拉线操纵式离合器电子线控系统设计-开题报告

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名系部汽车与交通工程

学院

专业、班级

指导教师姓名职称副教授从事

专业

车辆工程是否外聘否

题目名称拉线操纵式离合器电子线控系统设计

一、课题研究现状、选题目的和意义

（一）线控技术的现状

目前，线控技术已经被广泛用于航空业，用线控制系统来取代传统的液压和机械系统已经成为技术发展的趋势，采用线控技术的制动系统、转向系统、传动系统有望在未来汽车上率先获得应用，不久的将来线控离合器也将会出现在汽车上。国外GM、DELPHI、KOYO、TRW、BENZ等公司已运用线控技术开发了概念车。

汽车的各种操纵系统正向电子化、自动化方向发展，在未来十年内，传统的汽车机械操纵系统将变成通过高速容错通信总线与高性能CPU相连的电气系统。如汽车将采用电气马达和电控信号来实现线控驾驶(steerbywire)、如线控制动（brake by-wire）、线控转向（steer by-wire）、线控油门（throttle by-wire）、线控悬架（suspension by-wire），线控离合器等正在加紧研究开发。当线控这一目标实现时，汽车将是一种完全的高新技术产品，发动机、变速器、传动轴、驱动桥、转向机全都不见了，线控系统将完全取代现有系统中的液压和机械控制,汽车可以说是一台装在轮子上的计算机。

例：线控技术在可驾驶燃料电池汽车上的应用—通用HY

HY线控汽车一改传统机械连杆的传动方式，采用电子信号来操纵油门、制动和转向机构。取消了传统的转向盘、油门、制动踏板，所有的操作都集中在一个手柄上，驾驶员可以用一只手完成所有的操作。当驾驶员要加速或减速时，可以向左或者向右推动手柄；制动按钮也安装在这个手柄上，要制动时按一下制动按钮；当转弯时，驾驶员只需向上或者向下推动手柄。

电子线控装置构成了一套操作灵活方便的控制单元，这一套控制单元被称为“X-drive”。它取代了传统的转向盘等，使得驾驶员用一只手就可以完成所有的加速、减速（制动）、转弯等操作。

传统的汽车是通过一套机械装置，比如转向杆等，通过操纵转向盘转动而使车轮转动。线控技术是将驾驶员要转向的指令转化为电子脉冲信号，传感器捕捉电子脉冲信号，这个电子脉冲信号驱动由电子控制的电机来使得车轮转向架转动。线控系统就是将驾驶员的指令转化成电信号，用这个电信号去驱动电机。由于软件决定了汽车行驶特征，比如加速、

减速（制动）、转弯等，所有的工作只是转载、执行相应的软件程序。

（二）研究线控技术的目的和意义

目的：随着汽车电子技术、自动控制技术的逐步成熟和汽车网络通信技术的广泛应用，汽车线控技术也逐步得到青睐和深入研究是汽车未来的发展趋势。

汽车线控技术就是将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，通过电缆直接传输到执行机构的一种系统。目前包括线控换档系统、线控制动系统、线控悬架系统、线控增压系统、线控油门系统及线控转向系统。其中线控转向系统在高级轿车、跑车及概念车上有广泛的应用，它为自动驾驶提供了良好的平台。

汽车离合器操纵形式有液压和拉线式两种。其中拉线式：布置方便，摩擦损失大机械式受车架、车身变形影响大两种机械式操纵机构的比较杆系传动：优点：结构简单；成本低；寿命长；可靠性高；缺点：关节点多，摩擦损失大，不适合远距离操纵，受车身或车架的变形影响。拉线传动：优点：结构简单；成本低；克服了杆系传动的不适合远距离操纵，受车身或车架的变形影响缺点；可采用吊挂式的踏板；缺点：绳索的寿命短，拉伸刚度小；拉伸变形导致增加踏板行程。本设计针对拉线操纵式离合器设计线控操纵系统，可与原系统的功能进行切换工作。

意义：由于操纵控制通过驾驶员的手完成，不需要转向盘、转向柱和脚踏板，这样就减少了正面碰撞时的潜在危险性，改善了汽车的安全性和舒适性，并为汽车设计提供了更大的设计空间，便于实现个性化设计。由于驾驶特性如制动、转向、加速等过程都是程序设定的，设计师可设计不同的程序供用户选择。同时汽车比质量变轻，性能高（响应快）。线控系统取消了许多机械连接装置、液压装置和气压装置，简化了结构和生产工艺并简化维护工作，可能磨损的部件更少了，维护用品也可大大减小，减少维护费用。若使用线控制动无需制动液，使汽车更为环保，减少维护。汽车的车内娱乐装置也集成到网络之中，使得汽车导航和自动驾驶成为可能，整个汽车就是一个完整的电路整体。安装测试简单快捷，更稳固的电子接口（模块结构），隔板间无机械连接，简单布置就能增加电子控制功能。线控技术将会给汽车产业的发展带来了划时代的飞跃。

当然，目前线控技术还有很多的不足，如电子设备还相当的不可靠——电磁干扰、器件失效、软件程序的设计、网络攻击等等。一旦电路失效而没有机械冗余就会导致灾难性的后果——转向失灵、油门难以控制和不能制动!所以线控技术研究的重点应该是系统的可靠性和安全性。

（三）线控技术的发展前景

在国内，除了同济大学研究完成的线控转向系统外，由北京理工大学完成的“一种电动车辆动力系统关键技术产品及其应用”获得了2004年度国家技术发明奖。其中的一项技术就是利用线控同步换档和行星传动技术，取消了主离合器，简化了换档机构，研制了一

种结构简单、性能匹配优良的线控行星变速器。国内的一些高校也正在进行线控技术的研究。

线控技术研究的难点在于高性能控制器的研制，要求在整个系统中有精确高速的通讯协议网络，使控制中心和执行器之间能完全协调、匹配工作；而且需要高效的容错技术，使得系统出现故障时能够保障一定的安全，即系统有好的可靠性。

目前线控技术在汽车中的应用还不成熟。但随着汽车各系统的电子化、集成化的发展需要，线控技术发展迅速，作为一种汽车高新电子技术，线控技术必将得到广泛的应用。但电子化不可能完全取代机械化，机械系统的损坏通常都是有过程的，而线控制系统的失效是瞬间的。如果线控制系统失效那一刻汽车的速度行驶过高，造成的后果就可能非常严重。电子控制要完全取代机械操作还需要时间。

二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题

基本参数

参考捷达轿车动力系统

驱动型式：发动机前横置前轮驱动

总质量：1.5t

驱动桥满载：0.8T;

最大爬坡：30%

设计线控离合器

设计的主要内容：

（1）研究汽车离合器的组成、结构与设计；

（2）分析离合器接合过程；

（3）分析计算离合器的操纵力变化规律建立离合器的力学模型；

（4）选择驱动装置，设计传动机构，设计布置形式。

（5）设计控制系统。

拟解决的主要问题：

（1）机构响应速度优于0.2秒；

（2）动作无缓冲；

（3）结构尺寸小，便于安装

（4）完成设计图纸（合0号图纸1张布置图及传动机构）；

（5）编写设计说明书（2万字左右）；

（6）相关外文翻译（1篇2千字左右）；

（7）控制系统硬件软件软件（执行机构可模拟）。