微型无人车线控转向系统设计开题报告

全文总字数：4403字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着电子技术和信息技术的快速发展，各行各业开始实现智能化。汽车行业也是如此，如今新能源电动汽车和智能网联汽车成为行业最主要的两个发展方向。汽车的线控转向技术（steer-by-wire,sbw）是实现电动汽车和智能网联汽车发展的关键技术，它取消了机械式传动机构，其转向传动比也不再受到机械式传动结构的限制，极大地简化了转向机构，有效提升了转向性能，增强了汽车的操纵稳定性，为底盘性能的提升提供了新空间。由此可见，线控转向的研究对汽车制造业的进一步发展有着巨大而深远的推动力，代表着今后汽车转向系统的发展方向。

在20世纪五十年代，美国天合（trw）公司最先提出用控制信号代替转向盘和转向轮之间的机械连接，之后德国kasselmann试图用电子转向系统代替机械转向系统，但受到当时电子技术和控制技术水平限制，这种构想的电子转向系统一直无法在实车上实现。从二十世纪九十年代起，世界各大汽车企业和研发机构相继开始了线控技术在汽车上的应用研究，美国、欧洲、日本在线控转向的研发与推广方面比较活跃，一些采用线控转向系统的概念车陆续展出。德国奔驰公司于1990年开始了前轮线控转向系统的深入研究，并将其开发的线控转向系统安装于f400carving的概念车上。该车在转向、制动、悬架及车身控制方面均采用了线控技术。德国克莱斯勒（daimler－chrysler）公司开发出了电子驱动概念车r129，该车取消了转向盘、加速踏板和制动踏板，完全采用操纵杆控制，实现了线控驱动（drive－by－wire）技术。德国宝马汽车公司开发出了bmw z22概念车，应用了线控转向（steer－by－wire）和线控制动（brake－by－wire）技术及线控换挡技术。2003年日本丰田公司在纽约国际车展上展出了lexus hpx概念车，该车采用了steer－by－wire转向系统，在仪表盘上集成了各种控制功能。2005年美国通用汽车公司推出了氢燃料驱动－线传操纵的hywire概念车和seqel概念车，转向、制动和其他一些系统均采用线控技术。美国斯坦福大学的动态设计实验室开发了“p1”线控转向电动汽车，该车具有２套独立的前轮线控转向系统，冗余设计的前轮转向系统为该车的安全提供了保障。2010年丰田公司又推出了ft－evⅡ概念车，该车采用线控技术，通过操控杆实现加速、制动、转向等全部功能。日本日产公司在2006年和2008年先后推出了pivo概念车和ea2概念车，其转向系统和制动系统均采用了线控技术。除此之外，法国雪铁龙、韩国现代和起亚也相继推出了采用线控技术的概念车。2013年，英菲尼迪的“q50”成为第1款应用线控转向技术的量产车型。2017年，耐世特（nexteer）公司开发了由“静默转向盘系统”和“随需转向系统”组成的线控转向系统，该系统可随需转向，在自动驾驶时转向盘可以保持静止，并可收缩至组合仪表上，从而提供更大的车内空间。2018年舍弗勒创新城市车辆概念scheffler mover在“2018舍弗勒大中华区技术研讨会”上亮相。在scheffler mover上，舍弗勒将驱动和底盘零部件整合成为一个紧凑的系统，称之为“舍弗勒智能转向驱动模块”。 车轮模块的转向系统采用了机电式线控技术。舍弗勒线控技术是全球首个经认证许可上路使用，且为确保系统功能安全和可靠性， 采用高冗余设计的线控系统，到目前为止也是唯一一个此类系统。

中国国内对线控汽车的研究起步相对较晚，与国外差距较大，而中国各高校对线控系统的研究相对较早，主要以理论为主。2004年同济大学在上海国际工业博览会上展示了配备线控转向系统的四轮独立驱动微型电动车“春晖三号”。该车是国内首辆采用电子转向技术设计的电动车，是国内电子转向领域研究的一个突破。2009年吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室在企业资助下，开发了线控转向试验车。吉林大学宗长富、魏宏等人对汽车电子转向系统进行了相关研究，在文献中对国外汽车电子转向系统的研究现状、汽车电子转向系统的基本结构、工作原理及性能特点进行了较为详细的分析，并阐述了汽车电子转向系统中的关键技术、主要问题和解决方法。北京理工大学的于蕾艳等在转向控制策略、总线技术及主动安全性控制方面进行了研究。江苏大学罗石等对汽车线控转向中方向盘的回馈力矩进行了研究，通过对转向盘转角和转向盘力矩的关系建模，并通过试验验证了理论模型的正确性。武汉理工大学刘永、杨胜兵等人对电子转向系统的基本结构、工作原理和性能特点进行了研究，着重研究了电子转向系统的控制策略，提出了电子转向系统的模糊控制算法。

2. 研究的基本内容与方案

（1）线控转向系统设计的基本内容

1、线控转向系统的参数设计和结构选型

2、线控转向系统的参数校核

3. 研究计划与安排

1-2（7 学期第18-19周）确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内外资料收集3（8 学期第1周） 方案构思、文献检索、完成开题报告4～5（8学期第2-3周） 外文翻译、资料再收集6～8（8学期第4-6周） 设计计算、草图绘制（3.19开题答辩）9～11（8学期第7-9周） 图样绘制、编写设计计算说明书（论文）、（4.30中期答辩）12～14（8学期第10-12周） 图样及设计计算说明书整理、资料袋整理，答辩资格审查15（8学期第13周） 学生提出答辩申请，并作答辩准备；教师审阅图纸、说明书16～17（8学期第14-15周） 参加答辩

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 宗长富,李刚，郑宏宇等.线控汽车底盘控制技术研究进展及展望[j].中国公路学报, 2013,26(02): 第160-176页.

[2] 王其东，曹也，陈无畏等.轮毂电机驱动车辆线控差动转向的研究[j]. 汽车工程, 2019, 41(12): 第1384-1393页.

[3] 吴蒙. 某型汽车线控转向系统的研究[d].长沙:湖南大学,2016.