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1、长春工业大学毕业论文摘 要电动助力转向系统是一种新型的汽车转向系统，具有以往任何助力转向系统所不具备的助力效果和车速感应能力，其核心部件电控单元能根据车速和方向盘操控力矩的不同决定是否助力以及助力的大小。电动助力转向技术已日趋成熟，且有取代液压动力转向的趋势，它是一项紧扣当今汽车发展主题，符合未来汽车发展趋势的高新技术。本文简单介绍EPS系统背景及发展现状，通过对电动助力系统的工作原理和特点、整体性能技术要求的分析，设计了转向系统阻力矩、电动机的各项参数和试验台各部件，并对电动助力转向试验台进行结构设计。(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；
2、试验台；AutoCAD；液压滑台Automotive electric power steering system test benchABSTRACTElectric power steering system is a new type of vehicle steering system, has the past does not have any power steering system of effect and speed sensor, electronic control unit (ECU) for the core components can depending on
3、 the speed and the steering wheel control moment deciding whether or not the size of the power and dynamical. Electric power steering technology is mature, and has a tendency to replace hydraulic power steering, it is a theme, stick to the current auto industry development in line with the future de
4、velopment trend of high and new technology.This paper mainly introduces the background and current situation of the development of EPS system, based on the working principle and characteristics of electric power system, the overall performance, the analysis of the technical requirements, design the
5、steering resistance moment, the parameters of the motor and each component of a test rig and structure design of electric power steering test rig.The advantages of my design are as follows:(1)Testing simple, structure compacted(2)Easy to clamping and control(3) Easy to be improved and updated.Keywor
6、ds：EPS；test platform；AutoCAD；hydraulic slider目录摘 要1Automotive electric power steering system test bench2ABSTRACT21绪论51.1选题背景与意义51.2 电动助力转向系统介绍61.3 电动助力转向的发展现状91.3.1国内电动助力转向的发展现状91.3.2 国外电动助力转向的发展现状101.4 本文的主要研究内容112 电动助力转向试验台的总体组成122.1 电动助力转向系统的工作原理122.1.1工作原理122.1.2工作特点122.2 电动助力转向系统的分类132.3 电动助力转向
7、系统试验台的核心部件132.3.1 扭矩传感器182.3.2 车速传感器202.3.4 电子控制单元202.3.5 阻力模拟装置212.4 本章小结233 EPS系统匹配分析243.1 EPS助力电机的匹配243.1.1电机的布置形式243.1.2助力电机类型匹配243.1.3助力电机参数匹配253.2 减速机构的匹配283.3扭矩传感器的匹配293.4 匹配结果303.5 本章小结304 试验台的结构设计314.1 试验台的整体布置314.2联轴器的选择与校核314.3普通平键的选择与校核344.4转向阻力模拟机构的设计354.5试验台固定支架的结构设计35总 结37致 谢38参考文献391
8、绪论1.1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将停止工作。新一代的EPS则不仅在低速和停车时提供
9、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，提高了汽车的燃油经济性；同时由于不需要转向油泵，油管
10、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，必须增加额外的控制器和其它硬件；电动助力转向系统的转向力来自于
11、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。1.2 电动助力转向系统介绍英文全称是Electronic Power Steering，简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。EPS的构成，不同的车尽管结构部件不一样，但大体是雷同。一般是由转矩(转向)传
12、感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成。 主要工作原理：汽车在转向时，转矩(转向)传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于standby(休眠)状态等待调用。由于电动电动助力转向的工作特性，你会感觉到开这样的车，方向感更好，高速时更稳，俗话说方向不发飘。又由于它不转向时不工作，所以，也多少程度上节省了能源。一般高档轿车使用这样的助力转向系统
13、的比较多。汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。 动力转向系统由于使转向操纵灵活、轻便，在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是，具有固定放大倍率的动力转向系统的主要缺点是：如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减小汽车在停车或低速行驶状态下转动转向盘的力，则当汽车以高速行驶时，这一固定放大倍率
14、的动力转向系统会使转动转向盘的力显得太小，不利于对高速行驶的汽车进行方向控制；反之，如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了增加汽车在高速行驶时的转向力，则当汽车停驶或低速行驶时，转动转向盘就会显得非常吃力。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用，使汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵稳定性。 电子控制动力转向系统（简称EPS-Electronic Control Power Steering），根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统（
15、液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。液压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。电子控制动力转向系统（EPS）可以在低速时减轻转向力以提高转向系统的操纵性；在高速时则可适当加重转向力，以提高操纵稳定性。液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设电子控制装置而构成的。根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。（1）流量控制式EPSTO 凌志牌轿车采用的流量控制式动力转向系统。该系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当
