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1、目 录摘 要Abstract1 绪论11.1 助力转向系统的分类11.2 EPS 系统国内外发展研究现状11.3 EPS 的分类11.3.1 转向轴助力式11.3.2 转向小齿轮助力式21.3.3 转向齿条助力式21.4 电动助力转向系统的优点 31.5 电动助力转向系统的工作原理32 EPS 方案设计52.1 电动助力转向系统选型52.2 机械部分系统方案设计52.2.1 机械部分设计要求分析52.2.2 机械式转向器方案分析52.2.3 齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择72.2.4 转向梯形结构方案分析82.3 控制部分系统方案设计82.3.1 控制部分性能要求分析82.3.2 控制部
2、分方案设计103 齿轮齿条式转向器设计123.1 整车性能参数123.2 齿轮齿条式转向器的设计和计算123.2.1 齿轮齿条转向器计算载荷的确定123.2.2 转向器基本部件设计153.2.3 齿轮轴和齿条的材料选择及强度校核213.2.4 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析243.2.5 齿轮齿条传动受力分析253.2.6 间隙调整弹簧的设计计算253.2.7 齿轮轴轴承的校核273.2.8 键的计算284 EPS 的关键部件和控制策略294.1 EPS 的关键部件选型294.1.1 电动机294.1.2 电磁离合器294.1.3 减速机构304.1.4 扭矩传感器304.1.5 电流传感
3、器314.2 EPS 的电流控制314.3 助力控制324.4 阻尼控制324.5 回正控制335 EPS 电机驱动电路的设计345.1 微控制器的选择345.2 硬件电路总体框架345.3 电机控制电路设计355.3.1 H 桥上侧桥臂 MOSFET 功率管驱动电路设计355.3.2 桥臂的功率 MOSFET 管驱动电路365.4 蓄电池倍压工作电源375.5 电机驱动电路台架试验376 结论39致谢40参考文献41摘 要电动助力转向 (Electric Power Steering,简称 EPS)系统,是继液压助力转向系统后出现的一种新型动力转向系统,具有液压助力转向系统无法比拟的优势,它
4、不仅能节约能源,提高安全性,还有利于环境保护,是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术,是汽车转向系统发展的必然趋势。电动助力转向系统(EPS) 可解决小型汽车转向轻便性和灵敏性的矛盾, 使驾驶员在汽车低速行驶时获得较大助力, 高速行驶时获得较强的路感。由ECU根据转向盘转矩信号控制电动机离合器, 使电动机在不需要助力时停止工作, 降低了能量消耗，该系统能满足不同车速下获得不同助力特性的要求。本论文为汽车电动助力转向机构的设计,首先对EPS的发展历程、发展现状、原理、结构等进行了阐述，然后确定了以齿轮齿条式转向为例进行设计，对齿轮、齿条、转向器等进行了设计与计算，并对齿轮齿条的齿面接触强度和齿根弯
5、曲强度进行校核，最后利用AUTOCAD软件绘制了齿轮、齿条及装配图。关键词：汽车,电动助力转向系统，转向器，齿轮齿条,计算AbstractElectric Power Steering（EPS）System is a new type steering system, which can save energy, improve vehicle safety, and benefit environment protection. Its a new-high-tech that follows modern vehicle development topic closely. EPS is
6、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 obtai
7、n 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 dynamica
8、l 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 r
9、ack, and test rack and pinion gear surface contact strength and tooth root bending strength.Finally, maked the pinion and rack and assembly drawing by using AUTOCAD software.Keywords: automobile，EPS, steering gear, rack and pinion,calculate1.绪论随着汽车技术的发展，人们逐渐追求安全、舒适、轻便的驾驶环境，汽车转向系统由普通转向系统向动力转向系统发展。1.1
10、 助力转向系统的分类助力转向系统按照提供动力的形式大致可以分为 3 类：液压助力转向系统（Hydraulic Powered Steering, HPS)，电动液压转向系统（Electrically Hydraulic Powered Steering, EHPS)，电动助力转向系统（Electric Power Steering, EPS)。1.2 EPS 系统国内外发展研究现状在国外，从1979年开始研究电动助力转向系统，至今已有30多年的历史。1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的 Cervo 车上，随后又配备在 Alto 上。此后，其应用范
11、围从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司，美国的Delphi 公司，英国的 Lucas 公司，德国的 ZF 公司，都研制出了各自的 EPS。在国外，EPS 已经进入了批量生产阶段。在国内，EPS 技术大多还处于实验室开发研究阶段，部分科研院所已经进入了装车实验。国内的清华大学早在1992年就开始了 EPS 研究。2002年，经调查发现国内至少13家企业和科研院所正在研制中，如清华大学、吉林大学、江苏大学、同济大学以及南摩股份有限公司等。目前21个国内汽车厂家的43种品种均可装配 EPS 产品，其中六个厂家8个车型具有装配 EPS 的潜力，其中有重庆长
12、安的奥拓、羚羊，吉利的美日、豪情，奇瑞的 QQ，天津丰田的威驰，悦达起亚的千里马，东南汽车的菱帅，广州本田的飞度等。1.3 EPS 的分类电动助力转向系统按照电动机布置位置的不同，可以分为：转向轴助力式(Column-assisttype EPS)、齿轮助力式(Pinion-assisttype EPS)、齿条助力式(Rackassisttype EPS)3 种。1.3.1 转向轴助力式转向轴助力式电动助力转向器(C-EPS)的助力电机固定在转向柱的一侧，通过减速增扭机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向(图1-1)。这种形式的电动助力转向系统结构简单紧凑、易于安装。现在多数 EPS 就是采用这种形式。此外，C-EPS的助力提供装置可以设计成适用于各种转向柱，如固定式转向柱、斜度可调式转向柱以及其它形式的转向柱。但由于助力电机安装在驾驶舱内，受到空间布置和噪声的影响，电机的体积较小，输出扭矩不大，一般只用在小型及紧凑型车辆上。图图1-11-1 C-EPSC-EP
