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SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
李程
系部
汽車與交通工程
專業(yè)、班級
車輛07-2
指導(dǎo)教師姓名
崔宏耀
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
否
題目名稱
拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設(shè)計
一、設(shè)計（論文）目的、意義
隨著汽車電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的逐步成熟和汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究是汽車未來的發(fā)展趨勢。
汽車線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動作經(jīng)過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機構(gòu)的一種系統(tǒng)。目前包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級轎車、跑車及概念車上有廣泛的應(yīng)用，它為自動駕駛提供了良好的平臺。
汽車離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種。其中拉線式：布置方便，摩擦損失大機械式受車架、車身變形影響大兩種機械式操縱機構(gòu)的比較桿系傳動：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；壽命長；可靠性高；缺點：關(guān)節(jié)點多，摩擦損失大，不適合遠(yuǎn)距離操縱，受車身或車架的變形影響。拉線傳動：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；克服了桿系傳動的不適合遠(yuǎn)距離操縱，受車身或車架的變形影響缺點；可采用吊掛式的踏板；缺點：繩索的壽命短，拉伸剛度??；拉伸變形導(dǎo)致增加踏板行程。
本設(shè)計針對拉線操縱式離合器設(shè)計線控操縱系統(tǒng)，可與原系統(tǒng)的功能進(jìn)行切換工作。
二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
基本參數(shù)
參考捷達(dá)轎車動力系統(tǒng)
驅(qū)動型式：發(fā)動機前橫置前輪驅(qū)動
總質(zhì)量：1.5t
驅(qū)動橋滿載：0.8T;
最大爬坡：30%
設(shè)計線控離合器
設(shè)計的主要內(nèi)容：
（1）研究汽車離合器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計；
（2）分析離合器接合過程；
（3）分析計算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學(xué)模型；
（4）選擇驅(qū)動裝置，設(shè)計傳動機構(gòu)，設(shè)計布置形式。
（5）設(shè)計控制系統(tǒng)。
技術(shù)要求（研究方法）：
（1）響應(yīng)速度優(yōu)于0.2秒；
（2）動作無沖；
（3）結(jié)構(gòu)尺寸小，便于安裝；
三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果
設(shè)計圖紙（合0號圖紙1張布置圖及傳動機構(gòu)）；
設(shè)計說明書（2萬字左右）；
相關(guān)外文翻譯（1篇2千字左右）；
控制系統(tǒng)硬件軟件（執(zhí)行機構(gòu)可模擬）；
四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第2周
（2）整體方案設(shè)計，完成系統(tǒng)示意圖（手繪）第3周
（3）傳動機構(gòu)設(shè)計計算，系統(tǒng)布置，4-5周
（4）控制系統(tǒng)設(shè)計6-12周
（5）編寫設(shè)計說明書13周
（6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改 第14、15周
（7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯 第16周
五、主要參考資料
[1]王曉明，電動機的單片機控制（第3版）[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2011
[2]王吉忠.尹寧霞.王澤鵬，車用單片機系統(tǒng)[M]，實驗教程.中國電力出版社，2009.
[3]孫同景.陳桂友，F(xiàn)reescale9S12十六位單片機原理及嵌入式開發(fā)技術(shù)[M]，機械工業(yè)出版社，2010.
[4]李涵武.趙雨旸，汽車電器與電子技術(shù)[M]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009.
[5]任桂周.侯樹展.曲金玉，汽車電子新興技術(shù)—線控技術(shù)[J].山東理工大學(xué)，2007.
[6]盧靜.陳非凡.張高飛，基于單片機的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計[J]，北京：北京機械工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002
[7]王鑒光，電動機控制系統(tǒng)[M]，北京：北京機械工業(yè)出版社，1994.
[8]儲愛華.張植保.朱磊，無刷直流電動機在混合動力汽車電控離合器系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]，電控離合器，2009.
[9]徐石安.江發(fā)潮，汽車離合器[M]，北京：清華大學(xué)出版社，2005.
[10]陶永華，新型PID控制及其應(yīng)用[M]，機械工業(yè)出版社.，2002
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目: 拉線操縱式離合器
電子線控系統(tǒng)設(shè)計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-2班
學(xué) 生 姓 名: 李 程
導(dǎo) 師 姓 名: 崔 宏 耀
開 題 時 間: 2011年2月28日
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學(xué)生姓名
李 程
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程B07—2班
指導(dǎo)教師姓名
崔宏耀
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
否
題目名稱
拉線操縱式離合器電子線控系統(tǒng)設(shè)計
1、 課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
（一）線控技術(shù)的現(xiàn)狀
目前，線控技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于航空業(yè)，用線控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的液壓和機械系統(tǒng)已經(jīng)成為技術(shù)發(fā)展的趨勢，采用線控技術(shù)的制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)有望在未來汽車上率先獲得應(yīng)用，不久的將來線控離合器也將會出現(xiàn)在汽車上。國外GM、DELPHI、KOYO、TRW、BENZ等公司已運用線控技術(shù)開發(fā)了概念車。
汽車的各種操縱系統(tǒng)正向電子化、自動化方向發(fā)展，在未來十年內(nèi)，傳統(tǒng)的汽車機械操縱系統(tǒng)將變成通過高速容錯通信總線與高性能CPU相連的電氣系統(tǒng)。如汽車將采用電氣馬達(dá)和電控信號來實現(xiàn)線控駕駛(steerbywire)、如線控制動（brake by-wire）、線控轉(zhuǎn)向（steer by-wire）、線控油門（throttle by-wire）、線控懸架（suspension by-wire），線控離合器等正在加緊研究開發(fā)。當(dāng)線控這一目標(biāo)實現(xiàn)時，汽車將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品，發(fā)動機、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向機全都不見了，線控系統(tǒng)將完全取代現(xiàn)有系統(tǒng)中的液壓和機械控制,汽車可以說是一臺裝在輪子上的計算機。
例：線控技術(shù)在可駕駛?cè)剂想姵仄嚿系膽?yīng)用—通用HY
HY線控汽車一改傳統(tǒng)機械連桿的傳動方式，采用電子信號來操縱油門、制動和轉(zhuǎn)向機構(gòu)。取消了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤、油門、制動踏板，所有的操作都集中在一個手柄上，駕駛員可以用一只手完成所有的操作。當(dāng)駕駛員要加速或減速時，可以向左或者向右推動手柄；制動按鈕也安裝在這個手柄上，要制動時按一下制動按鈕；當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，駕駛員只需向上或者向下推動手柄。
電子線控裝置構(gòu)成了一套操作靈活方便的控制單元，這一套控制單元被稱為“X-drive”。它取代了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤等，使得駕駛員用一只手就可以完成所有的加速、減速（制動）、轉(zhuǎn)彎等操作。
傳統(tǒng)的汽車是通過一套機械裝置，比如轉(zhuǎn)向桿等，通過操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動而使車輪轉(zhuǎn)動。線控技術(shù)是將駕駛員要轉(zhuǎn)向的指令轉(zhuǎn)化為電子脈沖信號，傳感器捕捉電子脈沖信號，這個電子脈沖信號驅(qū)動由電子控制的電機來使得車輪轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)動。線控系統(tǒng)就是將駕駛員的指令轉(zhuǎn)化成電信號，用這個電信號去驅(qū)動電機。由于軟件決定了汽車行駛特征，比如加速、減速（制動）、轉(zhuǎn)彎等，所有的工作只是轉(zhuǎn)載、執(zhí)行相應(yīng)的軟件程序。
（二）研究線控技術(shù)的目的和意義
目的：隨著汽車電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的逐步成熟和汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車線控技術(shù)也逐步得到青睞和深入研究是汽車未來的發(fā)展趨勢。
汽車線控技術(shù)就是將駕駛員的操縱動作經(jīng)過傳感器變成電信號，通過電纜直接傳輸?shù)綀?zhí)行機構(gòu)的一種系統(tǒng)。目前包括線控?fù)Q檔系統(tǒng)、線控制動系統(tǒng)、線控懸架系統(tǒng)、線控增壓系統(tǒng)、線控油門系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高級轎車、跑車及概念車上有廣泛的應(yīng)用，它為自動駕駛提供了良好的平臺。
汽車離合器操縱形式有液壓和拉線式兩種。其中拉線式：布置方便，摩擦損失大機械式受車架、車身變形影響大兩種機械式操縱機構(gòu)的比較桿系傳動：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；壽命長；可靠性高；缺點：關(guān)節(jié)點多，摩擦損失大，不適合遠(yuǎn)距離操縱，受車身或車架的變形影響。拉線傳動：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；成本低；克服了桿系傳動的不適合遠(yuǎn)距離操縱，受車身或車架的變形影響缺點；可采用吊掛式的踏板；缺點：繩索的壽命短，拉伸剛度小；拉伸變形導(dǎo)致增加踏板行程。本設(shè)計針對拉線操縱式離合器設(shè)計線控操縱系統(tǒng)，可與原系統(tǒng)的功能進(jìn)行切換工作。
意義：由于操縱控制通過駕駛員的手完成，不需要轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車的安全性和舒適性，并為汽車設(shè)計提供了更大的設(shè)計空間，便于實現(xiàn)個性化設(shè)計。由于駕駛特性如制動、轉(zhuǎn)向、加速等過程都是程序設(shè)定的，設(shè)計師可設(shè)計不同的程序供用戶選擇。同時汽車比質(zhì)量變輕，性能高（響應(yīng)快）。線控系統(tǒng)取消了許多機械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡化了結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝并簡化維護工作，可能磨損的部件更少了，維護用品也可大大減小，減少維護費用。若使用線控制動無需制動液，使汽車更為環(huán)保，減少維護。汽車的車內(nèi)娛樂裝置也集成到網(wǎng)絡(luò)之中，使得汽車導(dǎo)航和自動駕駛成為可能，整個汽車就是一個完整的電路整體。安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口（模塊結(jié)構(gòu)），隔板間無機械連接，簡單布置就能增加電子控制功能。線控技術(shù)將會給汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了劃時代的飛躍。
當(dāng)然，目前線控技術(shù)還有很多的不足，如電子設(shè)備還相當(dāng)?shù)牟豢煽俊姶鸥蓴_、器件失效、軟件程序的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)攻擊等等。一旦電路失效而沒有機械冗余就會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果——轉(zhuǎn)向失靈、油門難以控制和不能制動!所以線控技術(shù)研究的重點應(yīng)該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。
（三）線控技術(shù)的發(fā)展前景
在國內(nèi)，除了同濟大學(xué)研究完成的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外，由北京理工大學(xué)完成的“一種電動車輛動力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品及其應(yīng)用”獲得了2004年度國家技術(shù)發(fā)明獎。其中的一項技術(shù)就是利用線控同步換檔和行星傳動技術(shù)，取消了主離合器，簡化了換檔機構(gòu)，研制了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能匹配優(yōu)良的線控行星變速器。國內(nèi)的一些高校也正在進(jìn)行線控技術(shù)的研究。
線控技術(shù)研究的難點在于高性能控制器的研制，要求在整個系統(tǒng)中有精確高速的通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)，使控制中心和執(zhí)行器之間能完全協(xié)調(diào)、匹配工作；而且需要高效的容錯技術(shù)，使得系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠保障一定的安全，即系統(tǒng)有好的可靠性。
目前線控技術(shù)在汽車中的應(yīng)用還不成熟。但隨著汽車各系統(tǒng)的電子化、集成化的發(fā)展需要，線控技術(shù)發(fā)展迅速，作為一種汽車高新電子技術(shù)，線控技術(shù)必將得到廣泛的應(yīng)用。但電子化不可能完全取代機械化，機械系統(tǒng)的損壞通常都是有過程的，而線控制系統(tǒng)的失效是瞬間的。如果線控制系統(tǒng)失效那一刻汽車的速度行駛過高，造成的后果就可能非常嚴(yán)重。電子控制要完全取代機械操作還需要時間。
2、 設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
基本參數(shù)
參考捷達(dá)轎車動力系統(tǒng)
驅(qū)動型式：發(fā)動機前橫置前輪驅(qū)動
總質(zhì)量：1.5t
驅(qū)動橋滿載：0.8T;
最大爬坡：30%
設(shè)計線控離合器
設(shè)計的主要內(nèi)容：
（1）研究汽車離合器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計；
（2）分析離合器接合過程；
（3）分析計算離合器的操縱力變化規(guī)律建立離合器的力學(xué)模型；
（4）選擇驅(qū)動裝置，設(shè)計傳動機構(gòu)，設(shè)計布置形式。
（5）設(shè)計控制系統(tǒng)。
擬解決的主要問題：
（1）機構(gòu)響應(yīng)速度優(yōu)于0.2秒；
（2）動作無緩沖；
（3）結(jié)構(gòu)尺寸小，便于安裝
（4）完成設(shè)計圖紙（合0號圖紙1張布置圖及傳動機構(gòu)）；
（5）編寫設(shè)計說明書（2萬字左右）；
（6）相關(guān)外文翻譯 （1篇2千字左右）；
（7）控制系統(tǒng)硬件軟件軟件（執(zhí)行機構(gòu)可模擬）。
三、技術(shù)路線（研究方法）
調(diào)查研究
資料采集、分析、整理，市場調(diào)研，了解實物特征及工作太原理
合理的選擇零部件及尺寸參數(shù)，合理布局
各種參數(shù)的計算，修改優(yōu)化，對運動部件運動仿真的研究
編出正確工作控制程序
畫出裝配圖，工作原理圖，工作電路圖
完成設(shè)計
四、進(jìn)度安排
第 2 周 （1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告
第 3 周 （2）整體方案設(shè)計，完成系統(tǒng)示意圖（手繪）
第 4- 5 周 （3）傳動機構(gòu)設(shè)計計算，系統(tǒng)布置，
第6-12 周 （4）控制系統(tǒng)設(shè)計
第 13 周 （5）編寫設(shè)計說明書
第 15 周 （6）畢業(yè)設(shè)計（論文）審核、修改
第 16 周 （7）畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準(zhǔn)備及答辯
五、參考文獻(xiàn)
[1]王曉明，電動機的單片機控制（第3版）[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2011
[2]王吉忠.尹寧霞.王澤鵬，車用單片機系統(tǒng)[M]，實驗教程.中國電力出版社，2009.
[3]孫同景.陳桂友，F(xiàn)reescale9S12十六位單片機原理及嵌入式開發(fā)技術(shù)[M]，機械工業(yè)出版社，2010.
[4]李涵武.趙雨旸，汽車電器與電子技術(shù)[M]，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009.
[5]任桂周.侯樹展.曲金玉，汽車電子新興技術(shù)—線控技術(shù)[J].山東理工大學(xué)，2007.
[6]盧靜.陳非凡.張高飛，基于單片機的無刷直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計[J]，北京：北京機械工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002
[7]王鑒光，電動機控制系統(tǒng)[M]，北京：北京機械工業(yè)出版社，1994.
[8]儲愛華.張植保.朱磊，無刷直流電動機在混合動力汽車電控離合器系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]，電控離合器，2009.
[9]徐石安.江發(fā)潮，汽車離合器[M]，北京：清華大學(xué)出版社，2005.
[10]陶永華，新型PID控制及其應(yīng)用[M]，機械工業(yè)出版社.，2002
[11]謝世杰.陳生譚.樓順天，數(shù)字PID算法在電機控制中的應(yīng)用[J]，汽車電子技術(shù). 2004
[12]席軍強.陳慧巖.丁華榮，電機驅(qū)動自動離合器可行性研究[J]，車輛動力與技術(shù)2001
[13]胡波.孟永鋼.溫詩鑄，電控摩擦離合器的初步實驗研究[J]，北京：清華大學(xué)摩擦學(xué)國家重點實驗室學(xué)報，2004
[14]潘新民.王燕芳，微型計算機控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.
[15]胡壽松，自動控制原理[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994.
[16]王田苗．機電控制基礎(chǔ)理論及應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2003.
[17]胡躍明．非線性控制系統(tǒng)理論與應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2002.
[18]Chiang RY.Safonov MGH ∞ synthesis using a bilinear pole shifting transform[C]，1992
[19]Dai HY.Zhang H Q. Zhang WH Robust performance analysis of active suspension with model uncertainty using structured singular value u approach [C]，1998
六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
開題報告撰寫要求
一、“開題報告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進(jìn)度安排；
6. 主要參考文獻(xiàn)。
二、“開題報告”撰寫規(guī)范
請參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
SY-025-BY-4
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄
日期
地點
指導(dǎo)方式
指導(dǎo)記錄
（指導(dǎo)內(nèi)容、存在問題及解決思路）
學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
地點
指導(dǎo)方式
指導(dǎo)記錄
（指導(dǎo)內(nèi)容、存在問題及解決思路）
學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
日期
地點
指導(dǎo)方式
指導(dǎo)記錄
（指導(dǎo)內(nèi)容、存在問題及解決思路）
學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名：
#include
/* common defines and macros */
#include /* derivative information */
#pragma LINK_INFO DERIVATIVE "mc9s12xs128"
void SetBusCLK_16M(void) //設(shè)置總線頻率
{
CLKSEL=0X00;
PLLCTL_PLLON=1;
SYNR=0x00 | 0x01;
REFDV=0x80 | 0x01;
POSTDIV=0x00;
_asm(nop);
_asm(nop);
while(!(CRGFLG_LOCK==1)); //when pll is steady ,then use it;
CLKSEL_PLLSEL =1; //engage PLL to system;
}
void PWM_Init(void) //設(shè)置PWM
{
PWME=0x00; //禁止
PWMPRCLK=0x44; //時鐘預(yù)分頻A=B=16M/16=1MHZ
PWMSCLA=10; //SA=A/2/10=50kHZ
PWMSCLB=10; //SB=B/2/10=50kHZ
PWMCTL=0x00; //控制寄存器設(shè)置
PWMCLK=0xff; //PWM3--時鐘寄存器為SB
PWMPOL=0xff; //Duty=High Time 極性設(shè)置 1,高電平輸出
PWMCAE=0x00; // left-aligned 左對齊方式
PWMPER0=100; //Frequency=50x1000/100=500 HZ 周期寄存器設(shè)置
PWMPER1=100;
}
void ATD_Init(void)//8bit模式
{
ATD0CTL2=0x40; //禁止外部觸發(fā), 中斷禁止
ATD0CTL3=0xc0; //7:1數(shù)據(jù)右對齊無符號,每次轉(zhuǎn)換8個序列, No FIFO, Freeze模式下繼續(xù)轉(zhuǎn)
ATD0CTL4=0x17; //765: 采 樣 時 間 為 4 個 AD 時 鐘 周期,ATDClock=[BusClock*0.5]/[PRS+1]=1MHz(BusClock=80MHz)
ATD0CTL5=0x30; //6:0 特殊通道禁止,5:1 連續(xù)轉(zhuǎn)換 0 單次轉(zhuǎn)換 ,4:1 多通道輪流采樣3210:第一通道指定
ATD0DIEN=0x00;
}
void Dly_ms(int ms)
{
int ii,jj;
if (ms<1) ms=1;
for(ii=0;iip2)
{
//線性控制車速與占空比。
PWMDTY1=0;
PWME_PWME0=1;
PWME_PWME1=1;
}
else if(p1
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