電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)

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1、山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文1前言1.1選題背景及意義電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS,ElectricPowerSteering)是未來(lái)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動(dòng)助力機(jī)直接提供轉(zhuǎn)向助力,省去了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上的皮帶輪,既節(jié)省能量,又保護(hù)了環(huán)境。另外,還具有調(diào)整簡(jiǎn)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(diǎn)。正是有了這些優(yōu)點(diǎn),電動(dòng)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(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是于20世

2、紀(jì)80年代中期提出來(lái)的。該技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用較成熟的當(dāng)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(gè)于20世紀(jì)50年代把液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)推向市場(chǎng)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(chē)和約50%的轎車(chē)裝備有該系統(tǒng)?,F(xiàn)在,Delphi轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又領(lǐng)導(dǎo)了汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一次新革命--電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)符合現(xiàn)代汽車(chē)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思想,該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向傳

3、感裝置、車(chē)速傳感器、助力機(jī)械裝置、提供轉(zhuǎn)向助力電機(jī)及微電腦控制單元組成[2]。該系統(tǒng)工作時(shí),轉(zhuǎn)向傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向軸上轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)位置兩個(gè)信號(hào),與車(chē)速傳感器測(cè)得的車(chē)速信號(hào)一起不斷地輸入微電腦控制單元,該控制單元通過(guò)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(yīng)的指令給控制器,從而驅(qū)動(dòng)電機(jī),通過(guò)助力裝置實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。通過(guò)精確的控制算法,可任意改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大小,使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)獲得所需的任意助力值。1.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)勢(shì)35山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文作為汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分,汽車(chē)轉(zhuǎn)

4、向系統(tǒng)是決定汽車(chē)主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成,如何設(shè)計(jì)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性,使汽車(chē)具有良好的操縱性能,始終是各汽車(chē)生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車(chē)輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車(chē)流密集化的今天,針對(duì)更多不同水平的駕駛?cè)巳?,汽?chē)的操縱設(shè)計(jì)顯得尤為重要。汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3個(gè)基本發(fā)展階段。機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),由于采用純粹的機(jī)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(pán),這樣一來(lái),占用駕駛室的空間很大,整個(gè)機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙,駕駛員負(fù)擔(dān)較重,特別

5、是重型汽車(chē)由于轉(zhuǎn)向阻力較大,單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉,目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對(duì)操控性能要求不高的微型轎車(chē)、農(nóng)用車(chē)上仍有使用。1953年通用汽車(chē)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價(jià)格等方面都取得了很大的進(jìn)步。80年代后期,又出現(xiàn)了變減速比的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在接下來(lái)的數(shù)年內(nèi),動(dòng)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(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Varia

6、bleDisplacementPowerSteeringPump)和電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向(ElectricHydraulicPowerSteering,簡(jiǎn)稱(chēng)EHPS)系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)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(huì)相應(yīng)地減少,從而有利于減少不必要的功耗。電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向泵,由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào),可以即時(shí)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(lèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、

7、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力,目前在部分乘用車(chē)、大部分商用車(chē)特別是重型車(chē)輛上廣泛應(yīng)用。35山東建筑大學(xué)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(shí)際應(yīng)用,1988年日本鈴木公司首次開(kāi)發(fā)出一種全新的電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),并裝在其生產(chǎn)的Cervo車(chē)上,隨后又配備在Alto上。此后,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展,其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車(chē)向大型轎車(chē)和客車(chē)方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車(chē)公司、三菱汽車(chē)公司、本田汽車(chē)公司,美國(guó)的Delph

8、i公司,英國(guó)的Lucas公司,德國(guó)的ZF公司,都研制出了各自的EPS。電動(dòng)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(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng),能顯著改善汽車(chē)動(dòng)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(chē)公司的重視,并進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究,未來(lái)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動(dòng)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(shì)體現(xiàn)在:(1)降低了燃油消耗。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓油泵,使液壓油不停地流動(dòng),浪費(fèi)了部分

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