【正文】 滑臺，液壓缸。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。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。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。(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。也稱反力法。(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)。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。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。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。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。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。在該系統(tǒng)中，最主要的性能參數(shù)為汽車的車速，轉(zhuǎn)向盤的主扭矩和電動機目標電流，下面對這三者所用的傳感器和檢測方法加以詳細的說明。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)有較好的環(huán)境適應(yīng)性；(2)批量生產(chǎn)，并具有互換性；(3)高可靠性，穩(wěn)定性好；(4)盡可能小型、輕量，便于安裝；(5)抗電磁干擾能力強；(6)性能:精度高、響應(yīng)快，從而滿足試驗臺實時采集數(shù)據(jù)的要求。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。圖35 負載特性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。使用轉(zhuǎn)速高時，需降低力矩使用。(3) 負載特性磁粉制動器的允許滑差功率在散熱條件一定時是定值。靜力矩和動力矩沒有差別。其特性如圖33所示。本試驗臺采用瑞安市中瑞控制器廠生產(chǎn)的CZ型磁粉制動器(如圖32)，其技術(shù)參數(shù)如表32。因此，通過磁粉制動器研究可以探索電動機的助力規(guī)律，檢驗助力控制程序的運行效果，分析EPS對汽車轉(zhuǎn)向輕便性的影響。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。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)。主要有兩種形式：蝸輪蝸桿減速機構(gòu)和雙行星齒輪減速機構(gòu)。雖然也可以用開關(guān)磁阻電動機，但是需要進行許多的研究來克服其缺點?？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。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。電動機的功能是根據(jù)電子控制單元的指令輸出適宜的輔助轉(zhuǎn)矩，是EPS的動力源?？刂扑惴☉?yīng)快速正確，滿足實時控制的要求，并能有效地實現(xiàn)理想的助力規(guī)律與特性。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。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。檢測的主要性能參數(shù)為：汽車的車速，轉(zhuǎn)向盤的主扭矩和角度及車輪的阻力矩，電動機的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩。所以本測試系統(tǒng)既可以用于研究開發(fā)人員對自己設(shè)計的EPS系統(tǒng)進行檢測；也可以用于成品的檢查，這樣可以使不符合要求的產(chǎn)品從性能良好的產(chǎn)品中分離出去。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。該助力特性曲線可用下式函數(shù)表示 (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(fù)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。該助力特性曲線可用下式函數(shù)表示 (23)式中，K1(v)、K2(v)分別為助力特性曲線梯度，隨車速增加而減?。籘d1為助力特性曲線梯度增大為K2(v)時的轉(zhuǎn)向盤輸入力矩。該助力特性曲線可用下式函數(shù)表示 (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。對于永磁直流電動機，電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流成比例，因此EPS的助力特性常用電動機電流與轉(zhuǎn)向盤輸入力矩之間的關(guān)系曲線表示。圖23所示為傳統(tǒng)液壓動力轉(zhuǎn)向的助力特性曲線，俗稱盆形曲線?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯助力特性對電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，包括輕便性、回正性、路感等有重要影響。NNNNNNNNNNNN字。同時也對助力電動機的電流、電壓、輸出轉(zhuǎn)矩這些量進行采集，以此來檢測電動機的工作狀態(tài)。電動機助力轉(zhuǎn)矩是電動機為了提高汽車操縱的輕便性而對轉(zhuǎn)向系外加的力矩，其大小由EPS的ECU根據(jù)傳感器傳來的車速信號、轉(zhuǎn)向盤扭矩等參數(shù)決定。顯然，負荷愈大，輪胎氣壓愈低，原地轉(zhuǎn)向阻力矩也將愈大。行車轉(zhuǎn)向比原地轉(zhuǎn)向車速增加了，接地面積滾動成分增加，轉(zhuǎn)向阻力矩也突然減小。原地轉(zhuǎn)向:指對靜止不動的汽車進行轉(zhuǎn)向時，首先是輪胎發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，繼之以路面和路面之間發(fā)生滑移，稱這一情況所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向阻力矩為原地轉(zhuǎn)向阻力矩。除了回正力矩以外，駕駛員還需要克服主銷的摩擦阻力矩，轉(zhuǎn)向機構(gòu)的摩擦力矩(其大小取決于轉(zhuǎn)向機效率)，各個球頭的摩擦力矩以及原地轉(zhuǎn)向時輪胎與地面的摩擦力矩等。汽車轉(zhuǎn)彎時，前輪上作用著與轉(zhuǎn)向力相應(yīng)的“繞主銷的阻力矩”，通?；\統(tǒng)地稱為回正力矩。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。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。整個試驗臺主要有三個部分：(1)是機械部分，包括EPS轉(zhuǎn)向機械系統(tǒng)和驅(qū)動電動機；(2)是控制部分，包括電子控制系統(tǒng)以及程序調(diào)試系統(tǒng)；(3)是數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。本試驗臺會把助力電動機的電流和轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩曲線圖與數(shù)據(jù)庫中的曲線圖進行比較，來判定電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的好壞。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。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?。徊贿^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。(7)報警要求任一元件及線路損壞，故障代碼或故障報警顯示燈應(yīng)立即顯示。(5)空載轉(zhuǎn)動力矩檢查電動助力轉(zhuǎn)向裝置在電源關(guān)閉和接通狀態(tài)下轉(zhuǎn)動的機械摩擦以及任何可能的機械阻力，轉(zhuǎn)動阻力矩及其波動應(yīng)符合設(shè)計要求。(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。 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。u 單個電器元器件損壞。u 做噪聲試驗時未滿足噪音指標的要求。u 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。u 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。損壞：被試總成按規(guī)定的可靠性試驗項目完成試驗后，有下列情況之一出現(xiàn)，則認為己損壞。電動助力轉(zhuǎn)向還有整體結(jié)構(gòu)緊湊、部件少、占用的空間尺寸小、質(zhì)量比液壓式動力轉(zhuǎn)向約輕20%~25%以及在車上容易布置等優(yōu)點。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。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。兩者比較，電動助力轉(zhuǎn)向的燃料消耗率僅為液壓動力轉(zhuǎn)向的16%~20%。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同車速下實時地為汽車轉(zhuǎn)向提供不同的助力效果，減輕了汽車低速時的轉(zhuǎn)向盤操縱力，提高了操縱的靈便性和高速行駛的穩(wěn)定性。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。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)主要由傳感器、電子控制器ECU、執(zhí)行器三個部分組成。汽車EPS試驗臺的使用將會大大提高產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和檢測精度，為質(zhì)量管理提供了統(tǒng)計資料，且使產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢測工作變得十分簡單，生產(chǎn)效率大幅度提高。汽車EPS試驗臺就是針對這一情況研制的，它采用微機為控制核心，采用傳感器對EPS系統(tǒng)輸入端的扭矩、輸入端的轉(zhuǎn)角、輸出端的扭矩進行檢測，實現(xiàn)EPS性能和可靠性試驗的自動測量和圖形的動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)及特性曲線的自動記錄輸出。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。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，2008年將超過1000萬套。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自生產(chǎn)至今，經(jīng)過幾十年的應(yīng)用與發(fā)展，已取得了較大的進步。(5) 占用空間更小，質(zhì)量更輕，結(jié)構(gòu)更緊湊。(4) 能夠提供可變的轉(zhuǎn)向助力。(3) 增強了轉(zhuǎn)向跟隨性和可靠性。(2) 提高了汽車的燃油經(jīng)濟性，減少了對環(huán)境的污染。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：(1) 提高了汽車的操縱性能。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。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。此后，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)在日本最先獲得實際應(yīng)用。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。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ABSTRACTThis paper aims to do some analysis and design of electric power steer (EPS) system test platform, two forms of which are pared and selected in this context. Through learning the trend of modern EPS system test platform, it includes analysis and design of EPS test platform. By studying the work process of EPS, and then design the overall structure of EPS test platform with the reference to Dong Hua steering pany’s products. The assembly drawing of EPS test platform is drawn by AutoCAD. In this design, hydraulic slider is selected, and some key parts are selected and checked.The advantages of my design are as follows:(1)Testing simple, structure pacted(2)Easy to clamping and control(3) Easy to be improved and updated.Keywords：EPS；test platform；AutoCAD；hydraulic slider目 錄第一章 緒 論 1 1 1 2 2第二章 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗臺的總體設(shè)計 4 4 4 4 5 5 特性試驗的性能技術(shù)要求 5 6 8 8 8 9 9第三章 電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺各部件的選用 12 12(ECU) 12 12 13 14 14 16 18 18第四章 試驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 21 21