電動助力轉(zhuǎn)向系的設(shè)計

電動助力轉(zhuǎn)向系的設(shè)計

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1、山東建筑大學畢業(yè)論文1前言1.1選題背景及意義電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS,ElectricPowerSteering)是未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動助力機直接提供轉(zhuǎn)向助力,省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪,既節(jié)省能量,又保護了環(huán)境。另外,還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種工況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。正是有了這些優(yōu)點,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術(shù),將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是于20世紀80年

2、代中期提出來的。該技術(shù)發(fā)展最快、應用較成熟的當屬TRW轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和DelphiSagiaw(薩吉諾)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),而DelphiSagiaw(薩吉諾)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又代表著轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的前沿[1]。她是一個于20世紀50年代把液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)推向市場的,從此以后,Delphi轉(zhuǎn)向發(fā)展了技術(shù)更加成熟的液壓助力系統(tǒng),使大部分的商用汽車和約50%的轎車裝備有該系統(tǒng)?,F(xiàn)在,Delphi轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又領(lǐng)導了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一次新革命--電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)符合現(xiàn)代汽車機電一體化的設(shè)計思想,該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向傳感裝置、車速傳感

3、器、助力機械裝置、提供轉(zhuǎn)向助力電機及微電腦控制單元組成[2]。該系統(tǒng)工作時,轉(zhuǎn)向傳感器檢測到轉(zhuǎn)向軸上轉(zhuǎn)動力矩和轉(zhuǎn)向盤位置兩個信號,與車速傳感器測得的車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元,該控制單元通過數(shù)據(jù)分析以決定轉(zhuǎn)向方向和所需的最佳助力值,然后發(fā)出相應的指令給控制器,從而驅(qū)動電機,通過助力裝置實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。通過精確的控制算法,可任意改變電機的轉(zhuǎn)矩大小,使傳動機構(gòu)獲得所需的任意助力值。1.2電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)勢35山東建筑大學畢業(yè)論文作為汽車的一個重要組成部分,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全

4、性的關(guān)鍵總成,如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性,使汽車具有良好的操縱性能,始終是各汽車生產(chǎn)廠家和科研機構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天,針對更多不同水平的駕駛?cè)巳?,汽車的操縱設(shè)計顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3個基本發(fā)展階段。機械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由于采用純粹的機械解決方案,為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤,這樣一來,占用駕駛室的空間很大,整個機構(gòu)顯得比較笨拙,駕駛員負擔較重,特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大,單純

5、靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實現(xiàn)轉(zhuǎn)向,這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉,目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。1953年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),此后該技術(shù)迅速發(fā)展,使得動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價格等方面都取得了很大的進步。80年代后期,又出現(xiàn)了變減速比的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來的數(shù)年內(nèi),動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng),比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(VariableDisplacementPower

6、SteeringPump)和電動液壓助力轉(zhuǎn)向(ElectricHydraulicPowerSteering,簡稱EHPS)系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下,泵的流量會相應地減少,從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)向泵,由于電機的轉(zhuǎn)速可調(diào),可以即時關(guān)閉,所以也能夠起到降低功耗的功效。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞,布置更方便,降低了轉(zhuǎn)向操縱力,也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力,目前在部分乘用車、大部分

7、商用車特別是重型車輛上廣泛應用。35山東建筑大學畢業(yè)論文但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面存在不足。EPS在日本最先獲得實際應用,1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),并裝在其生產(chǎn)的Cervo車上,隨后又配備在Alto上。此后,電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展,其應用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司,美國的Delphi公司,英國的Lucas公司,德國的ZF公司,都研制出了

8、各自的EPS。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機控制技術(shù)應用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng),能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境的污染等。因此,該系統(tǒng)一經(jīng)提出,就受到許多大汽車公司的重視,并進行開發(fā)和研究,未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動助力轉(zhuǎn)向?qū)⒊蔀檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)主流,與其它轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在:(1)降低了燃油消耗。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵,使液壓油不停地流動,浪費了部分

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