摘 要

本文主要针对重型多轴汽车在转向时轮胎磨损严重的问题设计了一套电控液压辅助转向系统，该系统能够在全轮转向情况下控制每个车轮的转角使其满足阿卡曼原理，减小轮胎的磨损；设计了一套模糊控制算法，根据车速和转向盘上的转矩来控制每个车轮的转角使其在低速转向或急转弯时转向轻便，在高速转向时操纵稳定性良好，提高驾驶性能。

关键词: 多轴转向；电液辅助；模糊控制；梯形机构

Abstract

In this paper, a set of electronically controlled hydraulic steering system was designed for heavy multi-axle vehicles for its serious wearing of tires during steering. This system could control the steering angle of each wheel to meet the Akaman principle in all-wheel steering situations to decrease the wearing of tires; A set of fuzzy control algorithm was designed to control the steering angle of each wheel according to the vehicle speed and the torque on the steering wheel so as to make it steer light at low speed steering or sharp turning, and has good steering stability at high speed when steering. Improved driving performance.

Keywords: Multi-axle steering;Electrical and hydraulic assistance;Fuzzy control;

Trapezoidal mechanism

目录

第1章 绪论 1

1.1国内外研究现状分析 1

1.2转向系统的介绍 1

第2章 转向系统的设计与计算 3

2.1转向系统计算载荷的确定 3

2.2机械式转向器方案设计 3

2.2.1齿轮齿条式转向器介绍 3

2.2.2循环球式转向器介绍 3

2.2.3循环球式转向器设计 4

2.3转向桥的主要零件尺寸确定 9

2.3.1前梁的设计 9

2.3.2前梁的强度计算 10

2.3.3.主销强度计算 12

2.3.4转向节强度计算 13

2.4转向梯形机构设计 14

2.4.1转向摇臂的设计 15

2.4.2转向横拉杆的设计 16

2.4.3转向直拉杆的设计 16

2.4.4转向节的设计 16

2.4.5球头销的设计 16

2.6本章小结 17

第3章 动力转向系统设计 18

3.1对动力转向系统的要求 18

3.2液压式动力转向机构布置方案分析 18

3.2.1动力转向机构布置方案的选择 18

3.2.2分配阀的结构方案选择 19

3.3液压式动力转向机构的计算 20

3.3.1转向动力缸主要尺寸的计算 20

3.3.2分配阀参数的选择 21

3.4电控液压动力转向机构 22

3.4.1电控液压助力转向机构的分类 23

3.4.2流量控制式电控液压助力转向机构 23

3.4.3油压反馈控制式电控液压助力转向机构 23

3.5转向机构的建模 23

3.5.1CATIA的简介 24

3.5.2在CATIA中建立的转向机构的模型 24

3.6本章小结 26

第4章 电控液压辅助转向系统的建模与仿真 28

4.1MATLAB 介绍 28

4.2电控液压助力曲线的设计 28

4.2.1各个变量的模糊化 28

4.2.2模糊控制的规则设计 30

4.2.3模糊控制法的特性曲线 30

4.2.4多轴转向的模型建立 32

4.3本章总结 37

5结论与展望 39

参考文献 40

致谢 41

第1章 绪论

1.1国内外研究现状分析

在国外，电动后轴动力转向系统于1980年左右开始应用。德国ZF公司在20世纪90年代开发出电控后桥转向系统，广泛应用于8 * 4,6 * 4汽车上。该系统基于原始的液压转向系统以及一些ECU和其他控制元件。在高速时，后桥的转向锁定，后桥不参与转向以满足稳定性要求。速度较低时，后轴参与转向，使前后轴转动。

在1990年英国的Phoenix公司开发了相似的电子控制的后桥转向系统，主要用于62汽车的后桥转向，或者挂车车辆的转向。该系统包括电子控制系统，液压操作系统，传感器三部分。系统有三种转向功能：

1. 当车速低于一定的设定速度时，它可以自动跟随前轴转向，从而减小转弯半径，从而提高车辆低速转向的灵活性。当速度高于设定速度时，系统将第一轴车轮以外的车轮锁定在直行位置；
2. 可以以任何速度实现联动转向；
3. 通过在各种车速下的车辆速度感测来实现转向，即其余车轴的车轮的转向角随着车速的增加而减小。

在国内华中科技大学，幸继松研究了多轴车用电液全轮转向系统的性能，通过在Simulink中建立多轴车辆的二自由度模型转向模式，并分析了每个车轮转动角度与通过它的关系。运用模糊PID控制方法进行电液比例转向制动器的动态模拟。中国石油大学张芬娜研究了轮式工程车电液转向系统，并设计了一种电子方向盘。转向系统的机械和液压部分，电动液压转向系统的模型最终在Simulink上建立和模拟。吉林大学田阳阳研究了多轴车辆的电液助力转向技术。他以五轴起重机为例，研究了基于零中心侧滑角的五轴车辆控制策略。汽车的转向模型在Simulink和AMESim中建立并进行模拟，参考价值相对较高。

1.2转向系统的介绍

电动液压辅助转向系统由油箱ECU，电动泵，转向器和传感器组成。一般来说，ECU和电动泵是一个整体。电动数控液压转向系统克服了传统液压转向动力系统的缺点。它使用液压泵，不是直接由发动机驱动，而是由ELEL驱动。电动泵，由电池供电。ECU根据车速，转向角，扭矩等信号计算出所有工况，并进行优化。在正常情况下，当低速需要急转弯或大转弯时，ECU控制电动液压泵的高速运行，并且ECU可以控制电动液压泵的低速运行。在高速行驶时，汽车不会影响助力器的高速性能，同时也可以节省一些电池的能量。 该系统是一个通用动力转向系统。