摘 要

汽车行驶的舒适度和安全性、汽车转向的轻便性和灵敏度以及转向时的行驶路感与汽车汽车转向系统有着密切联系。汽车在高速公路上直线行驶时，较小的传动比能够保证汽车的路感反馈显著；汽车在弯道上行驶的时候，较大的传动比能够使汽车具备较高的轻便机动性；变比转向器很好的解决了这个难题。本文提出机械式变比转向器传动比曲线测试装置设计。该装置通过测试出变比曲线，实时显示其传动比特性，为变比转向器的研发提供了理论依据。

本文以测试齿轮齿条式变比转向器变比曲线试验台对象，采用基于LabVIEW的虚拟仪器技术，借助LabVIEW数据库链接工具包操作数据库，实现数据类型的转换、输入、输出等功能和电机驱动器控制电机转动状态，设计并开发了其软件系统，包括数据采集单元、步进电机运动控制单元、报表输出单元和虚拟仪器界面，试验台测试元件主要由数据采集卡和旋转角编码器组成，由旋转角编码器采集到的数据经数据采集卡传送到上位机中，LabVIEW程序将采集到的的数据实时处理与分析，得到变比转向器变比曲线的实时曲线。通过数据采集卡控制系统的输入信号来控制电机的转动情况。

关键词：变比转向器；虚拟仪器；数据库；变比曲线

Abstract

Automotive steering system and the driving comfort and safety of the vehicle, the steering portability and flexibility, steering and driving sense are closely linked. When the vehicle is in high speed, it needs a smaller drive than the vehicle's road sense. When the vehicle turns, the vehicle has a higher light and maneuverability. The ratio of the steering system appears to solve this problem. This paper presents mechanical design ratio ratio curve gear steering test system. The system through the test variable transmission ratio curve, you can test mechanical ratio steering transmission ratio characteristics, thereby ratio steering device development provides the checking basis.

Based on the test of gear rack type steering gear ratio ratio curve test object, using the virtual instrument technology based on LabVIEW, using LabVIEW database link kit to operate the database, realize the data type conversion, input and output function and motor drive control electric machine rotating, designed and developed the software system, including data acquisition module, stepper motor control module, report output module and virtual instrument interface test, component test bed is composed of data acquisition card and rotary encoder. The collected data by the rotary encoder card is transmitted to the host computer via a data acquisition program, LabVIEW will be collected in real-time processing and analysis of data, real-time curve get the steering ratio Ratio curve. The rotation of the motor is controlled by the input signal of the control system of the data acquisition card.

Keywords: Variable ratio steering; Virtual Instrument; Database; Ratio curve

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 国内外相关研究现状 1

1.2 论文工作目的及意义 2

1.3 论文主要研究内容 2

第2章 机械式变比转向器的测试方法 4

2.1 角传动比 4

2.2 角线传动比 5

2.3 测试系统性能要求 6

第3章 机械式变比转向器试验台软件系统总体设计 7

3.1 软件系统功能需求分析 7

3.2 软件系统工作流程与结构 8

第4章 机械式变比转向器试验台软件系统开发 10

4.1 数据采集模块程序设计 10

4.2 电机监控模块程序设计 12

4.2 报表输出模块程序设计 16

4.3 虚拟仪器面板程序设计 18

第5章 机械式变比转向器试验台软件系统功能测试 20

5.1 实验条件与设备组成 20

5.2 软件系统功能测试 22

第6章 结 论 23

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪 论

随着我国汽车保有量的迅速提升，汽车操控性和安全性愈来愈受到人们的关注。转向器作为影响汽车操控性能的关键零部件，直接影响车辆的转向稳定性、轻便性与灵敏性。汽车转向器的性能不容忽视，而传动比是评价其性能的关键指标。根据汽车轻便性与灵敏性的需求，可以设法基于虚拟仪器平台对变比式转向器进行驱动、检测一体化设计，实现变传动比曲线的精确测量。

本文所述的机械式变比转向器试验台软件系统基于LabVIEW平台开发，为变比式转向器新产品研发提供一种重要检测手段，通过专用测量装置对其性能进行评价工作提供技术支持，解决测量装置中输入驱动控制、输出检测一体化设计的难点，增强测量装置的精确性、软件功能配置的灵活性与可拓展性，同时为虚拟仪器技术在汽车关键零部件设计、制造企业的应用提供良好借鉴。

1.1 国内外相关研究现状

变传动比技术已经成为国外转向器研究的新热点，1971年澳大利亚的Bishop公司第一次提出了变比转向器的设计理念，经过数十年的研究，变比转向器被应用在了奔驰E级上^[1]。车辆行驶时，变比转向装置可以提供给驾驶员更好的转向手感，转向沉重，滞后的问题得以解决，国外的机械式变比转向器生产技术水平已经日趋稳定，为了进一步提高比变比转向器的稳定性，国外企业如日本NSK轴承、KOYO、采埃孚（ZF）等大型汽车配件制造公司已经开始借助助力机构结合变比转向装置的方法来提升车辆驾驶的可控制性。

国内变比转向器的研究还比较匮乏，国内液压动力式转向器技术相对成熟。变比转向技术在未来数十年会成为汽车转向发展的趋势，如今国际市场对于变比转向装置的需要正在逐步上升。现如今国内只对某些变比转向器产品有一些专利，但是国内厂商未对变比转向器进行大批生产，说明我们的技术储备不足。因关键零部件开发能力和国外技术壁垒的制约，变比式转向器尚处于研究与试制阶段，亟需一种能够精确测量变传动比曲线的专用装置对其性能进行评价、为后续相关产品的研究和开发提供理论依据和技术支持。