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1、摘 要本论文对电动助力转向(EPS)系统试验台进行了分析和设计。在本文中，对EPS试验台的两种布置形式进行了对比和选择，结合现代EPS系统试验台的发展趋势，对EPS系统试验台进行了分析和设计。通过研究EPS的工作过程，进行试验台总体方案的设计，再对试验台的总体结构进行设计，设计过程中参考了东华转向器公司的产品，运用AutoCAD画出试验台的装配图。在设计中采用了液压滑台设计，并对一些关键部件进行了选择、校核。本文设计的试验台的优点：(1)检测试验简单，结构紧凑(2)装夹控制方便(3)改进方便，便于升级改装关键词：EPS；试验台；AutoCAD；液压滑台ABSTRACTThis paper ai
2、ms to do some analysis and design of electric power steer (EPS) system test platform, two forms of which are compared 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
3、, and then design the overall structure of EPS test platform with the reference to Dong Hua steering companys 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
4、 are as follows:(1)Testing simple, structure compacted(2)Easy to clamping and control(3) Easy to be improved and updated.Keywords：EPS；test platform；AutoCAD；hydraulic slider目 录第一章 绪 论11.1引言11.2选题背景与意义11.3研究现状21.4本文研究的内容2第二章 电动助力转向系统试验台的总体设计42.1电动助力转向系统42.1.1工作原理42.1.2工作特点42.2典型试验介绍52.2.1名词定义52.2.2 特性
5、试验的性能技术要求52.3试验台整体方案设计62.4试验台测试项目82.4.1车速82.4.2系统的阻力矩82.4.3电动机的各项参数92.4.4转向盘主扭矩与助力电动机转矩的关系9第三章 电动助力转向试验台各部件的选用123.1系统主要部件123.1.1电子控制单元(ECU)123.1.2电动机123.1.3减速机构133.1.4转向电动机143.1.5磁粉制动器143.2传感器的选择163.2.1转速传感器183.2.2转矩传感器18第四章 试验台的结构设计214.1试验台的布置214.2联轴器的选择与校核214.3普通平键的选择与校核244.4液压滑台254.5磁粉制动器支架254.6减
6、速机构支架264.7转向电机支架26第五章 结 论275.1结论275.2总结27参考文献28致 谢29附录A：英文资料30附录B：英文资料翻译36第一章 绪 论1.1引言汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。其作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操作要求而适当的改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶尔冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车的操纵稳定性和安全性。汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对
7、更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。1.2选题背景与意义汽车电动助力转向系统(EPS)在日本最先获得实际应用。1988年日本铃木公司首次开发出电动助力转向系统，并装在其生产的Cervo车上，随后又配备在Alto上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经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Lueas公司，德国的ZF公司，都研制出了各自的EPS。EPS的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的EPS仅仅在低速和停车时提供助力，高速时EPS将
8、停止工作。新一代的EPS则不仅在低速和停车时提供助力，而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展，EPS技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，因此其应用范围将越来越大。电动助力转向系统的优势主要体现在：(1) 提高了汽车的操纵性能。EPS能在各种行驶工况下提供最佳助力，减少由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减小汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性。(2) 提高了汽车的燃油经济性，减少了对环境的污染。电动助力转向系统直接通过电动机的输出给驾驶员提供助力，电动机只有在转向时才工作，在不进行转向时几乎没有动力消耗，提高
9、了汽车的燃油经济性；同时由于不需要转向油泵，油管及控制阀等液压元件，不会发生液压油的泄露和损耗，减少了对环境的污染。(3) 增强了转向跟随性和可靠性。在EPS系统中，电动机与助力机构直接相连以使其能量直接用于车轮的转向，增加了系统的转动惯量，减小了车轮的反转和转向前轮摆振，增强了转向系统的抗扰动能力；EPS旋转力矩产生于助力电机，没有液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能；电动助力转向系统还可有各种安全保护措施和故障自诊断功能，使用可靠，维修方便。(4) 能够提供可变的转向助力。对于传统的液压系统，可变转向力矩获得非常困难而且费用很高，要想获得可变转向力矩，必须增加额外的
10、控制器和其它硬件；电动助力转向系统的转向力来自于助力电机，可变转向力矩写入控制模块中，通过对软件的重新编写即可获得，所需费用很小。(5) 占用空间更小，质量更轻，结构更紧凑。电动机和减速机构在转向柱或转向系内，直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、油管、液压油、密封件、传送带和装于发动机上的皮带轮等部件，因而其所占空间更小，质量更轻、结构更紧凑，在安装位置的选择方面也更容易，装配自动化程度更高。1.3研究现状电动助力转向系统自生产至今，经过几十年的应用与发展，已取得了较大的进步。如今，在国外己大规模采用EPS，其应用范围也将进一步拓宽，将作为标准件装备在汽车上，并将在动
11、力转向领域占据主导地位。目前，在全世界汽车行业中，电动助力转向系统每年正以90%10%的增长速度发展，年增长量达130万150万套，2008年将超过1000万套。按此速度发展，用不了几年的时间，电动助力转向系统将逐渐占领轿车市场，并向微型车、轻型车和中型车扩展。EPS是汽车关键零部件之一，其质量对汽车转向有着重要的影响。实车试验需要消耗大量的财力、人力和物力，如果在实车试验之前进行必要的台架试验，为后续实车试验获得某些基本参数和算法，是非常有益的，同时也可以降低直接装车进行路试的危险性和研究成本。汽车EPS试验台就是针对这一情况研制的，它采用微机为控制核心，采用传感器对EPS系统输入端的扭矩、
12、输入端的转角、输出端的扭矩进行检测，实现EPS性能和可靠性试验的自动测量和图形的动态显示，数据及特性曲线的自动记录输出。同时具有储存、打印和再处理功能。汽车EPS试验台的使用将会大大提高产品的装配质量和检测精度，为质量管理提供了统计资料，且使产品的装配、调试、检测工作变得十分简单，生产效率大幅度提高。1.4本文研究的内容(1)电动助力转向试验台总体方案设计；(2)电动助力转向试验台总体结构设计；(3)电动助力转向试验台用传感器的研究与选型；(4)非标零件图设计；(5)试验台的布置。第二章 电动助力转向系统试验台的总体设计2.1电动助力转向系统2.1.1工作原理电动助力转向系统主要由传感器、电子
13、控制器ECU、执行器三个部分组成。其中传感器主要包括车速传感器、转矩传感器、转向角传感器；执行器主要包括电动机、电磁离合器和减速机构。其工作原理为：电子控制单元(ECU)根据车速传感器和转向盘转矩传感器的信号计算所需的转向助力的大小，通过功率放大模块控制直流电动机的转动，助力电动机的转矩经过减速机构减速增扭后，驱动齿轮齿条转向机构，产生相应的转向助力。EPS系统还设有故障诊断模块和保护措施，当EPS发生故障时，故障诊断及代码显示模块发出报警信号，并且以故障代码的形式指示故障类型同时，EPS系统断开电磁离合器，转为手动纯机械转向状态。电动助力转向系统能够实现不同车速下实时地为汽车转向提供不同的助
14、力效果，减轻了汽车低速时的转向盘操纵力，提高了操纵的灵便性和高速行驶的稳定性。2.1.2工作特点对于电动助力转向机构，电动机仅在汽车转向时才工作并消耗蓄电池能量；而对于常流式液压动力转向机构，因液压泵处于长期工作状态和内泄漏等原因要消耗较多的能量。两者比较，电动助力转向的燃料消耗率仅为液压动力转向的16%20%。液压转向机构内的工作介质是油，任何部位出现漏油，油压将建立不起来，不仅失去助力效能，并对环境造成污染。当发动机出现故障停止工作时，液压泵也不工作，结果也会丧失助力效能，这就降低工作可靠性。电动助力转向机构不存在漏油问题，只要蓄电池内有电提供给电动助力转向机构，就能有助力作用，所以工作可
15、靠。若液压动力转向机构的油路进入空气或者贮油罐油面过低，工作时将产生较大噪声，在排除气体之前会影响助力效果；而电动助力转向仅在电动机工作时有轻微的噪声。电动助力转向与液压动力转向比较，转动转向盘时仅需克服转向器的摩擦阻力，不存在回位弹簧阻力和反应路感的油压阻力。电动助力转向还有整体结构紧凑、部件少、占用的空间尺寸小、质量比液压式动力转向约轻20%25%以及在车上容易布置等优点。2.2典型试验介绍2.2.1名词定义国家标准汽车电动助力转向装置技术条件与台架试验方法中对循环和损坏有如下定义：循环：转向器输入端由中间位置向一个方向旋转至规定的角度后，返回中间位置再向另外一个方向旋转之规定角度后，再回到中间位置为1个循环。损坏：被试总成按规定的可靠性试验项目完成试验后，有下列情况之一出现，则认为己损坏。u 做功能试验时未满足功能技术要求。u 试验后的输入、输出特性曲线未满足输入、输出特性技术要求。u 试验后的助力电流特性曲线未满足设计技术要求。u 做反向冲击试验，丧失反向接通能力，并未满足反向冲击指标技术要求。u 回正试验时转向器回不到中间位置，并未满足回正特性技术要求。u 做噪声试验时未满足噪音指标的要求。u 做电
