《毕业设计（论文）eps电子助力转向设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）eps电子助力转向设计（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 转向系统概述1国内外的研究现状2本课题研究的目的和意义2第二章 电动助力转向机构32.1 电动助力转向机构的组成32.2 电动助力转向机构的工作原理3第三章 汽车参数、布置方案、减速和转向器机构选型43.1 汽车参数的确定43.2 电动助力转向机构的布置方案43.3 减速机构类型63.4 转向器类型6第四章 电动助力转向系统设计与计算84.1 电动机与电磁离合器的选型84.2 扭矩传感器的原理与结构设计94.3 蜗轮蜗杆减速器设计114.4 齿轮齿条机构的设计124.5 齿条间隙调整装置设计174.6 电动助力转向器控制策略研究18结论20致
2、谢21参考文献22摘要近年来，电动助力转向机构（Electric Power Steering，缩写EPS）在乘用车上得到应用，并具有良好的发展前景。与液压助力转向机构（Hydraulic Power Steering，缩写HPS）相比，电动助力转向机构具有结构精巧、节能环保、安全舒适等优点。电动助力转向系统按照电动机布置位置的不同，可以分为：转向柱助力式(Column-assisttype EPS)、齿轮助力式(Pinion-assisttype EPS)、齿条助力式(Rackassisttype EPS)、直接助力式(Direct-drivetype EPS)四种。本文的主要内容：设计了C
3、型电动助力转向器的蜗轮蜗杆减速机构、齿轮齿条转向器、壳体等结构。建立了C-EPS整套装备的三维模型，并绘制出其二维装配图和部分零件图。同时，选择了常规控制、回正控制、阻尼控制为一体的控制策略。常规控制为驾驶员提供转向助力；回正控制增加转向系统的回正能力；阻尼控制用来增强汽车行驶的稳定性。关键字：C型电动助力转向系统 助力特性 回正特性AbstractIn recent years, the electric power steering had been used in cars, and has good prospects for developing, Comparing with th
4、e hydraulic power steering, the electric power steering has the advantages of compactness, energy conservation, environmental protection, safe and comfortable. the Electric Power Steering system is different according to the position of the motor and can be divided into: column-assist type EPS, pini
5、on-assist type EPS, rack-assist type EPS, direct-drive type EPS.The main content of this article: It designed the worm and worm wheel of the column-assist type electric power steering, the gear and rack of knuckle mechanism, shell and other mechanism. It had established a complete set of 3D model of
6、 the column-assist type electric power steering and drawed the assembly drawing and the parts drawing. Meanwhile, It selected a integrated strategy of conventional control, return-to-center control and damping Control. conventional control provides drivers with the driver steering, Return-to-center
7、control increases the ability of steering system, Damping control is used to improve the stability of the car.key words： Column-assist type EPS Dynamical characteristics Return-to-center characteristics第一章 绪论 转向系统概述作为汽车的一个重要组成部分,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
8、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, 针对更多不同水平的驾驶人群,汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段。机械式的转向系统, 由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来,占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。1953 年
9、通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic Power Steering, 简称EHPS) 系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有
10、利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力, 目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足6。电动助力系统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
11、上12。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,英国的Lucas 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,为此其应用范围将越来越大。对转向系统的要求主要概括为转向的灵敏性
12、和操纵的轻便性。高的转向灵敏性，要求转向器具有小的传动比，以小的转向盘转角迅速转向；好的操纵轻便性，则要求转向器具有大的传动比，这样才能以较小的转向盘操纵力获得较大的转向力矩。可见上述两个要求是相互矛盾的，因此，在实际设计过程中，一般规定，当转向轮达到最大设计转角时，转向盘总转数不宜超过5圈，而转向盘操纵力最大不超过250N。为了满足以上要求，除尽量减轻自重，选择最佳轴向分配；提高转向系统传动效率；减小主销后倾角；选择最佳的转向器速比曲线等措施外，通常都采用助力转向方式。尤其对中、重型车，由于轴荷重，助力转向几乎是唯一的选择。近年来，随着对小轿车舒适性要求的提高，助力转向的应用比较普遍。国内外
13、的研究现状美国、德国、日本、韩国等零部件企业已经开始研发并生产出EPS产品，经过二十多年的发展，国外的EPS技术日趋成熟。国内EPS起步较晚，技术成熟且能实现批量供应的内资生产企业较少。1998年日本铃木公司首次在其Cervo车上装备了电动式动力转向系统，此后，电动式动力转向技术得到了快速的发展。最具代表性的有美国的Delphi，英国的Lucas德国的ZF和发源地日本的NSK等,都相继研制出了各自的EPS系统。1991年本田公司的YasuoShinizu和ToshitakeKawai提出了EPS控制系统的助力控制、回正控制、阻尼控制等概念和硬件实现的方法。1993年，本田是世界上第一个把EPS
14、作为标准装备配置在高级运动跑车AcuraNSXd的汽车生产商。菲亚特和雷诺等首先采用电动助力转向技术的公司A,B,C级轿车的转向柱上安装了助力电动机。Ford和GM公司选择了TRW公司提供的电动液压转向技术。大众汽车公司则在其PQ35GOLF平台上采用了ZF公司提供的复杂的双小齿轮助力型EPS.在国外，EPS系统的应用范围正从最初的微型车向高级轿车、商用车上发展，助力形式从低速范围向全速范围助力型方向发展。新型42V蓄电池设备的出现和现代汽车电子技术的发展将加快EPS在轻中型商用车上应用的步伐。目前，已经有国外企业开始为皮卡供应EPS系统，以提高商用车的转向性能和燃油性能12。本课题研究的目的
15、和意义随着汽车对环保、节能和安全性要求的进一步提高，代表着现代汽车转向系统发展方向的EPS将会得到快速发展。但是，由于国内汽车电子行业的总体发展相对滞后，而EPS在国内的应用时间又不长，因此EPS的国内装配率较低。转向柱式电动助力转向系统(C-EPS)结构简单、紧凑，制造成本较低，工艺相对简单，后期的维护和保养也更加简单。因此，国内的EPS中多以C-EPS为主。本课题针对适用于中级轿车的C-EPS系统，为国产汽车电动助力转向方面的设计研发进行一定的探讨.第二章 电动助力转向机构2.1 电动助力转向机构的组成电动助力转向机构由电动助力部分与机械转向器相结合而成。其中电动助力部分主要包括电动机、扭矩传感器、车速传感器、电控单元（ECU）及线束，有的还包括电磁离合器，机械转向部分主要包括减速机构和转向器。其结构如图2-1所示6。图2-1 电动助力转向机构的组成2.2 电动助力转向机构的工作原理当驾驶员对转向盘施力并转动转向盘时，经扭杆连接在一起的上、下转向轴发生相对转动角位移。位于方向盘下方且与转向轴连接的扭矩传感器，检测到转动角位移电信号，转变成电信号并传至控制器，同时控制器接收到来自车速传感器的车速信号。根据以上两个信号，控制器即可确定此工况下电机的旋转方向及助力扭矩的大小。然后，控制器将输出的数字量通
