得越來越重要。在電子技術不斷提高，控制理論不斷完善的前提下，開展四輪轉向技術的研究已是眾多汽車廠商能否占有市場的關鍵。 汽車改變方向是通過駕駛員轉動方向盤，前輪進行轉動，從而帶動車身轉動，因此汽車的前輪肯定是轉向的。對于工程用多軸汽車，由于其整車軸距較長、車體重、重心高等特點，因而轉向的靈活性和穩(wěn)定性差。同時工程用車一般調(diào)頭、轉向十分頻繁，對于一般的汽車（非四輪轉向的車輛），在有限的工作空間掉頭或轉向時，司機要多次左右旋轉方向盤，松合離合器和扳動前進檔，還要不斷地加大油門。完成一次調(diào)頭，往往需要前進后退反復好幾次，駕駛員易疲勞，工作效率低，嚴重污染環(huán)境和不必要的能源浪費。而對于四輪轉向的汽車，只要左右旋轉方向盤一次就能完成調(diào)頭。如果是全輪轉向的隧道用車，建筑用起重機車和自卸車，不僅能提高工作效率，降低駕駛員的勞動強度，還能充分利用空間，減小能耗。 為了提高汽車的操作靈活性，降低駕駛員的重復操作而引起的疲勞，增強車輛在壞路面上的適應能力，近幾年國內(nèi)外都在積極開展四輪轉向技術。從英國利蘭公司1934年開始生產(chǎn)四軸載貨汽車算起，至今已有60多年的歷史。然而在一些工業(yè)發(fā)達國家卻由于法規(guī)方面的原因，在相當長的時間內(nèi)一直不允許使用四軸車，在這方面較為典型的例子是原聯(lián)邦德國和美國。因此也就限制了四軸汽車的發(fā)展。但是由于四軸汽車比三軸和兩軸汽車裝載質(zhì)量大，有利于改善交通擁擠狀況，1985年原聯(lián)邦德國巴特勒研究所建議將四軸汽車作為改善交通流量的載貨汽車,1989年本茨公司生產(chǎn)了1320輛四軸汽車，具有90年代先進水平。四軸汽車的轉向靈活性差，于是有了雙前軸轉向汽車。進入20世紀90年代，電子技術的高速發(fā)展和微電腦在汽車上應用日趨成熟，使汽車開始進入智能化階段。1985年日產(chǎn)汽車公司推出世界上第一套用于轎車的四輪轉向系統(tǒng)（電子控制液壓工作式），并把它命名為“高性能主動懸掛”。同時本系統(tǒng)增加了滯后控制，即讓后輪轉向時間比前輪稍微延遲一些。這種控制方法的應用避免了后輪和前輪在同一時間內(nèi)做同相位轉向時后輪防礙車身旋轉的情況，消除了轉彎開始時汽車偏擺的滯后，得到自然的轉向反應性。“高性能主動懸掛”是四輪轉向系統(tǒng)控制方法的一次突破。新的控制理論不斷地與四輪轉向技術相結合，例如自適應控制，模糊控制，最優(yōu)控制，神經(jīng)網(wǎng)絡控制以及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制，使得四輪轉向技術設計理念模塊化，智能化。 從20世紀初(1907年)，日本政府頒發(fā)第一個關于四輪轉向的專利證書開始，對于汽車四輪轉向的研究一直伴隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而進行著。二戰(zhàn)期間，美國的一些軍用車輛和工程車輛上采用一種前、后輪逆相位偏轉的簡單機械式四輪轉向系統(tǒng)，以適應惡劣的路況，改善汽車低速轉向時的機動性能。1962年，在日本汽車工程協(xié)會的技術會議上，提出了后輪主動轉向的四輪轉向技術，開始了現(xiàn)代四輪轉向系統(tǒng)的研究。在70年代末，本田和馬自達積極投入到四輪轉向的開發(fā)。1985年，日本的尼桑在客車上應用了世界上第一例實用的四輪轉向系統(tǒng)，應用在一種車型的高性能主動控制懸架上。隨著對四輪轉向這一領域研究的不斷進展，出現(xiàn)了多種不同結構形式、不同控制策略的實用四輪轉向系統(tǒng)。一般來說，四輪轉向汽車在轉向過程中，根據(jù)不同的行駛條件，前、后輪轉向角之間應遵循一定的規(guī)律。目前，典型四輪轉向汽車的后輪偏轉規(guī)律是： (1)逆相位轉向 在低速行駛或者方向盤轉角較大時，前、后輪實現(xiàn)逆相位轉向，即后輪的偏轉方向與前輪的偏轉方向相反，且偏轉角度隨方向盤轉角增大而在一定范圍內(nèi)增大(后輪最大轉向角一般為5°左右)。這種轉向方式可改善汽車低速時的操縱輕便性，減小汽車的轉彎半徑，提高汽車的機動靈活性。便于汽車掉頭轉彎、避障行駛、進出車庫和停車場。 (2)同相位轉向 在中、高速行駛或方向盤轉角較小時，前、后輪實現(xiàn)同相位轉向，即后輪的偏轉方向與前輪的偏轉方向相同(后輪最大轉角一般為1°左右)。使汽車車身的橫擺角速度大大減小，可減小汽車車身發(fā)生動態(tài)側偏的傾向，保證汽車在高速超車、進出高速公路、高架引橋及立交橋時，處于不足轉向狀態(tài)?，F(xiàn)在，有許多四輪轉向汽車把改善汽車操縱性能的重點放在提高汽車高速行駛的操縱穩(wěn)定性上，而不過分要求汽車在低速行駛時的轉向機動靈活性。其工作特點是低速時汽車只采用前輪轉向，只在汽車行駛速度達到一定數(shù)值后(如50km／h)，后輪才參與轉向，進行同相位四輪轉向。與普通的前輪轉向汽車相比，四輪轉向汽車具有如下特點： 優(yōu)越性： (1)轉向操作的響應加快，準確性提高； (2)轉向操作的機動靈活性和行駛穩(wěn)定性提高； (3)抗側向干擾的穩(wěn)定性好； (4)超車時，變換車道更容易，減小了汽車產(chǎn)生擺尾和側滑的可能性。 不足性： (1)低速轉向時，汽車尾部容易碰到障礙物； (2)實現(xiàn)理想控制的技術難度大； (3)轉向系統(tǒng)結構復雜、成本高； (4)轉向過程中，阿克曼定理難保證。 2. 選題目的和意義 對汽車四輪轉向系統(tǒng)的組成和結構原理進行簡單介紹，結合發(fā)展現(xiàn)狀，給出電液控制式四輪轉向液壓系統(tǒng)的設計過程，為設計開發(fā)四輪轉向系統(tǒng)提供參考依據(jù)。 四輪轉向技術是未來重型汽車轉向靈活性的發(fā)展趨勢，在高速發(fā)展的現(xiàn)代化社會，高的機械效 率和低的能量消耗在汽車設計中具有很重要的地位。四輪轉向汽車與現(xiàn)代化的設計理念相吻合，即它的環(huán)保性和節(jié)能性，它適應汽車發(fā)展的趨勢，存在廣闊的市場前景。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 （一）設計的基本內(nèi)容 1.確定四輪轉向液壓系統(tǒng)方案； 2. 繪制液壓系統(tǒng)圖 3. 繪制壓力控制回路圖 4. 繪制流量控制回路圖 5．繪制方向控制回路圖 （二）擬解決的主要問題 1. 四輪轉向汽車的系統(tǒng)分析 2. 通過各種方案的對比確定四輪轉向液壓系統(tǒng)的最優(yōu)方案 3. 轉向液壓缸的設計 4. 液壓系統(tǒng)的液壓元件的選取 5. 繪制液壓系統(tǒng)圖及相應液壓回路圖 三、技術路線（研究方法） 完成畢業(yè)設計和說明書 繪制方向控制回路圖 繪制調(diào)速回路圖 繪制壓力控制回路圖 繪制液壓系統(tǒng)圖 對液壓系統(tǒng)的液壓元件進行選取和設計 對四輪轉向液壓系統(tǒng)進行初步設計 調(diào)研并查閱相關資料 確定總體方案 四、進度安排 1、進行文獻檢索，查看相關資料，對課題的基本內(nèi)容有一定的認識和了解。第1-2周（2月28日～3月11日） 2、初步確定設計的總體方案，討論確定方案；對四輪轉向液壓系統(tǒng)進行初步設計。第3-6周（3月14日～4月8日） 3、提交設計草稿，進行討論，修定。第7周（4月11日～4月15日） 4、對液壓系統(tǒng)的液壓元件進行選取和設計，繪制液壓系統(tǒng)圖、壓力控制回路圖、調(diào)速回路圖、方向控制回路圖。第8-12周（4月18日～5月20日） 5、提交正式設計，教師審核。第13-14周（5月23日～6月3日） 6、按照審核意見進行修改。第15周（6月6日～6月10日） 7、整理所有材料，裝訂成冊，準備答辯。第16周（6月13日～6月17日） 五、參考文獻 [1]劉彩志,陳思思.多輪轉向汽車電液控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).交通科技,2002(2):45-48 [2]汪東明,陳南.電控電動式四輪轉向系統(tǒng)的研究與發(fā)展.汽車電器,2004(4):8-10 [3]周名,余卓平,趙志國.動力轉向技術的發(fā)展.汽車研究與開發(fā),2004(10):9-12 [4]郭北濤,王淑蓮等.電液比例速度系統(tǒng)的前饋模糊復合控制研究.沈陽建筑工程學院學報(自然科學版)，2002(10):316-318 [5]姚懷新,陳波.工程機械底盤理論.北京:人民交通出版社,2002.12 [6]張利平.液壓控制系統(tǒng)及設計.北京:化工工業(yè)出版社,2006.4 [7]田志剛.多輪轉向車輛轉向原理與控制方法[期刊論文]-農(nóng)業(yè)與技術,2009(3) [8]張慧萍,楊志剛.電控電動式4WS系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車中的應用[期刊論文]-重慶交通大學學報（自然科學版）,2008(2) [9]黃榕清,向鐵明,許迎東.電動助力轉向的原理及發(fā)展[期刊論文]-公路與汽運,2007(4) [10]高秀華,張春秋,李炎亮,王云超.多輪轉向系統(tǒng)轉向控制模式綜述[期刊論文]-起重運輸機械, 2006(6) [11]徐建鋒,寧曉斌,謝偉東,佘翊妮.4WS整車虛擬樣機建模與動力學仿真[期刊論文]-計算機仿真,2006(12) [12]孫海波.四輪轉向汽車轉向特性的研究[學位論文]碩士,2005 [13]王樹鳳,張俊友,李華師，柴山.不同轉向模式的多軸轉向車輛性能分析[期刊論文]-公路交通科技,2008(12) [14]郭孔輝,軋浩.四輪轉向的控制方法的發(fā)展[期刊論文]-中國機械工程，1998(05) 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