【文章內(nèi)容簡介】 式，光電式和磁電式三種。 直流測速機 模擬式轉(zhuǎn)速傳感器 同步型轉(zhuǎn)速傳感器 交流測速機 電渦流式 數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器 光電式 異步型 磁電式圖36 車速傳感器的分類汽車上的速度傳感器一般用的是數(shù)字式傳感器，它以集電極開路形式輸出的脈沖表示車速，在本測試系統(tǒng)中可以用基本輸入輸出系統(tǒng)輸出的脈沖來模擬，把這脈沖分別傳送給ECU和測試微機系統(tǒng)。轉(zhuǎn)矩傳感器是測量各種電動機、內(nèi)燃機以及旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備的輸出扭矩及功率的必備設(shè)備，從上世紀三四十年代發(fā)展至今己有數(shù)十種產(chǎn)品，從最初的光學機械變形類發(fā)展到電磁感應(yīng)類、相位差類，到現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的應(yīng)變測量類。隨著低功耗微電子技術(shù)的發(fā)展，各類轉(zhuǎn)矩傳感器被賦予了新的生命，其性能也越來越好可測的精度與轉(zhuǎn)速也越來越高。傳遞法轉(zhuǎn)矩傳感器 平衡力法 能量轉(zhuǎn)換法圖37 轉(zhuǎn)矩傳感器的分類從傳感器的分類來說，以往所有的轉(zhuǎn)矩傳感器都屬于結(jié)構(gòu)型傳感器，由于都要利用彈性元件的機械變形，因此轉(zhuǎn)矩傳感器具有體積大、耗材多等缺點。但由于上藝成熟、牢固、可靠、價格低廉，與微電子技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合后易實現(xiàn)數(shù)字化、自動化，所以仍有十分廣闊的應(yīng)用前景。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。轉(zhuǎn)矩傳感器按測量原理的分類如圖37所示:(1)傳遞法(扭軸法)是根據(jù)彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時由于彈性元件的變形、應(yīng)力或應(yīng)變而引起機械、液壓、氣動、電阻、電容、電感、光學、光電、振弦等物理參數(shù)的變化而形成的轉(zhuǎn)矩傳感器，目前此類傳感器占轉(zhuǎn)矩測量的絕大部分。(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)。此種測量方法就是平人衡力法。也稱反力法。常用這種方法的有電力測功機、水力測功機和空氣、磁粉等測功機類。(3)能量轉(zhuǎn)換法是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換守恒定律的關(guān)系來測量轉(zhuǎn)矩的一種方法，它是一種間接測量方法。一般來說誤差較大，故很少采用，只有在直接測量無法進行的時候才考慮此法。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。轉(zhuǎn)矩傳感器用來檢測電動助力轉(zhuǎn)向器輸入軸扭矩和轉(zhuǎn)向阻力矩，是系統(tǒng)中一個非常重要的檢測部件。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。圖38 JN338型數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來實現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號的輸出，從而解決了旋轉(zhuǎn)動力傳遞系統(tǒng)中能源及信號可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分之間的傳遞問題。該傳感器還可同時實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測量，從而可方便地計算出軸輸出功率，因此，利用該傳感器可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率的多參數(shù)輸出。主要技術(shù)參數(shù)如下:表34 JN338傳感器主要技術(shù)參數(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)矩準確度過載能力絕緣電阻工作溫度線性相對濕度指標%150%200Mo20~60%90%RH第四章 試驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計由試驗臺的總體方案設(shè)計，運用CAD軟件設(shè)計試驗臺架。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。圖41 試驗臺的布置聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。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、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標準化。選擇時先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計算扭矩和轉(zhuǎn)速，再從有關(guān)手冊中查出適用的型號，最后對某些關(guān)鍵零件作必要的驗算。典型聯(lián)軸器：(1)凸緣聯(lián)軸器：凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和聯(lián)接螺栓組成。兩半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸連接，同時它們再用螺栓相互連接。凸緣聯(lián)軸器有兩種對中方式：一種是利用兩個半聯(lián)軸器接合端面上凸出的對中榫和凹入的榫槽相配合對中，其對中精度高，工作中靠預(yù)緊普通螺栓在兩個半聯(lián)軸器的接觸面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，拆裝時軸必須作軸向移動，不太方便，多用于不常拆裝的場合；另一種是采用鉸制孔用螺栓對中，工作中靠螺栓桿的剪切和螺栓桿與孔壁間的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大。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。圖42 凸緣聯(lián)軸器制造凸緣聯(lián)軸器的材料可采用345鋼或ZG310570，當外緣圓周速度v30 m/s時可采用HT200?？紤]到機器啟動、停車和工作中不穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的動載荷影響，計算轉(zhuǎn)矩Tca可按下式計算Tca=KAT式中 T—聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，單位為Nm； KA—聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)。根據(jù)聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)表，選擇KA=，磁粉制動器的最大轉(zhuǎn)矩為T=100Nm，帶入公式Tca==130Nm磁粉制動器的輸入軸的直徑d=38mm，根據(jù)《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》選取凸緣聯(lián)軸器YL7，其額定轉(zhuǎn)矩為160Nm,大于130Nm，滿足要求，轉(zhuǎn)速較小，所以選取材料為HT200。(2)彈性聯(lián)軸器：彈性套柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了連接螺栓。柱銷的一端以圓錐面與一半聯(lián)軸器上的圓錐孔相配合，并用螺母固定。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。因彈性套的彈性變形和間隙配合，從而使聯(lián)軸器具有補償兩軸相對位移的能力和緩沖吸陣的功能。兩半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形或圓錐形。半聯(lián)軸器的材料常用TH200，有時也采用ZG310570，柱銷材料多用45鋼，彈性套采用耐油橡膠制成。彈性套柱銷聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，其彈性套易磨損，但更換方便，主要適用于起動頻繁、需要正反轉(zhuǎn)的中、小功率傳動，工作環(huán)境溫度應(yīng)在20~+70的范圍內(nèi)。彈性套柱銷聯(lián)軸器可從有關(guān)標準中選用，必要時應(yīng)驗算彈性套與孔壁的擠壓強度和柱銷的剪切強度。Tca=KATT=50Nm，KA=帶入公式Tca==65Nm現(xiàn)在計算柱銷的剪切應(yīng)力，看能否滿足要求T= 2FS D1 聯(lián)軸器TL4的D1為85mm柱銷直徑d=12mmFS==294N=294=[]=30MPa可以選用TL4型彈性套柱銷聯(lián)軸器。彈性套的擠壓面積AbS=bd查手冊b=23mm，d=12mmAbS==F=FS=AbSbS帶入數(shù)值bS==滿足要求特點：緩沖吸振，可補償較大的軸向位移，微量的徑向位移和角位移。 應(yīng)用：正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。圖43 彈性套柱銷聯(lián)軸器(3)萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器有多種結(jié)構(gòu)型式，例如：十字軸式、球籠式、球叉式、凸塊式、球銷式、球鉸式、球鉸柱塞式、三銷式、三叉桿式、三球銷式、鉸桿式等，最常用的為十字軸式，其次為球籠式，萬向聯(lián)軸器的共同特點是角向補償量較大，不同結(jié)構(gòu)型式萬向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般≤5176。~45176。之間。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。萬向聯(lián)軸器最大的特點是具有較大的角向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。在實際應(yīng)用中根據(jù)所傳遞轉(zhuǎn)矩大小分為重型、中型、輕型和小型。圖44 萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器與EPS系統(tǒng)連接，可以補償各部件高度上的微小差別，保證試驗臺的正常運轉(zhuǎn)。根據(jù)彈性套柱銷聯(lián)軸器的尺寸，查閱機械工程設(shè)計手冊，選擇A型普通平鍵b87，材料為45號鋼。鍵的許用應(yīng)力[]=60MPa，[]=100MPa?？紤]到磁粉制動器的輸出轉(zhuǎn)矩為100Nm，所以應(yīng)校核此處的平鍵。下面對鍵的強度進行校核。首先校核鍵的剪切強度。將平鍵沿nn截面分成兩部分，并把nn以下部分和軸作為一個整體來考慮。因為假設(shè)在nn截面上切應(yīng)力均勻分布，故nn截面上的剪力FS為FS=A=bl對軸心取矩，由平衡方程，得FS=bl式中l(wèi)=38mm，故有可見平鍵滿足剪切強度條件。其次校核鍵的擠壓強度?？紤]鍵在nn截面以上部分的平衡，在nn截面上的剪力FS=bl，一側(cè)面上的擠壓力為F投影于水平方向，由平衡方程得FS=F 或 bl由此求得故平鍵也滿足擠壓強度要求?？蛇x用此平鍵。液壓滑臺可以實現(xiàn)試驗部件的移動，方便裝夾，這也是本設(shè)計的一個亮點，在參考東華轉(zhuǎn)向器試驗臺的時候，發(fā)現(xiàn)他的滑臺是手動的，如果改成液壓的會方便許多。液壓滑臺如圖45，通過控制電磁閥來控制液壓缸，實現(xiàn)滑臺的運動，在此就不設(shè)計液壓缸了。圖45 液壓滑臺根據(jù)磁粉制動器的參數(shù)，設(shè)計了磁粉制動器的支架。如圖46，用于固定磁粉制動器，使其能正常工作。圖46 磁粉制動器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。47 減速機構(gòu)支架轉(zhuǎn)向電機支架和減速機構(gòu)支架相似，但要滿足轉(zhuǎn)向電機的要求，如圖48。圖48 轉(zhuǎn)向電機支架第五章 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。本文對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理進行了分析。在對汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)條件與臺架試驗方法標準理解的基礎(chǔ)上，研究了性能測試技術(shù)和方法，設(shè)計了汽車動力轉(zhuǎn)向器試驗臺。主要完成以下工作：完成了電動助力試驗臺總體方案的確定和設(shè)計，根據(jù)需要選擇了試驗臺用轉(zhuǎn)矩傳感器，磁粉制動器，聯(lián)軸器，電動機，液壓滑臺。在分析了減速器的結(jié)構(gòu)尺寸后，設(shè)計了夾具，能把減速器夾緊在試驗臺上，在試驗時起固定作用。用CAD設(shè)計了試驗臺總框架圖和總裝配圖，非標準的零件圖。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。本設(shè)計只是對電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，軟件設(shè)計和硬件設(shè)計由另外兩位同學來完成。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。由于本人能力有限，所以不足之處還請大家?guī)兔χ赋觥Ｆ囯妱又D(zhuǎn)向試驗臺涉及機械、汽車、電子和軟件設(shè)計等多學科領(lǐng)域，它的發(fā)展一定會促進EPS產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對中國汽車工業(yè)產(chǎn)生一定影響。參考文獻(第三版下冊)[M].北京: 機械工業(yè)出版社,(第四版)[M].北京: 機械工業(yè)出版社,. 汽車理論(第三版)[M].北京: 機械工業(yè)出版社,2004,[J].公路交通科技,2001(3): 2328,[J].長安大學學報(自然科學版), 2004(24): 3437,[J].汽車科技2001.(3): 1722,(第二版)[M].北京: 機械工業(yè)出版社，[M].北京: 機械工業(yè)出版社,[D].合肥工業(yè)大學碩士學位論文,2003 song, Kwangsuck Boo. Model development and control methodology of a new electric power steering system[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part D, Journal of Automobile Engineering, 2004, 218,(第二版)[M].北京: 機械工業(yè)出版社,馮櫻,[J].湖北汽車工業(yè)學報, 2001(15): 1217,(第二版上冊)[M].北京: 機械工業(yè)出版社,[M].北京: 高等教育出版社, Hanbin, Zhang Zhongfu. Offline Detection of Electric Power Steering[J].Wuhan: School of Mechantronic Engineering Wuhan University of Technology致 謝光陰荏苒，時光如梭，轉(zhuǎn)眼間，四年的大學學習生活已進入尾聲，往日的求學生活及知識的積累，將成為我心底