【正文】 有30多年的歷史。關(guān)鍵詞：汽車,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向器，齒輪齒條,計(jì)算AbstractElectric Power Steering（EPS）System is a new type steering system, which can save energy, improve vehicle safety, and benefit environment protection. It’s a newhightech that follows modern vehicle development topic closely. EPS is much superior to hydraulic power steering system. It will be the inevitable developing direction for automobile power steering.The electric power steering (EPS) system can solve the contradiction between steering handiness and delicacy that exists in small type of cars. It enable the driver to obtain stronger road sense when drive in high speed and bigger assist when drive in slow speed. According to by ECU to dish torque signal control motor clutch, make the motor when in need not stop working, reduce boost of energy consumption, this system can satisfy different speeds get different dynamical characteristics requirement.The thesis is for the design of auto electric power steering. First, it discussed development history, EPS development present situation, the principle, and the structure. Then determine rack and pinion type steering with design. Design and calculate steering gear and rack, and test rack and pinion gear surface contact strength and tooth root bending , maked the pinion and rack and assembly drawing by using AUTOCAD software.Keywords: automobile，EPS, steering gear, rack and pinion,calculate1. 緒論隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸追求安全、舒適、輕便的駕駛環(huán)境，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由普通轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展。由ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)矩信號(hào)控制電動(dòng)機(jī)離合器, 使電動(dòng)機(jī)在不需要助力時(shí)停止工作, 降低了能量消耗，該系統(tǒng)能滿足不同車速下獲得不同助力特性的要求。目 錄摘 要……………………………………………………………………………………ⅠAbstract…………………………………………………………………………………Ⅱ1 緒論…………………………………………………………………………………1 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類…………………………………………………………1 EPS系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀……………………………………………………1 EPS的分類…………………………………………………………………………1 轉(zhuǎn)向軸助力式………………………………………………………………1 轉(zhuǎn)向小齒輪助力式…………………………………………………………2 轉(zhuǎn)向齒條助力式……………………………………………………………2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) …………………………………………………3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理…………………………………………………32 EPS方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………5 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)選型…………………………………………………………5 機(jī)械部分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………5 機(jī)械部分設(shè)計(jì)要求分析……………………………………………………5 機(jī)械式轉(zhuǎn)向器方案分析……………………………………………………5 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器布置和結(jié)構(gòu)形式的選擇………………………………7 轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析……………………………………………………8 控制部分系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………8 控制部分性能要求分析……………………………………………………8 控制部分方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………103 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)………………………………………………………………12 整車性能參數(shù)……………………………………………………………………12 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)和計(jì)算………………………………………………12 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器計(jì)算載荷的確定…………………………………………12 轉(zhuǎn)向器基本部件設(shè)計(jì)………………………………………………………15 齒輪軸和齒條的材料選擇及強(qiáng)度校核……………………………………21 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析…………………………………24 齒輪齒條傳動(dòng)受力分析……………………………………………………25 間隙調(diào)整彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………25 齒輪軸軸承的校核…………………………………………………………27 鍵的計(jì)算……………………………………………………………………284 EPS的關(guān)鍵部件和控制策略…………………………………………………………29 EPS的關(guān)鍵部件選型……………………………………………………………29 電動(dòng)機(jī)………………………………………………………………………29 電磁離合器…………………………………………………………………29 減速機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………30 扭矩傳感器…………………………………………………………………30 電流傳感器…………………………………………………………………31 EPS的電流控制…………………………………………………………………31 助力控制…………………………………………………………………………32 阻尼控制…………………………………………………………………………32 回正控制…………………………………………………………………………335 EPS電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)……………………………………………………………34 微控制器的選擇…………………………………………………………………34 硬件電路總體框架………………………………………………………………34 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………35 H橋上側(cè)橋臂MOSFET功率管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)………………………………35 橋臂的功率MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路…………………………………………36 蓄電池倍壓工作電源……………………………………………………………37 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路臺(tái)架試驗(yàn)…………………………………………………………376 結(jié)論……………………………………………………………………………………39致謝………………………………………………………………………………………40參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………41摘 要電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 (Electric Power Steering,簡(jiǎn)稱EPS)系統(tǒng),是繼液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)后出現(xiàn)的一種新型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),具有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),它不僅能節(jié)約能源,提高安全性,還有利于環(huán)境保護(hù),是一項(xiàng)緊扣現(xiàn)代汽車發(fā)展主題的高新技術(shù),是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS) 可解決小型汽車轉(zhuǎn)向輕便性和靈敏性的矛盾, 使駕駛員在汽車低速行駛時(shí)獲得較大助力, 高速行駛時(shí)獲得較強(qiáng)的路感。本論文為汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),首先對(duì)EPS的發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀、原理、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了闡述，然后確定了以齒輪齒條式轉(zhuǎn)向?yàn)槔M(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)齒輪、齒條、轉(zhuǎn)向器等進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算，并對(duì)齒輪齒條的齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核，最后利用AUTOCAD軟件繪制了齒輪、齒條及裝配圖。 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照提供動(dòng)力的形式大致可以分為3類：液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Hydraulic Powered Steering, HPS)，電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electrically Hydraulic Powered Steering, EHPS)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering, EPS)。1988年日本鈴木公司首次開(kāi)發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)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。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國(guó)的Delphi公司，英國(guó)的Lucas公司，德國(guó)的ZF公司，都研制出了各自的EPS。在國(guó)內(nèi)，EPS技術(shù)大多還處于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)研究階段，部分科研院所已經(jīng)進(jìn)入了裝車實(shí)驗(yàn)。2002年，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)至少13家企業(yè)和科研院所正在研制中，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)以及南摩股份有限公司等。 EPS的分類電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)按照電動(dòng)機(jī)布置位置的不同，可以分為：轉(zhuǎn)向軸助力式(Columnassisttype EPS)、齒輪助力式(Pinionassisttype EPS)、齒條助力式(Rack—assisttype EPS)3種。這種形式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于安裝。此外，CEPS的助力提供裝置可以設(shè)計(jì)成適用于各種轉(zhuǎn)向柱，如固定式轉(zhuǎn)向柱、斜度可調(diào)式轉(zhuǎn)向柱以及其它形式的轉(zhuǎn)向柱。圖11 CEPS 轉(zhuǎn)向小齒輪助力式 齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器(P—EPS)的助力電機(jī)和減速增扭機(jī)構(gòu)與小齒輪相連，直接驅(qū)動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向(圖12)。該類型轉(zhuǎn)向器可用于中型車輛，以提供較大的助力。由于助力電機(jī)安裝于齒條上的位置比較自由，因此在汽車的底盤(pán)布置時(shí)非常方便。圖13 REPS 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)[1] （1）液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的油泵，不轉(zhuǎn)向時(shí)也工作