【正文】 盤轉(zhuǎn)角和疊加轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，通過比較單、雙行星齒輪機(jī)構(gòu)輸出軸與輸入軸的轉(zhuǎn)速差，推導(dǎo)出基于雙行星齒輪機(jī)構(gòu)的電機(jī)轉(zhuǎn)角隨方向盤轉(zhuǎn)角及 傳動(dòng)比的變化關(guān)系；為了改善汽車的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)向特性及其在高速直線行駛時(shí)的抗干擾能力，以車速為輸入變量，參考車輛系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)增益的變化范圍，構(gòu)建了可變傳動(dòng)比計(jì)算模型。同時(shí)同濟(jì)大學(xué) 2021 年開發(fā)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于 4 WD電動(dòng)車 “ 春暉三號(hào) ” 。在分析裝載機(jī)路感特性的基礎(chǔ)上，提出控制策略，設(shè)計(jì)了一種基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的自適應(yīng) PID 控制器 [3]，實(shí)現(xiàn)了 PID 參數(shù)的在線調(diào)整；利用 Riccati 方程對汽車線控轉(zhuǎn)向傳感器故障進(jìn)行了重構(gòu)研究，同時(shí)利用雙自適應(yīng) Kalman 濾波對線控轉(zhuǎn)向傳感器進(jìn)行故障診斷 [45]，并進(jìn)行了容錯(cuò)控制。 光洋主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 如圖 14。為了消除這種現(xiàn)象，通過追加 “ 反作用力馬達(dá) ” ，可避免將扭矩傳給司機(jī)。其結(jié)構(gòu)類似于寶馬采用的德國 ZF Lenksysteme 公司開發(fā)的裝置，使用多個(gè)行星齒輪裝置，改變輪胎的后傾角。轉(zhuǎn)向助力的大小則通過單獨(dú)控制的模塊控制。通常一般轎車傳動(dòng)比為 16:1 和 18:1 之間，而寶馬的主動(dòng)前輪 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比可以在 10:1 至 18:1 間連續(xù)變化，其傳動(dòng)比與車輛速度的關(guān)系曲線如圖 4 所示。 該結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn) 向軸一端通過與輸入太陽輪相聯(lián)，輸入太陽輪一側(cè)與雙行星齒輪的一側(cè)相聯(lián)，雙行星齒輪的另一側(cè)與輸出太陽輪相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)駕駛員施加的轉(zhuǎn)矩向轉(zhuǎn)向器提供轉(zhuǎn)矩。目前汽車的發(fā)展方向是安全、節(jié)能和環(huán)保，作為汽車主動(dòng)安全的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步從簡單的純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) [1]（ Manual Steering， MS）、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Hydraulic Power Steering， HPS）、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Electric Power Steering， EPS）的發(fā)展過程。并指出通過與其他動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)底盤一體化集成控制將是主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)未來的發(fā)展方向。在國內(nèi)外部分汽車上開始使用。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 電液主動(dòng)轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 燕 山 大 學(xué) 2021 年 6 月 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 電液主動(dòng)轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 學(xué) 院： 車輛與能源學(xué)院 專 業(yè)： 交通運(yùn)輸 2 班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 答辯日期： 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院：車輛與能源學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位： 交通運(yùn)輸 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 班 級(jí) 交通運(yùn)輸 2班 題 目 題目名稱 電液主動(dòng)轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 題目性質(zhì) ： 工程設(shè)計(jì) （ √ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型 （ ）； 理論研究型 （ ）；計(jì)算機(jī)軟件型 （ ）；綜合型 （ ） （ ）； （ ）； （ ） 題目類型 （ √ ） （ √ ） 題目來源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 設(shè)計(jì)一個(gè)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 畫出三維圖及二維圖 基 本 要 求 設(shè)計(jì)圖紙要求 三張 A0以上； 設(shè)計(jì)說明書和英文文獻(xiàn)翻譯符合要求 參 考 資 料 汽車工程手冊?設(shè)計(jì)篇 [M].北京 :人民交通出版 社 . 朱海 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向匹配分析及性能評(píng)價(jià)研究 [碩士論文 ].吉林 :吉林大學(xué) ,2021. 張昌華 .電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) [碩士論文 ].武漢 :武漢理工大學(xué) ,2021. 周 次 第 1 ～ 4 周 第 5～ 8 周 第 9～ 12 周 第 13～ 16周 第 16～ 17周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 調(diào)查研究，收集資料，翻譯外文資料 了解主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的選型和參數(shù)計(jì)算，并學(xué)習(xí) CATIA軟件的具體應(yīng)用 詳細(xì)設(shè)計(jì)行星齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，畫出三維圖 完善設(shè)計(jì)和計(jì)算，撰寫論文 進(jìn)行答辯 指導(dǎo)教師：馬 雷 職稱：副教授 2021年 2月 28日 系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是控制汽車行駛路線和方向的重要裝置，其性能直接影響到汽車的操縱性能和穩(wěn)定性能。 本文回顧了車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程。 關(guān)鍵詞 主動(dòng)轉(zhuǎn)向；液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)； 可變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比 Abstract II Abstract Steering system is an important for lane changing control of wheeled vehicles. Its performance influences vehicle steer ability and stability directly. Active front steering varies the steering ratio electronically in direct relation to the speed and road conditions. Under normal road conditions at low and medium speeds, the steering bees more direct, requiring less steering effort of the driver, increasing the car?s agility and drivability. The ElectroHydraulic Power Steering system is designed to use hydraulic power steering pump which is forced by electric motor with advantage of attaining automatic controlling of assistance degree according to the steering operation, improving hand feeling, saving energy consumption, installing and so on. It has been used in some cars domestic and aboard. Retrospect the development course of vehicle steering system. Contrast to line control steering, the active steering technology is the main trend in the future. As an example, the structure and working modes of active front (AFS) system and its double plaary gear mechanism of a BMW car are presented. The implementation of variable gear ratio and vehicle stability control as well as system safety design are discussed in detail. It is pointed out that using the system, together with other dynamics control systems to realize integrated chassis control is the development trend of AFS technology in the future. Keywords ElectroHydraulic Power Steering(EHPS)。目前，主動(dòng)轉(zhuǎn)向器（ Active Steering， AS）、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（ Four Wheel Steering， 4WS）等新技術(shù)正在成為汽車電子零部件企業(yè)、整車企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。行星齒輪架外側(cè)為渦輪，與電機(jī)上的蝸桿相聯(lián)，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向控制行星架的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向機(jī)之間的可變傳動(dòng)比控制。同時(shí)，系統(tǒng)中的電子液力伺服機(jī)構(gòu)根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行助力控制。通過這兩個(gè)部分協(xié)調(diào)控制前輪轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩適應(yīng)道路調(diào)節(jié)和駕駛員轉(zhuǎn)向意圖的要求。配置在豎軸中第 1章 緒論 3 間，與主動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置之外的油壓動(dòng)力方向盤等助力裝置配合使用。 另外， ZF 公司方式需要 3 個(gè)行星齒輪裝置，而光洋方式則減小到了 2個(gè)，因此能夠降低 20%的成本。 圖 14 光洋主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 主動(dòng)轉(zhuǎn)向作為一項(xiàng)汽車主動(dòng)安全技術(shù)具有很大的潛在市場需求，國內(nèi)的燕山大學(xué)本 科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 相關(guān)研究主要集中在高校，尚處于控制技術(shù)的理論研究和實(shí)驗(yàn)室原理樣機(jī)的開發(fā)階段。 如 圖 15 為 吉林大學(xué)線控轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái) 。 北京理工大學(xué)在線控轉(zhuǎn)向?qū)Σ僮餍阅艿挠?響與控制策略方面進(jìn)行了理第 1章 緒論 5 論研究 [911]。 上海交通大學(xué)針對電動(dòng)前輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為深入的研究[1213]，將系統(tǒng)解耦為 EPS 執(zhí)行器和 AFS 執(zhí)行器，分別進(jìn)行控制研究。由于人的性格、年齡、性別等方面的差異，使人的因素成為最難控制的因素。 車輛系統(tǒng)是一個(gè)集電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等各種高新技術(shù)于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，進(jìn)行全方位的研究一般情況下存在實(shí)際困難。 主要研究內(nèi)容 查閱電液主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的相關(guān)資料，運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，了解寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)及其工作原理。 2． 完成電液主動(dòng)轉(zhuǎn)向器液壓助 力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。并且，明確本次畢設(shè)的目的，希望此次研究能夠 給之后的研究者提供幫助。 （ 2）助力特性不能隨著車輛速度的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，無法兼顧車輛低速 轉(zhuǎn)向的輕便性和高速轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向路感。 不同類型電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本原理是相同的：當(dāng)駕駛員操縱方向盤時(shí)，裝置轉(zhuǎn)向軸上的傳感器實(shí)時(shí)測量轉(zhuǎn)向軸 的轉(zhuǎn)矩值，并將轉(zhuǎn)矩信號(hào)和車輛狀態(tài)信息送入控制單元，根據(jù)不同工況實(shí)施不同的轉(zhuǎn)向控制策略，由控制器輸出轉(zhuǎn)向控制信息，控制電機(jī)輸出適當(dāng)?shù)碾姶呸D(zhuǎn)矩和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，由減速系統(tǒng)進(jìn)行減速增牛后施加在車輛的轉(zhuǎn)向軸上，實(shí)現(xiàn)車輛助力轉(zhuǎn)向。 與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，系統(tǒng)增加了液壓反應(yīng)裝置和液流分配閥，而加設(shè)的電控系統(tǒng)包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向 ECU、電磁閥和車速傳感器等。不過由于其技術(shù)較為成熟，可以實(shí)現(xiàn)整車電控系統(tǒng)一體化，以此作為傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向先進(jìn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的過度產(chǎn)品，在現(xiàn)階段仍具有相當(dāng)優(yōu)勢，并且還將繼續(xù)得到改進(jìn)和發(fā)展。在 20 世紀(jì) 80 年代后期，又開發(fā)了變減速比、電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國的 Delphi 公司，英國的 Lueas 公司，德國的 ZF 公司，都研制出了各自的 EPS。 EPS 的助力形式也從低速范圍助力型向全速范圍助力型發(fā)展，并且其控制形式與功能也進(jìn)一步加強(qiáng)。由Delphi 公司為 Funte 車開發(fā)的 EPS 為全范 圍助力型，并且設(shè)置了兩個(gè)開關(guān)，其中一個(gè)用于郊區(qū)，另一個(gè)用于市區(qū)和停車。早在 20 世紀(jì) 60 年代末，德國 Kasselmann等試圖將轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向車輪之間通過導(dǎo)線連接（即電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)），但由于當(dāng)時(shí) 電子和控制技術(shù)的制約，電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直無法在實(shí)車上實(shí)現(xiàn)。 日本 Koyo 技術(shù)研究所根據(jù)他們自 己的研究試驗(yàn)結(jié)果，利用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)控制的汽車，在摩擦系數(shù)很小的堅(jiān)實(shí)雪地上進(jìn)行蛇行、移線、側(cè)向風(fēng)試驗(yàn)中基本按照預(yù)定的軌跡行駛，比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在路線跟蹤性能上有較大的提高。 寶馬汽車公司概念車 BMWZ22，應(yīng)用了 SBWS 和 BBW（ BrakeByWire）技術(shù)，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍減少到了 160176。隨著蓄電池技術(shù)的發(fā)展和 42 V 電子設(shè)備在汽車上的應(yīng)用，全電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將應(yīng)用到中型和重型車上。駕駛員轉(zhuǎn)向操作僅僅是向車輛輸入駕駛意圖，控制器根據(jù)駕駛員意圖、車輛狀態(tài)和路面狀況確定合理的前輪轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的智能控制，提高車輛 的穩(wěn)定性，降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。當(dāng)汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出