现代转向系统毕业论文

机械工程毕业论文

转眼间充满意义的大学生活就即将结束，毕业生都要通过最后的毕业论文，毕业论文是一种有计划的检验学生学习成果的形式，快来参考毕业论文是怎么写的吧！下面是我整理的机械工程毕业论文，欢迎大家分享。

摘 要： 随着近些年以来汽车行业的崛起，汽车在运营过程中的安全性、舒适性、有效性、节能性成为电子控制系统和技术研发领域的主要项目之一。众所周知，整车综合性能的改进和提高要凭借子系统的协调工作来完成，汽车底盘集成控制手段作为提升车辆性能的手段之一，在车辆工程研究领域具有非常重要的作用。作为车辆工程领域的热点研究话题，底盘集成控制系统的应用，可以有效调动底盘各个系统的工作性能，使底盘各系统在协调稳定的条件下运行，从而极大程度的提高了整车的综合控制性能和标准。本文立足于汽车底盘集成及其控制技术这个话题展开讨论，车辆运行的可持续发展奠定基础。

关键词： 汽车底盘集成控制；集成控制背景；集成控制技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.053

0 引言

汽车底盘的整体性性能是通过驾驶员在驾驶过程中对汽车所进行的控制意识，如转向、加速、减速、缓行等的调控的来实现的。汽车底盘控制技术实现的核心目标是向集成控制方向发展，主要目标是实现集成控制的对象、手段、互联网技术等内容的控制，对于提高汽车在运营过程中的指定性和舒服程度起着举足轻重的作用。随着科学技术的发展，汽车底盘控制技术正在朝着集成化、网络化、智能化、信息化的方向发展。

1 汽车底盘集成控制背景概述

1.1 汽车集成控制思想的提出

控制技术在汽车领域的最早应用起源于上世纪七十年代，在燃油经济性、排放合理性方面出台了相应了法律规定，由此拉开了控制技术在汽车行业的应用帷幕：驱动控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制（TRC）、主动悬架系统（ASS）等控制技术的出现，极大地提升了我国汽车的性能，与此同时，汽车底盘技术也在创新的道路上取得了跨越式的发展。

在现代学术界通常把研究的重点内容集中于车辆底盘控制系统中的悬架，转向，驱动、制动系统等方面，由于这些因素彼此之间并没有必然的联系，因此在进行系统开发的时候，把研究的焦点集中于实现这些系统对应的控制目标，但是并没有过多关注这些系统被糅合进车辆运动控制中对其他子系统的带来的影响结果。

1.2 汽车底盘集成控制研究的发展

有关汽车的集成控制理论，上世纪末期的理论成果颇多。美国的Y.Ghoneim和w.Lin从汽车稳定性基本特征出发，提出了比例微分控制和状态反馈控制理论措施，从根本上实现了制动防抱死和驱动控制的集成控制目标。转向工况下的车辆动力学模型是日本的T.Y.shimura和Y.Em.to所提出来的理论，该模糊控制达到了对转向系统和主动悬架的集成控制的`目标，对于汽车的操纵性和平顺性进行了调控，从整体上达到了完美的效果。英国学者R.Sharp提出了基于双向作用的多目标集成控制理论，这种理论被应用在汽车底盘系统的主动控制中。德国研究者Chtler设计出了一整套ABS/ASR和ASS等内在集成系统，从而实现了汽车垂向、侧向、纵向的有效集成控制。Cherouat.H通过设计多变量的协调控制技术对汽车底盘系统实现了集成控制，在这个系统的实现过程中，构建成一整套动力学制动、驱动以及转动模型。

国内的学者李君和喻凡提出了转向系统与制动系统、悬架系统与制动系统的集成控制理论，提高了汽车的动力学功能。2004年，北京理工大学汽车动力实验室引入了轿车ABS/ASR/ACC集成电控技术，通过捷达GTX样车的试验实现了控制单元硬件电路和软件逻辑的整合，所研制出来的集成电控系统功能优越，在实用性和扩展性方面做出了卓越的贡献，为轿车的安全控制装置集成化研究奠定了基础。

2 车辆底盘集成控制技术研究

2.1 底盘集成控制结构研究

2.1.1 集成控制

集成控制通过一系列有序的单元呈现一切信息动态，其中涵盖传感器等信息，这一动态信息的实现是经过多个目标的计算过程实现执行器的规范化控制，这种控制技术可以有效实现集成控制，通过一个集成控制器技术的研发成功，取代了各个子系统控制器，促进了控制集成技术的发展。

2.1.2 协调控制

协调控制是集成控制与各子系统控制之间所形成的一种控制模式，这种模式是在因地制宜的基础上，对原有的控制模块进行充分利用，在各个子模块的序列中添加协调控制器，达到协调各个子系统工作的目标。协调控制器会准确探究出车辆运行当中的状态，对驾驶员工作状态中的意识进行识别，以及对控制感知命令进行分散识别，传达到中间层的各个控制器，之后由中间层面的控制器对各个子执行器实行管理控制。

2.2 底盘主动控制系统探索

底盘主动控制系统根据汽车的运动状态可以分为以下几个内容：横向的转向和横摆力矩控制、纵向的制动和驱动控制、垂向的悬架控制等要素。

汽车底盘控制系统技术的开发力度不断完善，在开发过程中注重轮胎与地面的接触力度。由于汽车的运动轨迹并不相同，因此控制系统之间的关系并不是彼此孤立的，而是相互制约，相互依存的关系。对于执行器的控制而言，各个子系统都对其有制约作用，比如制动器在工作过程中，会受到驾驶员的意识、电子稳定系统ESP、防抱死系统ABS等诸多因素的制约和影响。且同一个控制目标的实现需要借助于其他数个控制体系达成，比如转向过程中的稳定性的实现是借助于主动前轮转向AFS、主动后轮转向ARS以及ESP等要素来完成的，除此之外，也同时反馈控制时间、相位的实现时间、系统、传感器的冗余度等因素存在着千丝万缕的关系。

3 结语

随着我国经济的高速发展，交通公路行业开始不断壮大，汽车作为经常应用的交通工具，是人们的日常生活中必不可少的元素，从改革开放以来对汽车底盘集成控制的研究课题一直没有停滞，研究者把关注的焦点聚焦于如何引入先机技术，使汽车底盘的各项功能达到均衡状态，从而从根本上提升汽车底盘体系的整体性能。本文针对汽车底盘集成及其控制技术这一课题展开讨论，为推动我国城市化建设进程做出理论探索。

参考文献：

[1]贾晓峰. 电动汽车底盘多目标集成控制研究[D].吉林大学，2016.

[2]陈文才.浅谈汽车底盘集成及其控制技术[J].湖北成人教育学院学报，2014，16（05）：136-137.

[3]贝绍轶，赵景波，刘海妹.汽车底盘集成系统的重构控制技术评述[J].传感器与微系统，2017，29（04）：1-4.

方向盘-连杆-万向节-助力泵-横拉杆-球头-仰角-前桥-前轮 是转向系统的几大部件。其中方向盘--的故障是明显破裂或断裂。维修办法是换掉。拉杆--和万向节--是连接在一起的，常见故障是发向间隙过大，转向时明显松动。办法是换掉，保养是常打黄油。方向机助力泵--故障 ，转向不助力，无法搬动方向，漏油，方向突然暴死，助力泵红烧等保养办法是随时检查机油，定期做保养。除一般管道漏油可自行跟换油管和抱搰外其他的最好去专业维修点修。严重的还要跟换助力泵，而且还很贵。横拉杆--，基本上不会出现什么问题，但也要随时检查它的连接螺栓。因为很拉杆脱落而导致无方向造成的严重事故很多。球头--球头是转向连接的一个受力要点，因此磨损也最严重。一般故障是发向明显抖动。修理方法是换掉。保养是定期打黄油。仰角连接前桥和前轮的东西。不用说也很明显它很关键了。故障是方向很不好控制，方向晃动相当明显，且脚踢前轮时，前轮还会动。如果用千斤将前轮打起来时，前轮晃动更明显。一般情况是跟换。保养是打黄油和检查立柱销。前桥--不用说了一般不会坏的，除了车祸。前轮在这也不多说了，前轮还包括前刹车·····

毕业论文；课题名称；姓名号所在系；专业年级指导教师称；二O一二年五月十八日；汽车转向系故障的分析与检修；【摘要】转向系是汽车行驶的指南针，它的好坏关系着；行了诊断分析和检修；【关键词】轿车，转向器，故障分析，检查维修；引言；汽车发展的趋势是安全、节能、环保；分析；由转向油泵、转向油管、转向油罐以及位于整体式转向；1.汽车动力转向系的工作原理；(1)当汽车直线毕 业 论 文课题名称姓 名 号 所在系专业年级 指导教师 称二O一二年五月十八日汽车转向系故障的分析与检修【摘要】转向系是汽车行驶的指南针，它的好坏关系着汽车能否安全行驶。本文首先讲述了汽车动力转向系的整体结构；具体介绍了它的功用；分类和工作原理。然后具体对轿车动力转向系统常见的几种故障：一转向沉重，二转向时有噪声，三方向盘自由行程过大，四左右转向时轻重不一，五转向时转向盘强烈抖动，六汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏。最后讲述了轿车动力转向系中转向盘的自由行程，转向储液罐的液面高度，液压泵的泵送压力，液压系统的密封性，转向柱的检查方法以及通过轿车动力转向系的故障现象进行了诊断分析和检修。对使用和维护汽车有着很现实。【关键词】 轿车， 转向器，故障分析 ，检查维修引言汽车发展的趋势是安全、节能、环保。转向系统是关系主动安全的重要系统，其操纵稳定性好坏对汽车性能影响很大。操纵性是汽车准确跟踪驾驶员意图行驶；稳定性是要求危险工况(高速行驶，侧向加速度大，离心力大，超过轮胎侧偏力而发生大的侧滑；小附着系数路面的侧滑；对开路面上轮胎左右侧偏力不相等、侧向风引起的横摆)下汽车仍稳定行驶。为提高操纵稳定性，出现了ESP(电子稳定程序)、主动转向、4WS(4轮转向)等。ESP判断产生不足转向或过度转向时相应在后轮、前轮产生制动力，产生横摆力矩即纠偏力矩。四轮转向的后轮也参与转向。低速时，后轮与前轮反向转向，减小转弯半径，提高机动灵活性。高速时，后轮与前轮同向转向，提高汽车的稳定性。其控制目标是质心侧偏角为零。然而这些汽车转向系统却处于机械传动阶段，由于其转向传动比固定，汽车的转向响应特性随车速而变化。因此驾驶员就必须提前针对汽车转向特性的幅值和相位变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。如果能够将驾驶员的转向操作与转向车轮之间通过信号及控制器连接起来，驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入自己的驾驶指令，由控制器根据驾驶员指令、当前车辆状态和路状况确定合理的前轮转角，从而实现转向系统的智能控制，必将对车辆操纵稳定性带来很大的提高，降低驾驶员的操纵负担，改善人一车闭环系统性能。分析由转向油泵、转向油管、转向油罐以及位于整体式转向器内部的转向控制阀及转向动力缸等组成。当驾驶员转动转向盘时，转向摇臂摆动，通过转向直拉杆、横拉杆、转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。1.汽车动力转向系的工作原理(1)当汽车直线行驶时：转阀处于中间位置，来自转向油泵的工作液从转向器壳体的进油口流到阀体的中油环槽中。经过其槽底的通孔进入阀体和转阀之间，此时因转阀处于中间位置，所以进入的油液分别通过阀体和转阀纵槽槽肩形成的两边相等的间隙，再通过转阀的纵槽和阀体的纵槽以及阀体的径向孔流向阀体外圆上、下油环槽，然后通过壳体中的两条油道分别流到动力缸的上、下腔中去，即左转向动力腔l和右转向动力腔r，但上、下腔油压相等且很小。此时齿条-活塞既没有受到转向螺杆所造成的轴向推力，也没有受到上、下腔因压力差造成的轴向推力，所以齿条-活塞处于中间位置，动力转向不工作。流入阀体内腔的油液在通过转阀纵槽流向阀体上、下油环槽的同时，通过转阀槽肩上的径向油孔流到转阀与扭杆轴组件之间的空隙中，经阀体组件和调整螺塞之间的空隙流到回油口，经油管回到油罐中去，形成了常流式油液循环。(2)当汽车左转弯时：转动转向盘，使短轴逆时针转动，通过其下端轴销子带动转阀同步转动，这个扭矩也通过具有弹性的扭杆轴传给下端轴盖，下端轴盖边缘上的缺口通过固定在阀体上的销子带动阀体转动，阀体通过其下端缺口和销子，把转向力矩传给螺杆。由于转向阻力的存在，要有足够的转向力矩才能使转向螺杆转动。这个扭矩促使扭杆轴发生弹性扭转，造成阀体的转动角度小于转阀的转动角度，两者产生相对角位移。通下动力腔的进油缝隙减小(或封闭)，回油缝隙增大油压降低；通上动力腔的进油缝隙增大而回油缝隙减小(或关闭)，油压升高，上、下动力腔产生油压差。齿条-活塞便在上、下腔油压差的作用下移动，产生助力作用。此时来自转向油泵的压力油通过槽隙流向动力缸上腔，动力缸下腔的油则通过阀体径向孔、槽隙、转阀径向孔和回油口流向储油罐。(3)右转弯基本相似。不同的是由于转向方向相反，造成的阀体和转阀的角位移相反，齿条-活塞下腔压力升高而上腔油压降低，产生右转向助力。(4)当转向盘停在某一位置不再继续转动时：此时阀体随螺杆在液力和扭杆轴弹力的作用下，沿转向盘转动方向旋转一个角度，使之与转阀相对角位移量减小，上、下动力腔油压差减小。但仍有一定的助力作用，此时的助力扭矩与车轮的回正力矩相平衡，使车轮维持在某一转向位置上。(5)渐进随动原理：在转向过程中，若转向盘转动的速度快，阀体与转阀相对的角位移量也大，上、下动力腔的油压差也相应加大，前轮偏转的速度也加快，如转向盘转动的慢，前轮偏转的也慢；若转向盘转在某一位置上不变，对应着前轮也转在某一位置上不变。此即谓“渐进随动原理”，也就是：“快转快助，大转大助，不转不助”原理。(6)转向后需回正时，如果驾驶员放松转向盘，转阀回到中间位置，失去了助力作用，此时转向轮在回正力矩的作用下自动回位；若司机同时回转转向盘时，转向助力器助力，帮助车轮回正。(7)当汽车直线行驶偶遇外界阻力使转向轮发生偏转时：阻力矩通过转向传动机构、转向螺杆、螺杆与阀体的锁定销作用在阀体上，使之与转阀之间产生相对角位移，这样使动力缸上、下腔油压不等，产生了与转向轮转向相反的助力作用。在此力的作用下，转向轮迅速回正，保证了汽车直线行驶的稳定性。一旦液压助力装置失效，该动力转向器即变成机械转向器。此时转动转向盘，带动短轴转动，短轴下端法兰盘边缘有弧形缺口，转过一定角度后，通过螺杆上端法兰盘的凸块带动螺杆旋转，以保证汽车转向。不过这时转向盘的自由行程加大，转向沉重。 2 轿车动力转向系故障诊断分析本章讲述了汽车常见的几种故障并对其进行了诊断分析。一转向沉重，二转向时有噪声，三方向盘自由行程过大，四左右转向时轻重不一，五转向时转向盘强烈抖动，六汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏。2.1转向沉重2.1.1 故障现象可变液压动力转向的汽车，本来转向是很轻便的，突然感到转向沉重或方向盘转不动。2.1.2故障原因油箱缺油或油液高度不足。系统中混入大量空气。油箱滤网堵塞或管路堵塞。液压泵磨损，内部泄漏或驱动部分打滑、磨坏。助力器内溢油阀、安全阀机件磨损，弹簧过软或调整不当。助力器内滑阀与滑壁间隙过大或关闭不严。系统各接头、衬垫处密封不良，产生液压油外漏；系统内部密封元件损坏产生内漏。2.1.3故障诊断与排除检查液压泵驱动部分的工作情况。检查驱动皮带是否打滑或其他驱动形式的齿轮传动等有无损坏。检查油箱内的油面高度，看其是否达到规定的高度。如油面过低，应予以加足，使油面达到油尺上的高度标记。检查油箱内的滤清器是否堵塞或损坏，如果堵塞，应进行清洗；如果损坏，应予以更换。检查系统中是否混有空气。如果发现液压油中有泡沫(或液压油混浊)，就可能是油路中有空气(通常通过观察回油管回油时是否夹带有气泡来判定)。空气的进入通常是液压泵的进油管裂损、接头松动以及液压泵轴上的密封环损坏等所致。如出现上述损坏，均应先给予维修，然后再排除系统中的空气。检查液压泵流量及溢油阀、安全阀的作用是否良好。可用压力表接在管路上检查，如果作用不良，应将阀及弹簧卸下，进行清洗和检查，必要时更换新件。检查控制阀内的滑阀，看其作用是否良好。如因间隙过大或关闭不严，应更换新的转向螺杆及滑阀。检查助力活塞上的密封环和阀室体径向环槽的中间密封作用是否良好，必要时应予更换，同时还要检查液压缸表面有无损伤。检查单向阀的球阀与阀座的接触是否严密。如因脏物垫起而关闭不严，应进行清洗，如因阀本身引起的关闭不严，必须更换新件。2.2 转向时有噪声2.2.1故障现象转向时液压泵处发生响声。2.2.2 故障原因液压泵驱动部分发响，如皮带过松、驱动齿轮传动件损坏等。液压油量不足、系统中混有空气。油箱滤芯堵塞或损坏。各管路接头松动或油管破裂、堵塞。2.2.3故障诊断与排除先检查油箱内的油面高度，若油面过低应补足液压油。检查驱动部分的工作情况，检查皮带是否过松、驱动齿轮及其他部件是否损坏，若不正常应按规定要求给予调整、修复。检查回油管的回油情况，观察液压油中是否夹带有气泡(油液呈混浊状) 之处，如有气泡，应先查出漏气，然后再排除空气。检查油箱滤芯以及油路各处有无堵塞、损坏，若有均应将其修复。2.3方向盘自由行程过大2.3.1故障现象转动方向盘发现自由行程过大。2.3.2故障原因转向纵拉杆两端的球头销与销座的间隙过大。齿条与齿扇的间隙过大。转向螺杆和转向螺母与钢球之间的间隙过大。2.3.3故障诊断与排除应逐一检查上述间隙是否过大，并采取相应的措施 。2.4左右转向时轻重不一2.4.1故障现象汽车在行驶中左右转弯时，左右转动方向盘感到轻重不同。2.4.2故障原因控制阀中的滑阀偏离中间位置，或虽在中间位置但与阀体台肩的缝隙大小不一致。 滑阀或阀体台肩处有毛刺、碰伤或有脏物阻滞，使液压油循环受阻致使加力不平衡。 动力缸一侧有空气，造成活塞两侧压力差过大，致使左、右向轻重不同。2.4.3故障诊断与排除