拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設計【含CAD高清圖紙和文檔】

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SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 李程 系部 汽車與交通工程 專業(yè)、班級 車輛07-2 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 否 題目名稱 拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設計 一、設計（論文）目的、意義 隨著汽車電子技術、自動控制技術的逐步成熟和汽車網(wǎng)絡通信技術的廣泛應用，汽車線控技術也逐步得到青睞和深入研究是汽車未來的發(fā)展趨勢。 汽車線控技術就是將駕駛員的操縱動作經(jīng)過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機構的一種系統(tǒng)。目前包括線控換檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級轎車、跑車及概念車上有廣泛的應用，它為自動駕駛提供了良好的平臺。 汽車離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種。其中拉線式：布置方便，摩擦損失大機械式受車架、車身變形影響大兩種機械式操縱機構的比較桿系傳動：優(yōu)點：結構簡單；成本低；壽命長；可靠性高；缺點：關節(jié)點多，摩擦損失大，不適合遠距離操縱，受車身或車架的變形影響。拉線傳動：優(yōu)點：結構簡單；成本低；克服了桿系傳動的不適合遠距離操縱，受車身或車架的變形影響缺點；可采用吊掛式的踏板；缺點：繩索的壽命短，拉伸剛度小；拉伸變形導致增加踏板行程。 本設計針對拉線操縱式離合器設計線控操縱系統(tǒng)，可與原系統(tǒng)的功能進行切換工作。 二、設計（論文）內(nèi)容、技術要求（研究方法） 基本參數(shù) 參考捷達轎車動力系統(tǒng) 驅(qū)動型式：發(fā)動機前橫置前輪驅(qū)動 總質(zhì)量：1.5t 驅(qū)動橋滿載：0.8T; 最大爬坡：30% 設計線控離合器 設計的主要內(nèi)容： （1）研究汽車離合器的組成、結構與設計； （2）分析離合器接合過程； （3）分析計算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學模型； （4）選擇驅(qū)動裝置，設計傳動機構，設計布置形式。 （5）設計控制系統(tǒng)。 技術要求（研究方法）： （1）響應速度優(yōu)于0.2秒； （2）動作無沖； （3）結構尺寸小，便于安裝； 三、設計（論文）完成后應提交的成果 設計圖紙（合0號圖紙1張布置圖及傳動機構）； 設計說明書（2萬字左右）； 相關外文翻譯（1篇2千字左右）； 控制系統(tǒng)硬件軟件（執(zhí)行機構可模擬）； 四、設計（論文）進度安排 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第2周 （2）整體方案設計，完成系統(tǒng)示意圖（手繪）第3周 （3）傳動機構設計計算，系統(tǒng)布置，4-5周 （4）控制系統(tǒng)設計6-12周 （5）編寫設計說明書13周 （6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改 第14、15周 （7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 第16周 五、主要參考資料 [1]王曉明，電動機的單片機控制（第3版）[M]，北京：北京航空航天大學出版社. 2011 [2]王吉忠.尹寧霞.王澤鵬，車用單片機系統(tǒng)[M]，實驗教程.中國電力出版社，2009. [3]孫同景.陳桂友，F(xiàn)reescale9S12十六位單片機原理及嵌入式開發(fā)技術[M]，機械工業(yè)出版社，2010. [4]李涵武.趙雨旸，汽車電器與電子技術[M]，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009. [5]任桂周.侯樹展.曲金玉，汽車電子新興技術—線控技術[J].山東理工大學，2007. [6]盧靜.陳非凡.張高飛，基于單片機的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計[J]，北京：北京機械工業(yè)學院學報，2002 [7]王鑒光，電動機控制系統(tǒng)[M]，北京：北京機械工業(yè)出版社，1994. [8]儲愛華.張植保.朱磊，無刷直流電動機在混合動力汽車電控離合器系統(tǒng)中的應用 [J]，電控離合器，2009. [9]徐石安.江發(fā)潮，汽車離合器[M]，北京：清華大學出版社，2005. [10]陶永華，新型PID控制及其應用[M]，機械工業(yè)出版社.，2002 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 拉線操縱式離合器 電子線控系統(tǒng)設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-2班 學 生 姓 名: 李 程 導 師 姓 名: 崔 宏 耀 開 題 時 間: 2011年2月28日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 李 程 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07—2班 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 否 題目名稱 拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設計 1、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 （一）線控技術的現(xiàn)狀 目前，線控技術已經(jīng)被廣泛用于航空業(yè)，用線控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的液壓和機械系統(tǒng)已經(jīng)成為技術發(fā)展的趨勢，采用線控技術的制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)有望在未來汽車上率先獲得應用，不久的將來線控離合器也將會出現(xiàn)在汽車上。國外GM、DELPHI、KOYO、TRW、BENZ等公司已運用線控技術開發(fā)了概念車。 汽車的各種操縱系統(tǒng)正向電子化、自動化方向發(fā)展，在未來十年內(nèi)，傳統(tǒng)的汽車機械操縱系統(tǒng)將變成通過高速容錯通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。如汽車將采用電氣馬達和電控信號來實現(xiàn)線控駕駛(steerbywire)、如線控制動（brake by-wire）、線控轉(zhuǎn)向（steer by-wire）、線控油門（throttle by-wire）、線控懸架（suspension by-wire），線控離合器等正在加緊研究開發(fā)。當線控這一目標實現(xiàn)時，汽車將是一種完全的高新技術產(chǎn)品，發(fā)動機、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向機全都不見了，線控系統(tǒng)將完全取代現(xiàn)有系統(tǒng)中的液壓和機械控制,汽車可以說是一臺裝在輪子上的計算機。 例：線控技術在可駕駛燃料電池汽車上的應用—通用HY HY線控汽車一改傳統(tǒng)機械連桿的傳動方式，采用電子信號來操縱油門、制動和轉(zhuǎn)向機構。取消了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤、油門、制動踏板，所有的操作都集中在一個手柄上，駕駛員可以用一只手完成所有的操作。當駕駛員要加速或減速時，可以向左或者向右推動手柄；制動按鈕也安裝在這個手柄上，要制動時按一下制動按鈕；當轉(zhuǎn)彎時，駕駛員只需向上或者向下推動手柄。 電子線控裝置構成了一套操作靈活方便的控制單元，這一套控制單元被稱為“X-drive”。它取代了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤等，使得駕駛員用一只手就可以完成所有的加速、減速（制動）、轉(zhuǎn)彎等操作。 傳統(tǒng)的汽車是通過一套機械裝置，比如轉(zhuǎn)向桿等，通過操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動而使車輪轉(zhuǎn)動。線控技術是將駕駛員要轉(zhuǎn)向的指令轉(zhuǎn)化為電子脈沖信號，傳感器捕捉電子脈沖信號，這個電子脈沖信號驅(qū)動由電子控制的電機來使得車輪轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)動。線控系統(tǒng)就是將駕駛員的指令轉(zhuǎn)化成電信號，用這個電信號去驅(qū)動電機。由于軟件決定了汽車行駛特征，比如加速、減速（制動）、轉(zhuǎn)彎等，所有的工作只是轉(zhuǎn)載、執(zhí)行相應的軟件程序。 （二）研究線控技術的目的和意義 目的：隨著汽車電子技術、自動控制技術的逐步成熟和汽車網(wǎng)絡通信技術的廣泛應用，汽車線控技術也逐步得到青睞和深入研究是汽車未來的發(fā)展趨勢。 汽車線控技術就是將駕駛員的操縱動作經(jīng)過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機構的一種系統(tǒng)。目前包括線控換檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級轎車、跑車及概念車上有廣泛的應用，它為自動駕駛提供了良好的平臺。 汽車離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種。其中拉線式：布置方便，摩擦損失大機械式受車架、車身變形影響大兩種機械式操縱機構的比較桿系傳動：優(yōu)點：結構簡單；成本低；壽命長；可靠性高；缺點：關節(jié)點多，摩擦損失大，不適合遠距離操縱，受車身或車架的變形影響。拉線傳動：優(yōu)點：結構簡單；成本低；克服了桿系傳動的不適合遠距離操縱，受車身或車架的變形影響缺點；可采用吊掛式的踏板；缺點：繩索的壽命短，拉伸剛度??；拉伸變形導致增加踏板行程。本設計針對拉線操縱式離合器設計線控操縱系統(tǒng)，可與原系統(tǒng)的功能進行切換工作。 意義：由于操縱控制通過駕駛員的手完成，不需要轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車的安全性和舒適性，并為汽車設計提供了更大的設計空間，便于實現(xiàn)個性化設計。由于駕駛特性如制動、轉(zhuǎn)向、加速等過程都是程序設定的，設計師可設計不同的程序供用戶選擇。同時汽車比質(zhì)量變輕，性能高（響應快）。線控系統(tǒng)取消了許多機械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡化了結構和生產(chǎn)工藝并簡化維護工作，可能磨損的部件更少了，維護用品也可大大減小，減少維護費用。若使用線控制動無需制動液，使汽車更為環(huán)保，減少維護。汽車的車內(nèi)娛樂裝置也集成到網(wǎng)絡之中，使得汽車導航和自動駕駛成為可能，整個汽車就是一個完整的電路整體。安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口（模塊結構），隔板間無機械連接，簡單布置就能增加電子控制功能。線控技術將會給汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了劃時代的飛躍。 當然，目前線控技術還有很多的不足，如電子設備還相當?shù)牟豢煽俊姶鸥蓴_、器件失效、軟件程序的設計、網(wǎng)絡攻擊等等。一旦電路失效而沒有機械冗余就會導致災難性的后果——轉(zhuǎn)向失靈、油門難以控制和不能制動!所以線控技術研究的重點應該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。 （三）線控技術的發(fā)展前景 在國內(nèi)，除了同濟大學研究完成的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外，由北京理工大學完成的“一種電動車輛動力系統(tǒng)關鍵技術產(chǎn)品及其應用”獲得了2004年度國家技術發(fā)明獎。其中的一項技術就是利用線控同步換檔和行星傳動技術，取消了主離合器，簡化了換檔機構，研制了一種結構簡單、性能匹配優(yōu)良的線控行星變速器。國內(nèi)的一些高校也正在進行線控技術的研究。 線控技術研究的難點在于高性能控制器的研制，要求在整個系統(tǒng)中有精確高速的通訊協(xié)議網(wǎng)絡，使控制中心和執(zhí)行器之間能完全協(xié)調(diào)、匹配工作；而且需要高效的容錯技術，使得系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠保障一定的安全，即系統(tǒng)有好的可靠性。 目前線控技術在汽車中的應用還不成熟。但隨著汽車各系統(tǒng)的電子化、集成化的發(fā)展需要，線控技術發(fā)展迅速，作為一種汽車高新電子技術，線控技術必將得到廣泛的應用。但電子化不可能完全取代機械化，機械系統(tǒng)的損壞通常都是有過程的，而線控制系統(tǒng)的失效是瞬間的。如果線控制系統(tǒng)失效那一刻汽車的速度行駛過高，造成的后果就可能非常嚴重。電子控制要完全取代機械操作還需要時間。 2、 設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 基本參數(shù) 參考捷達轎車動力系統(tǒng) 驅(qū)動型式：發(fā)動機前橫置前輪驅(qū)動 總質(zhì)量：1.5t 驅(qū)動橋滿載：0.8T; 最大爬坡：30% 設計線控離合器 設計的主要內(nèi)容： （1）研究汽車離合器的組成、結構與設計； （2）分析離合器接合過程； （3）分析計算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學模型； （4）選擇驅(qū)動裝置，設計傳動機構，設計布置形式。 （5）設計控制系統(tǒng)。 擬解決的主要問題： （1）機構響應速度優(yōu)于0.2秒； （2）動作無緩沖； （3）結構尺寸小，便于安裝 （4）完成設計圖紙（合0號圖紙1張布置圖及傳動機構）； （5）編寫設計說明書（2萬字左右）； （6）相關外文翻譯 （1篇2千字左右）； （7）控制系統(tǒng)硬件軟件軟件（執(zhí)行機構可模擬）。 三、技術路線（研究方法） 調(diào)查研究 資料采集、分析、整理，市場調(diào)研，了解實物特征及工作太原理 合理的選擇零部件及尺寸參數(shù)，合理布局 各種參數(shù)的計算，修改優(yōu)化，對運動部件運動仿真的研究 編出正確工作控制程序 畫出裝配圖，工作原理圖，工作電路圖 完成設計 四、進度安排 第 2 周 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第 3 周 （2）整體方案設計，完成系統(tǒng)示意圖（手繪） 第 4- 5 周 （3）傳動機構設計計算，系統(tǒng)布置， 第6-12 周 （4）控制系統(tǒng)設計 第 13 周 （5）編寫設計說明書 第 15 周 （6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改 第 16 周 （7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 　　 　　 五、參考文獻 [1]王曉明，電動機的單片機控制（第3版）[M]，北京：北京航空航天大學出版社. 2011 [2]王吉忠.尹寧霞.王澤鵬，車用單片機系統(tǒng)[M]，實驗教程.中國電力出版社，2009. [3]孫同景.陳桂友，F(xiàn)reescale9S12十六位單片機原理及嵌入式開發(fā)技術[M]，機械工業(yè)出版社，2010. [4]李涵武.趙雨旸，汽車電器與電子技術[M]，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009. [5]任桂周.侯樹展.曲金玉，汽車電子新興技術—線控技術[J].山東理工大學，2007. [6]盧靜.陳非凡.張高飛，基于單片機的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設計[J]，北京：北京機械工業(yè)學院學報，2002 [7]王鑒光，電動機控制系統(tǒng)[M]，北京：北京機械工業(yè)出版社，1994. [8]儲愛華.張植保.朱磊，無刷直流電動機在混合動力汽車電控離合器系統(tǒng)中的應用 [J]，電控離合器，2009. [9]徐石安.江發(fā)潮，汽車離合器[M]，北京：清華大學出版社，2005. [10]陶永華，新型PID控制及其應用[M]，機械工業(yè)出版社.，2002 [11]謝世杰.陳生譚.樓順天，數(shù)字PID算法在電機控制中的應用[J]，汽車電子技術. 2004 [12]席軍強.陳慧巖.丁華榮，電機驅(qū)動自動離合器可行性研究[J]，車輛動力與技術2001 [13]胡波.孟永鋼.溫詩鑄，電控摩擦離合器的初步實驗研究[J]，北京：清華大學摩擦學國家重點實驗室學報，2004 [14]潘新民.王燕芳，微型計算機控制技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003. [15]胡壽松，自動控制原理[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994. [16]王田苗．機電控制基礎理論及應用[M]．北京：清華大學出版社，2003. [17]胡躍明．非線性控制系統(tǒng)理論與應用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2002. [18]Chiang RY.Safonov MGH ∞ synthesis using a bilinear pole shifting transform[C]，1992 [19]Dai HY.Zhang H Q. Zhang WH Robust performance analysis of active suspension with model uncertainty using structured singular value u approach [C]，1998 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題； 4. 技術路線或研究方法； 5. 進度安排； 6. 主要參考文獻。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內(nèi)容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： #include /* common defines and macros */ #include /* derivative information */ #pragma LINK_INFO DERIVATIVE "mc9s12xs128" void SetBusCLK_16M(void) //設置總線頻率 { CLKSEL=0X00; PLLCTL_PLLON=1; SYNR=0x00 | 0x01; REFDV=0x80 | 0x01; POSTDIV=0x00; _asm(nop); _asm(nop); while(!(CRGFLG_LOCK==1)); //when pll is steady ,then use it; CLKSEL_PLLSEL =1; //engage PLL to system; } void PWM_Init(void) //設置PWM { PWME=0x00; //禁止 PWMPRCLK=0x44; //時鐘預分頻A=B=16M/16=1MHZ PWMSCLA=10; //SA=A/2/10=50kHZ PWMSCLB=10; //SB=B/2/10=50kHZ PWMCTL=0x00; //控制寄存器設置 PWMCLK=0xff; //PWM3--時鐘寄存器為SB PWMPOL=0xff; //Duty=High Time 極性設置 1,高電平輸出 PWMCAE=0x00; // left-aligned 左對齊方式 PWMPER0=100; //Frequency=50x1000/100=500 HZ 周期寄存器設置 PWMPER1=100; } void ATD_Init(void)//8bit模式 { ATD0CTL2=0x40; //禁止外部觸發(fā), 中斷禁止 ATD0CTL3=0xc0; //7:1數(shù)據(jù)右對齊無符號,每次轉(zhuǎn)換8個序列, No FIFO, Freeze模式下繼續(xù)轉(zhuǎn) ATD0CTL4=0x17; //765: 采 樣 時 間 為 4 個 AD 時 鐘 周期,ATDClock=[BusClock*0.5]/[PRS+1]=1MHz(BusClock=80MHz) ATD0CTL5=0x30; //6:0 特殊通道禁止,5:1 連續(xù)轉(zhuǎn)換 0 單次轉(zhuǎn)換 ,4:1 多通道輪流采樣3210:第一通道指定 ATD0DIEN=0x00; } void Dly_ms(int ms) { int ii,jj; if (ms<1) ms=1; for(ii=0;iip2) { //線性控制車速與占空比。 PWMDTY1=0; PWME_PWME0=1; PWME_PWME1=1; } else if(p1

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