【正文】 統(tǒng)提供所需電壓 380V/220V，電源總電流 DC50A， 臺架人體可觸及部分元器件配電： 24V； 8)多功能數(shù)據(jù)采集卡： PCI8310 數(shù)據(jù)采集卡。把這些量以及 ECU(電子控制器 )中的一些控制量一起，通過 PCI8310 多功能板傳送到工業(yè)控制計算機(jī)上，并適時顯示系統(tǒng)運行各項數(shù)據(jù)及主要參數(shù)曲線，并最終存到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，據(jù)此來分析 EPS 的性能，然后通過改變 EPS 裝置中 ECU(電子控制器 )硬件和軟件的某些方面，從而能使該裝置達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，為以后汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的研制提供可借鑒的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。 其計算公式如下： 錯誤 !未找到引用源。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。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(jī)構(gòu)的摩擦力矩 (其大小取決于轉(zhuǎn)向機(jī)效率 )，各個球頭的摩擦力矩以及原地9 轉(zhuǎn)向時輪胎與地面的摩擦力矩等。原地轉(zhuǎn)向 :指對靜止不動的汽車進(jìn)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。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。顯然，負(fù)荷愈大，輪胎氣壓愈低，原地轉(zhuǎn)向阻力矩也將愈大。 電動機(jī)的各項參數(shù) 電動機(jī)助力轉(zhuǎn)矩是電動機(jī)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。同時也對助力電動機(jī)的電流、電壓、輸出轉(zhuǎn)矩這些量進(jìn)行采集，以此來檢測電動機(jī)的工作狀態(tài) 。如需要完整說明書和 設(shè)計圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機(jī)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。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。對于永磁直流電動機(jī)，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(jī)電流與轉(zhuǎn)向盤輸入力矩 之間的關(guān)系曲10 線表示。該助力特性曲線可用下式函數(shù)表示 錯誤 !未找到引用源。 (2)折線型助力特性 圖 24(b)所示為典型折線型助力特性。 (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??； Td1 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 錯誤 !未找到引用源。助力特性曲線特征與參數(shù)11 的確定要與車型、駕駛員的要求相匹配。 我們根據(jù)采集的電動機(jī)電流、轉(zhuǎn)向盤主扭矩和車速的數(shù)據(jù)畫成與助 力特性類似的曲線，然后和助力特性曲線比較，如果與之比較相符的話，就說明汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置的性能比較好；反之，就說明性能不是很好，針對這些就應(yīng)該對電子控制器進(jìn)行硬件和軟件上的修改。 12 第三章 電動助力轉(zhuǎn)向試驗臺各部件的選用 系統(tǒng)主要部件 測控系統(tǒng)主要有電子控制單元 (ECU)，電動機(jī)，減速機(jī)構(gòu)，磁粉制動器，多功能數(shù)據(jù)采集卡，車速傳感器，轉(zhuǎn)矩傳感器等部件組成。 電子控制單元 (ECU) ECU 的功能是根據(jù)車速信號、轉(zhuǎn)向盤扭矩信號，進(jìn)行邏輯分析與計算后，發(fā)出指令，控制電動機(jī)和離合器的動作。 ECU 通常是一個 8 位單片機(jī)系統(tǒng)或者是 16 位電動機(jī)控制專用微處 理器芯片，也可采用數(shù)字信號處理器 (Digital Signal Processing，簡稱 DSP)作為控制單元?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)抗干擾能力，以適應(yīng)汽車復(fù)雜的行駛環(huán)境。它是本系統(tǒng)檢測的關(guān)鍵部件。電動機(jī)對 EPS 的性能有很大的影響，是 EPS 的關(guān)鍵部件之一，所以 EPS對電動機(jī)有很高的要求，這些要求主要有： (1)由于大多車載電源為 12V 直流電，因此要求助力電動機(jī)的工作電壓低和具有足夠大的額定功率和額定電流； (2)轉(zhuǎn)動慣量小，寬廣的調(diào)速范圍，控制特性好，低速運行平穩(wěn)，力矩波動??； (3)大的齒輪傳動比將增加機(jī)械慣量，降低 EPS 系統(tǒng)的動態(tài)性能，所以齒輪傳動比較小，因此，電動機(jī)轉(zhuǎn)速不能太高； (4)為減小轉(zhuǎn)子的慣性力矩，電動機(jī)的體積應(yīng)盡可能??； (5)在堵轉(zhuǎn)時也要能夠提供助力作用，對于大型的 車輛，甚至要求電動機(jī)能夠提供與轉(zhuǎn)動方向相反的助力轉(zhuǎn)矩。這幾種電動機(jī)不僅在結(jié)構(gòu)方面有各自的特點，而且在效率、功率密度、力矩波動等技術(shù)參數(shù)也互不相同。 表 31 不同類型電動機(jī)技術(shù)特點比較 電機(jī)類型 項目 感應(yīng)電動機(jī) 永磁有刷電動機(jī) 永磁無刷電動機(jī) 開關(guān)磁阻電動機(jī) 結(jié)構(gòu)特點 結(jié)構(gòu)簡單 三 相定子 鋁或銅籠轉(zhuǎn)子無永磁體 轉(zhuǎn)動繞組 機(jī)械換向器 三相定子 永磁轉(zhuǎn)子 電子換向 四相定子 鋼鐵轉(zhuǎn)子 無轉(zhuǎn)子繞組 無永磁體 負(fù)荷效率 (%) 9092 8597 8597 7886 系統(tǒng)復(fù)雜程度 驅(qū)動電路復(fù) 雜 控制器簡單 控制器簡單 高度復(fù)雜 使用技術(shù) 成熟 成熟 仍在發(fā)展 仍在發(fā)展 可靠性 一般 較好 優(yōu) 較好 力矩波動 小 電動機(jī)設(shè)計時 考慮 基本通過電磁 設(shè)計考慮 由電磁設(shè)計和電子控制考慮 功率密度 中 中 高 中 對助力大小要求較低的汽車，選用永磁有刷直流電動機(jī)是一個好的選擇，因為有 刷直流電動機(jī)技術(shù)成熟、控制器結(jié)構(gòu)簡單、成本低；對要求助力較大的轎車，應(yīng)選擇永磁無刷直流電動機(jī)，因為永磁無刷直流電動機(jī)比其它類型電動機(jī)更具有優(yōu)勢。 減速機(jī)構(gòu) EPS 的減速機(jī)構(gòu)與電動機(jī)相連，用來增大電動機(jī)的輸出扭矩。前者主要用于轉(zhuǎn)向軸助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后者主要用于齒輪助力式和齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 14 圖 31 蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向電動機(jī) 磁粉制動器的阻力矩最大值 Tc=100Nm， i=，轉(zhuǎn)向盤所需施加的轉(zhuǎn)矩 Td=Tc/i=100/ = PW錯誤 !未找到引用源。 取 ， n=1400 r/min T= 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 Td 所以轉(zhuǎn)向電動機(jī)選 Y90L4。磁粉制動器是利用電磁效應(yīng)下的磁粉來傳遞轉(zhuǎn)矩的，具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、無沖擊、無振動、無噪音、無污染等優(yōu)點，是一種多用途性能優(yōu)越的自動控制元件，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)中機(jī)械的加載、制動以及卷繞系統(tǒng)中收卷和放卷的張力控制。盡管磁粉制動器難以精確模擬行駛路況，但是可以實現(xiàn)磁粉制動器負(fù)載的變化趨勢與路面行駛一致。同時也可以降低直接裝車進(jìn)行路試的危險性和研究成本。 圖 32 CZ 型磁粉制動器 表 32 CZ 磁粉制動器技術(shù)參數(shù) 參數(shù) 額定轉(zhuǎn)矩 激磁電流 A 允許滑差功率 KW 冷卻方式 磁粉量 g 指標(biāo) 100 1 8 單雙水冷 150 其主要有激磁電流 力矩、轉(zhuǎn)速 力矩和負(fù)載三個特性： (1) 激磁電流 力矩特性 激磁電流與轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系，通過調(diào)節(jié)激磁電流可以控制力矩的 大小。 圖 33 激磁電流 力矩特性 16 圖 34 轉(zhuǎn)速 力矩特性 (2) 轉(zhuǎn)速 力矩特性 力矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，保持定值。特性如圖 34 所示。其連續(xù)運行時，實際滑差需在允許滑差功率以內(nèi)。其特性如圖 35所示。一般來講傳感器的選用與以下幾個方 面密切相關(guān)： ? 控制方面的要求：涉及測定的目的、測量的對象、測量的范圍以及精度要求等； ? 今傳感器的性質(zhì)：包括精度等級、穩(wěn)定性、對象的特性影響等； 17 ? 使用條件：主要涉及應(yīng)用現(xiàn)場的環(huán)境因素； ? 供求水平和維護(hù)：也即經(jīng)濟(jì)性和良好的維護(hù)性。 表 33 現(xiàn)場信號清單 序號 信號名稱 信號類型 信號源 路數(shù) 信號標(biāo)準(zhǔn) 1 車速信號 模擬量輸 入 波形發(fā)生器 1 方波 2 角度信號 數(shù)字量輸 入 角度傳感器 1 方 波 3 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩 模擬量輸 入 扭矩傳感器 1 方波 4 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩 模擬量輸 入 扭矩傳感器 1 方波 5 轉(zhuǎn)向阻力矩 模擬量輸 入 扭矩傳感器 1 方波 6 電動機(jī)電流 模擬量輸 入 電動機(jī)輸出端子 1 5~+5v 7 電動機(jī)電壓 模擬量輸 入 電動機(jī)輸出端子 1 5~+5v 試驗臺用傳感器也有其自身的特殊要求。 從表 33 中可以看出，本系統(tǒng)中待檢測的信號比較多，而且信號的種類又不同，主要有轉(zhuǎn)矩信號、速度信號、轉(zhuǎn)角信號、電流信號、電壓信號等。 18 轉(zhuǎn)速傳感器 (1)轉(zhuǎn)速傳感器的分類及特點 速度傳感器是將機(jī)械運動速度這個非電量變換成電量信號的傳感器，如果按輸出信號的模式可分為模擬式和數(shù)字式兩種，按工作原理又可分為電容式、光電式、磁電式等 ，其分類方法如圖 36 所示。測速發(fā)電機(jī)的構(gòu)造簡單可靠，耐振動沖擊，速度范圍小，但溫漂較大，不適于高溫環(huán)境。 直流測速機(jī) 模擬式轉(zhuǎn)速傳感器 同步型 轉(zhuǎn)速傳感器 交流測速機(jī) 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(jī)系統(tǒng)。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。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(jī)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。 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(jī)械、液壓、氣動、電阻、電容、電感、光學(xué)、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。此種測量方法就是平人衡力法。常用這種方法的有電力測功機(jī)、水力測功機(jī)和空氣、磁粉等測功機(jī)類。一般來說誤差較大，故很少采用，只有在直接測量無法進(jìn)行的時候才考慮此法。 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。 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。 主要技術(shù)參數(shù)如下 : 20 表 34 JN338 傳感器主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù) 轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確 度 過載能力 絕緣電阻 工作溫度 線性 相對濕度 指標(biāo) % 150% 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。90%RH 21 第四章 試驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 試驗臺的布置 由試驗臺的總體方案設(shè)計，運用 CAD 軟件設(shè)計試驗臺架。 圖 41 試驗臺的布置 聯(lián)軸器的選擇與校核 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)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(jī)械零件。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。主要用于兩軸要求嚴(yán)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。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。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。 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。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。 圖 42 凸緣聯(lián)軸器 制造凸緣聯(lián)軸器的材料可采用 3 45 鋼或 ZG310570，當(dāng)外緣圓周速度 v錯誤 !未找到引用源。 考慮到機(jī)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)。 100=130Nm 磁粉制動器的輸入軸的直徑 d=38mm，根據(jù)《機(jī)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。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