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1、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。作用是使汽车在行驶过 程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然 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继续稳定行驶。 因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（H ydraulic Power Steering， 简称HPS）,然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering 简称EHPS）
2、和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。国外趋势， 由于电动助力转向系统具有以上诸多优点，国外许多汽车及零部件生产商纷纷致力 于该技术的研究。在此之后，电动助力转向技术如雨后春笋般得到迅速发展。转向的 趋势电动转向系统作为一种新型的转向系统。相比之下，国内的EPS的研究起步较 晚。电助力转向系统的工作原理为:首先，转矩传感器测出驾驶员施加在转向盘上的操纵 力矩，车速传感器测出车辆当前的行驶速度，然后将这两个信号传递给ECU； ECU 根据内置的控制策略，计算出理想的目标助力力矩，转化为电流指令给电机；然后, 电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式
3、转向系统上，和驾驶员的操纵力 矩一起克服转向阻力矩，实现车辆的转向。关键词：汽车转向系统电动助力转向转矩传感器北京理工大学珠海学院2011届本 科生毕业设计IIABSTRACTAutomotive steering system is used to alter or keep cars driving direction of specialized institutions. Action is to make cars driving during the manipulation of the requirements in accordance with the driver tim
4、ely change its driving direction, and by coming in occasional shock and road car accidentally deviation driving direction, driving system and with miming cars keep maintained together. Therefore, steering systems capability directly affects the manipulation stability and safety car.In automobile dev
5、elopment course, Steering system experienced four stages of development: from the initial mechanical Steering system development for Hydraulic Steering system, then again appeared electronically controlled Hydraulic Steering system and Electric Power Steering system. Foreign trend, because of electr
6、ic power steering system has above many merits, many foreign automobile and component manufacturers are committed to the technology research. After that, electric power steering technology is rapidly developing springing up. Steering trend electric steering system as a kind of new steering system. B
7、y contrast, domestic EPS research startting evening.Electric power steering system for the working principle. First, the torque sensor measured on steering wheel drivers on the manipulation of the moment, the wheel speed sensors detect the vehicle driving speed, then present the two signals to ECU;
8、According to the built-in control strategy: ECU, calculates the ideal target booster torque, into current instructions to motor; Then, the power generated by the torque motor slowdown institutions amplification on steering system in mechanical manipulation of the moment, and the driver together to o
9、vercome resistance torque, realize to the vehicle steering.Key words: Automotive steering system Electric power steering Torque sensor北京理工目录摘要IABSTRACTII1概述11.1弓I言11.2对转向系统的要求11.3转向系统的分类21.4电动助力转向系统发展历史 21.5助力转向系统的优劣31.6研究目的52 EPS系统的工作原理及分类62.1EPS系统的分类62.1.1转向轴助力式62.1.2转向小齿轮助力式62.1.3转向齿条助力式62.2EPS系统
10、的组成72.3EPS系统的工作原理73 EPS结构设计要求及主要零部件选型 93.1电动助力转向系统选型93.2结构设计分析93.2.1设计要求分析 9北322实现形式93.3主要零部件选型103.3.1直流电机选型 103.3.2电磁离合器的选型123.3.3转矩传感器选型134机械结构设计 164.1减速机构设计 164.1.1减速器结构设计164.1.2减速器齿轮齿圈设计 174.1.3强度校核194.2传动锥齿轮设计234.2.1外形尺寸设计234.2.2锥齿轮校核245 EPS控制系统275.1EPS控制原理275.2EPS控制策略285.3EPS控制流程 296电动助力转向仿真分析
11、 306.1引言306.2系统仿真模型的建立306.3系统仿真分析 31北6.4结论33总结与展望34参考文献：35附录：夕卜文文献36原文36译文41致谢44北京1概述1.1引言用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steeringsystem )。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转 向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车 转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。完全靠驾驶员手力操纵的转 向系统称为机械转向系统。借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。动力转 向系统又可分为液压动力转向系统和电动
12、助力动力转向系统。1.2对转向系统的要求在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行 驶方向，从而实现自己的行驶意图。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本 的系统之一，它也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，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。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，针对更多不同的驾驶人群， 汽车的操纵性设计显得尤为重要。对转向系提出的要求有：(1) 汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满 足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性；(2)
13、汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶 位置，并稳定行驶；(3) 汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动；(4) 转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应 最小；(5) 保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力；(6) 操纵轻便；(7) 转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小；(8) 转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构； 在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能 使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置；(10)进行运动校核，保证转向盘与转向轮
14、转动方向一致。北京理工大学珠海学院2011 届本科生毕业设计21.3转向系统的分类由于助力转向系统具有转向轻便和响应性好等优点，已经在汽车上广泛使用。目前 汽车配置的助力转向系统可分为以下3类。(1) 机械式液压助力转向系统；机械式液压助力转向系统在汽车上的应用最为广泛，系统的核心部件是机械液压泵。 液压泵通过传动皮带由发动机驱动，属于固定助力效果的助力转向系统。具有明显 的缺点，转向系统的助力效果在车速较低时能够起到很好的作用，但是当车速不断 升高时，固定的助力效果会使转向盘过于灵敏，不利于驾驶者对方向进行控制。(2) 电子液压助力转向系统；电子液压助力转向系统是机械式液压助力的改进，通过电
15、子控制技术在助力转向系 统上增加了车速感应式转向功能，以实现车辆低速行驶时助力力矩大和高速行驶时 助力力矩小的效果，但是结构太复杂，而且液压系统由于液体的惯性和可压缩性， 导致转向滞后影响操作。再者，液压油也对环境造成污染。能量损耗很大。 电动助力转向系统(EPS)。EPS是在机械转向系统的基础上，将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术 应用于汽车转向系统之中，根据作用在转向盘上的转矩信号和车速信号，通过电子 控制装置使电机产生相应大小和方向的辅助力，协助驾驶员进行转向操作，并获得 最佳转向特性的伺服系统,EPS能显著改善汽车动态性能和静态性能，提高行驶中驾 驶员的舒适性和安全性，减少环境的污染。因此，该系统一经提出，就受到许多大 汽车公司的重视，并进行开发和研究。1.4电动助力转向系统发展历史随着电子技术在汽车领域的广泛应用，电子化将成为汽车发展的必然趋势。因此， 现代汽车的转向系统已经从最初的机械式转向、液压助力转向发展到电动助力转向。 现在电动助力转向的优越性也将越来越突出。电动助力转向可以利用动力产生辅助主力的装置，减轻驾驶员转动方向盘的操作力， 动力和手动操作会产生和转向助力相平衡的辅助力，使车辆转向运动，获得一个好 的手感。具有节能环保、回正性好、效率高、路感好、操纵稳定性、转向跟随性、 转向灵敏性等优点，是现代汽车
