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节能型汽车转向油泵的设计和研究

论文编号:JX1514 论文字数:27021.页数:67

节能型汽车转向油泵的设计和研究
摘要

助力转向泵性能的好坏直接关系到汽车转向系统是否能正常运行。目前使用广泛的双作用叶片泵存在着较大的能量浪费；而单作用叶片泵却由于输出流量可随负载变化，可以减少其能量损耗。本文提出单作用叶片泵替代双作用叶片泵的设计思路。与双作用叶片泵相比，单作用叶片泵具有良好的预升、卸能力和节约能量等优点，而且满足变工况调节。针对单作用叶片泵流量脉动较大、定子受力不好的情况，文中对其流量特性和定子力学特性进行研究分析，得出的结论是:叶片数的奇偶性与叶片泵的流量脉动没有直接的关系；定子在x轴向的所受作用力较小，而且方向恒定。对常见的机械中位开式、机械中位闭式、电动中位开式和电动中位闭式几种液压助力转向系统的节能策略进行分析，并进行节能效果的比较。通过分析和比较，发现电动中位闭式液压助力转向系统具有明显节能的优势。在电机方面采用了新型节能的变频液压技术，研究和分析了一种新型变频闭式液压动力系统，主要由变频电机驱动的主油路和补油回路组成。此外，本文运用软件Pro/E对转向泵进行三维数字化建模以避免将来在加工装配过程中人力、物力、财力等不必要的浪费和损失。
总之，本文对解决车辆能耗问题具有较高的现实意义，同时对复杂液压元件的虚拟设计有着重要的参考价值。

关键词:电动液压助力转向泵中位开式中位闭式变频电机三维建模

DESIGN AND RESEARCH IN THOERY ABOUT
STEERING PUMPS OF POWER-SAVING TYPE

ABSTRACT

The quality of power assisted steering pump influences the automobile steering systematic normal running directly. The double action vane pump using extensively at present has great energy waste; however the single action vane pump, owing to output flow varying with load, can reduce energy waste. So text adopted single action vane pump to replace double action this vane pump, optimized port plate design and emulated its distributing flow characteristic. The result indicated that this steering pump nicer boosting and unloading pressure ability in advance . This text studied the pump's flow characteristic and mechanics characteristic of its stator and drawed the conclusion that vane number is odd or even number has no relation with flow pulses when vane number is even number, force the stator suffering along the X anxis is less than when vane number is neighboring odd number and its direction is constant. These Center-open EHPS system, Center-closed EHPS system Though analyzing and comparing, it can be proved that the EHPS system will be dominant and developed mainly in the future. The variable speed control hydraulic technology is a new kind of energy saving transmission technique. In this paper, a new variable speed control hydraulic power unit is developed. In addition, this text used the software PRO/E to build the three-dimensional model of the steering pump, thereby avoiding the waste and loss of manpower, material resources, financial resources in the course of processing and assembling in the future.
In a word, this text has certain actual meanings in solving the vehicle energy consumption problem. At the same time, there is important reference value to the fictitious design of the complicated hydraulic pressure component.

KEY WORDS：Electro-Hydraulic Power Steering(EHPS) of the pump, Center-open, Center-closed, Frequency conversion motor, Three-dimensional modeling

摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1汽车转向系统简介： 1
1.2国内外研究动态 2
1.3开展本论文研究的工程意义 4
1.4本论文的创新点 5
1.5论文研究的主要内容 5
2 研究电控液压助力转向系统(EHPS)的特点和工作原理 7
2.1 EHPS系统构成及工作原理 7
2.2 EHPS系统分类和特点 8
2.3 EHPS系统与其它转向系统的比较 9
3 转向泵的流量和压力特性的分析和设计 11
3.1转向泵的流量特性分析 11
3.2理想状态下节能型转向泵的瞬时流量特性分析 11
3.3卸荷槽引起的回冲流量特性 13
3.4考虑实际影响因素时节能型转向泵的瞬时流量 14
3.5节能型转向泵定子的力学特性分析 16
3.5.1定子受力的数学模型 16
3.5.2定子受力计算结果分析 21
3.5.3变量机构参数的确定 21
3.5.4节能型转向泵的流量-转速特性 24
4 对现有中位开式、闭式液压助力转向系统进行能耗分析 26
4.1现有传统液压助力转向系统的能耗分析 26
4.2几种转向助力系统节能方案的原理介绍和能耗分析 27
4.2.1变量泵中位开式转向助力系统 27
4.2.2电动中位开式转向助力系统 28
4.2.3中位闭式转向助力系统 28
4.3汽车转向助力系统节能方案的确定 28
5 研究变频闭式液压电动机动力系统 30
5.1变频液压技术的优点 30
5.2变频调速技术的基本原理及特点 30
5.3变频调速装置及其控制方式 31
5.3.1变频调速装置的组成 31
5.3.2异步电机变频调速的控制方式 32
5.4变频液压动力系统中电机的选型比较 33
5.5变频液压动力系统中泵的类型比较 37
5.6变频闭式液压动力系统的方案设计 39
5.6.1变频液压动力系统的控制方案组成 39
5.6.2变频闭式液压动力系统的元件选型设计 39
5.6.3系统整体结构设计 41
6 转向泵的三维实体造型 42
6.1三维实体造型 42
6.1.1转子的三维建模 44
6.1.2泵盖的三维建模 44
6.1.3左配流盘的三维建模 46
6.1.4泵体的三维建模 46
6.2虚拟装配 48
6.2.1转向泵的组装 48
6.2.1转向泵的爆炸图 49
参考文献 50
总结与展望 52
附录 53
谢辞 62