1、<p>　　汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡(jiǎn)介</p><p>　　汽車(chē)轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。它由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。</p><

2、p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，其性能的好壞將直接影響到汽車(chē)的轉(zhuǎn)向特性、穩(wěn)定性、和行駛安全性。目前汽車(chē)轉(zhuǎn)向技術(shù)主要有七大類(lèi)：手動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)（MS）、液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)（ECHPS）、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)（EPS）、四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)（4WS）、主動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向技術(shù)（AFS）和線(xiàn)控轉(zhuǎn)向技術(shù)（SBW）。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)市場(chǎng)上以HPS、ECHPS、EPS應(yīng)用為主。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向具有節(jié)約燃料、有利于環(huán)境、可變力轉(zhuǎn)向、易實(shí)現(xiàn)

3、產(chǎn)品模塊化等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)緊扣當(dāng)今汽車(chē)發(fā)展主題的新技術(shù)，他是目前國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究熱點(diǎn)。</p><p>　　1.1.1 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　(1) 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車(chē)輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車(chē)輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿(mǎn)足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車(chē)的行駛穩(wěn)定性。</p><p>　　(2) 汽車(chē)轉(zhuǎn)型行駛后，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)的條件下，轉(zhuǎn)向輪

4、能自動(dòng)返回到直線(xiàn)行駛位置，并穩(wěn)定行駛。</p><p>　　(3) 汽車(chē)在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生共振，轉(zhuǎn)向盤(pán)沒(méi)有擺動(dòng)。</p><p>　　(4) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車(chē)輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。</p><p>　　(5) 保證汽車(chē)有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。</p><p><b&

5、gt;　　(6) 操縱輕便。</b></p><p>　　(7) 轉(zhuǎn)向輪碰撞到障礙物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤(pán)的反沖力要盡可能小。</p><p>　　(8) 轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。</p><p>　　(9) 在車(chē)禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤(pán)由于車(chē)架或車(chē)身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。<

6、/p><p>　　(10) 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。</p><p>　　1.2 EPS的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 EPS與其他系統(tǒng)比較</p><p>　　對(duì)于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(EPS)，電動(dòng)機(jī)僅在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)才工作并消耗蓄電池能量；而對(duì)于常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，因液壓泵處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)和內(nèi)泄漏等原

7、因要消耗較多的能量。兩者比較，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的燃料消耗率僅為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的16%～20%。</p><p>　　液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作介質(zhì)是油，任何部位出現(xiàn)漏油，油壓將建立不起來(lái)，不僅失去助力效能，并對(duì)環(huán)境造成污染。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障停止工作時(shí)，液壓泵也不工作，結(jié)果也會(huì)喪失助力效能，這就降低了工作可靠性。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)不存在漏油的問(wèn)題，只要蓄電池內(nèi)有電提供給電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，就能有助力作用，所以工作可靠。若液壓動(dòng)力

8、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的油路進(jìn)入空氣或者貯油罐油面過(guò)低，工作時(shí)將產(chǎn)生較大噪聲，在排除氣體之前會(huì)影響助力效果；而電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向僅在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)有輕微的噪聲。</p><p>　　電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向與液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向比較，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)僅需克服轉(zhuǎn)向器的摩擦阻力，不存在回位彈簧阻力和反映路感的油壓阻力。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向還有整體結(jié)構(gòu)緊湊、部件少、占用的空間尺寸小、質(zhì)量比液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向約輕20%~25%以及汽車(chē)上容易布置等優(yōu)點(diǎn)。</p>&l

9、t;p>　　1.2.2 EPS的特點(diǎn)</p><p>　　(1）EPS節(jié)能環(huán)保。</p><p>　　由于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液壓泵始終處于工作狀態(tài)，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄電池為能源，以電機(jī)為動(dòng)力元件，可獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)工作，EPS幾乎不直接消耗發(fā)動(dòng)機(jī)燃油。EPS不存在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的燃油泄漏問(wèn)題，EPS通過(guò)電子控制，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)有污染。</

10、p><p>　　(2）EPS裝配方便。</p><p>　　EPS的主要部件可以集成在一起，易于布置，與液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向相比減少了許多原件，沒(méi)有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲(chǔ)油罐等，原件數(shù)目少，裝配方便，節(jié)約時(shí)間。</p><p>　　(3）EPS效率高。</p><p>　　液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率一般在60%~70%，而EPS得效率較

11、高，可高達(dá)90%以上。</p><p>　　(4）EPS路感好。</p><p>　　傳統(tǒng)純液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系大多采用固定放大倍數(shù)，工作驅(qū)動(dòng)力大，但卻不能實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在各種車(chē)速下駕駛時(shí)的輕便性和路感。而EPS系統(tǒng)的滯后性可以通過(guò)EPS控制器的軟件加以補(bǔ)償，是汽車(chē)在各種速度下都能得到滿(mǎn)意的轉(zhuǎn)向助力。</p><p>　　(5）EPS回正性好。</p><p

12、>　　EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅操作簡(jiǎn)便，還可以通過(guò)調(diào)整EPS控制器的軟件，得到最佳的回正性，從而改善汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性和舒適性。</p><p><b>　　(6）動(dòng)力性。</b></p><p>　　EPS系統(tǒng)可隨車(chē)速的高低主動(dòng)分配轉(zhuǎn)向力，不直接消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率，只在轉(zhuǎn)向時(shí)才起助力作用，保障發(fā)動(dòng)機(jī)充足動(dòng)力。（不像HPS液壓系統(tǒng)，即使在不轉(zhuǎn)向時(shí)，油泵也一直運(yùn)轉(zhuǎn)處于工

13、作狀態(tài)，降低了使用壽命）</p><p>　　1.2.3 EPS在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用狀況</p><p>　　國(guó)外EPS的發(fā)展之路：</p><p>　　因?yàn)槲⑿娃I車(chē)上狹小的發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間給液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安裝帶來(lái)了很大的麻煩，而EPS原件比較少，重量輕，裝配方便，比較適合在微型轎車(chē)上安裝。因此在國(guó)外，EPS系統(tǒng)首先是在微型轎車(chē)上發(fā)展起來(lái)的。</p>&l

14、t;p>　　上世紀(jì)80年代初期，日本鈴木公司首次在其Cervo轎車(chē)上安裝了EPS系統(tǒng)，隨后還應(yīng)用在其Alto車(chē)上。此后，EPS在日本得到迅速發(fā)展。出于節(jié)能環(huán)保的考慮，歐、美等國(guó)的汽車(chē)公司也相繼對(duì)EPS進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和研究。雖然比日本晚了十年時(shí)間，但是歐美國(guó)家的開(kāi)發(fā)力度比較大，所選擇的產(chǎn)品類(lèi)型也有所不同。日本起初選擇了技術(shù)相對(duì)成熟的有刷電機(jī)。</p><p>　　有刷電機(jī)比較成熟，在汽車(chē)上的應(yīng)用較廣，比如雨刷、車(chē)

15、窗等部分，稍作改進(jìn)就適應(yīng)了EPS的要求，因此研發(fā)周期較短，上世紀(jì)80年代末期就開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，主要裝配在微型車(chē)上。而歐美則選擇了難度較大的無(wú)刷電機(jī)，但是電子控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，延長(zhǎng)了研發(fā)周期。直到90年代中期歐美才開(kāi)始量產(chǎn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展看，有刷電機(jī)存在一定弊端，比如電機(jī)產(chǎn)生的噪聲較難克服，磨損較嚴(yán)重，存在電磁干擾等問(wèn)題。因此，日本現(xiàn)在國(guó)內(nèi)裝配的EPS也逐漸轉(zhuǎn)向無(wú)刷電機(jī)了。</p><p>　　國(guó)內(nèi)EPS的發(fā)展現(xiàn)狀：<

16、;/p><p>　　我國(guó)汽車(chē)電子行業(yè)的總體發(fā)展相對(duì)滯后，但是，隨著汽車(chē)對(duì)環(huán)保、節(jié)能和安全性要求的進(jìn)一步提高，代表著現(xiàn)代汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向的EPS電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已被我國(guó)列為高新科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目之一，國(guó)內(nèi)各大院校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在進(jìn)行EPS技術(shù)的研究，也有少數(shù)供應(yīng)商能批量提供轉(zhuǎn)向軸式的EPS系統(tǒng)。但總的來(lái)講目前國(guó)內(nèi)EPS技術(shù)還不成熟；供應(yīng)商所提供的EPS系統(tǒng)還未達(dá)到產(chǎn)品級(jí)的要求，且類(lèi)型單一，還不能滿(mǎn)足整車(chē)廠需要。據(jù)悉，

17、自主品牌研發(fā)的EPS系統(tǒng)離產(chǎn)業(yè)化就差整車(chē)廠批量裝車(chē)認(rèn)可這一臺(tái)階了，相信很快就可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。EPS系統(tǒng)是未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　1.3 本課題的研究意義</p><p>　　隨著科技的發(fā)展和人們生活水平及環(huán)保意識(shí)的提高，汽車(chē)轉(zhuǎn)向助力肯定會(huì)向更輕便、更節(jié)能、更安全的方向發(fā)展，而本課題正是沿著這個(gè)方向?qū)ζ?chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了研究?，F(xiàn)存的汽車(chē)，大部分都是傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)

18、向系統(tǒng)，甚至沒(méi)有助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能提供比其更安全、更舒適的轉(zhuǎn)向操控性和節(jié)能效果。本課題對(duì)該系統(tǒng)的進(jìn)行了深入的研究，并將其應(yīng)用于實(shí)踐，這對(duì)于推動(dòng)該系統(tǒng)的發(fā)展和最終的產(chǎn)品化應(yīng)用，對(duì)于推動(dòng)機(jī)械、傳感器技術(shù)和電子器件制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)于提高我國(guó)汽車(chē)電子化水平和加快轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有十分重要的意義。</p><p>　　在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)領(lǐng)域必定會(huì)有廣泛的應(yīng)用。</p>

19、;<p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　這一章介紹了現(xiàn)在應(yīng)用的汽車(chē)轉(zhuǎn)向技術(shù)，并對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了分析比較。還闡述了EPS的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。</p><p>　　第2章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體組成</p><p>　　2.1 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)理及類(lèi)型</p><

20、p>　　近年來(lái)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)在乘用車(chē)上得到應(yīng)用，并有良好的發(fā)展前景。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，除去應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足對(duì)液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的一些相似要求以外，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足：具有故障自診斷和報(bào)警功能；有良好的抗振動(dòng)和抗干擾能力等；當(dāng)?shù)孛媾c車(chē)輪之間有反向沖擊力作用時(shí)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)應(yīng)迅速反應(yīng)，制止轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)；在過(guò)載使用條件下有過(guò)載保護(hù)功能等。</p><p>　　2.1.1 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)理</p>

21、<p>　　電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由機(jī)械轉(zhuǎn)向器與電動(dòng)助力部分相結(jié)合構(gòu)成。電動(dòng)助力部分包括電動(dòng)機(jī)、電池、傳感器和控制器（ECU）及線(xiàn)束，有的還有減速機(jī)構(gòu)和電磁離合器等（圖2-1）</p><p>　　圖2-1 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　目前用于乘用車(chē)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向器，均采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。其功能除用來(lái)傳遞來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的力矩與運(yùn)動(dòng)以外，還有增扭、降速作用。轉(zhuǎn)

22、向過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)將來(lái)自蓄電池的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能向轉(zhuǎn)向系輸出而構(gòu)成轉(zhuǎn)向助力矩，并完成助力作用。與電動(dòng)機(jī)連接的減速機(jī)構(gòu)有蝸輪蝸桿、滾珠螺桿螺母或行星齒輪機(jī)構(gòu)等，其作用也是降速、增扭。裝在減速機(jī)構(gòu)附近的離合器（通常為電磁離合器）是為了保證電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)只在預(yù)先設(shè)定的行駛速度范圍內(nèi)工作。在車(chē)速達(dá)到某一設(shè)定值時(shí)，離合器分離，并暫時(shí)停止電動(dòng)機(jī)的助力作用。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)也暫時(shí)轉(zhuǎn)為機(jī)械式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，離合器也自動(dòng)分離。離合器分離后

23、再行轉(zhuǎn)向時(shí)，可不必因帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)而消耗駕駛員體力。單片式電磁離合器包括主動(dòng)輪、從動(dòng)軸、壓盤(pán)、磁化線(xiàn)圈和滑環(huán)等。</p><p>　　1.主動(dòng)輪 2.磁化線(xiàn)圈 3.壓盤(pán) 4.花鍵 </p><p>　　5.從動(dòng)軸 6軸承 7滑環(huán) 8電動(dòng)機(jī)</p><p>　　圖2-2 電磁離合器工作原理簡(jiǎn)圖</p><p>　　其工作原理如圖所示，裝有磁化線(xiàn)圈2

24、的主動(dòng)輪1與電動(dòng)機(jī)軸固定連接，來(lái)自控制器的控制電流經(jīng)滑環(huán)7輸入磁化線(xiàn)圈，于是主動(dòng)輪產(chǎn)生電磁吸力，將壓盤(pán)3吸到主動(dòng)輪上，然后電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)主動(dòng)輪、壓盤(pán)及壓盤(pán)轂上的花鍵傳給從動(dòng)軸5，實(shí)現(xiàn)助力作用。</p><p>　　汽車(chē)以較高車(chē)速轉(zhuǎn)向行駛，作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩將減小，以至于達(dá)到無(wú)需助力的程度，此時(shí)可設(shè)定：達(dá)到此車(chē)速時(shí)，電磁離合器停止工作。還有，在電動(dòng)機(jī)停止工作以后，電磁離合器在控制器的控制下也要分離或者自動(dòng)分離。此

25、后，在進(jìn)行再進(jìn)行轉(zhuǎn)向?qū)⒉淮嬖谥ψ饔?，直至電?dòng)機(jī)恢復(fù)工作為止。</p><p>　　電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的工作原理如下：</p><p>　　當(dāng)駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)施力并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，位于轉(zhuǎn)向盤(pán)下方與轉(zhuǎn)向軸連接的轉(zhuǎn)矩傳感器將經(jīng)扭桿彈簧連接在一起的上、下轉(zhuǎn)向軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳至控制器，在同一時(shí)刻車(chē)速信號(hào)也傳至控制器。根據(jù)以上兩信號(hào)，控制器確定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力轉(zhuǎn)矩的大小。之后，控

26、制器將輸出的數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為模擬量，并將其輸入電流控制電路。電流控制電路將來(lái)自微機(jī)的電流命令值同電動(dòng)機(jī)電流的實(shí)際值進(jìn)行比較后生成一個(gè)差值信號(hào)，同時(shí)將此信號(hào)送往電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該電路驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并向電動(dòng)機(jī)提供控制電流，完成助力轉(zhuǎn)向作用。 </p><p>　　2.1.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類(lèi)型</p><p>　　EPS系統(tǒng)依據(jù)電動(dòng)機(jī)布置位置的不同可分為轉(zhuǎn)向軸助力

27、式、小齒輪助力式、齒條助力式三個(gè)基本類(lèi)型（圖2-3）</p><p>　　a） b) c)</p><p>　　a) 轉(zhuǎn)向軸助力式 b) 齒輪助力式 c） 齒條助力式</p><p>　　圖2-3 EPS系統(tǒng)的類(lèi)型</p><p>　　(1)

28、 轉(zhuǎn)向軸助力式 轉(zhuǎn)向軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)布置在靠近轉(zhuǎn)向盤(pán)下方，并經(jīng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸連接（圖2-3a）。這種布置方案的特點(diǎn)是：</p><p>　　由于轉(zhuǎn)向軸助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的電動(dòng)機(jī)布置在駕駛室內(nèi)，所以有良好的工作條件；因電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)增大后傳給轉(zhuǎn)向軸，所以電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩相對(duì)小些，電動(dòng)機(jī)尺寸也小，這又有利于在車(chē)上布置和減輕質(zhì)量；電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)、電磁離合器等裝為

29、一體是結(jié)構(gòu)緊湊，上述部件又與轉(zhuǎn)向器分開(kāi)，故拆裝與維修工作容易進(jìn)行；轉(zhuǎn)向器仍然可以采用通用的典型結(jié)構(gòu)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器；電動(dòng)機(jī)距駕駛員和轉(zhuǎn)向盤(pán)近，電動(dòng)機(jī)的工作噪聲和振動(dòng)直接影響駕駛員；轉(zhuǎn)向軸等零件也要承受來(lái)自電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩的作用，為使其強(qiáng)度足夠，必須增大受載件的尺寸；盡管電動(dòng)機(jī)的尺寸不大，但因這種布置方案的電動(dòng)機(jī)靠近方向盤(pán)，為了不影響駕駛員腿部的動(dòng)作，在布置時(shí)仍然有一定的困難。</p><p>　　(2)齒輪助

30、力式 齒輪助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)布置在與轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪相連接的位置（圖2-3b），并通過(guò)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)助力。這種布置方案的特點(diǎn)是：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)布置在地板下方、轉(zhuǎn)向器上部，工作條件比較差對(duì)密封要求較高；電動(dòng)機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩基于與轉(zhuǎn)向軸助力式相同的原因可以小些，因而電動(dòng)機(jī)尺寸小，同時(shí)轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸也小，這將有利于在整車(chē)上的布置和減小質(zhì)量；轉(zhuǎn)向軸等位于轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪以上的零

31、部件，不承受電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩的作用，故尺寸可以小些；電動(dòng)機(jī)距駕駛員遠(yuǎn)些，它的動(dòng)作噪聲對(duì)駕駛員影響不大，但震動(dòng)仍然會(huì)傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)；電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩傳感器、電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)等與轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪裝在一個(gè)總成內(nèi)，拆裝時(shí)會(huì)因相互影響而出現(xiàn)一定的困難；轉(zhuǎn)向器與典型的轉(zhuǎn)向器不能通用，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)、制造。</p><p>　　(3)齒條助力式 齒條助力式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)構(gòu)等布置在齒條處（圖2-3c），并直接驅(qū)動(dòng)齒

32、條實(shí)現(xiàn)助力。這種布置方案的特點(diǎn)是：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)位于地板下方，相比之下，工作噪聲和振動(dòng)對(duì)駕駛員的影響都小些；電動(dòng)機(jī)減速機(jī)構(gòu)等不占據(jù)轉(zhuǎn)向盤(pán)至地板這段空間，因而有利于轉(zhuǎn)向軸的布置，駕駛員腿部的動(dòng)作不會(huì)受到它們的干擾；轉(zhuǎn)向軸直至轉(zhuǎn)向器主動(dòng)齒輪均不承受來(lái)自電動(dòng)機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩作用，故他們的尺寸能小些；電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)等工作在地板下方，條件較差，對(duì)密封要求良好；電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩只經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)增扭，沒(méi)有經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向

33、器增扭，因而必須增大電動(dòng)機(jī)輸出的助力轉(zhuǎn)矩才能有良好的助力效果，隨之而來(lái)的是電動(dòng)機(jī)尺寸增大、質(zhì)量增加；轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)與典型的相差很多，必須單獨(dú)設(shè)計(jì)制造；采用滾珠螺桿螺母減速機(jī)構(gòu)時(shí)，會(huì)增加制造難度與成本；電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向器占用的空間雖然大一些，但用于前軸負(fù)荷大，前部空間相對(duì)寬松一些的乘用車(chē)上不是十分突出的問(wèn)題。</p><p>　　2.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件</p><p>　　EPS主要由

34、扭矩傳感器、車(chē)速傳感器、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元ECU組成。</p><p>　　2.2.1 扭矩傳感器</p><p>　　扭矩傳感器檢測(cè)扭轉(zhuǎn)桿扭轉(zhuǎn)變形，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?hào)并輸出至電子控制單元，是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。扭距傳感器由分相器單元1、分相器單元2及扭桿組成（如圖2-4）。</p><p>　　圖2-4 扭距傳感器</p>

35、<p>　　轉(zhuǎn)子部分的分相器單元1固定于轉(zhuǎn)向主軸，轉(zhuǎn)子部分的分相器單元2固定于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸。扭轉(zhuǎn)桿扭轉(zhuǎn)后，使兩個(gè)分相器單元產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)角度，電子控制單元根據(jù)兩個(gè)分相器的相對(duì)位置決定對(duì)EPS電動(dòng)機(jī)提供多少電壓。</p><p>　　2.2.2 車(chē)速傳感器</p><p>　　車(chē)速傳感器的功能是測(cè)量汽車(chē)的行駛速度。目前，轎車(chē)EPS控制器一般都從整車(chē)CAN總線(xiàn)中提取車(chē)速信號(hào)。<

36、/p><p>　　2.2.3 電動(dòng)機(jī)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)角傳感器、定子及轉(zhuǎn)子組成（如圖2-5）。</p><p>　　將電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)布置在齒條處，并直接驅(qū)動(dòng)齒條實(shí)現(xiàn)助力。通過(guò)轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度防止扭矩波動(dòng)。</p><p>　　圖2-5 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2.4 減速機(jī)構(gòu)&

37、lt;/p><p>　　減速機(jī)構(gòu)采用滾珠式減速齒輪機(jī)構(gòu)，將其固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到減速機(jī)構(gòu)，經(jīng)過(guò)滾珠及蝸桿傳到齒條軸上。滾珠在機(jī)構(gòu)內(nèi)部經(jīng)過(guò)導(dǎo)向進(jìn)行循環(huán)。</p><p>　　2.2.5 電子控制單元</p><p>　　電子控制單元（ECU）的功能是依據(jù)扭矩傳感器和車(chē)速傳感器的信號(hào)，進(jìn)行分析和計(jì)算后，發(fā)出指令，控制電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作。此外，ECU還有安全保護(hù)

38、和自我診斷的功能，ECU通過(guò)采集電動(dòng)機(jī)的電流、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信號(hào)判斷系統(tǒng)工作是否正常，一旦系統(tǒng)工作異常，電動(dòng)助力被切斷；同時(shí)ECU將進(jìn)行故障診斷分析，故障指示燈亮，并以故障所對(duì)應(yīng)的模式閃爍。</p><p>　　2.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的助力特性</p><p>　　電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的助力特性由軟件設(shè)定。通常將助力特性曲線(xiàn)設(shè)計(jì)成隨著汽車(chē)行駛速度Va的變化而變化，并將這種助力特性稱(chēng)之為車(chē)速感應(yīng)型。圖

39、2-6示出的車(chē)速感應(yīng)型助力特性曲線(xiàn)表明，助力既是作用到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力矩的函數(shù)，同時(shí)也是車(chē)速的函數(shù)。</p><p>　　圖2-6 車(chē)速感應(yīng)型助力特性</p><p>　　當(dāng)車(chē)速Va=0時(shí)，相當(dāng)于汽車(chē)在原地轉(zhuǎn)向，助力特性曲線(xiàn)的位置居其他各條曲線(xiàn)之上，助力強(qiáng)度達(dá)到最大。隨著車(chē)速Va不斷升高，助力特性曲線(xiàn)的位置也逐漸降低，直至車(chē)速Va達(dá)到最高車(chē)速Vamax為止，此時(shí)的助力強(qiáng)度已為最小，而路感強(qiáng)度達(dá)

40、到最大。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的組成、工作原理，以及對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的三種布置形式進(jìn)行了分析對(duì)比。還有分析了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各主要部件的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程和助力特性。第3章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的要求</p>

41、<p>　?。?）運(yùn)動(dòng)學(xué)上應(yīng)保持轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角之間保持一定的比例關(guān)系。</p><p>　　（2）隨著轉(zhuǎn)向輪阻力的增大（或減?。饔迷谵D(zhuǎn)向盤(pán)上的手力必須增大（或減?。Q(chēng)之為“路感”。</p><p>　　（3）當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力時(shí)（因汽車(chē)形式不同而異），動(dòng)力轉(zhuǎn)向器就開(kāi)始工作。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)自動(dòng)回正

42、，并使汽車(chē)保持在穩(wěn)定的直線(xiàn)行駛狀態(tài)。</p><p><b>　　（5）工作靈敏。</b></p><p>　?。?）動(dòng)力轉(zhuǎn)向失靈時(shí)，仍能用機(jī)械系統(tǒng)操縱車(chē)輪轉(zhuǎn)向。</p><p>　　3.2 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　齒輪齒條轉(zhuǎn)向器最主要的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、質(zhì)量輕、剛性好、使用可靠；傳動(dòng)

43、效率高達(dá)90%；根據(jù)輸入齒輪位置和輸出特點(diǎn)不同，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器有四種形式：中間輸入，兩端輸出（圖3-1a）；側(cè)面輸入，兩端輸出（圖3-1b）；側(cè)面輸入，中間輸出（圖3-1c）；側(cè)面輸入，一端輸出圖（圖3-1d）。</p><p>　　圖3-1 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的四種形式</p><p>　　3.2.1 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定</p><p>　　為了保證行駛安全，

44、組成轉(zhuǎn)向系的各零件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。欲驗(yàn)算轉(zhuǎn)向系零件的強(qiáng)度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的主要因素有轉(zhuǎn)向軸的負(fù)荷、路面阻力和輪胎氣壓等。為轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向輪要克服的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力、車(chē)輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。</p><p>　　精確地計(jì)算出這些力是困難的。為此用足夠精確的半經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算汽車(chē)在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩MR(N·mm)。</p

45、><p>　　N·mm (3-1)</p><p>　　式中 f——輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)；</p><p>　　——轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷，單位為N；</p><p>　　P——輪胎氣壓，單位為MPa。</p><p>　　作用在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的手力Fh為：</p><p>　

46、　N (3-2)</p><p>　　式中 ——轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng), 單位為mm；</p><p>　　——原地轉(zhuǎn)向阻力矩, 單位為N·mm</p><p>　　——轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng), 單位為mm；</p><p>　　——為轉(zhuǎn)向盤(pán)直徑,單位為mm；</p><p>　　——轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比；&

47、lt;/p><p><b>　　——轉(zhuǎn)向器正效率。</b></p><p>　　因齒輪齒條式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無(wú)轉(zhuǎn)向搖臂，故L1、L2不代入數(shù)值。對(duì)給定的汽車(chē)，用上式計(jì)算出來(lái)的作用力是最大值。因此，可以用此值作為計(jì)算載荷。</p><p><b>　　梯形臂長(zhǎng)度的計(jì)算：</b></p><p>　　輪輞直徑=

48、 16in=16×25.4=406.4mm</p><p>　　梯形臂長(zhǎng)度=×0.8/2= 406.4×0.8/2=162.6mm （3-3）</p><p><b>　　取=160mm</b></p><p>　　輪胎直徑的計(jì)算RT：</p><p>　　=406.4+

49、0.55×225=530.2mm （3-4）</p><p><b>　　取=530mm</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向橫拉桿直徑的確定：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　=;</b></p>

50、<p><b>　　因此取=15mm</b></p><p>　　初步估算主動(dòng)齒輪軸的直徑：</p><p><b>　　（3-6）</b></p><p><b>　　=140MPa</b></p><p><b>　　所以取=18mm</b>

51、</p><p>　　上述的計(jì)算只是初步對(duì)所研究的轉(zhuǎn)向系載荷的確定。</p><p>　　3.2.2 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)</p><p>　　(一) EPS系統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要元件</p><p>　?。?)齒條是在金屬殼體內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)的，加工有齒形的金屬條。轉(zhuǎn)向器殼體是安裝在前橫梁或前圍板的固定位置上的。齒條代替梯形轉(zhuǎn)向桿系的搖桿

52、和轉(zhuǎn)向搖臂，并保證轉(zhuǎn)向橫拉桿在適當(dāng)?shù)母叨纫允顾麄兣c懸架下擺臂平行。齒條可以比作是梯形轉(zhuǎn)向桿系的轉(zhuǎn)向直拉桿。導(dǎo)向座將齒條支持在轉(zhuǎn)向器殼體上。齒條的橫向運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)或推動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿，使前輪轉(zhuǎn)向。</p><p>　　表3-1 齒條的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　?。?)齒輪是一只切有齒形的軸。它安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上并使其齒與齒條上的齒相嚙合。齒輪齒條上的齒可以是直齒也可以是斜齒。齒輪軸上端與轉(zhuǎn)向柱

53、內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸相連。因此，轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)使齒條橫向移動(dòng)以操縱前輪。齒輪軸由安裝在轉(zhuǎn)向器殼體上的球軸承支承。</p><p>　　斜齒的彎曲增加了一對(duì)嚙合齒輪參與嚙合的齒數(shù)。相對(duì)直齒而言，斜齒的運(yùn)轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，并能傳遞更大的動(dòng)力。</p><p>　　表3-2 齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　（3)轉(zhuǎn)向橫拉桿及其端部 </p><p>　

54、　1.橫拉桿 2.鎖緊螺母3.外接頭殼體4.球頭銷(xiāo)5.六角開(kāi)槽螺母</p><p>　　6.球碗7.端蓋 8.梯形臂 9.開(kāi)口銷(xiāo)</p><p>　　圖3-2轉(zhuǎn)向橫拉桿外接頭</p><p>　　轉(zhuǎn)向橫拉桿與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。球頭銷(xiāo)通過(guò)螺紋與齒條連接。當(dāng)這些球頭銷(xiāo)依制造廠的規(guī)范擰緊時(shí)，在球頭銷(xiāo)上就作用了一個(gè)預(yù)載荷。防塵套夾在轉(zhuǎn)向器兩側(cè)的殼體和轉(zhuǎn)向橫拉桿上，這些防塵

55、套阻止雜物進(jìn)入球銷(xiāo)及齒條中。</p><p>　　轉(zhuǎn)向橫拉桿端部與外端用螺紋聯(lián)接。這些端部與梯形轉(zhuǎn)向桿系的相似。側(cè)面螺母將橫拉桿外端與橫拉桿鎖緊（見(jiàn)圖3-2）。</p><p>　　注：轉(zhuǎn)向反饋是由前輪遇到不平路面而引起的轉(zhuǎn)向盤(pán)的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　（4)齒條調(diào)整 一個(gè)齒條導(dǎo)向座安裝在齒條光滑的一面。齒條導(dǎo)向座1和與殼體螺紋連接的調(diào)節(jié)螺塞3之間連有一個(gè)彈簧

56、2。此調(diào)節(jié)螺塞由鎖緊螺母固定4。齒條導(dǎo)向座的調(diào)節(jié)使齒輪、齒條間有一定預(yù)緊力，此預(yù)緊力會(huì)影響轉(zhuǎn)向沖擊、噪聲及反饋（見(jiàn)圖3-3）。</p><p>　　圖3-3齒條間隙調(diào)整裝置</p><p>　　齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種，本設(shè)計(jì)采用V形斷面，V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節(jié)省20%,故質(zhì)量小；位于齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來(lái)防止齒條繞軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒條與托

57、座之間裝有用減磨材料（聚四氟乙烯）做的墊片，以減少滑動(dòng)摩擦。當(dāng)車(chē)輪跳動(dòng)、轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)向器工作時(shí)，如在齒條上作用有能使齒條旋轉(zhuǎn)的力矩時(shí)，V形斷面齒條能防止因齒條旋轉(zhuǎn)而破壞齒輪、齒條的齒不能正確嚙合的情況出現(xiàn)。 </p><p>　?。ǘ?轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每只前輪大約從其正前方開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)30°，因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)大約60°。若傳動(dòng)比是1:1，轉(zhuǎn)向盤(pán)旋轉(zhuǎn)1°，前

58、輪將轉(zhuǎn)向1°，轉(zhuǎn)向盤(pán)向任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)30°將使其前輪從鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)向鎖點(diǎn)。這種傳動(dòng)比過(guò)于小，因而轉(zhuǎn)向盤(pán)最輕微的運(yùn)動(dòng)將會(huì)使車(chē)輛突然改變方向。轉(zhuǎn)向角傳動(dòng)比必須使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)同樣角度時(shí)需要更大的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角。對(duì)乘用車(chē)，推薦轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比在17～25范圍內(nèi)選??；對(duì)商用車(chē)，在23～32范圍內(nèi)選取，這里選傳動(dòng)比為18:1。即在這樣的傳動(dòng)比下，轉(zhuǎn)向盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)18°，前輪轉(zhuǎn)向1°。</p><p>　?。?/p>

59、三） EPS系統(tǒng)齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的安裝 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器可安在前橫梁上或發(fā)動(dòng)機(jī)后部的前圍板上（見(jiàn)圖3-4）。橡膠隔振套包在轉(zhuǎn)向器外，并固定在橫梁上或前圍板上。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的正確安裝高度，使轉(zhuǎn)向橫拉桿和懸架下擺臂可平行安置。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中磨擦點(diǎn)的數(shù)目減少了，因此這種系統(tǒng)輕便緊湊。大多數(shù)承載式車(chē)身的前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。由于齒條直接連著梯形臂，這種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可提供好的路感。</p><p>　　在

60、轉(zhuǎn)向器與支承托架之間裝有大的橡膠隔振墊，這些襯墊有助于減少路面的噪聲、振動(dòng)從轉(zhuǎn)向器傳到底盤(pán)和客艙。齒輪齒條轉(zhuǎn)向器裝在前橫梁上或前圍板上。轉(zhuǎn)向器的正確安裝對(duì)保證轉(zhuǎn)向橫拉桿與懸架下擺臂的平行關(guān)系有重要作用。為保持轉(zhuǎn)向器處在正確的位置，在轉(zhuǎn)向器安裝的位置處，前圍板有所加固。</p><p>　　圖3-4 轉(zhuǎn)向器的安裝位置</p><p>　?。ㄋ模?齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)要求 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向

61、器的齒輪多數(shù)采用斜齒圓柱齒輪。齒輪模數(shù)取值范圍多在2～3mm之間。主動(dòng)小齒輪齒數(shù)多數(shù)在5～7個(gè)齒范圍變化，壓力角取20°，齒輪螺旋角取值范圍多為9°～15°。齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向輪達(dá)到最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)，相應(yīng)的齒條移動(dòng)行程應(yīng)達(dá)到的值來(lái)確定。變速比的齒條壓力角，對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在12°～35°范圍內(nèi)變化。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)驗(yàn)算齒輪的抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。</p><p>　　主動(dòng)小齒輪

62、選用16MnCr5或15CrNi6材料制造，而齒條常采用45鋼制造。為減輕質(zhì)量，殼體用鋁合金壓鑄。</p><p>　?。ㄎ澹?齒輪軸和齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.選擇齒輪材料、熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力</p><p>　　(1) 選擇材料及熱處理方式</p><p>　　小齒輪16MnCr5 滲碳淬火，齒面硬度56-62HRC

63、</p><p>　　大齒輪 45鋼 表面淬火，齒面硬度52-56HRC</p><p><b>　　確定許用應(yīng)力</b></p><p><b>　　a)確定和</b></p><p>　　b)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，確定壽命系數(shù)、。</p><p><b>　?。?

64、-7）</b></p><p>　　式中 ——齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　——齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)；</p><p>　　——齒輪的工作壽命（h）；</p><p><b>　　c)計(jì)算許用應(yīng)力</b></p><p><b>　　取,</

65、b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　應(yīng)力修正系數(shù)</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><

66、b>　?。?-11）</b></p><p>　　2.初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸</p><p>　　(1) 選擇齒輪類(lèi)型</p><p>　　根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件，選用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合傳動(dòng)方案</p><p>　　(2) 選擇齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)</p><p><b>　　

67、選用7級(jí)精度</b></p><p><b>　　(3) 初選參數(shù)</b></p><p><b>　　初選 </b></p><p><b>　　按當(dāng)量齒數(shù)</b></p><p>　　(4) 初步計(jì)算齒輪模數(shù)</p><p>　

68、　轉(zhuǎn)矩 （3-12）</p><p>　　閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　（3-13）</b></p><p><b>　　=2.309</b></p><p>　　(5) 確定載荷系數(shù)</p><p><b

69、>　　，由,</b></p><p>　　0.000696,；對(duì)稱(chēng)布置，?。?lt;/p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　(6) 修正法向模數(shù)</p><p><b>　?。?-14）<

70、/b></p><p><b>　　圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取</b></p><p>　　3.確定齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)和幾何尺寸</p><p><b>　　(1) 分度圓直徑</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p><

71、b>　　(2) 齒頂圓直徑</b></p><p>　　=16+2×2.5(1+0)=21 （3-16）</p><p><b>　　(3) 齒根圓直徑</b></p><p>　　=16-2×2.5×1.25=9.75 （3-17）</p><p><b>　

72、　(4) 齒寬b</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　因?yàn)橄嗷Ш淆X輪的基圓齒距必須相等，即。</p><p><b>　　齒輪法面基圓齒距為</b></p><p><b>　　齒條法面基圓齒距為</b></p>

73、;<p><b>　　取齒條法向模數(shù)為</b></p><p><b>　　(5) 齒條齒頂高</b></p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　(6) 齒條齒根高</b></p><p><b>

74、;　?。?-20）</b></p><p><b>　　法面齒距</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　4.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　查表，得</b></p><p><b

75、>　　查圖，得</b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　=1677.6</b></p><p>　　所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3.

76、2.3 齒輪齒條轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)從鎖點(diǎn)向鎖點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，每只前輪大約從其正前方開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)30°，因而前輪從左到右總共轉(zhuǎn)動(dòng)約60°。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪右轉(zhuǎn)30°，即梯形臂或轉(zhuǎn)向節(jié)由繞圓心轉(zhuǎn)至?xí)r，齒條左端點(diǎn)移至的距離為</p><p>　　30°=160×cos30°=138.564</p>&l

77、t;p>　　=160-138.564=21.436</p><p><b>　　30°=80</b></p><p><b>　　==339.3</b></p><p>　　=339.3-80=259.32</p><p>　　=340-259.32=80.7</p>

78、<p>　　圖3.4 轉(zhuǎn)向橫拉桿的運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖</p><p>　　同理計(jì)算轉(zhuǎn)向輪左轉(zhuǎn)30°，轉(zhuǎn)向節(jié)由繞圓心轉(zhuǎn)至?xí)r，齒條左端點(diǎn)E移至的距離為</p><p><b>　　=80 </b></p><p><b>　　=339.3</b></p><p>　　=80+339.3-3

79、40=79.3</p><p>　　齒輪齒條嚙合長(zhǎng)度應(yīng)大于</p><p>　　即 =80.7+79.3=160</p><p><b>　　取L=200</b></p><p>　　3.2.4 齒輪齒條傳動(dòng)受力分析</p><p>　　若略去齒面間的摩擦力，則作

80、用于節(jié)點(diǎn)P的法向力Fn可分解為徑向力Fr和分力F，分力F又可分解為圓周力Ft和軸向力Fa。</p><p>　　=2×35000/16=4375</p><p><b>　　=1641.12</b></p><p><b>　　=1090.8</b></p><p>　　3.2.5 齒輪

81、軸的強(qiáng)度校核</p><p><b>　　1.軸的受力分析</b></p><p>　　(1) 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖。</p><p>　　(2) 計(jì)算支承反力</p><p><b>　　在垂直面上</b></p><p><b>　　在水平面上</b>&l

82、t;/p><p><b>　　(3) 畫(huà)彎矩圖</b></p><p>　　在水平面上，a-a剖面左側(cè)、右側(cè)</p><p>　　在垂直面上，a-a剖面左側(cè)</p><p><b>　　a-a剖面右側(cè)</b></p><p>　　合成彎矩，a-a剖面左側(cè)</p>&

83、lt;p><b>　　a-a剖面右側(cè)</b></p><p><b>　　(4) 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖</b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩 =4375×16/2=46636.4</p><p><b>　　2.判斷危險(xiǎn)剖面</b></p><p>　　顯然，a

84、-a截面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為T(mén)，該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)剖面。</p><p>　　3.軸的彎扭合成強(qiáng)度校核</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》[4]查得，，</p><p>　　=60/100=0.6。</p><p><b>　　a-a截面左側(cè)</b></p><p>　　4.軸的疲勞強(qiáng)度安全

85、系數(shù)校核</p><p><b>　　查得, ,；</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　a-a截面左側(cè)</b></p><p>　　查得；由表查得絕對(duì)尺寸系數(shù)</p><p>　　軸經(jīng)磨削加工，查得質(zhì)量系數(shù)β=1.

86、0。則</p><p>　　彎曲應(yīng)力 </p><p>　　應(yīng)力幅 </p><p>　　平均應(yīng)力 </p><p>　　切應(yīng)力 </p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查得

87、許用安全系數(shù)[S]=1.3～1.5，顯然S>[S]，故a-a剖面安全。</p><p>　　圖3.3-6 齒輪軸校核分析圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下：</p><p>　　(1) 介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是

88、有其可行性的，能夠設(shè)計(jì)出符合助力要求的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)方法在現(xiàn)實(shí)中是比較合適的。</p><p>　　(2) 對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的主要元件進(jìn)行的詳細(xì)的介紹，并且給出了一些參考的轉(zhuǎn)向系參數(shù)。</p><p>　　(3) 根據(jù)已知條件，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了齒輪軸和齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　第4章 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)

89、構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 結(jié)構(gòu)與布置</p><p>　　齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、制造工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn), 既適用于整體式前軸,也適用于采用獨(dú)立懸架的斷開(kāi)式前軸, 被廣泛地應(yīng)用在轎車(chē)、輕型客貨車(chē)、微型汽車(chē)等車(chē)輛上。其中, 與之配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同傳統(tǒng)的整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)相比有其特殊之處。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō), 這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大多如

90、圖4-1所示。轉(zhuǎn)向軸1的末端與轉(zhuǎn)向器的齒輪軸2直接相連或通過(guò)萬(wàn)向節(jié)軸相連, 齒輪2與裝于同一殼體的齒條3嚙合, 外殼則固定于車(chē)身或車(chē)架上。齒條通過(guò)兩端的球鉸接頭與兩根分開(kāi)的橫拉桿4、7相連, 兩橫拉桿又通過(guò)球頭銷(xiāo)與左右車(chē)輪上的梯形臂5、6相連。因此, 齒條3既是轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)件又是轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)中三段式橫拉桿的一部分。</p><p>　　絕大多數(shù)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器都布置在軸前后方, 這樣既可避讓開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的下部, 又便

91、于與轉(zhuǎn)向軸下端連接。安裝時(shí), 齒條軸線(xiàn)應(yīng)與汽車(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)軸垂直, 而且當(dāng)轉(zhuǎn)向器處于中立位置時(shí), 齒條兩端球鉸中心應(yīng)對(duì)稱(chēng)地處于汽車(chē)縱向?qū)ΨQ(chēng)軸的兩側(cè)。</p><p>　　1.轉(zhuǎn)向軸 2.齒輪 3.齒條 4.左橫拉桿 </p><p>　　5.左梯形臂 6.右梯形臂 7.右橫拉桿</p><p>　　圖4-1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　對(duì)

92、于給定的汽車(chē), 其軸距L、主銷(xiāo)后傾角β以及左右兩主銷(xiāo)軸線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)與地面交點(diǎn)之間的距離K均為已知定值。對(duì)于選定的轉(zhuǎn)向器, 其齒條兩端球鉸中心距也為已知定值。因而在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí), 需要確定的參數(shù)為梯形底角γ、梯形臂長(zhǎng)以及齒條軸線(xiàn)到梯形底邊的安裝距離h。而橫拉桿長(zhǎng)則可由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的上述參數(shù)以及已知的汽車(chē)參數(shù)K和轉(zhuǎn)向器參數(shù)M來(lái)確定。其關(guān)系式為： </p><p><b>　　(4-1)</b>

93、</p><p>　　4.2 用解析法求內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角關(guān)系</p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí), 齒條便向左或向右移動(dòng),使左右兩邊的桿系產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng), 從而使左右車(chē)輪分別獲得一個(gè)轉(zhuǎn)角。以汽車(chē)左轉(zhuǎn)彎為例, 此時(shí)右輪為外輪, 外輪一側(cè)的桿系運(yùn)動(dòng)如圖4-2所示。設(shè)齒條向右移過(guò)某一行程S, 通過(guò)右橫拉桿推動(dòng)右梯形臂, 使之轉(zhuǎn)過(guò)。</p><p>　　圖4-2外輪一側(cè)桿系運(yùn)動(dòng)

94、情況</p><p>　　取梯形右底角頂點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn), X、Y軸方向如圖5-2所示, 則可導(dǎo)出齒條行程S與外輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系：</p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　另外，由圖4-2可知：</p><p>　　∴ (4-3)</p><p>　　而內(nèi)輪一側(cè)

95、的運(yùn)動(dòng)則如圖4-3所示, 齒條右移了相同的行程S, 通過(guò)左橫拉桿拉動(dòng)左梯形臂轉(zhuǎn)過(guò)。</p><p>　　圖4-3內(nèi)輪一側(cè)桿系運(yùn)動(dòng)情況</p><p>　　取梯形左底角頂點(diǎn)O1為坐標(biāo)原點(diǎn),X 、Y軸方向如圖5-3所示, 則同樣可導(dǎo)出齒條行程S與內(nèi)輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系, 即:</p><p><b>　　(4-4)</b></p><p

96、><b>　　(4-5)</b></p><p>　　因此, 利用公式(4-2)便可求出對(duì)應(yīng)于任一外輪轉(zhuǎn)角的齒條行程S, 再將S代入公式(4-5)即可求出相應(yīng)的內(nèi)輪轉(zhuǎn)角。把公式(4-2)和(4-5)結(jié)合起來(lái)便可將表示為的函數(shù),記作:</p><p>　　反之, 也可利用公式(4-4)求出對(duì)應(yīng)于任一內(nèi)輪轉(zhuǎn)角的齒條行程S, 再將S代入公式(4-3)即可求出相應(yīng)的外輪

97、轉(zhuǎn)角。將公式(4-4)和(4-5)結(jié)合起來(lái)可將表示為的函數(shù), 記作:</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 目標(biāo)函數(shù)的建立</p><p>　　眾所周知, 在不計(jì)輪胎側(cè)偏時(shí), 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪純滾動(dòng)、無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)向的條件是內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角具有如圖4-4所示的理想的關(guān)系, 即:</p><p><b&g

98、t;　　(4-6)</b></p><p>　　式中 T——計(jì)及主銷(xiāo)后傾角時(shí)的計(jì)算軸距</p><p>　　詳細(xì)D=W=G圖=紙：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六</p><p>　　全 套 資 料 低 拾10快起</p><p><b>　　L——汽車(chē)軸距</b></p><

99、p><b>　　r——車(chē)輪滾動(dòng)半徑</b></p><p>　　由式(4-6)可將理想的內(nèi)輪轉(zhuǎn)角表示為的函數(shù), 即:</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　反之, 取內(nèi)輪轉(zhuǎn)角為自變量時(shí), 理想的外輪轉(zhuǎn)角也可表示為的函數(shù), 即:</p><p><b>　

100、　(4-8)</b></p><p>　　而由轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)所提供的內(nèi)、外實(shí)際轉(zhuǎn)角關(guān)系為前述的θi=F(θ0)或 θ0=Φ(θi),因此, 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是要在規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)使實(shí)際的內(nèi)或外輪轉(zhuǎn)角盡量地接近對(duì)應(yīng)的理想的內(nèi)或外輪轉(zhuǎn)角。為了綜合評(píng)價(jià)在全部轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)兩者接近的精確程度, 并考慮到在最常使用的中小轉(zhuǎn)角時(shí)希望兩者盡量接近, 因此建議用兩函數(shù)的加權(quán)均方根誤差作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。即：</

101、p><p>　?。?-9） </p><p><b>　　（4-10）</b></p><p>　　兩式中的加權(quán)因子、為：</p><p>　　(4-9)、(4-10) 兩式是等價(jià)的, 可根據(jù)具體情況任取其中之一作為極小化目標(biāo)函數(shù)。</p><p>　　圖4-4理想的內(nèi)、外

102、輪轉(zhuǎn)交關(guān)系</p><p>　　4.3.2 設(shè)計(jì)變量與約束條件</p><p>　　對(duì)于給定的汽車(chē)和選定的轉(zhuǎn)向器, 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尚有梯形臂長(zhǎng)、底角γ和安裝距離h三個(gè)設(shè)計(jì)變量。其中底角γ可按經(jīng)驗(yàn)公式先選一個(gè)初始值,然后再增加或減小, 進(jìn)行優(yōu)化搜索。而及h的選擇則要結(jié)合約束條件來(lái)考慮。</p><p>　　第一, 要保證梯形臂不與車(chē)輪上的零部件(如輪胎、輪輛或制動(dòng)底板

103、)發(fā)生干涉, 故要滿(mǎn)足：</p><p>　　式中 Aoy——梯形臂球頭銷(xiāo)中心的Y坐標(biāo)值（見(jiàn)圖4-3）</p><p>　　Aymin——車(chē)輪上可能與梯形臂干涉部位的Y坐標(biāo)值</p><p>　　因，所以可知當(dāng)選定時(shí)的可取值上限為：

104、 (4-11) </p><p>　　第二, 要保證有足夠的齒條行程來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的最大轉(zhuǎn)角。即有:</p><p>　　式中 Smax——最大轉(zhuǎn)角或所對(duì)應(yīng)的齒條行程</p><p>　　[S]——轉(zhuǎn)向器的許用齒條行程</p><p><b>　　因</b&

105、gt;</p><p>　　所以由公式(1)或(3)可知：</p><p>　　一般來(lái)說(shuō){ }內(nèi)的數(shù)值很小, 故在估算齒條行程時(shí)可略去不計(jì), 即可粗略地認(rèn)為：</p><p>　　所以當(dāng)選定時(shí)，的可取值范圍為：</p><p><b>　　（4-12）</b></p><p>　　或

106、 （4-13）</p><p>　　(4-12)式和(4-13)式是等價(jià)的，使用時(shí)可根據(jù)具體情況任取其中之一作為約束條件。</p><p>　　第三，要保證有足夠大的傳動(dòng)角。傳動(dòng)角是指轉(zhuǎn)向梯形臂與橫拉桿所夾的銳角。隨著車(chē)輪轉(zhuǎn)角增大, 傳動(dòng)角漸漸變小。而且對(duì)應(yīng)于同一齒條行程, 內(nèi)輪一側(cè)的傳動(dòng)角總是比外輪一側(cè)的傳動(dòng)角要小。由圖4-2可知：</p><p><b&

107、gt;　　由圖4-3可知:</b></p><p>　　最小傳動(dòng)角發(fā)生在內(nèi)輪一側(cè), 當(dāng)達(dá)到最大值時(shí), 也達(dá)到最大值, 故此時(shí)為最小值。傳動(dòng)角過(guò)小會(huì)造成有效分力過(guò)小,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向沉重或回正不良。對(duì)于一般平面連桿機(jī)構(gòu), 為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好, 設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使°, 但一般后置式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的都偏小。這是由于汽車(chē)正常行駛中多用小轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向, 約有80％以上的轉(zhuǎn)角在20°以?xún)?nèi)即使是大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向,

108、也是從小轉(zhuǎn)角開(kāi)始, 而且速度較低, 所以取23°時(shí)的內(nèi)輪一側(cè)傳動(dòng)角作為控制參數(shù)。以°作為約束條件, 這樣一般均能保證在°時(shí)°。</p><p>　　轉(zhuǎn)向器安裝距離h對(duì)傳動(dòng)角的影響較大, h越小, 占也小, 可獲得較大的。在選擇h時(shí)應(yīng)充分注意到這一點(diǎn), 但h過(guò)小會(huì)造成橫拉桿與齒條間夾角ζ過(guò)大。由圖4-2、圖4-3可知：</p><p>　　為保證傳動(dòng)良

109、好一般希望°, 以此作為約束條件即要滿(mǎn)足聯(lián)立不等式： </p><p><b>　　由此可解得：</b></p><p>　　由于轉(zhuǎn)向器處于中立狀態(tài)時(shí)（即），值較小，故可近似地認(rèn)為：</p><p>　　于是可得h的取值范圍：</p><p><b>　?。糷≤</b></p>

110、<p><b>　　(4-14)</b></p><p><b>　　4.4 研究結(jié)論</b></p><p>　　研究得到，對(duì)于同一，隨著γ增大，σi略有減小，但要求安裝距離h相應(yīng)地增大，同時(shí)ζmax也隨之加大。隨著的減小，也略有減小，不過(guò)小轉(zhuǎn)向力臂也小，操縱力會(huì)有所增大?？偟目磥?lái)，只要、γ和h三者選配的恰當(dāng)，其差別是很小的。&

111、lt;/p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，介紹了該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的選取范圍。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在道路上行駛的各種機(jī)動(dòng)車(chē)

112、輛中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是它們必備的一個(gè)重要組成部分。汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系就是用來(lái)改變或保持汽車(chē)行駛方向的機(jī)構(gòu)，它由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向輪和專(zhuān)用機(jī)構(gòu)組成。汽車(chē)的轉(zhuǎn)向性能是汽車(chē)的主要性能之一，它能直接影響到汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，對(duì)于確保車(chē)輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。</p><p>　　隨著時(shí)間的推移，高科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)慢慢地被電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

113、所取代。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用全新的控制模式，最新的電子技術(shù)和高性能的電機(jī)控制技術(shù)，能夠根據(jù)車(chē)輛不同的行駛狀況調(diào)節(jié)助力，擁有更好的轉(zhuǎn)向操控性和節(jié)能效果。隨著車(chē)輛進(jìn)入家庭步伐的加快以及對(duì)節(jié)能、駕駛舒適性要求的提高，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文就是對(duì)汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)做了初步的研究，主要以電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為研究對(duì)象。</p><p>　　本文采用理論研究和借鑒研究相結(jié)合的方法，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行

114、了初步的理論研究和設(shè)計(jì)。</p><p>　　本論文完成的主要內(nèi)容如下：</p><p>　　(1) 汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的介紹。介紹了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，重點(diǎn)研究了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展前景及與其他轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較，總結(jié)出EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在將來(lái)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車(chē)尤其是豪華轎車(chē)和貨車(chē)中必定會(huì)有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　(2) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

115、。對(duì)EPS系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了研究，并對(duì)EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成元件進(jìn)行了細(xì)致、深入的研究。</p><p>　　(3) EPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)。介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和計(jì)算，根據(jù)任務(wù)要求完成了齒輪軸和齒條的部分計(jì)算。</p><p>　　(4) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的研究。簡(jiǎn)單的介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器組成和工作原理。&

116、lt;/p><p>　　(5) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。介紹了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，研究了其可行性，給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的選擇范圍。</p><p>　　由于時(shí)間緊張和水平有限，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究不是十分的完善，對(duì)于EPS系統(tǒng)的分析還有待更進(jìn)一步的深入研究，比如對(duì)EPS系統(tǒng)的仿真分析、電機(jī)的控制原理和EPS系統(tǒng)模型的建立

117、等內(nèi)容?？傊?，這次的研究工作還只是對(duì)汽車(chē)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)開(kāi)了個(gè)頭，還有更多的內(nèi)容需要更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 吳浩.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向控制策略研究及整車(chē)操縱穩(wěn)定性的客觀評(píng)價(jià).北京理工大學(xué)博士學(xué)位論文.2007:6

118、-15</p><p>　　2 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì).第四版.機(jī)械工業(yè)出版社，2010 </p><p>　　3 郭新華.汽車(chē)構(gòu)造.第二版.高等教育出版社，2008</p><p>　　4 王黎欽，陳鐵銘.機(jī)械設(shè)計(jì).第四版.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008</p><p>　　5 余志生，汽車(chē)?yán)碚?第五版.機(jī)械工業(yè)出版社，2010</p>

119、;<p>　　6 王連明，宋寶玉.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).第四版.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010</p><p>　　7 張昌華.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).武漢理工大學(xué)，2004</p><p>　　8 張鎮(zhèn)鋒.汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器電控單元(ECU)的研究. 武漢理工大學(xué)，2007</p><p>　　9 李書(shū)龍.汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā).東南大學(xué)

120、，2004</p><p>　　10 錢(qián)瑞明.汽車(chē)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).東南大學(xué)，2005</p><p>　　11 杜軍.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究.天津大學(xué)，2006</p><p>　　12 劉敏，田超，高為.汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì).燕山大學(xué)，2008</p><p>　　13 馮櫻，肖生發(fā)，羅永革.汽車(chē)電子控制式電動(dòng)