汽车转向系统电动助力装置设计(附件)
大多数的电动助力转向(EPS)系统是通过传感器来实现方向盘与车轮转向的统一。这种方式虽然能够很好地测出方向盘的转向，但是当传感器出现失灵，会出现信号不稳定，这会使得车辆出现转向无助力、转向错误等问题。鉴于此问题，本文设计了一种应用于转向柱上的装置来控制电机助力转向，实现助力方向跟随转向改变。本文首先介绍传统电动助力转向的布置方案与组成，在传统电动助力转向(EPS)系统基础上设计了一种应用在转向柱上的助力装置，对装置中的主要部件进行了设计与计算，提出了适用于该装置的转向控制策略。关键词 助力转向，助力装置，设计，控制策略
目 录
1 引言 1
1.1 电动助力转向(EPS)系统的简介 1
1.2 国内外EPS的研究现状 2
1.3 本文研究的目的 3
1.4 本文的研究内容 3
2 EPS的组成与工作过程 3
2.1 EPS的机构布置方案与组成 3
2.1.1 机构布置方案 3
2.1.2 系统的组成部件 5
2.2 工作过程 8
2.3 传统EPS存在的不足 8
2.4 本章小结 8
3 转向助力装置设计 9
3.1 总体方案设计 9
3.1.1 课题的背景与提出的解决方案 9
3.1.2 主要传感器的选择 9
3.1.3 工作原理 10
3.2 装置的机械部分设计 11
3.2.1 转向柱上部与滑块安装支架的设计 11
3.2.2 上部滑环的设计 13
3.2.3 中间滑块的设计 14
3.2.4 中间滑块绝缘支撑棒的设计 15
3.2.5 滑环配套电刷与电刷支架的设计 15
3.3 基于该装置的整车转向系统的控制策略 17
3.3.1 电动助力转向的助力特性分析 17
3.3.2 助力电流方向的控制 20
3.3.3 助力电流大小的控制 21
结 论 23
致 谢 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
参 考 文 献 25
1 引言
1.1 电动助力转向(EPS)系统的简介
自上个世纪五十年代以来，不同国家开始利用汽车的力量来辅助转向。最早的液压助力都是直接依靠发动机给其提供工作时的动力，如果不启动发动机，机构就不会正常运转[1]。然而，这种动力转向系统的优点之一是反馈力更好（即转向时，方向盘可以在释放方向时自行回复。当然它的缺点也是不容忽视的。这种助力转向系统的缺点是助力不会根据不同行驶状态发生变化，在车辆速度低的时候转向沉重，在车辆速度高的时候转向很轻。另外，因为助力的力主要来自发动机，所以实际上它是耗油的。与此同时，长时间打死机械式的液压助力转向车辆，会烧坏助力油泵。因此，通常要求方向盘被转到其端部并且稍微恢复一点。特别是掉头或者倒车、挪库的车辆，长时间的把方向打的死死的会对车辆造成严重伤害，而且一些液压助力转向维修困难。就是因为这些问题的存在，此后人们研究出电动液压助力式，但是还是存在一些不可避免的问题，因此电动助力转向系统被提出并很快被运用。
1. EPS能够根据车辆不同的行驶状态，提供给车辆最佳的转向助力。同时该系统还可以减小路面颠簸对整个转向系统的干扰，改良车辆的转向特性。
2. EPS消耗的是电能，电能来自于随车发电机产生，而且基本不会过分消耗燃油的情况下就可以完成转向助力的提供。因为液压转向的助力一直要保持压力，发动机的一部分能源这时会被消耗掉，这样就加大车辆的燃油消耗量。
3. 该系统的可以抵抗一些干扰，使得转向更加稳定。
4. EPS直接由系统内的电动机辅助，助力的大小就可以很好地被控制。可以给人提供合适的助力。这样就可以方便的调节成车辆速度高的时候转向沉重，在车辆速度低的时候转向轻便，而且基本可以做到不耗油[2]。
5. EPS的零件数量相对较少，也因此该系统的可以做的很轻盈，而且他的结构可以在相对小的空间设置更多的部件，在安装结构的位置选择上更加方便，维修起来也可以更加简单。
6. 因为没有了液压回路，就不会存渗油和漏油的现象，所以也减小了对于环境的污染。因为液压油在温度低的时候粘度会变得很大。但是电动的就不会存在这种状况，它可以在零下40摄氏度时都可以很好地去提供助力，根部不用考虑温度的影响。
7. 自我诊断的模块的增加，使得各种保证安全的措施可以设置在电动的助力转向系统，使得使用时更加可靠，维修时也更加的方便快捷。
通过上面的分析不难看出，新时代背景下，电动汽车发展迅猛，所以电动助力转向的研究非常必要。
1.2 国内外EPS的研究现状
EPS很早就开始被人们开发研究，但是第一个将EPS装配在汽车上的公司是日本铃木，转向柱助力式电动助力装置在1988年研发出来，先后此系统装配在了Cervo和Alto车上，从那时起，EPS越来越被人们所关注，使得其得到快速发展。1990年，本田汽车公司就开始着手进行对EPS的研发，并在7年后开发出了EPS样机，并且本田的Accord、Insight 轿车和S2000跑车等车型上均装配了EPS系统。同一年，美国DELPHI 汽车公司也开发出EPS系统，齿轮助力式、齿条助力式的 EPS随后也先后出现。美国TRW还开发并安装在菲亚特和日产等汽车上的EPS系统。该系统还配备了在欧洲市场销售很好的菲亚特Punto中型轿车上。在这一时期，其他几家国外大公司也相继推出各自的 EPS，像德国ZF，英国LUCAS 。到2008年前之后，EPS在功能与用户体验上都取得了很大的提升，各大汽车厂商开始越来越广泛的应用EPS。
目 录
1 引言 1
1.1 电动助力转向(EPS)系统的简介 1
1.2 国内外EPS的研究现状 2
1.3 本文研究的目的 3
1.4 本文的研究内容 3
2 EPS的组成与工作过程 3
2.1 EPS的机构布置方案与组成 3
2.1.1 机构布置方案 3
2.1.2 系统的组成部件 5
2.2 工作过程 8
2.3 传统EPS存在的不足 8
2.4 本章小结 8
3 转向助力装置设计 9
3.1 总体方案设计 9
3.1.1 课题的背景与提出的解决方案 9
3.1.2 主要传感器的选择 9
3.1.3 工作原理 10
3.2 装置的机械部分设计 11
3.2.1 转向柱上部与滑块安装支架的设计 11
3.2.2 上部滑环的设计 13
3.2.3 中间滑块的设计 14
3.2.4 中间滑块绝缘支撑棒的设计 15
3.2.5 滑环配套电刷与电刷支架的设计 15
3.3 基于该装置的整车转向系统的控制策略 17
3.3.1 电动助力转向的助力特性分析 17
3.3.2 助力电流方向的控制 20
3.3.3 助力电流大小的控制 21
结 论 23
致 谢 24
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参 考 文 献 25
1 引言
1.1 电动助力转向(EPS)系统的简介
自上个世纪五十年代以来，不同国家开始利用汽车的力量来辅助转向。最早的液压助力都是直接依靠发动机给其提供工作时的动力，如果不启动发动机，机构就不会正常运转[1]。然而，这种动力转向系统的优点之一是反馈力更好（即转向时，方向盘可以在释放方向时自行回复。当然它的缺点也是不容忽视的。这种助力转向系统的缺点是助力不会根据不同行驶状态发生变化，在车辆速度低的时候转向沉重，在车辆速度高的时候转向很轻。另外，因为助力的力主要来自发动机，所以实际上它是耗油的。与此同时，长时间打死机械式的液压助力转向车辆，会烧坏助力油泵。因此，通常要求方向盘被转到其端部并且稍微恢复一点。特别是掉头或者倒车、挪库的车辆，长时间的把方向打的死死的会对车辆造成严重伤害，而且一些液压助力转向维修困难。就是因为这些问题的存在，此后人们研究出电动液压助力式，但是还是存在一些不可避免的问题，因此电动助力转向系统被提出并很快被运用。
1. EPS能够根据车辆不同的行驶状态，提供给车辆最佳的转向助力。同时该系统还可以减小路面颠簸对整个转向系统的干扰，改良车辆的转向特性。
2. EPS消耗的是电能，电能来自于随车发电机产生，而且基本不会过分消耗燃油的情况下就可以完成转向助力的提供。因为液压转向的助力一直要保持压力，发动机的一部分能源这时会被消耗掉，这样就加大车辆的燃油消耗量。
3. 该系统的可以抵抗一些干扰，使得转向更加稳定。
4. EPS直接由系统内的电动机辅助，助力的大小就可以很好地被控制。可以给人提供合适的助力。这样就可以方便的调节成车辆速度高的时候转向沉重，在车辆速度低的时候转向轻便，而且基本可以做到不耗油[2]。
5. EPS的零件数量相对较少，也因此该系统的可以做的很轻盈，而且他的结构可以在相对小的空间设置更多的部件，在安装结构的位置选择上更加方便，维修起来也可以更加简单。
6. 因为没有了液压回路，就不会存渗油和漏油的现象，所以也减小了对于环境的污染。因为液压油在温度低的时候粘度会变得很大。但是电动的就不会存在这种状况，它可以在零下40摄氏度时都可以很好地去提供助力，根部不用考虑温度的影响。
7. 自我诊断的模块的增加，使得各种保证安全的措施可以设置在电动的助力转向系统，使得使用时更加可靠，维修时也更加的方便快捷。
通过上面的分析不难看出，新时代背景下，电动汽车发展迅猛，所以电动助力转向的研究非常必要。
1.2 国内外EPS的研究现状
EPS很早就开始被人们开发研究，但是第一个将EPS装配在汽车上的公司是日本铃木，转向柱助力式电动助力装置在1988年研发出来，先后此系统装配在了Cervo和Alto车上，从那时起，EPS越来越被人们所关注，使得其得到快速发展。1990年，本田汽车公司就开始着手进行对EPS的研发，并在7年后开发出了EPS样机，并且本田的Accord、Insight 轿车和S2000跑车等车型上均装配了EPS系统。同一年，美国DELPHI 汽车公司也开发出EPS系统，齿轮助力式、齿条助力式的 EPS随后也先后出现。美国TRW还开发并安装在菲亚特和日产等汽车上的EPS系统。该系统还配备了在欧洲市场销售很好的菲亚特Punto中型轿车上。在这一时期，其他几家国外大公司也相继推出各自的 EPS，像德国ZF，英国LUCAS 。到2008年前之后，EPS在功能与用户体验上都取得了很大的提升，各大汽车厂商开始越来越广泛的应用EPS。
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