專利名稱：一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子及定子曲線的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向助力機(jī)構(gòu)的制造技術(shù)，特別是一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子及 定子曲線的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)汽車的舒適性和安全性有了更高的要求。汽車 液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向性能作為衡量汽車性能的主要指標(biāo)，直接影響到汽車操作的穩(wěn)定性，在確 保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)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(dòng)力轉(zhuǎn)向助力泵是液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，轉(zhuǎn)向助力泵作為汽車動(dòng)力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力源，其性能的好壞直接關(guān)系到動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，直接影響到 汽車的轉(zhuǎn)向安全性，而影響轉(zhuǎn)向助力泵性能的關(guān)鍵部分為轉(zhuǎn)向助力泵定子的定子曲線。目前，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)還無法獨(dú)立設(shè)計(jì)出合理的具有優(yōu)良特性的定子曲線，對(duì)于 定子曲線的生產(chǎn)加工主要是采用仿制的方法。首先購買國(guó)外的先進(jìn)產(chǎn)品，然后使用靠模的 方法仿制，或者運(yùn)用逆向工程技術(shù)的方法進(jìn)行仿制，即先用精密測(cè)量?jī)x器測(cè)量關(guān)鍵數(shù)據(jù)，根 據(jù)測(cè)量工具推出回歸方程，從而得出定子曲線方程的方法。采用上述方法制造出來的轉(zhuǎn)向 助力泵在節(jié)能、降噪方面均存在著很大的不足。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種既適合于高壓高轉(zhuǎn) 速環(huán)境，又具有噪聲低使用壽命長(zhǎng)的汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子及定子曲線的設(shè)計(jì)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子，固定于 轉(zhuǎn)向助力泵體內(nèi)，定子的中間空腔為壓縮室，壓縮室內(nèi)有轉(zhuǎn)子和葉片，葉片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng) 而在壓縮室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子的外表面橫截面為正圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)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(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線構(gòu)成；所述的簡(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，以 該正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律為基礎(chǔ)，在該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最高點(diǎn)、中間零點(diǎn)和最低點(diǎn)處分別把等加速運(yùn)動(dòng) 規(guī)律，即正弦加速、等速和等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)應(yīng)組合進(jìn)去，從而得到描述該點(diǎn)的運(yùn) 動(dòng)學(xué)特性參數(shù)的速度V、加速度A和加速度變化率J即躍度都連續(xù)變化的分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī) 律。本發(fā)明所述的過渡曲線由加速度逐漸變大的加速運(yùn)動(dòng)、等加速運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸 減小的加速運(yùn)動(dòng)、等速運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸變大的減速運(yùn)動(dòng)、等減速運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的 減速運(yùn)動(dòng)共7段運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線組成。一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子曲線的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟
A、變量定義設(shè)葉片的升程s為時(shí)間t的函數(shù)，即s = s(t)，令葉片在t = 0時(shí)開始升程，到達(dá) 最大升程的時(shí)間為th，當(dāng)t = th時(shí)，達(dá)到的最大升程值為h，則無因次升程S為
權(quán)利要求
1.一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子，固定于轉(zhuǎn)向助力泵體內(nèi)，定子O)的中間空腔為壓縮 室(1)，壓縮室(1)內(nèi)有轉(zhuǎn)子和葉片，葉片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而在壓縮室(1)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，定子(2) 的外表面橫截面為正圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)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；其特征在于所述的過渡曲線由簡(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線構(gòu)成；所述的簡(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，以該正 弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律為基礎(chǔ)，在該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最高點(diǎn)、中間零點(diǎn)和最低點(diǎn)處分別把等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 即正弦加速、等速和等加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)應(yīng)組合進(jìn)去，從而得到描述該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué) 特性參數(shù)的速度V、加速度A和加速度變化率J即躍度都連續(xù)變化的分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子，其特征在于所述的過渡曲線 由加速度逐漸變大的加速運(yùn)動(dòng)、等加速運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)、等速運(yùn)動(dòng)、加速 度逐漸變大的減速運(yùn)動(dòng)、等減速運(yùn)動(dòng)、加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)共7段運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線組 成。
3.一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子曲線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟A、變量定義設(shè)葉片的升程s為時(shí)間t的函數(shù)，即s = s(t)，令葉片在t = 0時(shí)開始升程，到達(dá)最大 升程的時(shí)間為th，當(dāng)t = th時(shí)，達(dá)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(shí)間T為第i時(shí)刻的無因次時(shí)間為Ti,對(duì)于分段組合式定子曲線，每當(dāng)有一組Ti值就有一種曲 線，因而可構(gòu)成曲線族，該曲線族可分為嚴(yán)格對(duì)稱的組合曲線以及不嚴(yán)格對(duì)稱的組合曲線 兩大類嚴(yán)格對(duì)稱的組合曲線不僅關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱，而且每個(gè)梯形段左右兩部分也是對(duì)稱的， 此時(shí)Ti值的7個(gè)變量中只有兩個(gè)獨(dú)立變量；不嚴(yán)格對(duì)稱的組合曲線只關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱，每個(gè) 梯形段左、右兩部分并不對(duì)稱，此時(shí)Ti值的7個(gè)變量中有3個(gè)獨(dú)立變量；在這些曲線族中每一類都應(yīng)該有滿足所需條件的優(yōu)化曲線，通過分析可知，不嚴(yán)格對(duì) 稱的曲線比嚴(yán)格對(duì)稱曲線的綜合性能參數(shù)要好，因此本發(fā)明選擇不嚴(yán)格對(duì)稱的組合曲線進(jìn) 行優(yōu)化設(shè)計(jì)； B、優(yōu)化設(shè)計(jì)Bl 1、對(duì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)加速度Am進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)加速度Am的數(shù)學(xué)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(shè)計(jì)變量為 τ = [ \，Τ2，Τ3]τ」^Μ0< T1 < 0. 5、0 < T2 < 0. 5、0 < T3 < 0. 5,T2 > 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(biāo)函數(shù)Vm以及Jm的優(yōu)化方法與目標(biāo)函數(shù)Am的優(yōu)化方法相同；B12、對(duì)于該目標(biāo)優(yōu)化問題，可以利用MATLAB的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)fgoalattainO進(jìn)行求 解；而利用多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)fgoalattainO進(jìn)行求解時(shí)，需要用到單個(gè)目標(biāo)單獨(dú)優(yōu)化時(shí)可 以達(dá)到的目標(biāo)值；因此首先需要對(duì)單個(gè)目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，采用基于MATLAB的懲罰函數(shù)法進(jìn)行 求解得出其目標(biāo)值，然后再利用多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)fgoalattainO進(jìn)行優(yōu)化求解； C、仿真求解仿真求解可得目標(biāo)函數(shù)Am的最優(yōu)解為Am = 4. 8686;采用與目標(biāo)函數(shù)々 1相同的優(yōu)化方 法可以得出目標(biāo)函數(shù)Vm的最優(yōu)解為Vm = 1. 9259 ；目標(biāo)函數(shù)Jm的最優(yōu)解為Jm = 89. 9775 ； 由此可得最優(yōu)的簡(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律，該運(yùn)動(dòng)規(guī)律以正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律為基礎(chǔ)， 在該運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最高點(diǎn)、中間零點(diǎn)和最低點(diǎn)處分別把等加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，正弦加速、等速和等 加速-等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)應(yīng)組合進(jìn)去，從而得到描述該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性參數(shù)速度V、加速度 A和加速度變化率J即躍度都連續(xù)變化的分段組合式定子曲線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車轉(zhuǎn)向助力泵的定子及定子曲線的設(shè)計(jì)方法，所述的定子的外表面橫截面為正圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)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(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線構(gòu)成。述的設(shè)計(jì)方法包括對(duì)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)加速度Am進(jìn)行優(yōu)化、仿真求解、最終得到最優(yōu)的簡(jiǎn)諧梯形分段組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線。本發(fā)明設(shè)計(jì)的定子曲線不會(huì)產(chǎn)生“硬沖”或“剛性沖擊”，也不會(huì)因加速度突變而引起“軟沖”或“柔性沖擊”，滿足定子曲線無振動(dòng)沖擊和低噪聲的要求，有效消除了駕駛室內(nèi)的轉(zhuǎn)向噪聲，提高了轉(zhuǎn)向助力泵的使用壽命。
文檔編號(hào)B62D5/06GK102094818SQ20101060199
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者劉秀坤, 里紅杰, 陶學(xué)恒 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)