【正文】 態(tài)和內(nèi)泄漏等原因要消耗較多的能量。同時具有儲存、打印和再處理功能。電動機和減速機構(gòu)在轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向系內(nèi)，直接提供轉(zhuǎn)向助力，省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、油管、液壓油、密封件、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪等部件，因而其所占空間更小，質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位 置的選擇方面也更容易，裝配自動化程度更高。 EPS 能在各種行駛工況下提供最佳助力，減少由路面不平所引起的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性，減小汽車低速行駛時的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進而提高汽車的主動安全性。 1988 年日本鈴木 公司首次開發(fā)出電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的 Cervo 車上，隨后又配備在Alto 上。在本文中，對EPS 試驗臺的兩種布置形式進行了對比和選擇，結(jié)合現(xiàn)代 EPS 系統(tǒng)試驗臺的發(fā)展趨勢，對 EPS 系統(tǒng)試驗臺進行了分析和設(shè)計。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機構(gòu)的重要研究課題。新一代的 EPS 則不僅在低速和停車時提供助力， 而且還能在高速時提高汽車的操縱穩(wěn)定性。 (4) 能夠提供可變的轉(zhuǎn)向助力。 EPS 是汽車關(guān)鍵零部 件之一，其質(zhì)量對汽車轉(zhuǎn)向有著重要的影響。 其工作原理為：電子控制單元 (ECU)根據(jù)車速傳感器和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩傳感器的信號計算所需的轉(zhuǎn)向助力的大小，通過功率放大模塊控制直流電動機的轉(zhuǎn)動，助力電動機的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過減速機構(gòu)減速增扭后，驅(qū)動齒輪齒條轉(zhuǎn)向機構(gòu)，產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。若液壓動力轉(zhuǎn)向機構(gòu)的油路進入空氣或者貯油罐油面過低，工作時將產(chǎn)生較大噪聲，在排除氣體之前會影響助力效果；而電動助力轉(zhuǎn)向僅在電動機工作時有輕微的噪聲。 ? 做反向沖擊試驗，喪失反向接通能力，并未滿足反向沖擊指 標技術(shù)要求。 (3)助力電流特性 按照不同的車速，測量輸入軸力矩并繪制助力電流特性曲線，該特性應(yīng)符合設(shè)計要求。 7 圖 22 試驗臺總體設(shè)計框圖 試驗臺總體設(shè)計框圖如圖 22 所示。 試驗臺測試項目 車速 由于車速傳感器 的信號經(jīng)過整形后發(fā)出的是脈沖信號，每個脈沖表示磁電式車速傳感器的被測齒盤輪齒轉(zhuǎn)過一齒，那么汽車的行駛速度就可以用單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)、被測齒盤齒輪齒數(shù)與車輪的行駛半徑計算出來。行車轉(zhuǎn)向阻力矩指對行駛時的汽車進行轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的阻力矩。 轉(zhuǎn)向盤主扭矩與助力電動機轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 (22) 式中， I 為電動機目標電流； Imax 為電動機最大工作電流； Td 為轉(zhuǎn)向盤輸入矩；K(v)為助力特性曲線的梯度， 隨車速增加而減??； Td0 為系統(tǒng)開始助力時轉(zhuǎn)向盤輸入力矩； Tmax 為系統(tǒng)提供最大助力時的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩。一般直線型助力特性適用于前軸負荷較小的車型，曲線型助力特性適用于前軸負荷較大的車型，折線型助力特性則介于兩者之間。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在非線性元件 (如摩擦和阻尼 )，另外元件的磨損、路面條件的變化和傳感器噪聲也會給系統(tǒng)帶來不確定性，因此控制系統(tǒng)與控制算法也是 EPS 的關(guān)鍵之一?？紤]到汽車的特點，要求 EPS 選用的電動機應(yīng)該具有尺寸小、質(zhì)量輕、效率高、力矩波動與噪聲小，可靠性高、能與汽車使用環(huán)境相適應(yīng)，包括對電源的需求等。 選擇 Y90L4 電動機，將其有關(guān)參數(shù)帶入驗算 錯誤 !未找到引用源。在該系統(tǒng)中，利用磁粉制動器來模擬汽車整個轉(zhuǎn)向裝置所受的阻力矩。靜力矩和動力矩沒有差別。同時試驗臺系統(tǒng)的工作環(huán)境的多變性，以及來自電動機和功率驅(qū)動電路的電磁干擾比較大，考慮到人身安全要求的高可靠性等。 2)數(shù)字式傳感器是取其與被測轉(zhuǎn)速的頻率成正比的電脈沖作為輸出信號，按獲取轉(zhuǎn)速信號的方式可分為電渦流式，光電式和磁電式三種。 (2)平衡力法 (反力法 )對于任何一種勻速工作動力機械或制動機械，當它的主軸受轉(zhuǎn)矩作用時，在它的機殼上必定同時作用著一個方向相反的平衡力矩 (或稱為支座反力矩 )，測量支座上的反力矩就 .用以確定機器主軸上作用轉(zhuǎn)矩的大小與方向。選用的扭矩傳感器為是北京三晶創(chuàng)業(yè)集團的 JN338 數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器如圖 38 所示。如圖 41 從右到左為液壓缸，滑臺，轉(zhuǎn)向電動機，彈性聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)矩傳感器，萬向節(jié)聯(lián)軸器，減速器，助力電機， 萬向聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)矩傳感器，凸緣聯(lián)軸器，磁粉制動器，滑臺，液壓缸。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元 件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板 彈 簧聯(lián)軸器、彈性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、22 橡膠套筒聯(lián)軸器等。 30 m/s 時可采用 HT200。兩半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形或圓錐形。 =294N 錯誤 !未找到引用源。 bS 帶入數(shù)值 錯誤 !未找到引用源。萬向聯(lián)軸器利用其機構(gòu)的特點，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。 ]=60MPa， [錯誤 !未找到引用源。 對軸心取矩，由平衡方程 錯誤 !未找到引用源。 由此求得 故平鍵也滿足擠壓強度要求。 圖 48 轉(zhuǎn)向電機支架 27 第五章 結(jié) 論 結(jié)論 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車的關(guān)鍵部件之一，在汽車特別是乘用車上的應(yīng)用和普及，是大勢所趨。試驗臺根據(jù)車速信號來控制助力電動機的電流，以此來控制施加的助力轉(zhuǎn)矩的大小，可以得到電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線，然后與數(shù)據(jù)庫中的曲線相比較，可檢測 助力性能的好壞；次試驗臺也可以做轉(zhuǎn)向器的疲勞實驗，作為剛出廠時的檢測。還要感謝東華轉(zhuǎn)向器公司對我的幫助。 and a reduction gear, which increases the turning force from the motor and transfers it to the steering mechanism. EPS is available in two types: a column type in which the reduction gear is located directly under the steering wheel, and a pinion type in which the reduction gear is attached to the pinion of the rack and pinion assembly. Each type of EPS system is speedsensitive— vehicle speed and engine rotation signals are input from the vehicle into the ECU. shows a vehicle with columntype EPS. The main purpose of any power steering system is, of course, to provide assist to the driver. This is achieved by the torque sensor, which measures the driver’s torque and sends a signal to the cont。在此 論文完成之際，謹向您致以最誠摯的敬意！您淵博的學識、求實的作風、具有開拓性的科學研究和對事業(yè)的執(zhí)著追求精神，讓我體會到了現(xiàn)代學者的風采，同樣感到親人般的溫暖和關(guān)愛。 本試驗臺能幫助廠家測試剛出廠的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，測試助力特性，工業(yè)計算機會生成助力特性曲線，并與數(shù)據(jù)庫中的標注助力特性曲線進行比較，評價EPS 系統(tǒng)的好壞。 26 圖 46 磁粉制動器支架 減速機構(gòu)支架 磁粉制動器支架已設(shè)計好，根據(jù)磁粉制動器裝配好的軸線高度設(shè)計減速機構(gòu)支架，如圖 47 使用最簡單的支架結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵保證支架的高度，使減速機構(gòu)裝配好后，其軸線高度與磁粉制動器的高度差上下不超過 10mm，滿足機構(gòu)能正常運行。 ，一側(cè)面上的擠壓力為 F 錯誤 !未找到引用源。因為假設(shè)在 nn 截面上切應(yīng)力均勻分布，故 nn 截面25 上的剪力 FS 為 FS=A 錯誤 !未找到引用源。 7，材料為 45 號鋼。~45176。 = 錯誤 !未找到引用源。 Tca=KAT T=50Nm， KA= 帶入公式 Tca= 錯誤 !未找到引用源。另一端套裝有整體式彈性套，與另一半聯(lián)軸器凸緣上的圓柱形孔間隙配合。若傳遞的轉(zhuǎn)矩不大，可以一半采用鉸制孔用螺栓，另一半采用普通螺栓，這種結(jié)構(gòu)裝拆時軸不需作軸向移動，只需拆卸螺栓即可，比較方便，可用于經(jīng)常裝拆的場合。 ② 可移式聯(lián)軸器。% 錯誤 !未找到引用源。 目前在轉(zhuǎn)矩測量中，傳遞類轉(zhuǎn)矩傳感器應(yīng)用十分廣泛。在本系統(tǒng)中主要用于測量轉(zhuǎn)向盤的主扭矩，轉(zhuǎn)向阻力矩和助力電機力矩。 1)模擬式轉(zhuǎn)速傳感器是取其與被測轉(zhuǎn)速成正比的電壓幅度作為輸出信號，稱為測速發(fā)電機。 圖 35 負載特性 傳感器的選擇 傳感器是能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。其特性如圖 33 所示。 磁粉制動器 本系統(tǒng)中應(yīng) 用磁粉制動器來模擬轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻力矩。本試驗臺的測試減速機構(gòu)為蝸輪蝸桿減速機構(gòu)，減速比為 。 13 表 31 分析了不同電動機的技術(shù)特點及其滿足 EPS 使用要求的情況。此外， ECU 還有安全保護和自我診斷功能， ECU 通過采集電動機的電流、電動機電壓、發(fā)動機工況等信號判斷其系統(tǒng)工作狀況是否正常，一旦系統(tǒng)工作異常，助力將自動取消，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩愚D(zhuǎn)向狀態(tài)，同時 ECU 將進行故障診斷分析。 (24) 比較上述 3 種助力特性曲線，直線型助力特性最簡單，數(shù)據(jù)量小，存儲方便，有利于控制系統(tǒng)設(shè)計，并且在實際中調(diào)整容易；曲線型助力特性復雜，數(shù)據(jù)存儲量大，調(diào)整不方便；折線型助力特性則介于兩者之間。 圖 23 傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向助力特性曲線 (a)直線型 (b)折線型 (c)曲線型 圖 24 助力特性曲線 助力特性曲線有以下幾種類型： (1)直線型助力特性 圖 24(a)為典型直線型助力特性。 在本測試系統(tǒng)中除了對轉(zhuǎn) 向盤的主扭矩、電動機的助力轉(zhuǎn)矩和整個轉(zhuǎn)向裝置所受的阻力矩的采集以外，還對車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角進行采集，對車速進行采集是因為一般的汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置 EPS 中的電子控制單元 ECU 需要車速這個量；而采集汽車轉(zhuǎn)向盤角這個量是為了測量助力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的關(guān)系。 通?！稗D(zhuǎn)向阻力矩”按汽車不同的行車方式分成“原地轉(zhuǎn)向阻力矩”和“行車轉(zhuǎn)向阻力矩”兩種。 試驗臺系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示，通過傳感器來測量一些電量和非電量， 這些量為 ： 車速、 EPS 裝置中轉(zhuǎn)向盤的主扭矩、轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角度和制動器阻力矩，助力電動機的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩等。 圖 21 EPS 試驗臺 如圖 21 所示，此試驗臺架結(jié)構(gòu)簡單，體積小，占用空間??；不過只能完成相對較簡單的電動助力轉(zhuǎn)向試驗，自動化程度低，無法通過工業(yè)計算機操作試驗，觀察試驗的圖像，而且車輪不能模擬多種路況的轉(zhuǎn)向阻力矩，更不能滿足 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出廠時的耐久性檢測，綜合以上幾個方面，此種方案不能滿足此次設(shè)計的要求。 特性試驗的性能技術(shù)要求 國家標準《汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)條件與臺架試驗方法》中對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能技術(shù)條件有如下： (1)功能要求 模擬不同車速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的過程中感覺在轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的過程中應(yīng)平滑、無卡滯；轉(zhuǎn)向盤無明顯振動，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤至任意角度停下時轉(zhuǎn)向器輸出端不應(yīng)有慣性延時現(xiàn)象。 ? 試驗后的輸入、輸出特性曲線未滿足輸入、輸出特性技術(shù)要求。當發(fā)動機出現(xiàn)故障停止工作時，液壓泵也不工作，結(jié)果也會喪失助力效能，這就降低 工作可靠性。 4 第二章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗臺的總體設(shè)計 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 工作原理 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制器 ECU、執(zhí)行器三個部分組成。目前，在全世界汽車行業(yè)中，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)每年正以 90%~10%的增長速度發(fā)展，年增長量達 130萬 ~150 萬套， 20xx 年將超過 1000 萬套。 (3) 增強了轉(zhuǎn)向跟隨性和可靠性。 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一步加強。 本文設(shè)計的試驗臺的優(yōu)點： (1)檢測試驗簡單，結(jié)構(gòu)緊湊 (2)裝夾控制方便 (3)改進方便，便 于升級改裝 關(guān)鍵詞： EPS； 試驗臺； AutoCAD；液壓滑臺 ABSTRACT This paper aims to do some analysis and design of ele