车辆工程毕业设计25液压式四轮转向系统设计说明书.docx

车辆工程毕业设计25液压式四轮转向系统设计说明书.docx

《车辆工程毕业设计25液压式四轮转向系统设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车辆工程毕业设计25液压式四轮转向系统设计说明书.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

车辆工程毕业设计25液压式四轮转向系统设计说明书

摘　　要

四轮转向是指汽车的后轮也和前轮一样具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。

四轮转向汽车的环保性和节能性与现代汽车的设计理念相吻合，它适应汽车未来发展的趋势，存在广阔的发展前景。

本文对液压式四轮转向系统进行了研究，主要工作如下：

对课题进行了文献检索，查看了相关资料；对国内外四轮转向汽车的研究现状进行了详细的介绍，明确了设计的基本内容及需解决的主要问题；对四轮转向系统进行了分析，包括受力分析和运动学分析；设计了三种四轮转向汽车的转向液压系统方案，经过对比分析，选定其中一种作为最终的液压式四轮转向系统方案；确定该方案中液压系统的参数；对该方案中液压系统的液压缸进行设计和计算；对该方案中液压系统的液压元件进行选取。

关键词：

四轮转向；系统分析；液压系统；液压缸；液压元件

ABSTRACT

Four-wheelsteeringreferstotherearcarandhassomeofthesamefrontsteeringfunction,cannotonlywithfrontwheelsteering,alsocaninoppositedirectionwithfrontwheelsteering.Four-wheelsteeringtheenvironmentprotectionandenergyconservationcarwithmoderncardesignideacoincide,ittoadapttoautomobilefuturedevelopmenttrends,existingbroaddevelopmentprospects.Basedonthehydraulicfour-wheelsteeringsystemandmainworkisasfollows:

Onissuesofliteratureretrieval,examinedtherelatedmaterial;Todomesticandinternationalresearchstatusoffour-wheelsteeringcarswereintroducedindetail,hasbeenclearaboutthedesignofthebasiccontentandthemainproblemsneedtobesolved;Forfour-wheelsteeringsystemisanalyzed,includingstressanalysisandkinematicsanalysis;Designthreefour-wheelsteeringautomobilesteeringhydraulicsystemscheme,throughcomparativeanalysis,selectoneasthefinalthehydraulicfour-wheelsteeringsystemsolution;Todeterminethisschemehydraulicsystemparameters;Forthisschemeofthehydrauliccylinderhydraulicsystemdesignandcalculation;Forthisschemeofthehydraulicsystemforselectinghydraulicelement.

Keywords:

Four-wheelsteering;Systemanalysis;Hydraulicsystem;Thehydrauliccylinder;Hydrauliccomponents

目　　录

第1章绪　　论

1.1选题的背景及目的

随着汽车技术的发展，汽车行驶速度的提高及道路行使密度的增大，作为实现主动安全性的方法之一的四轮转向技术日益受到重视。

四轮转向的主要优点是在转向时能够保持重心偏角基本为零，极大地改善了横摆角速度和侧向加速度的瞬态性能指标。

另外低速时能够减小汽车的转弯半径，使汽车在低速行使时更加灵活，而且还能独立地控制汽车的运动轨迹与姿态，使方向角与姿态角重合，提高汽车的侧向稳定性；高速行驶时同相位转向，方向盘到后轮产生转弯力的时间相对滞后，使车身方向与实际行驶方向的偏差减小，从而具有较好的稳定感。

近几年，载货车和专用作业车的吨位逐渐增大，有的总重量已超过30t，汽车车轴由两轴增加多轴，因而工程机械操纵的灵活性和稳定性要求显得越来越重要。

在电子技术不断提高，控制理论不断完善的前提下，开展四轮转向技术的研究已是众多汽车厂商能否占有市场的关键。

四轮转向技术是未来重型汽车转向灵活性的发展趋势，在高速发展的现代化社会，高的机械效率和低的能量消耗在汽车设计中具有很重要的地位。

四轮转向汽车与现代化的设计理念相吻合，即它的环保性和节能性，它适应汽车发展的趋势，存在广阔的市场前景。

本课题旨在对汽车四轮转向系统的组成和结构原理进行简单介绍，结合发展现状，给出电液控制式四轮转向液压系统的设计过程，为设计开发四轮转向系统提供参考依据。

1.2国内外研究现状

所谓四轮转向，即4WS（4WheelSteering），是指后轮也和前轮一样具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。

其主要目的是增强轿车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿车高速行驶时便于由—个车道向另一个车道的移动调整，以减少调头时的转弯半径。

汽车的四轮转向系统在20世纪80年代中期开始发展，四轮转向主要有两种方式：

当后轮转向与前轮转向方向相同时称为同向位转向；当后轮转向与前轮转向方向相反时称为逆向位转向。

四轮转向技术目前被很多公司所采用，其中大多应用在了大型车辆上，也有一些SUV以及跑车具有四轮转向的功能。

配备四轮转向之后，车辆可以减少转弯半径、提高低速行驶时的机动性以及高速行驶时的操纵性和可控制能力。

我们以德尔福公司的OUADRASTEER四轮转向系统为例对四轮转向进行介绍，它也是目前最为先进的四轮转向系统之一。

OUADRASTEER是在传统的前轮转向基础上增加了一个电动盾轮转向系统。

系统有四个主要部件——前轮定位传感器、可转向的整体准双曲面后轴、电动机驱动的执行器以及一个控制单元。

前轮定位传感器和车辆速度传感器连续不断地向控制单元报告数据，控制单元根据报告的数据确定后轮合适的角度。

通过计算，决定正确的操作阶段。

该系统有三种主要运行方式：

负相、中相、正相。

低速行驶时．后轮转弯方向与前轮相反，这就是负相。

中速行驶时，后轮笔直而保持中相。

高速行驶时。

后轮处于正相，和前轮转弯方向相同。

在低速行驶时，负相拖曳操纵，尾部跟随车辆的真实轨迹，比两轮转向更紧密。

这使得在城市交通中的驾驶更容易。

低速操纵时，如倒车上船板或野营带拖车停车时，OUADRASTEER将使操纵更容易。

倒拖车时。

负相极大地改进拖车对转向动作的反应，更容易使车辆就QUADRASTEER提高了车辆的高速行驶平稳性。

高速行驶时后轮和前轮的转向相同，有助于减少车辆侧滑或扭摆，对平衡车辆在超车、变道、或躲避不平路面时的反应均有帮助。

此外，OUADRASTEER和四轮驱动系统也可以完全兼容，并能提高四轮驱动系统的性能，根据制造厂商的要求，既能由驾驶员选择，又能实现全自动化。

比如，使用选择界面，驾驶员就能调节不同驾驶条件下后轮转向的性能。

选择模式包括一个一般驾驶，—个拖车拖运，—个两轮转向。

如果四轮转向系统损坏的话。

QUADRSEER系统还可控制回到正常两轮转向模式。

4WD可以兼容4WS，但是功能不同，但是有重合，起到的作用，设计的目的也不是很相同，4WS是对车的状态的调整，还具有减少侧风对车身的影响。

近几年国内外都在积极开展四轮转向技术。

从英国利兰公司1934年开始生产四轴载货汽车算起，至今已有60多年的历史。

然而在一些工业发达国家却由于法规方面的原因，在相当长的时间内一直不允许使用四轴车，在这方面较为典型的例子是原联邦德国和美国。

因此也就限制了四轴汽车的发展。

但是由于四轴汽车比三轴和两轴汽车装载质量大，有利于改善交通拥挤状况，1985年原联邦德国巴特勒研究所建议将四轴汽车作为改善交通流量的载货汽车,1989年本茨公司生产了1320辆四轴汽车，具有90年代先进水平。

四轴汽车的转向灵活性差，于是有了双前轴转向汽车。

进入20世纪90年代，电子技术的高速发展和微电脑在汽车上应用日趋成熟，使汽车开始进入智能化阶段。

1985年日产汽车公司推出世界上第一套用于轿车的四轮转向系统（电子控制液压工作式），并把它命名为“高性能主动悬挂”。

同时本系统增加了滞后控制，即让后轮转向时间比前轮稍微延迟一些。

这种控制方法的应用避免了后轮和前轮在同一时间内做同相位转向时后轮防碍车身旋转的情况，消除了转弯开始时汽车偏摆的滞后，得到自然的转向反应性。

“高性能主动悬挂”是四轮转向系统控制方法的一次突破。

新的控制理论不断地与四轮转向技术相结合，例如自适应控制，模糊控制，最优控制，神经网络控制以及模糊神经网络控制，使得四轮转向技术设计理念模块化，智能化。

日产汽车公司之四轮转向系统（HICAS）（Irie，1989；Furukawa，1989）利用后轮先中立再同相位转向之车辆重心侧滑角控制方法，此四轮转向系统包括：

侦测车速及方向盘转动量之传感器、接受车速及方向盘转动量之输入以计算后轮转角大小之控制器、液压系统及安全装置。

当控制器接受车速及方向盘转动量之输入时，会立即经控制器计算出后轮所需之转角后，传送讯号至液压系统，进而推动后轮至所要求之转角。

日产汽车公司之后又研发出利用后轮先逆向立转向再同相位转向之四轮转向系统（SUPERIdlCAS）（Egudli，1989）。

此四轮转向系统系利用控制器接受车速传感器及方向盘转角传感器之讯号来计算出后轮所需之转角，继而使液压系统推动后轮转向，而此四轮转向车辆之后轮转角最多只可达到1度。

此四轮转向系统亦配有安全装置，当四轮转向车辆因液压系统或控制器发生故障时，安全装置会令后轮恢复至中立转向，使车辆回复至一般前轮转向车辆之操作，以免造成行车之危险。

从20世纪初（1907年），日本政府颁发第一个关于四轮转向的专利证书开始，对于汽车四轮转向的研究一直伴随着汽车工业的发展而进行着。

二战期间，美国的一些军用车辆和工程车辆上采用一种前、后轮逆相位偏转的简单机械式四轮转向系统，以适应恶劣的路况，改善汽车低速转向时的机动性能。

1962年，在日本汽车工程协会的技术会议上，提出了后轮主动转向的四轮转向技术，开始了现代四轮转向系统的研究。

在70年代末，本田和马自达积极投入到四轮转向的开发。

1985年，日本的尼桑在客车上应用了世界上第一例实用的四轮转向系统，应用在一种车型的高性能主动控制悬架上。

随着对四轮转向这一领域研究的不断进展，出现了多种不同结构形式、不同控制策略的实用四轮转向系统。

一般来说，四轮转向汽车在转向过程中，根据不同的行驶条件，前、后轮转向角之间应遵循一定的规律。

目前，典型四轮转向汽车的后轮偏转规律是：

（1）逆相位转向

在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大（后轮最大转向角一般为5°左右）。

这种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。

便于汽车掉头转弯、避障行驶、进出车库和停车场。

（2）同相位转向

在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前