【正文】 態(tài)和內(nèi)泄漏等原因要消耗較多的能量。同時(shí)具有儲(chǔ)存、打印和再處理功能。電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、油管、液壓油、密封件、傳送帶和裝于發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性，減小汽車(chē)低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車(chē)高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車(chē)的主動(dòng)安全性。 1988 年日本鈴木 公司首次開(kāi)發(fā)出電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的 Cervo 車(chē)上，隨后又配備在Alto 上。在本文中，對(duì)EPS 試驗(yàn)臺(tái)的兩種布置形式進(jìn)行了對(duì)比和選擇，結(jié)合現(xiàn)代 EPS 系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì) EPS 系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計(jì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性，使汽車(chē)具有良好的操縱性能，始終是各汽車(chē)生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。新一代的 EPS 則不僅在低速和停車(chē)時(shí)提供助力， 而且還能在高速時(shí)提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。 (4) 能夠提供可變的轉(zhuǎn)向助力。 EPS 是汽車(chē)關(guān)鍵零部 件之一，其質(zhì)量對(duì)汽車(chē)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(chē)速傳感器和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩傳感器的信號(hào)計(jì)算所需的轉(zhuǎn)向助力的大小，通過(guò)功率放大模塊控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，助力電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，驅(qū)動(dòng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。若液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的油路進(jìn)入空氣或者貯油罐油面過(guò)低，工作時(shí)將產(chǎn)生較大噪聲，在排除氣體之前會(huì)影響助力效果；而電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向僅在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)有輕微的噪聲。 ? 做反向沖擊試驗(yàn)，喪失反向接通能力，并未滿(mǎn)足反向沖擊指 標(biāo)技術(shù)要求。 (3)助力電流特性 按照不同的車(chē)速，測(cè)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(jì)要求。 7 圖 22 試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)框圖 試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 22 所示。 試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試項(xiàng)目 車(chē)速 由于車(chē)速傳感器 的信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后發(fā)出的是脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖表示磁電式車(chē)速傳感器的被測(cè)齒盤(pán)輪齒轉(zhuǎn)過(guò)一齒，那么汽車(chē)的行駛速度就可以用單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)、被測(cè)齒盤(pán)齒輪齒數(shù)與車(chē)輪的行駛半徑計(jì)算出來(lái)。行車(chē)轉(zhuǎn)向阻力矩指對(duì)行駛時(shí)的汽車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的阻力矩。 轉(zhuǎn)向盤(pán)主扭矩與助力電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。 (22) 式中， I 為電動(dòng)機(jī)目標(biāo)電流； Imax 為電動(dòng)機(jī)最大工作電流； Td 為轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入矩；K(v)為助力特性曲線的梯度， 隨車(chē)速增加而減??； Td0 為系統(tǒng)開(kāi)始助力時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入力矩； Tmax 為系統(tǒng)提供最大助力時(shí)的轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入力矩。一般直線型助力特性適用于前軸負(fù)荷較小的車(chē)型，曲線型助力特性適用于前軸負(fù)荷較大的車(chē)型，折線型助力特性則介于兩者之間。由于電動(dòng)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(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)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(chē)的特點(diǎn)，要求 EPS 選用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有尺寸小、質(zhì)量輕、效率高、力矩波動(dòng)與噪聲小，可靠性高、能與汽車(chē)使用環(huán)境相適應(yīng)，包括對(duì)電源的需求等。 選擇 Y90L4 電動(dòng)機(jī)，將其有關(guān)參數(shù)帶入驗(yàn)算 錯(cuò)誤 !未找到引用源。在該系統(tǒng)中，利用磁粉制動(dòng)器來(lái)模擬汽車(chē)整個(gè)轉(zhuǎn)向裝置所受的阻力矩。靜力矩和動(dòng)力矩沒(méi)有差別。同時(shí)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的工作環(huán)境的多變性，以及來(lái)自電動(dòng)機(jī)和功率驅(qū)動(dòng)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(cè)轉(zhuǎn)速的頻率成正比的電脈沖作為輸出信號(hào)，按獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)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(duì)于任何一種勻速工作動(dòng)力機(jī)械或制動(dòng)機(jī)械，當(dāng)它的主軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，在它的機(jī)殼上必定同時(shí)作用著一個(gè)方向相反的平衡力矩 (或稱(chēng)為支座反力矩 )，測(cè)量支座上的反力矩就 .用以確定機(jī)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(tuán)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(tái)，轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)，彈性聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)矩傳感器，萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器，減速器，助力電機(jī)， 萬(wàn)向聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)矩傳感器，凸緣聯(lián)軸器，磁粉制動(dòng)器，滑臺(tái)，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(dòng)聯(lián)接具有某一方向或幾個(gè)方向的活動(dòng)度來(lái)補(bǔ)償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來(lái)聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬(wàn)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(jiǎn)稱(chēng)彈性聯(lián)軸器）利用彈性元 件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的偏斜和位移，同時(shí)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(xiāo)聯(lián)軸器、尼龍栓銷(xiāo)聯(lián)軸器、22 橡膠套筒聯(lián)軸器等。 30 m/s 時(shí)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(cuò)誤 !未找到引用源。 bS 帶入數(shù)值 錯(cuò)誤 !未找到引用源。萬(wàn)向聯(lián)軸器利用其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實(shí)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(yùn)動(dòng)。 ]=60MPa， [錯(cuò)誤 !未找到引用源。 對(duì)軸心取矩，由平衡方程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 由此求得 故平鍵也滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度要求。 圖 48 轉(zhuǎn)向電機(jī)支架 27 第五章 結(jié) 論 結(jié)論 汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車(chē)的關(guān)鍵部件之一，在汽車(chē)特別是乘用車(chē)上的應(yīng)用和普及，是大勢(shì)所趨。試驗(yàn)臺(tái)根據(jù)車(chē)速信號(hào)來(lái)控制助力電動(dòng)機(jī)的電流，以此來(lái)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(kù)中的曲線相比較，可檢測(cè) 助力性能的好壞；次試驗(yàn)臺(tái)也可以做轉(zhuǎn)向器的疲勞實(shí)驗(yàn)，作為剛出廠時(shí)的檢測(cè)。還要感謝東華轉(zhuǎn)向器公司對(duì)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(jǐn)向您致以最誠(chéng)摯的敬意！您淵博的學(xué)識(shí)、求實(shí)的作風(fēng)、具有開(kāi)拓性的科學(xué)研究和對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求精神，讓我體會(huì)到了現(xiàn)代學(xué)者的風(fēng)采，同樣感到親人般的溫暖和關(guān)愛(ài)。 本試驗(yàn)臺(tái)能幫助廠家測(cè)試剛出廠的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，測(cè)試助力特性，工業(yè)計(jì)算機(jī)會(huì)生成助力特性曲線，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)注助力特性曲線進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)EPS 系統(tǒng)的好壞。 26 圖 46 磁粉制動(dòng)器支架 減速機(jī)構(gòu)支架 磁粉制動(dòng)器支架已設(shè)計(jì)好，根據(jù)磁粉制動(dòng)器裝配好的軸線高度設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)支架，如圖 47 使用最簡(jiǎn)單的支架結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵保證支架的高度，使減速機(jī)構(gòu)裝配好后，其軸線高度與磁粉制動(dòng)器的高度差上下不超過(guò) 10mm，滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)行。 ，一側(cè)面上的擠壓力為 F 錯(cuò)誤 !未找到引用源。因?yàn)榧僭O(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(cuò)誤 !未找到引用源。 7，材料為 45 號(hào)鋼。~45176。 = 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 Tca=KAT T=50Nm， KA= 帶入公式 Tca= 錯(cuò)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(shí)軸不需作軸向移動(dòng)，只需拆卸螺栓即可，比較方便，可用于經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 ② 可移式聯(lián)軸器。% 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 目前在轉(zhuǎn)矩測(cè)量中，傳遞類(lèi)轉(zhuǎn)矩傳感器應(yīng)用十分廣泛。在本系統(tǒng)中主要用于測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩，轉(zhuǎn)向阻力矩和助力電機(jī)力矩。 1)模擬式轉(zhuǎn)速傳感器是取其與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比的電壓幅度作為輸出信號(hào)，稱(chēng)為測(cè)速發(fā)電機(jī)。 圖 35 負(fù)載特性 傳感器的選擇 傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。其特性如圖 33 所示。 磁粉制動(dòng)器 本系統(tǒng)中應(yīng) 用磁粉制動(dòng)器來(lái)模擬轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻力矩。本試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試減速機(jī)構(gòu)為蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，減速比為 。 13 表 31 分析了不同電動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及其滿(mǎn)足 EPS 使用要求的情況。此外， ECU 還有安全保護(hù)和自我診斷功能， ECU 通過(guò)采集電動(dòng)機(jī)的電流、電動(dòng)機(jī)電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)工況等信號(hào)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(dòng)取消，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng)轉(zhuǎn)向狀態(tài)，同時(shí) ECU 將進(jìn)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(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，存儲(chǔ)方便，有利于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且在實(shí)際中調(diào)整容易；曲線型助力特性復(fù)雜，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dòng)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(lèi)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(cè)試系統(tǒng)中除了對(duì)轉(zhuǎn) 向盤(pán)的主扭矩、電動(dòng)機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩和整個(gè)轉(zhuǎn)向裝置所受的阻力矩的采集以外，還對(duì)車(chē)速和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角進(jìn)行采集，對(duì)車(chē)速進(jìn)行采集是因?yàn)橐话愕钠?chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置 EPS 中的電子控制單元 ECU 需要車(chē)速這個(gè)量；而采集汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)角這個(gè)量是為了測(cè)量助力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的關(guān)系。 通?！稗D(zhuǎn)向阻力矩”按汽車(chē)不同的行車(chē)方式分成“原地轉(zhuǎn)向阻力矩”和“行車(chē)轉(zhuǎn)向阻力矩”兩種。 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示，通過(guò)傳感器來(lái)測(cè)量一些電量和非電量， 這些量為 ： 車(chē)速、 EPS 裝置中轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩、轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向角度和制動(dòng)器阻力矩，助力電動(dòng)機(jī)的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩等。 圖 21 EPS 試驗(yàn)臺(tái) 如圖 21 所示，此試驗(yàn)臺(tái)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，占用空間?。徊贿^(guò)只能完成相對(duì)較簡(jiǎn)單的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)，自動(dòng)化程度低，無(wú)法通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)操作試驗(yàn)，觀察試驗(yàn)的圖像，而且車(chē)輪不能模擬多種路況的轉(zhuǎn)向阻力矩，更不能滿(mǎn)足 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出廠時(shí)的耐久性檢測(cè)，綜合以上幾個(gè)方面，此種方案不能滿(mǎn)足此次設(shè)計(jì)的要求。 特性試驗(yàn)的性能技術(shù)要求 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)條件與臺(tái)架試驗(yàn)方法》中對(duì)電動(dòng)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(chē)速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的過(guò)程中感覺(jué)在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的過(guò)程中應(yīng)平滑、無(wú)卡滯；轉(zhuǎn)向盤(pán)無(wú)明顯振動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)至任意角度停下時(shí)轉(zhuǎn)向器輸出端不應(yīng)有慣性延時(shí)現(xiàn)象。 ? 試驗(yàn)后的輸入、輸出特性曲線未滿(mǎn)足輸入、輸出特性技術(shù)要求。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障停止工作時(shí)，液壓泵也不工作，結(jié)果也會(huì)喪失助力效能，這就降低 工作可靠性。 4 第二章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 工作原理 電動(dòng)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(gè)部分組成。目前，在全世界汽車(chē)行業(yè)中，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)每年正以 90%~10%的增長(zhǎng)速度發(fā)展，年增長(zhǎng)量達(dá) 130萬(wàn) ~150 萬(wàn)套， 20xx 年將超過(guò) 1000 萬(wàn)套。 (3) 增強(qiáng)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(jìn)一步加強(qiáng)。 本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)： (1)檢測(cè)試驗(yàn)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊 (2)裝夾控制方便 (3)改進(jìn)方便，便 于升級(jí)改裝 關(guān)鍵詞： EPS； 試驗(yàn)臺(tái)； AutoCAD；液壓滑臺(tái) ABSTRACT This paper aims to do some analysis and design of ele