一種汽車轉向助力泵的定子及定子曲線的設計方法
2023-12-08 11:47:56 1
專利名稱：一種汽車轉向助力泵的定子及定子曲線的設計方法
技術領域：
本發明涉及汽車轉向助力機構的製造技術，特別是一種汽車轉向助力泵的定子及 定子曲線的設計方法。
背景技術：
隨著汽車工業的迅速發展，人們對汽車的舒適性和安全性有了更高的要求。汽車 液壓系統的轉向性能作為衡量汽車性能的主要指標，直接影響到汽車操作的穩定性，在確 保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件等 方面均起到重要的作用。液壓動力轉向助力泵是液壓動力轉向系統的關鍵部件，轉向助力泵作為汽車動力 轉向系統的動力源，其性能的好壞直接關係到動力轉向系統是否能正常運行，直接影響到 汽車的轉向安全性，而影響轉向助力泵性能的關鍵部分為轉向助力泵定子的定子曲線。目前，國內大部分企業還無法獨立設計出合理的具有優良特性的定子曲線，對於 定子曲線的生產加工主要是採用仿製的方法。首先購買國外的先進產品，然後使用靠模的 方法仿製，或者運用逆向工程技術的方法進行仿製，即先用精密測量儀器測量關鍵數據，根 據測量工具推出回歸方程，從而得出定子曲線方程的方法。採用上述方法製造出來的轉向 助力泵在節能、降噪方面均存在著很大的不足。
發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的在於提供一種既適合於高壓高轉 速環境，又具有噪聲低使用壽命長的汽車轉向助力泵的定子及定子曲線的設計方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種汽車轉向助力泵的定子，固定於 轉向助力泵體內，定子的中間空腔為壓縮室，壓縮室內有轉子和葉片，葉片隨著轉子的轉動 而在壓縮室內轉動，定子的外表面橫截面為正圓形結構，內表面橫截面的周邊曲線即定子 的定子曲線由大圓弧^a2、大圓弧^a4、小圓弧bib2、小圓弧b3b4以及連接這四段圓弧的四段 過渡曲線組成；所述的過渡曲線由簡諧梯形分段組合式運動規律曲線構成；所述的簡諧梯形分段組合式運動規律是指某點的運動規律為正弦運動規律時，以 該正弦運動規律為基礎，在該運動規律的最高點、中間零點和最低點處分別把等加速運動 規律，即正弦加速、等速和等加速-等減速運動規律對應組合進去，從而得到描述該點的運 動學特性參數的速度V、加速度A和加速度變化率J即躍度都連續變化的分段組合式運動規 律。本發明所述的過渡曲線由加速度逐漸變大的加速運動、等加速運動、加速度逐漸 減小的加速運動、等速運動、加速度逐漸變大的減速運動、等減速運動、加速度逐漸減小的 減速運動共7段運動規律曲線組成。一種汽車轉向助力泵的定子曲線的設計方法，包括以下步驟
A、變量定義設葉片的升程s為時間t的函數，即s = s(t)，令葉片在t = 0時開始升程，到達 最大升程的時間為th，當t = th時，達到的最大升程值為h，則無因次升程S為
權利要求
1.一種汽車轉向助力泵的定子，固定於轉向助力泵體內，定子O)的中間空腔為壓縮 室(1)，壓縮室(1)內有轉子和葉片，葉片隨著轉子的轉動而在壓縮室(1)內轉動，定子(2) 的外表面橫截面為正圓形結構，內表面橫截面的周邊曲線即定子O)的定子曲線由大圓弧 ^a2、大圓弧^a4、小圓弧bA、小圓弧b3b4以及連接這四段圓弧的四段過渡曲線組成；其特徵在於所述的過渡曲線由簡諧梯形分段組合式運動規律曲線構成；所述的簡諧梯形分段組合式運動規律是指某點的運動規律為正弦運動規律時，以該正 弦運動規律為基礎，在該運動規律的最高點、中間零點和最低點處分別把等加速運動規律， 即正弦加速、等速和等加速-等減速運動規律對應組合進去，從而得到描述該點的運動學 特性參數的速度V、加速度A和加速度變化率J即躍度都連續變化的分段組合式運動規律。
2.根據權利要求1所述的一種汽車轉向助力泵的定子，其特徵在於所述的過渡曲線 由加速度逐漸變大的加速運動、等加速運動、加速度逐漸減小的加速運動、等速運動、加速 度逐漸變大的減速運動、等減速運動、加速度逐漸減小的減速運動共7段運動規律曲線組 成。
3.一種汽車轉向助力泵的定子曲線的設計方法，其特徵在於包括以下步驟A、變量定義設葉片的升程s為時間t的函數，即s = s(t)，令葉片在t = 0時開始升程，到達最大 升程的時間為th，當t = th時，達到的最大升程值為h，則無因次升程S為s-f(1)η無因次時間T為第i時刻的無因次時間為Ti,對於分段組合式定子曲線，每當有一組Ti值就有一種曲 線，因而可構成曲線族，該曲線族可分為嚴格對稱的組合曲線以及不嚴格對稱的組合曲線 兩大類嚴格對稱的組合曲線不僅關於中點對稱，而且每個梯形段左右兩部分也是對稱的， 此時Ti值的7個變量中只有兩個獨立變量；不嚴格對稱的組合曲線只關於中點對稱，每個 梯形段左、右兩部分並不對稱，此時Ti值的7個變量中有3個獨立變量；在這些曲線族中每一類都應該有滿足所需條件的優化曲線，通過分析可知，不嚴格對 稱的曲線比嚴格對稱曲線的綜合性能參數要好，因此本發明選擇不嚴格對稱的組合曲線進 行優化設計； B、優化設計Bl 1、對優化目標函數加速度Am進行優化，優化目標函數加速度Am的數學模型可表示為min( = mm---,v、 ( 3 )t^ 旭 ι+τ,2 -T22 -T32-[I-T2)2-{ι-Tj +[I-T1)2_π_設計變量為 τ = [ \，Τ2，Τ3]τ」^Μ0< T1 < 0. 5、0 < T2 < 0. 5、0 < T3 T1, T3 > T2 ；此外，約束條件為Vffl彡[VJ、Jffl彡[Jj和Jnm彡[J1J，其中Jmm為躍度變化率的最大值；目標函數Vm以及Jm的優化方法與目標函數Am的優化方法相同；B12、對於該目標優化問題，可以利用MATLAB的多目標優化函數fgoalattainO進行求 解；而利用多目標優化函數fgoalattainO進行求解時，需要用到單個目標單獨優化時可 以達到的目標值；因此首先需要對單個目標進行優化，採用基於MATLAB的懲罰函數法進行 求解得出其目標值，然後再利用多目標優化函數fgoalattainO進行優化求解； C、仿真求解仿真求解可得目標函數Am的最優解為Am = 4. 8686;採用與目標函數々 1相同的優化方 法可以得出目標函數Vm的最優解為Vm = 1. 9259 ；目標函數Jm的最優解為Jm = 89. 9775 ； 由此可得最優的簡諧梯形分段組合式運動規律，該運動規律以正弦運動規律為基礎， 在該運動規律的最高點、中間零點和最低點處分別把等加速運動規律，正弦加速、等速和等 加速-等減速運動規律對應組合進去，從而得到描述該點的運動學特性參數速度V、加速度 A和加速度變化率J即躍度都連續變化的分段組合式定子曲線。
全文摘要
本發明公開了一種汽車轉向助力泵的定子及定子曲線的設計方法，所述的定子的外表面橫截面為正圓形結構，內表面橫截面的周邊曲線即定子的定子曲線由大圓弧a1a2、大圓弧a3a4、小圓弧b1b2、小圓弧b3b4以及連接這四段圓弧的四段過渡曲線組成；所述的過渡曲線由簡諧梯形分段組合式運動規律曲線構成。述的設計方法包括對優化目標函數加速度Am進行優化、仿真求解、最終得到最優的簡諧梯形分段組合式運動規律曲線。本發明設計的定子曲線不會產生「硬衝」或「剛性衝擊」，也不會因加速度突變而引起「軟衝」或「柔性衝擊」，滿足定子曲線無振動衝擊和低噪聲的要求，有效消除了駕駛室內的轉向噪聲，提高了轉向助力泵的使用壽命。
文檔編號B62D5/06GK102094818SQ20101060199
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者劉秀坤, 裡紅傑, 陶學恆 申請人:大連工業大學