编号：转向系统设计计算报告
项目名称：微型乘用车设计开发
项目代码： _________
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目录
1.1 任务来源 (1)
1.2 转向系统基本介绍 (1)
1.3转向系统的结构简图 (1)
2 转向系统设计的输入条件 (2)
2.1 整车基本参数 (2)
2.2 转向系统选用件主要参数 (3)
2.3 前轮定位参数 (3)
3 系统的设计计算 (3)
3.1轮胎的选型 (3)
3.2 静态原地转向阻力矩 (4)
3.3 齿轮齿条式转向系的角传动比 (4)
3.4 静态原地转向时作用于转向盘的力 (5)
3.5 转向盘的总转动圈数 (5)
3.6转向管柱夹角及力矩波动分析 (5)
3.7 转向特性分析 (6)
3.8最小转弯半径分析 (7)
4 结论及分析 (7)
参考文献 (7)
转向系统设计计算报告
1 概述
1.1 任务来源
K61-001是在五菱荣光为样车的基础上开发设计的一款新车型，根据《W03宽体长轴微型客车产品技术定义表》，其转向系统需满足以下要求：
1、最小转弯直径≤11米。
2、转向力≤150N[教材推荐轿车的转向力]。
3、方向盘总圈数≤4.2圈。
1.2 转向系统基本介绍
K61001转向系统沿用样车转向系统，选用齿轮齿条式机械转向器，结构简单、紧凑，重量轻，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率高，特别适于与麦弗逊式悬架配用，布置方便，工作可靠，并且满足了整车的各项指标。
1.3转向系统的结构简图
123
1 转向盘
2 转向管柱
3 转向器
图2 转向系统的结构简图
梯形底角
梯形臂长
车轮
图1 转向梯形示意图
2 转向系统设计的输入条件
2.1 整车基本参数
表1 整车基本输入参数
2.2 转向系统选用件主要参数
表2 转向系统选用件主要参数
2.3 前轮定位参数
3 系统的设计计算
3.1轮胎的选型
竞品车轮胎：175/70R14LT，负荷指数95，承载能力690kg；前轮胎气压220kPa，后轮胎气压300kPa，
该轮胎不在GB/T 2977之中。
GB/T 2978中的175/70R14轮胎增强型，负荷指数88 ，轮胎气压290kPa ，承载能力560kg 。
设计车满载后轴荷1080kg ，单胎承载540kg ，选用175/70R14LT ，轮胎气压选择300kPa ，此时承载能力大于560kg ，满足使用要求。
设计车满载前轴荷为722kg ，单胎承载361kg ，考虑轮胎气压对操纵稳定性的影响，参考竞品车前轮胎气压确定为220kPa 。
根据《W03宽体长轴微型客车 产品技术定义表》整车最高车速≥120km/h ，故选择轮胎速度级别为M ，对应最高车速130 km/h 。
3.2 静态原地转向阻力矩
静态原地转向阻力矩是汽车中最大极限转向所需力矩，比行驶中转向所需的力矩大2到3倍。目前采用半经验公式计算
p
G f
M r 3
13
=
………………………………………………(3-1)① 式中M r ——在沥青或混凝土路面上的原地转向阻力矩，N·mm ； f ——轮胎与地面间的滑动摩擦系数，一般取0.7； G 1——转向轴负荷，N ； P ——轮胎气压，MPa 。
前轴：G 1=722×9.8=7076N,
P=0.22Mpa ， f=0.7,
得:
M r =2.96×105 N·mm 3.3 齿轮齿条式转向系的角传动比
θ
cos 1
r L i ow =
………………………………………(3-2)② 式中： i ow ——齿轮齿条式转向系的角传动比； L 1——梯形臂长度，mm ；
①《汽车设计》
④GB 17675-1999 汽车转向系基本要求
r ——主动小齿轮的节圆半径，mm ；
θ——齿轮齿条的轴交角；
L 1=126； θ=8.4°； r=5.5。
得： i ow =23.1
3.4 静态原地转向时作用于转向盘的力
α
ηsin R i M F ow r
h =
………………………………………(3-3)③
式中：M r ——原地转向阻力矩，N·mm ；
F h ——作用于转向盘的力，N ；
i ow ——齿轮齿条式转向系的角传动比； R ——方向盘半径 mm ； α——转向梯形底角 单位° η——转向器的效率，取η=75%。
M r =2.96×105 N·mm ； i ow =23.1； R=190mm ； η=75%； α=104。 得： F h =92.7N
满足《W03宽体长轴微型客车 产品技术定义表》中转向力≤150N 的要求。 3.5 转向盘的总转动圈数
齿轮齿条式转向器转向盘转动圈数的公式为：
3
2
L L =
n ………………………………………(3-4) 3cos 2L r =θπ
式中：L 2——为齿条行程，单位：mm ；
L 3——转向盘转一周时齿条的行程，mm ； L 2=140mm; L 3=34.2
计算结果得： n=4.1
3.6转向管柱夹角及力矩波动分析
转向管柱与中间传动轴所成角度是153.70°，中间传动轴与转向器输入轴所成角度是153.65°，两者角度差为0.05°。基本实现等角速传动。力矩波动接近
②《汽车设计》
零。
3.7 转向特性分析
根据转向系统及前悬架的数模，添加合理的约束，并根据转向拉杆行程大小对转向拉杆施加直线运动，建立转向系统的CAE运动分析模型，如图所示：
CAE运动分析表明，左转时内轮转角与外轮转角关系曲线如图所示
内轮转角与外轮转角关系图
内轮转角与外轮转角与理论最佳内外轮转角对比曲线
注：红色曲线为CAE运动仿真内外轮转角关系曲线，蓝色曲线为理论内外轮转角关系曲线通过上图可知在内轮转角20度时，分析外轮转角与理论外轮轮转角差为1.3度，通常在
此处分析值与理论值相差3度以内都属于合理范围。
通过CAE 运动分析，内轮极限转角为37.83°，外轮极限转角为32.29°。
3.8最小转弯半径分析
最小转弯半径计算公式为：
a
R +=
max
0sin L min θ
Rmin ——最小转弯半径 L ——轴距，2700mm a ——主销偏移距，23mm
θ0max ——外轮最大转角，32.29° 计算得：Rmin=5077mm ≈5.1m
考虑实际转向时轮胎的变形及转向系统的刚度，实际最小转弯半径将会略大于计算值。 4 结论及分析
整车最小转弯半径5.1米，满足“最小转弯直径≤11米”的要求； 最大内轮转角37.83度，最大外轮转角32.29度。内外轮转角变化曲线属合理范围内；
转向管柱夹角差为0.05度，转向管柱力矩波动接近于零； 转向盘转向总圈数为4.1圈，符合设计目标；
转向手力为92.7N ＜150N,满足设计要求，同时满足法规GB17675-1999《汽车转向系基本要求》中的规定。
总体认为，转向系统的选型及设计方案合理，能够达到产品定义表要求和法规的各项要求。
参 考 文 献
1 刘惟信 . 汽车设计清华大学出版社. 2001
2 王望予 . 汽车设计机械工业出版社 . 2003
3 汽车工程手册编写组编. 汽车工程手册（设计篇）. 北京：人民交通出版社，2001
4 GB 17675-1999. 汽车转向系基本要求
附录一：
五菱荣光试验值
附录二
五菱之光试验值
1 汽车转向系统的功能 1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。 对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘 转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。这时， 基本上是角输入。而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有 一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。 1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。这种反馈，通常称为路感。 驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、 身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车 的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路 感是优良的操稳性中不可缺少的部分。 反馈分为力反馈和角反馈 从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。 2 转向系统设计的基本要求 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向系的基本要求如下： 2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。 不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。实际上，没有哪 一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向 角（轮15°～25°围）使转向外轮运动关系逼近上述要求。 2．2 良好的回正性能 汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前 轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销倾角、 主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的 逆效率等。 2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。 2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最小。 汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，轮载荷减小，外轮载荷
沈阳航空航天大学 课程设计报告 课程设计名称：单片机系统综合课程设计课程设计题目：简易计算器的设计与实现 院（系）： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
沈阳航空航天大学课程设计报告 目录 第1章总体设计方案 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2设计原理 (1) 1.3设计思路 (2) 1.4实验环境 (2) 第2章详细设计方案 (3) 2.1硬件电路设计 (3) 2.2主程序设计 (7) 2.2功能模块的设计与实现 (8) 第3章结果测试及分析 (11) 3.1结果测试 (11) 3.2结果分析 (11) 参考文献 (12) 附录1 元件清单 (13) 附录2 总电路图 (14) 附录3 程序代码 (15)
第1章总体设计方案 1.1 设计内容 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除1位无符号数字的简单四则运算，并在6位8段数码管上显示相应的结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的8751单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用6位8段共阳极数码管动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，最终选用汇编语言进行编程，并用protel99se涉及硬件电路。 1.2 设计原理 在该课程设计中，主要用到一个8751芯片和串接的共阳数码管,和一组阵列式键盘。作为该设计的主要部分，下面将对它们的原理及功能做详细介绍和说明。 1)提出方案 以8751为核心，和数码管以及键盘用实验箱上已有的器件实现计算器的功能。 2) 总体方案实现 (1)要解决键值得读入。先向键盘的全部列线送低电平，在检测键盘的行线，如果有一行为低电平，说明可能有按键按下，则程序转入抖动检测---就是延时10ms再读键盘的行线，如读得的数据与第一次的相同，说明真的有按键按下，程序转入确认哪一键按下的程序，该程序是依次向键盘的列线送低电平，然后读键盘的行线，如果读的值与第一次相同就停止读，此时就会的到键盘的行码与列码
汽车转向系统总结报告 本节课首先讲述了转向系概述，包括其定义、功用、分类、组成、转向理论。 一、定义 驾驶员用来改变或恢复汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。改变或恢复行驶方向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车的转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定角度。 二、功用 遵从驾驶员的操纵，改变汽车行驶方向，并和汽车行驶系共同保证汽车机动灵活、稳定安全地行驶。 三、分类 机械转向系：以驾驶员施加于转向盘上的体力为转向能源。 动力转向系：兼用驾驶员体力和发动机部分动力为转向能源。 转向装置的作用有三点: 1、增大驾驶员作用力 2、改变运动方向 3、把转动变为摆动 接着讲述了转向器的作用及要求、分类、结构。 作用:改变力的传递方向和大小，并获得所要求的摆动速度和角度，进而通过传动机构带动转向车轮偏转。 要求: 省力、灵活 稳定 传给转向器的反冲力尽可能小，又能自动回正 有间隙调整装置，保证自由行程在规定范围 分类:蜗杆齿扇式转向器，循环球式转向器，蜗杆曲柄双销式转向器，齿轮齿条转向器。 重点讲述了转向器的工作原理！ 转向系统的设计、制造所需知识包含在哪些课程中呢？ 机械原理机械制造基础机械设计机械制造工程学 高等数学等等等 可见转向系统的设计极其制造需要依赖很多门课程的知识，同时也反应了转向系统是很复杂的，想要完成好转向系统的设计、制造，不是一件容易的事情，需要广阔的知识涉猎，才能又完成这项任务资格！ 对于未来的转向系统又有如何的发展趋势呢？ 传统的汽车转向系统是机械式的转向系统，汽车的转向由驾驶员控制方向盘，通过转向器等一系列机械转向部件实现车轮的偏转，从而实现转向。对于未来汽车的转向系统，动力转向是发展方向。动力转向主要是从减轻驾驶员疲劳，提高操作轻便性和稳定性出发。动力转向有3种形式:整体式，半分置式及联阀式动力转向结构。目前3种形式各有特点，发现较快，整体式多用于前桥负荷3～8t汽车。从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转阀结构是目前发展方向。 机制十二班康斌学号2013141411167
汽车运动机构课程设计说明书 温州大学机电工程学院 2013年6月
机械原理设计说明书 题目:汽车转向机构 学院:机电工程学院 专业:汽车服务工程 班级:11汽车服务本 姓名:叶凌峰俞科王栋柄 王璐吴海霞欧阳凯强 学号:11113003233 11113003243 11113003199 11113003209 11113003218 11113003174指导老师:李振哲
目录 一.设计题目 (1) 1.1课程设计目的和任务 (1) 1.2课程设计内容与基本要求 (2) 1.3机构简介 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.4参考数据 (5) 1.5设计要求 (5) 二. 设计方案比较 (6) 2.1设计方案一 (6) 2.2设计方案二 (7) 2.3设计方案三 (8) 2.4最终设计方案 ................................................................ 错误！未定义书签。 三.虚拟样机实体建模与仿真 (9) 四.虚拟样机仿真结果分析 (10) 4.1运动学仿真 (11) 4.1.1运动学仿真--转向盘位移仿真曲线 (11) 4.1.2运动学仿真--轮胎位移仿真曲线 (11) 4.1.3运动学仿真--转向盘速度仿真曲线 (12) 4.1.4运动学仿真--轮胎速度仿真曲线 (12) 4.1.5运动学仿真--转向盘加速度仿真曲线 (13) 4.1.6运动学仿真--轮胎加速度仿真曲线 (13) 4.2动力学分析 (14) 4.2.1转向盘受力仿真曲线 (14) 4.2.2轮胎受力仿真曲线 (14) 五. 课程设计总结 (15) 5.1机械原理课程设计总结 (15) 5.2设计过程 (15) 5.3设计展望 (16) 5.4设计工作分工表 (16) 5.5参考文献 (16)
计算器模拟系统设计 学生：XXX 指导教师：XXX 内容摘要：本设计是基于51系列的单片机进行的简易计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED 上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件选择AT89C51单片机和 74lS164，输入用4×4矩阵键盘。显示用5位7段共阴极LED静态显示。软件从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。选用编译效率最高的Keil 软件用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 关键词：LED 计算器 AT89C51芯片 74LS164
Calculator simulation system desig n Abstract:The design is a simple calculator based on 51 series microcontroller system design, to complete the calculator keyboard input, add, subtract, multiply, and in addition to three unsigned numeric simple four operations, and the corresponding result will be displayed on the LED. The design process of hardware and software aspects of the synchronous design. Hardware choose AT89C51 microcontroller and 74ls164--enter the 4 × 4 matrix keyboard. Static display with five 7-segment common cathode LED display. Software calculator function from the analysis, flow charts, design, and then program the preparation of system design. Selected to compile the most efficient Keil software in assembly language programming, and with proteus simulation. Keywords: LED calculator AT89C51 chip 74LS164
5.3动力转向系统设计、性能计算 为了减轻转向时驾驶员作用到转向盘上的手力和提高行驶安全性，在有些汽车上装设了动力转向机构。 中级以上轿车，由于对其操纵轻便性的要求越来越高，采用或者可供选装动力转向器的 逐渐增多。转向轴轴载质量超过2.5t 的货车可以采用动力转向，当超过4t 时应该采用动力转向。 5.3.1对动力转向机构的要求 1)运动学上应保持转向轮转角和驾驶员转动转向盘的转角之间保持一定的比例关系。 2)随着转向轮阻力的增大(或减小)，作用在转向盘上的手力必须增大(或减小)，称 之为“路感”。 3)当作用在转向盘上的切向力≥0.025～0.190kN 时(因汽车形式不同而异)，动力转向器就应开始工作。 h F 4)转向后，转向盘应自动回正，并使汽车保持在稳定的直线行驶状态。 5)工作灵敏，即转向盘转动后，系统内压力能很快增长到最大值。 6)动力转向失灵时，仍能用机械系统操纵车轮转向。 7)密封性能好，内、外泄漏少。 5.3.2动力转向机构布置方案分析 液压式动力转向因为油液工作压力高，动力缸尺寸小、质量小，结构紧凑，油液具有不 可压缩性，灵敏度高以及油液的阻尼作用可吸收路面冲击等优点而被广泛应用。 1.动力转向机构布置方案 由分配阀、转向器、动力缸、液压泵、贮油罐和油管等组成液压式动力转向机构。根据 分配阀、转向器和动力缸三者相互位置的不同，它分为整体式(见图5—8a)和分置式两类。后者按分配阀所在位置不同又分为：分配阀装在动力缸上的称为联阀式，(见图5—8b)；分配阀装在转向器和动力缸之间的拉杆上称为连杆式，(见图5—8c)；分配阀装在转向器上的称为半分置式，(见图5—8d)。
基于AT89C51单片机简易计算器的设计 【摘要】单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 【关键词】简单计算器单片机 LCD 【正文】 一、总体设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值
转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图：
目录 1.概述 (1) 1.1任务来源 (1) 1.2转向系统基本介绍 (1) 1.3转向系统结构简图 (1) 2.转向系统相关参数 (1) 3.最小转弯半径 (2) 4.转向系传动比的计算 (3) 5.转向系载荷的确定 (3) 5.1原地转向阻力矩 M (3) r 5.2车轮回正阻力矩Ms (3) 5.3作用在转向盘上的力 F (3) k 6.转向管柱布置的校核 (4) 6.1转向管柱布置角度的测量 (4) 6.2转向管柱角速度及力矩波动计算 (4) 6.3转向管柱固有频率要求 (7) 7.结论 (7) 参考文献................................................... 错误！未定义书签。
1.概述 1.1任务来源 根据6430车型设计开发协议书， 6430项目是一款全新开发的车型，需对转向系统进行设计计算。 1.2转向系统基本介绍 转向管柱为角度不可调式管柱，转向机采用结构简单、布置容易的齿轮齿条式转向机。 转向盘采用软发泡三辐式，轮辐中间有一块大盖板，打开时可拆装调整转向盘。 1.3转向系统结构简图 2.转向系统相关参数
轮胎规格为185R14LT ，层级为8。轮辋偏置距为+45mm ，负荷下静半径为304㎜，滚动半径约317mm ，满载下前胎充气压力240KPa 。 3.最小转弯半径 汽车的最小转弯半径是汽车在转向轮处于最大转角条件下以低速转弯时前外轮中心与地面接触点的轨迹构成圆周半径，它在汽车转向角达到最大时取得。 转弯半径越小，则汽车转向所需场地就愈小，汽车的机动性就越好。为了避免在汽车转向时产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系能保证在汽车转向时，所有车轮应绕瞬时转向中心作纯滚动。此时，内转向轮偏转角β应大于外转向轮偏转角α，在车轮为绝对刚体的假设条件下，角α与β的理想关系式应是： L ctg ctg K +=βα 式中： K —两侧主销轴线与地面相交点之间的距离； L —轴距。 3.1按外轮最大转角 C L R += α sin 1 =5194.9（mm ） 3.2按内轮最大转角 C KL K L R +++=2 1 222]tan 2)sin [(ββ =5912.3（mm ）
标题 转向系统设计与优化 摘要 汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓汽车转向。用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全是至关重要的。因此需要对转向系统进行优化，从而使汽车操作起来更加方便、安全。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力转向系统。该系统是由一个机械系统和一个电控的电动马达结合在一起而形成的一个动力转向系统。EPS系统主要是由扭矩传感器、电动机、电磁离合器、减速机构和电子控制单元等组成。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此，电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。 关键词：机械系统，扭矩传感器，电动机，电磁离合器，减速机构，电子控制单元。 概述 汽车在行使过程中，需要经常改变行驶方向，即所谓的转向。这就需要有一套能够按照司机意志来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作，这就是所谓的转向系统。转向系统是用来改变汽车的行使方向和保持汽车直线行使的机构，既要保持车辆沿直线
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 湖南文理学院芙蓉学院嵌入式系统课程设计报告 题目简易计算器系统设计 学生姓名刘胜凯 专业班级计算机科学与技术 指导老师娄小平 组员李阳、杨帆、曾家俊
目录 一、摘要 (3) 二、原理与总体方案 (3) 三、硬件设计 (6) 四、调试 (10) 五、测试与分析 (12) 六、心得体会 (14) 七、参考文献 (15) 八、附录 (15) 一、摘要 计算器一般是指“电子计算器”，是能进行数学运算的手持机器，拥有集成电路芯片。对于嵌入式系统，以其占用资源少、专用性强，在汽车电子、航空和工控领域得到了广泛地应用。本设计就是先通过C语言进行相应程序的编写然后在ADS中进行运行最后导入PROTUES进行仿真。最后利用ARM中的LPC2106芯片来控制液晶显示器和4X4矩阵式键盘，从而实现简单的加、减、乘、除等四则运算功能。 二、原理与总体方案 主程序在初始化后调用键盘程序，再判断返回的值。若为数字0—9，则根
据按键的次数进行保存和显示处理。若为功能键，则先判断上次的功能键，根据代号执行不同功能，并将按键次数清零。 程序中键盘部分使用行列式扫描原理，若无键按下则调用动态显示程序，并继续检测键盘；若有键按下则得其键值，并通过查表转换为数字0—9和功能键与清零键的代号。最后将计算结果拆分成个、十、百位，再返回主程序继续检测键盘并显示；若为清零键，则返回主程序的最开始。 电路设计与原理：通过LPC2106芯片进行相应的设置来控制LCD显示器。而通过对键盘上的值进行扫描，把相应的键值通过MM74C922芯片进行运算从而让ARM芯片接收。 2.1 系统整体流程图 2.2 程序运行流程图
1引言 当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。在电子领域，尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。过去习惯于传统电子领域的工程师、技术员正面临着全新的挑战，如不能在较短时间内学会单片机，势必会被时代所遗弃，只有勇敢地面对现实，挑战自我，加强学习，争取在较短的时间内将单片机技术融会贯通，才能跟上时代的步伐。 它所给人带来的方便也是不可否定的，它在一块芯片内集成了计算机的各种功能部件，构成一种单片式的微型计算机。20世纪80年代以来，国际上单片机的发展迅速，其产品之多令人目不暇接，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 本设计是由单片机实现的模拟计算器，它不仅能实现数据的加减乘除运算，而且还能使数据及其计算结果在数码管上显示出来，能够实现0-256的数字四则运算。本设计是用单片机AT89C51来控制，采用共阳极数码显示，软件部分是由C语言来编写的。设计任务利用键盘和数码管设计一个简单的数学计算器，可以完成简单的如加，减，乘，除的四则运算，并将运算结果在数码管上显示出来。 2．方案论证与设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS 51 单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口 电路，实现对计算器的设计。具体设计考虑如下： ①由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，对数字的大小范围要求不高，故 我们采用可以进行四位数字的运算，选用8 个LED 数码管显示数据和结果。 ②另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可。系统模块图： 2.1 输入模块： 键盘扫描计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式。为此，我们引入了矩阵键盘的应用，采用四条I/O
密级：版本/更改状态：第一版／0 编号： 长城汽车股份有限公司技术文件 CC6460K/KY 转向系统设计计算书 编制： 审核： 审定： 批准： 长城汽车股份有限公司 二OO四年四月十五日
目录 1 系统概述????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 2 转向系统设计依据的整车参数计设计要求????????????????????????????????????????????????????????2 3 转向系统设计过程????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.1 最小转弯半径计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 3.2 转向系的角传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3.3 转向系的力传动比计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 3. 4 转向系的内外轮转角?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3. 5 液压系统的匹配计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.1 转向油泵流量的计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.5.2 转向油泵压力的变化??????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 4 结论说明????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 5 参考文献????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8
目录 1 设计任务和性能指标 (1) 1.1 设计任务 (1) 1.2 性能指标 (1) 2 设计方案 (1) 2.1 需求分析 (1) 2.2 方案论证 (1) 3 系统硬件设计 (2) 3.1 总体框图设计 (2) 3.2 单片机选型 (2) 3.3 单片机附属电路设计 (3) 3.4 LCD液晶显示 (4) 4 系统软件设计 (5) 4.1 设计思路 (5) 4.2 总体流程图 (5) 4.3 子程序设计 (5) 4.4 总程序清单 (6) 5 仿真与调试 (6) 5.1 调试步骤 (6) 5.2 仿真结果及性能分析 (8) 6 总结 (8) 参考文献 (8) 附录1 系统硬件电路图 (10) 附录2 程序清单 (11)
1 设计任务和性能指标 1.1 设计任务 电子计算器设计 1、能实现4位整数的加减法和2位整数的乘法； 2、结果通过5个LED数码管显示（4位整数加法会有进位）或通过液晶显示屏显示。 1.2 性能指标 1．用数字键盘输入4位整数，通过LED数码显示管或液晶显示屏显示。 2.完成四位数的加减法应算。当四位数想加时产生的进位时，显示进位。 3.显示2位，并进行2位整数的乘法。 4.设计4*4矩阵键盘输入线的连接。 2 设计方案 2.1 需求分析 我们日常生活的开支，大额数字或是多倍小数的计算都需要计算器的帮助，处理数字的开方、正余弦都离不开计算器。虽然现在的计算器价格比较低廉，但是功能过于简单的不能满足个人需求，功能多的价格较贵，操作不便不说，很多功能根本用不到。所以，我们想到可不可以用自己所学为自己设计开发一个属于自己的简单计算器来完成日常生活的需求。 2.2 方案论证 使用单片机为ATMEL公司生产AT89C51，AT89C51提供以下标准功能：4K字节FLASH 闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个向量两级中断结构，一个全双工串行通讯口，内置一个精密比较器，片内振荡器及时钟电路，同时AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的工作模式，空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信及中断系统继续工作。 显示用LCD液晶显示屏，减少线路连接。 用C言编写程序，易进行调试修改。 采用4*4矩阵键盘作为输入。
第一章总论 一．赛事简介和设计目的及意义 中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSAE”）是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛。各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车，能够成功完成全部或部分赛事环节的比赛。 2010年第一届中国FSAE由中国汽车工程学会、中国二十所大学汽车院系、国内领先的汽车传媒集团——易车（BITAUTO）联合发起举办。中国FSAE秉持“中国创造擎动未来”的远大理想，立足于中国汽车工程教育和汽车产业的现实基础，吸收借鉴其他国家FSAE 赛事的成功经验，打造一个新型的培养中国未来汽车产业领导者和工程师的交流盛会，并成为与国际青年汽车工程师交流的平台。中国FSAE致力于为国内优秀汽车人才的培养和选拔搭建公共平台，通过全方位考核，提高学生们的设计、制造、成本控制、商业营销、沟通与协调等五方面的综合能力，全面提升汽车专业学生的综合素质，为中国汽车产业的发展进行长期的人才积蓄，促进中国汽车工业从“制造大国”向“产业强国”的战略方向迈进。 本次毕业设计的题目为FSAE方程式赛车转向传动机构的设计，目的在于设计一套适用于FSAE方程式赛车的转向传动机构，配合其制动系，传动系，行驶系及其他机构使赛车的性能满足大赛的要求。当然，通过此次设计，也可以让我回顾大学四年所学的专业知识，对自己大学学习的课程有一个更为深刻的总结，使自己成为符合新时代的汽车产业人才。二．国内外赛车转向系统研究现状及发展 赛车在行驶中，经常需要改变行驶方向，这就需要有一套用来控制赛车行驶方向的机构，这套机构称为赛车转向系统(steering system）。赛车行驶方向的改变是由驾驶员通过操纵转向系统而改变转向轮的偏转角度来实现的。赛车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统。借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。此外，随着科技的不断发展还出现了四轮转向系统，主动前轮转向系统和线控转向系统。2.1.机械转向系统 机械转向系统以驾驶员的体力作为转向动力，又称为人力转向系统。机械转向系统一般由三部分组成，即转向操纵机构、转向器和转向传动机构。驾驶员操纵转向器工作的机构叫做转向操纵机构，包括转向盘、转向轴等机件。转向轴下端的蜗杆与扇形齿轮构成转向器。转向器是一个减速增矩机构，经转向器放大的力矩传给转向传动机构。转向直拉杆、转向节臂、转向横拉杆、左右梯形臂等机件构成转向传动机构。前轴的两端和转向节分别由主销a 和h铰接在一起，转向节上连有左右梯形臂，两臂铰接在转向横拉杆L。当一个转向节转动时，另一个转向节也随着变位，实现赛车转向。但两个车轮转动的角度不同，因为前轴、转向横拉杆、左右梯形臂所形成的四边形不是矩形而是梯形。 2.2.动力转向系统 动力转向系统用驾驶员体力和发动机动力作为转向动力.并且以发动机动力作为主要动力。动力转向系统是在机械转向系统基础上加设一套转向加力装置而成的。转向加力装置包括转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸等。转向油泵由发动机驱动，以产生高压油液。 当驾驶员逆时针转动转向盘时，转向摇臂将拉动转向直拉杆向前运动，转向直拉杆的拉力作用在转向节臂上，使左侧转向节及左侧转向轮绕主销向左偏转一个角度，同时通过梯形
重庆电力高等专科学校单片机实训报告 简易计算器 专业：电子信息工程技术 班级：信息1212 组员：张忠艳 学号：201203020207 组员：王传胜 学号：201203020243 组员：汤承练 学号：201203020242 指导老师：李景明、任照富 重庆电力高等专科学校
目录 摘要 (3) 第一章绪论 (3) 第二章总体方案 (3) 2.2 简易计算器系统的组成 (3) 2.3 方案的论证和比较 (4) 2.3.1 单片机型系统的选择与论证 (4) 2.3 2 显示模块的选择与论证 (4) 2.3.3 计算实现 (4) 2.4系统框图 (4) 第三章硬件电路 (6) 第四章软件设计 (10) 4.1 系统框图 (11) 4.2 I/O并行口直接驱动LCD显示 (11) 第五章实训过程 (12) 第六章整体调试 (12) 5.1 Proteus 简介 (12) 5.3利用keil与Proteus进行的调试 (13) 5.3.1 利用keil与Proteus进行的调试 (13) 5.4硬件电路调试 (15) 5.4.1 硬件电路调试过程 (15) 5.4.2 实物拍照 (16) 第七章实训心得 (17) 7.1 张忠艳的心得体会 (17) 7.2 王传胜的心得体会 (17) 7.3 汤承练的心得体会 (17) 附录： (18) 1.源程序： (18) 1.1主函数： (18) 1.2 LCD1602的驱动程序 (18) 1.3 按键相关处理程序 (20) 2.仿真电路图 (22) 3. 元器件清单 (22)
摘要 计算器（calculator ；counter）一般是指“电子计算器”，该名词由日文传入中国。计算器能进行数学运算。计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备组成。低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储用。使用简单计算器可进行加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、开方(sqrt)、百分数(%)、倒数(1/x)等简单算术计算。本次设计只完成加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)运算。 关键字：加减乘除、优先级、进制转换、数据选择、有效数字、正负 第一章绪论 单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中。单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 本系统就是充分利用了MCS-51芯片的I/O引脚。系统采用MSC-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计计算器控制器，实现了能根据实际输入值显示并存储，计算程序则是参照教材。至于位数和功能，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。 第二章总体方案 2.1 设计要求及扩展 要求：可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除无符号数字运算，并在LED上同步显示操作数和运算结果。输入采用4×4矩阵键盘，16个键依次对应0～9，“+”，“－”，“*”，“/”，“=”和清零键。可以进行小于65535的数的加减乘除运算，并可以连续运算。第一次按下显示“D1”；第二次按下时，显示“D1D2”；第三次按下时，显示“D1D2D3”，当输入值大于65535时，将自动清零，可以重新输入。要求考虑运算符的优先级。 2.2 简易计算器系统的组成 单片机因体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。AT89C51单片机设计简易计算器的方法，仅需AT89C51最小系统，扩展一组矩阵键盘，再接LCD液晶显示器来显示输入输出的数字就可以实现硬件电路。 显示部分：用P0口接上拉电阻再接LCD液晶显示器，用P2.0接使能端EN,P2.1接读写信号RW,P2.2接寄存器选择端口RS，再接上一个滑动变阻器来调节LCD。 按键部分：实际上就是把每个按键所对应的值经过处理后发给单片机，再在单片机内把数字当作指针指向所对应的数字或运算符。
1 转向系统的功能 1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。 对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘 转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。这时， 基本上是角输入。而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有 一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。 1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。这种反馈，通常称为路感。 驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、 身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车 的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路 感是优良的操稳性中不可缺少的部分。 反馈分为力反馈和角反馈 从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。 2 转向系统设计的基本要求 转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向系的基本要求如下： 2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。 不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。实际上，没有哪 一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向 角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。 2．2 良好的回正性能 汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前 轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾 角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系 统的逆效率等。 2．3汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，方向盘没有摆动。 2．4 转向机构与悬架机构的运动不协调所造成的运动干涉应尽可能小，由于运动干涉使转向轮产生的摆动应最小。 汽车转弯行驶时，作用在汽车质心处的离心力的作用，内轮载荷减小，外轮载荷增加，使悬架上的载荷发生相应变化。若转向桥采用非独立悬架、钢板弹簧机
毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 郑蕊 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆07—6班 指导教师姓名 姚佳岩 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 东风轻型货车转向系统设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 作为汽车的一个重要组成部分, 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3 个基本发展阶段。1)纯机械式转向系统,由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。2)液压助力转向系统,1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向需要全套设计请联系Q Q1537693694系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力, 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。3)汽车电动助力转向系统(EPS),EPS 在日本最先获得实际应用, 1988 年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统, 并装在其生产的Cervo 车上, 随后又配备在Alto 上。此后, 电动助力转向技术得到迅速发展, 其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司, 美国的Delphi 公司, 英国的Lucas 公司, 德国的ZF 公司, 都研制出了各自的EPS 。EPS 的助
一、引言： 本次课程设计是基于LabVIEW虚拟仪器系统开发与实践等原理与技术而设计的计算器，可以用来模拟真实计算器而进行一些简单的基本运算。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，“虚拟”的含义主要是强调软件在仪器中的作用，体现了虚拟仪器与主要通过硬件实现各种功能的传统仪器的不同。由于虚拟仪器结构形式的多样性和适用领域的广泛性，目前对于虚拟仪器的概念还没有统一的定义。美国国家仪器公司（National Instrunents Corpotion ，NI）认为，虚拟仪器是由计算机硬件资源、模块化仪器硬件和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成的测控系统，是一种计算机操纵的模块化仪器系统。 过去40年的时间里，美国国家仪器公司（NI）通过虚拟仪器技术为测试测量和自动化领域带来了一场革新：虚拟仪器技术把现成即用的商业技术与创新的软、硬件平台相集成，从而为嵌入式设计、工业控制以及测试和测量提供了一种独特的解决方案。使用虚拟仪器技术，工程师可以利用图形化开发软件方便、高效的创建完全自定义的解决方案，以满足灵活多变的需求趋势。 本次设计的计算器是利用虚拟仪器技术而完成的，可以完成利用计算器可以进行简单的四则运算、可以进行平方、开根号和倒数运算、计算器可以进行清零和关闭计算器操作、在输入数据时不慎将某个数字输错可以运用BackSpace清除该值等一些基本简单的运算。 二、前面板设计： 前面板是LabVIEW的图形用户界面，在LabVIEW环境中可以对这些对象的外观和属性进行设计，LabVIEW提供了非常丰富的界面对象，可以方便地设计出生动、直观、操作方便的用户界面。本系统中前面板显示程序的输入和输出对象，即，控件和显示器。本程序中控件主要是按钮，显示器主要是文本显示。 在前面板设计过程中先在前面板整齐排列放置22个确定按钮，将这22按钮的标签隐藏，然后修改这22个确定按钮的名字分别为：0～9十个数字、小数点、正负号、加、减、乘、除、等号、倒数、根号、清零、退格和X的Y次方。 前面板还包括一个文本显示控件用于显示计算的结果和计算器的某些提示，