下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 本科學生畢業(yè)設計 電動記憶座椅設計 院系名稱 ： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 07-11 班 學生姓名 ： 張雪輝 指導教師 ： 楊兆 職 稱 ： 講師 黑 龍 江 工 程 學 院 二一一年六月 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 The Graduation Design for Bachelors Degree Electtric Memory Seat Design Candidate： Zhang Xue hui Specialty： Vehicle Engineering Class： 07 11 Supervisor： Yang Zhao Heilongjiang Institute of Technology 2011-06 Harbin 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 I 摘 要 汽車座椅的設計主要以安全性和舒適性為主，并且隨著汽車工業(yè)和電子技術的飛速發(fā)展，汽車座椅越來越舒適功能越來越齊全。本設計主要是 將電動座椅與車 載電腦結合在一起，可增加座椅的記憶功能，對座椅給中信息參數(shù)實現(xiàn)智能化管理。全電動調(diào)節(jié)的，前后，高低，靠背角度，前后傾斜，某些型號甚至有左右傾斜調(diào)整，都是依靠座椅中電動機控制，你只要撥動幾個開關就能調(diào)節(jié)在這種電動座椅中加一個記憶芯片，當調(diào)節(jié)到一個最舒適的位置時，這個位置就 可以 被記住了， 當 車被別人開過 時 ，座椅被重新調(diào)過，只要上車后，座椅自動回到你當時設置的角度 。 汽車電動座椅自動控制系統(tǒng)的設計方法。系統(tǒng)以單片機為核心， 通過控制直流電動機，經(jīng)蝸輪蝸桿傳動機構牽引座椅移動，使汽車座椅具有自動測量極限位置、手動調(diào)節(jié) 、位置記憶以及自動恢復功能。該系統(tǒng)使汽車座椅便于安裝， 位置調(diào)節(jié)方便、快捷。 關鍵詞 ： 座椅 ； 設計 ； 記憶 ； 控制黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 II ABSTRACT Seat design mainly safety and comfortable give priority to, and along with the auto industry and electronic technology rapid development, car seats more comfortable function more and more complete. This design is mainly will electric seat and vehicle-mounted computer together, can increase the seat of the memory function, to realize information in seat intellectualized control parameters. All electric adjustment, height, back of a chair, back and forth, back and forth, some tilt Angle of about even tilt adjustment type, all depend on seat, so long as you are in motor control switch can adjust turn several in the electric chair, add a memory chip when you adjust to a most comfortable position, press memory button, the position is to remember, if the car was, seat is open others had to reset, then you just get on, press recall button, the seat of the automatic back to you when setting Angle. The electric memory seat of the automatic control system design method. System based on singlechip, through the control dc motivation, the worm gear and worm drive institutions traction, car seat seat move with automatic measurement limit position, manual adjustment, position memory and resume automatic function. This system makes car seats for easy installation, the position convenient adjustment, quickly. Key words: Seat； Design； Memory； Control； 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 i 目 錄 摘要 . I Abstract . II 第 1章 緒論 .1 1.1 設計主要 內(nèi)容及發(fā)展 .3 1.2 電動座椅主要部件及在世界發(fā)展趨勢 .3 1.2.1 汽車 座椅電機 .3 1.2.2 座椅滑軌 .3 1.2.3 記憶裝置 .5 1.2.4 座椅驅動器 .5 1.2.5 座椅控制系統(tǒng) .5 1.3 設計主要 技術指標 .8 第 2 章 設計方案的確定 .8 2.1 水平控制系統(tǒng)直流伺服電機的選擇計算 .8 2.2 垂直控制系統(tǒng)直流伺服電機的選擇計算 .10 2.3 電動座椅靠背系統(tǒng)的研究及直流伺服電機的選擇計算 .12 2.4 本章小結 .14 第 3 章 電路系統(tǒng)設計 .15 3.1 基本工作電路 .15 3.2 廣州本田雅閣轎車的駕駛座椅控制電路 .16 3.3 本章小結 .18 第 4 章 座椅 硬件虛擬構建建立 .19 4.1 電動座椅構造 .19 4.2 傳動部分設計 .19 4.3 靠背調(diào)節(jié)機構 .21 4.4 本章小結 .23 第 5 章 軟件系統(tǒng)設計 .24 5.1 概述 .24 5.2 系統(tǒng)主程序流程圖及注意事項 .25 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 ii 5.3 系統(tǒng)主程序設計及子程序 .27 5.3.1 定義按鍵程序 .33 5.3.2 單片機運行程序 .34 5.3.3 設置電機運行程序 .41 5.4 本章小結 .42 結論 .43 參考文獻 .44 致謝 .45 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 2 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 3 第 1 章 緒 論 1.1 設計主要 內(nèi)容及發(fā)展 隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，汽車已逐步進入了電腦控制的時代。國外專家預測未來 3 到 5 年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的 40%以上，汽車將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”。 汽車座椅是與人接觸最密切的部件 ，人們主要通過對座椅的感受來評價轎車的平順性。因此，座椅 是直接影響轎車質(zhì)量的關鍵部件之一。一般電動座椅可按運動方向分類，只能做前后移動的為 2方向移動座椅；還可以升降的為 4方向移動座椅；座椅前部和后部還能分別升降的為 6方向移動座椅。隨著科學的發(fā)展，現(xiàn)在汽車座椅的功能越來越多，如在上面布置可調(diào)節(jié)的腰部支撐、按摩裝置、記憶機構、座椅高度與傾斜度調(diào)解裝置、自定位頭枕、內(nèi)裝飾安全帶和安全氣囊 等。 隨著人們生活水平的提高，對汽車座椅的舒適性要求也越來越高，要求對汽車座椅 的 調(diào)節(jié)能夠更加簡單、方便、快捷。目前，汽車座椅位置的 調(diào)節(jié)多采用基于手動調(diào)節(jié)方式的機械和電動控制兩種方式。汽車座椅位置的調(diào)節(jié)主要有三個方向，即高度調(diào)節(jié)、水平位置調(diào)節(jié)以及座椅靠背傾角的調(diào)節(jié)。 對于家庭使用的汽車，往往由多個成員駕駛同一輛汽車；當不同的駕駛者坐在同一黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 4 個座椅時，由于個人的身體差異，所需要的汽車座椅的位置各不相同，需經(jīng)常調(diào)節(jié)座椅位置；而目前的大部分汽車座椅沒有記憶功能，使同一個人在不同的時間駕駛汽車時，汽車座椅的位置可能被其他成員改變，而需重新調(diào)節(jié)座椅各個方向位置，比較繁瑣。座椅在汽車內(nèi)安裝時，由于不同汽車的內(nèi)部空間不相同，座椅在各方向所能移動的位置 極限也不同；汽車電動座椅在電動機牽引下移動，而目前汽車電動座椅不能自動測量安裝的極限位置，座椅很容易在到達極限位置時仍繼續(xù)運行，容易使電動機因長時間工作 因堵轉狀態(tài)而燒毀。 圖 1.1 座椅主要組成及內(nèi)部結構 現(xiàn)代汽車電子化程度的越來越高，汽車電子控制技術逐步成為了汽車工業(yè)發(fā)展的重點，也是各個汽車企業(yè)競爭的焦點。傳統(tǒng)的汽車機械控制相比于電子控制無論是在控制精度還是響應速度上都存在明顯的劣勢，電子技術在汽車上的使用甚至已經(jīng)成為汽車設計研究部門考慮汽車結構更新的重要手段。同時汽車及其零部件作為產(chǎn)品 ，其可用性及方便使用的性能需要提高，所以在汽車及其零部件的設計與開發(fā)中需要貫徹以客戶的使黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 5 用方便性為中心展開。電動記憶座椅的優(yōu)勢在于：每當裝有普通座椅的汽車替換駕駛員時需重新調(diào)整座椅的位置 ,這為駕駛員的操作帶來極大的不便。需要在動的基礎上增加位置存儲和恢復功能 ,以使駕駛員操作更為方便。 本文研究了一種記憶存儲式座椅控制器 ,駕駛員可以根據(jù)自身特點和駕駛習慣來調(diào)整座椅的位置 ,然后進行記憶存儲 ,在位置改變后 ,駕駛員可以使用恢復展趨勢。一般的轎車都配備有電動調(diào)整的座椅 ,駕駛員可以通過電動控制系節(jié)座椅的位置 ,以獲得良 好的視野和座椅的最佳舒適性。然而一輛汽車往往會被若干個駕駛使用 ,每個駕駛員都需功能進行方便的位。 乘用車座椅關鍵核心部件有座椅電機、滑軌、調(diào)角器、記憶裝置等。這些核心技術尚掌握在博澤、佛吉亞、江森、愷博等外資和合資企業(yè)手中。中國作為第一大汽車生產(chǎn)國與消費國，也迫切需要掌握這些核心技術，但與外資企業(yè)有一定的差距，國內(nèi)企業(yè)正努力迎頭趕上。 1.2 電動座椅主要部件及在世界上的發(fā)展趨勢 1.2.1 汽座椅電機 汽車座椅電機是汽車電動座椅的動力源，屬于中高檔乘用車配備裝置。座椅電機主要是永磁直流式電機。如果按照磁極數(shù)劃分可分 為兩極電機和多極 (主要是四極 )電機；如果按照磁極材料劃分可分為鐵氧體電機和稀土電機。目前汽車座椅位置的調(diào)節(jié)多采用基于手動調(diào)節(jié)方式的機械和電動控制兩種方式。座椅電機配合機械驅動機構可實現(xiàn)座椅在水平抬高和傾斜位置的調(diào)節(jié)。 隨著上級供應商對電機要求的不斷提高，座椅電機要求在更小的體積下實現(xiàn)更大的輸出功率，而且還要具有更高的抗噪聲和抗振動質(zhì)量水平。國外諸如博世等企業(yè)很早就進入了汽車微電機行業(yè)，積累了非常豐富的設計和制造經(jīng)驗。其產(chǎn)品質(zhì)量在得到認可的同時，他們的研究方向也引領著汽車微電機行業(yè)的發(fā)展方向?？梢酝茰y，未來 汽車座椅電機的發(fā)展趨勢是朝著體積小巧、輸出功率大、噪聲低、振動小以及安裝簡易和快速的方向發(fā)展。 我國在汽車微、小型電機方面的研究起步較晚，大多數(shù)是根據(jù)國外大電機的研究資料再展開微小電機的研究工作，這就不可避免產(chǎn)生很多的錯誤計算。同時，國內(nèi)在汽車及其零部件的噪聲和振動方面的控制與研究也比較薄弱，限制了產(chǎn)品進入高端的市場。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 6 1.2.2 座椅滑軌 座椅滑軌是座椅總成中最為重要的一個零部件，具有非常高的技術含量和專利保護，其不僅僅是一個重要的功能件，也屬于汽車安全件之一。座椅滑軌配合手動鎖裝置可實現(xiàn)座椅在水平位 置的手動調(diào)節(jié)，配合電機和驅動機構可實現(xiàn)座椅在水平位置的自動調(diào)節(jié)，市場應用非常廣闊。在座椅安全性能指標中，座椅滑軌需要承受 24kN 以上的靜拉力，而且要保證滑軌在受到正壓及側拉等各個方向的力時要受力均衡，不能產(chǎn)生功能失效。這就對滑軌截面形狀的設計和滑軌原材料本身提出了非常高的要求，需要科學合理的設計滑軌截面，特別是滑軌原材料本身需要抗拉強度達到 600MPa 以上，而國內(nèi)企業(yè)的鋼材還不能滿足原材料如此高的抗拉強度。 座椅滑軌的另外一個技術難點在于滑軌制造技術，其要求生產(chǎn)企業(yè)具備非常高的大型精密模具和沖床， 而國內(nèi)在這方面的研究也相對落后于國外技術，不能滿足產(chǎn)品的設計要求。 在國外，座椅滑軌的主要市場被博澤和佛吉亞等企業(yè)所控制，是許多整車廠的指定供應商，其產(chǎn)品技術具有結構緊湊和抗拉強度高等優(yōu)點。未來座椅滑軌將朝著質(zhì)量輕、強度高、集成化和平臺化的方向發(fā)展。 國內(nèi)生產(chǎn)座椅滑軌廠家主要有上海明芳汽車部件有限公司、湖北中航精機科技股份有限公司等，面對的市場是低端汽車，且其技術都不能滿足中高端汽車所需的安全和性能等規(guī)范。寧波雙林汽車部件股份有限公司正在研發(fā)通用型座椅滑軌，并實現(xiàn)了手、電動滑軌平臺的統(tǒng)一，已經(jīng)申 請了專利。其設計與國外座椅滑軌廠家如博澤和佛吉亞等相比較，正在縮短差距。 1.2.3 記憶裝置 座椅記憶器在汽車領域中有著非常廣闊的市場，汽車座椅是衡量汽車性能的重要標注之一，在追求汽車舒適、便捷的當前，駕車人對座椅的舒適便捷性要求也越來越高，電動座椅，尤其是帶記憶的電動座椅越來越受到汽車消費者的青睞。在國外，很多品牌的高檔車都已安置了座椅記憶器；在國內(nèi)，價格合適、功能齊全的座椅記憶器更受青睞，而且由高檔車向中、低檔車拓展的趨勢。 目前市場上的座椅記憶器一般是采用兩種方式來獲取座椅電機轉動數(shù)據(jù) (即汽車座椅的位置數(shù)據(jù) )。一種是利用電位器，這一方案可以記憶較為準確的座椅位置數(shù)據(jù)，但電位器畢竟是有觸點器件，隨著觸點和電阻圖形的磨損會導致控制失靈，因此存在檢測黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 7 精度低與工作壽命短的不足，另外還需要一套與之相配的減速裝置。因此，電位器、減速裝置都為該方案增加了成本。另外一種是利用霍爾傳感器獲取座椅電機轉動數(shù)據(jù)，它彌補了前一種方案在成本和壽命上的問題。 座椅記憶器不僅可以調(diào)節(jié)、記憶座椅位置，還可以調(diào)節(jié)、記憶汽車的左、右后視鏡，以及內(nèi)后視鏡的位置，可實現(xiàn)一鍵將座椅、后視鏡恢復到駕駛的最佳位置。此外，座椅記憶器的各模塊之 間采用 LAN 總線技術進行數(shù)據(jù)傳輸，這樣可大大降低汽車線束的使用量。 座椅記憶器一般配置在豪華車型上，摩托羅拉、西門子等國際知名公司生產(chǎn)的記憶器在市場上占有很大份額，幾乎壟斷著座椅記憶器市場，其價格亦高居不下。 1.2.4 座椅驅動器 早期的汽車座椅多采用人工手動方式來調(diào)節(jié)座椅的前后位置，操作十分不便。座椅驅動器的出現(xiàn)，可以實現(xiàn)座椅位置的自動調(diào)節(jié)。座椅驅動器的技術原來為德國 IMS 公司壟斷。 國內(nèi)研發(fā)并取得成果的企業(yè)并不多，寧波雙林汽車部件股份有限公司通過自主研發(fā)，生產(chǎn)出了國內(nèi)自主知識產(chǎn)權的水平座椅驅動器，并 出口海外，成為世界上最大的座椅驅動器供應商之一，打破了國外企業(yè)壟斷該市場的局面。寧波雙林汽車部件股份有限公司生產(chǎn)的座椅驅動器產(chǎn)品特點包括體積小、噪聲低、振動小、使用壽命長。能解決現(xiàn)有產(chǎn)品占用車內(nèi)座椅空間大的缺點。增加的彈性減振墊，可以使浮動螺母能自動調(diào)整驅動器絲桿及減速機構相對于螺母的嚙合中心位置誤差，大幅度降低調(diào)節(jié)座椅時的噪聲和振動。固定于螺桿上的止動盤、浮動螺母、螺母支架和絲桿強度高，能將座椅上下導軌連接成一體，保證座椅在汽車受到強力沖擊時不會分離，確保了人身安全。 可以預見的是，未來乘用車必然 是朝著低端中配、中端高配的方向發(fā)展，安裝有多極座椅電機、高強度座椅調(diào)角器、精確記憶裝置和座椅驅動器的汽車座椅將有著廣泛的應用范圍，產(chǎn)品市場空間也極為廣闊?？梢哉f，誰先掌握了這些核心技術，誰就能夠奪得未來市場競爭的主動權，誰也就能夠獲得更大的市場份額。 1.2.5 汽車電動座椅控制系統(tǒng) 記憶存儲式座椅控制系統(tǒng)是典型的汽車電子控制系統(tǒng)。汽車電子控制系統(tǒng) ( ECS)是以單片機為中心組成的計算機控制系統(tǒng) ,也可以稱作汽車微機控制系統(tǒng) ,由電子控制單元 ( ECU) 、傳感器和執(zhí)行器組合而成。傳感器是信息采集的主要部件 ,主要 用來采集汽黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 8 車狀態(tài)信息和各種物理、化學及電信息 ,并將信號輸入至 ECU。由傳感器采集的信號分為模擬信號和數(shù)字信號 ,模擬信號需要經(jīng)過 A /D 轉換器轉換成數(shù)字信號再進行處理。 ECU是汽車電子控制系統(tǒng)的核心部件 ,能對傳感器傳遞的信息進行加工處理 ,通過預先編制的控制程序來對信號作出響應 ,并發(fā)出各種控制指令 ,指揮執(zhí)行機構工作。執(zhí)行器是按照ECU 的指示進行動作的部件 ,主要完成 ECU 發(fā)出的各種指令。汽車電子控制系統(tǒng)框圖包括汽車電子控制系統(tǒng)框圖 和記憶存儲式控制器的功能。 本設計所研究的記憶存儲式座椅控制器所要實現(xiàn)的基本功能如下 ； (1)能夠調(diào)節(jié)座椅前端升降、垂直升降、水平滑動以及椅背角度 4個位置 ； (2)能夠存儲駕駛員調(diào)整后的后視鏡和座椅的位置 ； (3)能夠調(diào)用駕駛員存儲后視鏡和座椅的位置； (4)記錄 3組位置信息。 1.3 設計主要 技術指標 表 1.1 中華人民共和國對汽車座椅的基本尺寸規(guī)定 項目 指標 代碼 說明 座椅高 380460 1H 推薦值 座椅深 400460 1L 推薦值 座椅寬 450 1W 推薦值 座椅角 3 7 1 推薦值 靠背高 450550 1A 帶頭枕的靠背此尺寸可以增加但增加部分的寬度應減小 靠背寬 440480 2W 推薦值 靠背與座椅夾角 90 105 3 推薦值 靠背角調(diào)整范圍 20 2 推薦值 座椅上下調(diào)整范圍 60 3H 推薦值 座椅前后調(diào)整范圍 100 2L 推薦值 設計座椅時可以參見圖 1.2 來對應參數(shù)： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 9 圖 1.2 座椅主要尺寸規(guī)范 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 10 第 2 章 設計方案的確定 2.1 水平控制系統(tǒng)直流伺服電動機的計算和選擇 圖 2.1 電動座椅底架內(nèi)部結構 （ 1）等效負載轉矩的計算： 已知座椅（含駕駛員）的最 大重量為 W=1500N,導軌上的摩擦系數(shù)為 =0.065，絲絲杠的導程為sph=0.006，絲杠螺母傳動副的傳動效率為 =0.8，根據(jù)機械效率公式，換算到電機軸上的轉矩為： 10 . 0 6 5 1 5 0 0 0 . 0 0 6 0 . 1 1 6 2 52 2 0 . 8spwhT N m 由于座椅的重量較大，絲杠傳動副必須預緊，其預緊力為最大軸向載荷的 13即： 11 0 . 0 6 5 1 5 0 0 3 2 . 533zF W N 取螺母內(nèi)部的摩擦系數(shù)為m=0.3，則絲杠預緊后的摩擦轉矩為： 23 2 . 5 0 . 0 0 60 . 3 0 . 0 9 322z s pmFhT N m 所以，電動機軸上的等效轉矩為： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 11 12 0 . 1 1 6 2 5 0 . 0 9 3 0 . 2 0 9 2LT T T N m （ 2）等效轉動慣量的計算 座椅換算到電動機軸上的轉動慣量1J： 2 2 7 21 221 1 5 0 0 0 . 0 0 6 1( ) ( ) 3 . 5 6 1 02 1 0 2 2 0sphwJ K g mgi 傳動系統(tǒng)（絲杠 減速器）換算到電動 機軸上的轉動慣量2J： 傳動件名稱 大齒輪 小齒輪 絲杠 節(jié)圓直徑 2d=100 1d=50 長度 L=110mm 寬度或長度 2b=40 1b=20 導程sph=6mm 材質(zhì) 鋼 鋼 減速比 i=20 i=20 所以4 4 3824 43521114 4332222( 0 . 0 1 2 ) 0 . 1 1 7 . 8 5 1 03 . 0 7 1 03 2 3 2( 0 . 0 5 ) 0 . 0 2 7 . 8 5 1 09 . 6 3 1 03 2 3 2( 0 . 1 ) 0 . 0 4 7 . 8 5 1 03 . 0 8 1 03 2 3 2SggDlJ k g mdbJ k g mdbJ k g m 因此 2 4221 2 1 . 0 6 1 0gsgJJJ J k g mi 所以換算到電動軸上的等效轉動慣量為： 4212 1 . 0 6 3 1 0LJ J J K g m 由 0 . 2 0 9 2 5LT N m421 . 0 6 3 1 0LJ k g m 查選電動機 德昌直流電動機 HF751 系列 BC03014，參數(shù)如下： 額定輸出功率： RP=0.45KW 額定轉矩：MT=0.456Nm 額定轉速： n=3800 minr 轉矩常數(shù)：TK=0.032 感應電壓常數(shù)：eC=0.0034 轉子慣量： J=0.10 2210 Kg m 電機摩擦系數(shù)： =0.00012 電樞阻抗：aR=0.2 電樞電感：aL=11mH 電機回路總電阻： R=0.914 機械時間常數(shù)：mt=3.6ms 電器時間常數(shù)：et=3ms 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 12 所以，電動機的狀態(tài)空間表示為： () ( ) ( )( ) ( ) ( )d x t A x t B u tdty t C x t D u t其中： 0 1 00 0 . 1 2 3 20 0 . 3 9 1 8 . 2A, 0 0 9 0 .9B , 1 0 0C , 0D 所以根據(jù)直流伺服電動機的選取，本文選擇 PWM 功率放大器的相關參數(shù)為： 開關頻率： f=20KHz 開關周期：51 5 1 0STsf 放大系數(shù)： 1 3 . 5 4 . 53dP W M cUK U 2.2 垂直系統(tǒng)的直流伺服電動機的計算和選擇 （ 1）等效負載轉矩的計算 已知座椅（含駕駛員）的最大重量為 W=1500N,導軌上的摩擦系數(shù)為 =0.1，絲杠的導程為sph=0.006m，絲杠螺母傳動副的傳動效率為 =0.8， 根據(jù)機械效率公式，換算到電機軸上的轉矩為： 10 . 1 1 5 0 0 0 . 0 0 6 0 . 1 82 2 0 . 8spwhT N m 由于座椅的重量較大，絲杠傳動副必須預緊，其預緊力為最大軸向載荷的 13即： 11 0 . 1 1 5 0 0 5 033zF W N 取螺母內(nèi)部的摩擦系數(shù)為m=0.3，則絲杠預緊后的摩擦 轉矩為： 25 0 0 . 0 0 60 . 3 0 . 0 1 4 322z s pmFhT N m 所以，電動機軸上的等效轉矩為： 12 0 . 1 8 0 . 0 1 4 3 0 . 1 9 4 3LT T T N m （ 2）等效轉動慣量的計算 座椅換算到電動機軸上的轉動慣量1J: 根據(jù)轉動慣量換算的功能相等原則有： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 13 2 2 8 21 221 1 5 0 0 0 . 0 0 6 1( ) ( ) 3 . 8 1 02 1 0 2 6 0sphwJ K g mgi 傳動系統(tǒng)（絲杠 減速器）換算到電動機軸上的轉動慣量2J： 傳動件名稱 大齒輪 小齒輪 絲杠 節(jié)圓直徑 2d=100 1d=50 長度 L=150mm 寬度或長度 2b=40 1b=20 導程sph=5mm 材質(zhì) 鋼 鋼 減速比 i=20 i=2 所以4 4 3824 43521114 4332222( 0 . 0 3 ) 0 . 1 5 7 . 8 5 1 09 . 3 6 1 03 2 3 2( 0 . 0 2 ) 0 . 0 2 7 . 8 5 1 02 . 4 7 1 03 2 3 2( 0 . 1 2 ) 0 . 0 4 7 . 8 5 1 06 . 3 9 1 03 2 3 2SggDlJ k g mdbJ k g mdbJ k g m 因此 2 6221 2 4 . 3 1 0gsgJJJ J k g mi 所以換算到電動軸上的等效轉動慣量為： 4212 4 . 3 4 1 0LJ J J K g m 由 0 .1 9 4 3LT N m624 . 3 4 1 0LJ k g m 查選電動機 德昌直流電動機 HF751 系列 BC03017，參數(shù)如下： 額定輸出功率： RP=0.03KW 額定轉矩：MT=0.356Nm 額定轉速： n=2800 minr 轉矩常數(shù)：TK=0.0428 感應電壓常數(shù)：eC=0.0046 轉子慣量： J=0.10 2210 Kg m 電機摩擦系數(shù)： =0.00013 電樞阻抗：aR=0.2 電樞電感：aL=12mH 整個回路總電阻： R=1.558 機械時間常數(shù)：mt=2.6ms 電器時間常數(shù)：et=3.5ms 所以，電動機的狀態(tài)空間表示為： () ( ) ( )( ) ( ) ( )d x t A x t B u tdty t C x t D u t黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 14 其中： 0 1 00 0 . 1 3 4 2 . 80 0 . 3 5 4 1 6 . 7A, 0 0 8 3 .3B , 1 0 0C , 0D 所以根據(jù)直流伺服電動機的選取，本文選擇 PWM 功率放大器的相關參數(shù)為： 開關 頻率： f=20KHz 開關周期：51 5 1 0STsf 放大系數(shù)： 1 3 . 5 4 . 53dP W M cUK U 2.3 電動座椅靠背系統(tǒng)的研究及其直流伺服電機的選擇計算 已知廠家給出的電動座椅靠背調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要參數(shù)如下： 采用齒輪機構進行間歇式調(diào)節(jié)： 其中：齒輪的模數(shù) m=5，齒輪的齒數(shù) z=29, 齒輪直徑 D=mz=80mm 靠背調(diào)節(jié)的圓周速度： v=300-500 minmm 靠背的回轉半徑： r=600mm 最大回轉角： 90 圖 2.2 靠背調(diào)節(jié)機構 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 15 靠背的等效轉動慣量： 2 2 3 21 1 ( 0 . 2 0 . 6 ) 1 . 2 4 8 1 03J W K g m 因此 2 4221 2 3 . 0 6 1 0gsgJJJ J k g mi 所以換算到電動軸上的等效轉動慣量為： 3212 1 . 5 5 4 1 0LJ J J K g m 圖 2.3 靠背調(diào)節(jié)機構工作情況 由 0 .1 9 4 3LT N m624 . 3 4 1 0LJ k g m 查選電動機 德昌直流電動機 HF751 系列 BC03006，參數(shù)如下： 額定輸出功率： RP=0.0248KW 額定轉矩：MT=0.167Nm 額定轉速： n=4700 minr 轉矩常數(shù)：TK=0.0204 感應電壓常數(shù)：eC=0.00266 轉子慣量： J=0.20 2210 Kg m 電機摩擦系數(shù)： =0.00031 電樞阻抗：aR=1.534 電樞電感：aL=30mH 機械時間常數(shù)：mt=19.69ms 電器時間常數(shù)：et=2.04ms 所以，電動機的狀態(tài)空間表示為： () ( ) ( )( ) ( ) ( )d x t A x t B u tdty t C x t D u t其中： 0 1 00 0 . 3 1 2 0 . 40 0 . 2 6 6 1 5 3 . 4A, 0 0 3 3 .3B , 1 0 0C , 0D 所以根據(jù)直流伺服電動機的選取，本文選擇 PWM 功率放大器的相 關參數(shù)為： 開關頻率： f=20KHz 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 16 開關周期：51 5 1 0STsf 放大系數(shù)： 13 4 . 33dP W M cUK U 通過對座椅電機的設計計算初步選擇德昌系列電機，由于質(zhì)量按最大載重質(zhì)量計算，所以電機比實際選用略大，但一定滿足使用要求。 2.4 本章小結 本章 首先確定了電動座椅內(nèi)部結構的設計，包括對傳動機構絲杠的計算和電機的選擇，以電機的選擇這一部分作為重點。本文通過大量查閱資料和研究，了解了計算座椅所應用的相關參數(shù)數(shù)據(jù)和計算步驟。這章的驗算是為下 章的設計做鋪墊，所以必須設計準確。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 17 第 3 章 電路系統(tǒng)設計 3.1 基本工作電路 電路機構由調(diào)整電機、座椅控制開關組件、電源等組成。如圖 3.1 為電動座椅后端上升時的電流流向圖。 圖 3.1 電動座椅后端上升時的電流流向圖 帶有存儲功能的駕駛座的電動座椅控制電路系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可使座椅獲得 5 個自由度。進行調(diào)節(jié)時，由按鈕控制調(diào)節(jié)量，然后利用存儲功能和開關控制某一位置的數(shù)據(jù)存儲：座椅位置信號取自滑動變阻器上獲得的電壓降，根據(jù)每一自由度電動機驅動座椅，從而 使滑動變阻器隨動，由此改變變阻器上電壓降的數(shù)值?？刂蒲b置識別座椅的運動機構是否到達止點，到達止點位置時，控制裝置及時切斷供給電動機的電源，保護電動機和座椅驅動結構。 此外，還有不帶存儲功能的電動座椅系統(tǒng)。不帶存儲功能的電動座椅比帶位置存儲功能的電動座椅簡單一些，它電動座椅開關、腰墊開關和多個直流電動機組成。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 18 圖 3.2 電動座椅電路圖 其工作原理是：電動座椅開關與腰墊開關接 受來自電源的電流，開關閉合，直流輸送到相應的電動機；電動機轉動，驅動座椅的各個部分動作，實現(xiàn)座椅的調(diào)整。這種控制系統(tǒng)的功能與帶電腦的相似，但無座椅記憶功能，不能自動回位。后排乘客電動座椅裝有回位開關，可由駕駛員控制它回位。 3.2 廣州本田雅閣轎車的駛席座椅控制電路 廣州本田雅閣轎車駕駛座椅有八種可調(diào)方式：前端上、下調(diào)節(jié)；后端上、下調(diào)節(jié)；前、后調(diào)節(jié)；向前、向后傾斜調(diào)節(jié)，電路圖見圖 7。 通過電動座椅調(diào)節(jié)開關，即可完成不同的調(diào)節(jié)功能，如電動座椅前端上、下調(diào)節(jié)，其電路為： （ 1） 向下調(diào)節(jié) 當將電動座椅前端上、 下調(diào)節(jié)開關打到“向下”位置時，電路中的電流為：電源正極直流電 斷路器 /繼電器盒 2 紅 藍線 紅 白線 電動座椅開關端子 1 右側電機 電動座椅開關端 子 10 黃 紅線 電動機端子 1 成員座椅前 后調(diào)整電機 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 19 電動機端子 2 白線 6 節(jié)點 動座椅開關 端子 棕色線 搭鐵。前端上、下調(diào)節(jié)電動機起動，座椅前端向下移動。 圖 3.3 廣州本田雅閣轎車駕駛席電動座椅電路 （ 2） 向上調(diào)節(jié) 當將電動座椅前端上、下調(diào)節(jié)開關打到“向下”位置時，電路中的電流為：電源正極直流電 斷路器 /繼電器盒 2 紅 藍線 紅 白線 電動座椅開關端子 1 右側黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 20 電機 電動座椅開關端子 6 白線 電動機端子 2 成員座椅前 后調(diào)整電機 電動機端子 1 黃 紅線 10 節(jié)點 動座椅開關端子 棕色線 搭鐵。前端上、下調(diào)節(jié)電動機起動，座椅前端向上移動。 3.3 本章小結 本章 主要對電動記憶座椅的電路系統(tǒng)進行了研究，電路系統(tǒng)是座椅運動中重 要的環(huán)節(jié)，必須研究清楚，通過幾周認真的學習分析了電路系統(tǒng)的功能作用及電流的走向，座椅運動時電路路線走向，為下一步編程做準備。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 21 第 4 章 座椅硬件虛擬構建 硬件系統(tǒng)是汽車電動座椅的核心和骨架部分，硬件系統(tǒng)主要有傳動部分和執(zhí)行機構組成的。建立主要需要設計座椅底架和靠背機構。 4.1 電動座椅的構造 4.1.1 電動機 電動座椅多采用永磁式雙向直流電動機，為防止電機過載，電機內(nèi)一般都裝有斷路器。由于座椅的類型不同，一般一個座椅可裝 2 個、 3個、 4個或 6個電機。 4.1.2 傳動和執(zhí)行機構 它們的 作用是把電機的旋轉運動轉變成座椅的上下、前后移動或靠背的傾斜擺動。絲杠和螺母機構是核心部件，它具有較大的傳動比且自鎖性能良好。 （ 1）縱向調(diào)整機構 縱向調(diào)整機構由外殼、絲杠、塑料螺母等組成，原理是通過電機帶動絲杠，絲杠旋轉，由于螺母固定在車架上不動，所以座椅沿絲杠方向移動。座椅向前或向后移動。 （ 2）高度調(diào)整機構 高度調(diào)整機構由外殼、絲杠、塑料螺母等組成，原理是當開關閉合，電動機正轉，依次經(jīng)外殼、絲杠塑料螺母，然后螺母推動連桿繞著一個固定的點轉動，于是座椅經(jīng)連桿支架垂直升高。當電機反轉時，座椅垂直降低。 4.2 傳動部分的設計 根據(jù)廠家的設計要求選取設計螺桿： 螺桿模數(shù)： 1m 螺桿齒距： 3.141XP 分度圓直徑：1 18d 頭數(shù)： 1 直徑系數(shù)： 18q 頂圓直徑：1 20ad 根圓直徑：2 15.6ad 螺距： 3.141 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 22 圖 4.1 座椅 底架初步設計 圖 4.2 座椅底架內(nèi)部結構 黑龍江工程學院本科生畢業(yè) 設計 23 圖 4.3 座椅底架的設計 4.3 靠背調(diào)節(jié)機構 靠背調(diào)節(jié)機構的主要部件是鉸鏈銷釘、鏈輪、內(nèi)齒輪、外齒輪等。