《電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 ( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 摘 要 本論文對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 (EPS)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。在本文中，對(duì) EPS 試驗(yàn)臺(tái)的兩種布置形式進(jìn)行了對(duì)比和選擇，結(jié)合現(xiàn)代  EPS 系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)的發(fā) 展趨勢(shì)，對(duì) EPS 系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。通過(guò)研究 EPS 的工作過(guò)程，進(jìn) 行試驗(yàn)臺(tái)總體方案的設(shè)計(jì)，再對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中參考 了東華轉(zhuǎn)向器公司的產(chǎn)品， 運(yùn)用 AutoCAD 畫(huà)出試驗(yàn)臺(tái)的裝配圖。 在設(shè)計(jì)中采用了液壓滑臺(tái)設(shè)計(jì)，并對(duì)一些關(guān)鍵部件進(jìn)行了選擇、校

2、核。 本文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)： (1)檢測(cè)試驗(yàn)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊 (2)裝夾控制方便 (3)改進(jìn)方便，便于升級(jí)改裝 關(guān)鍵詞： EPS；試驗(yàn)臺(tái)； AutoCAD ；液壓滑臺(tái) ABSTRACT This paper aims to do some analysis and design of electric power steer (EPS) system test platform, two forms of which are compared and selec

3、ted in this context. Through learning the trend of modern EPS system test platform, it includes analysis and design of EPS test platform. By studying the work process of EPS, and then design the overall structure of EPS test platform with the reference to Dong Hua steering company’s products. The as

4、semblydrawing of EPS test platform is drawn by AutoCAD. In this design, are as follows: (1)Testing simple, structure compacted (2)Easy to clamping and control (3) Easy to be improved and updated. Keywords：EPS；test platform；AutoCAD ；，額定電流 30A，通過(guò)減速機(jī) 構(gòu)和轉(zhuǎn)向柱連接； 3)試驗(yàn)臺(tái)架

5、，用于安裝固定各個(gè)部件； 4)模擬轉(zhuǎn)向負(fù)載的阻尼器，安裝在轉(zhuǎn)向軸徑上； 5)轉(zhuǎn)矩傳感器，電壓測(cè)量范圍 0~10V 6)車(chē)速信號(hào)模擬裝置和控制電路板； 7)電源，為系統(tǒng)提供所需電壓 380V220V ，電源總電流 DC50A ，臺(tái)架人體可 觸及部分元器件配電： 24V ； 8)多功能數(shù)據(jù)采集卡： PCI-8310 數(shù)據(jù)采集卡。 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示，通過(guò)傳感器來(lái)測(cè)量一些電量和非電 量，這些量為：車(chē)速、 EPS 裝置中轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩、轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向角度和制動(dòng) 器阻力矩，助力電動(dòng)機(jī)的電流、 電壓和轉(zhuǎn)矩等。 把這些量以及

6、ECU( 電子控制器 ) 中的一些控制量一起，通過(guò) PCI-8310 多功能板傳送到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上，并適 時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)及主要參數(shù)曲線(xiàn)，并最終存到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，據(jù)此來(lái) 分析 EPS 的性能，然后通過(guò)改變 EPS 裝置中 ECU( 電子控制器 )硬件和軟件的某 些方面，從而能使該裝置達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，為以后汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置 的研制提供可借鑒的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。 2.4 試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試項(xiàng)目 車(chē)速 由于車(chē)速傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)整形后發(fā)出的是脈沖信號(hào)，每個(gè)脈沖表示磁電式車(chē)速傳感器的被測(cè)齒盤(pán)輪齒轉(zhuǎn)過(guò)一齒，那么汽車(chē)的行駛速度就

7、可以用單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)、被測(cè)齒盤(pán)齒輪齒數(shù)與車(chē)輪的行駛半徑計(jì)算出來(lái)。 其計(jì)算公式如下： 錯(cuò)誤！未找到引用源。 (2-1) 其中： V- 汽車(chē)行駛速度 n- 測(cè)量的脈沖數(shù) Z- 被測(cè)齒盤(pán)的齒輪齒數(shù) T- 測(cè)量時(shí)間周期 rd- 車(chē)輪的滾動(dòng)半徑 系統(tǒng)的阻力矩 駕駛員在轉(zhuǎn)向時(shí)所需克服的阻力矩包括兩個(gè)主要部分：一是回正力矩，二 是摩擦力矩。汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，前輪上作用著與轉(zhuǎn)向力相應(yīng)的“繞主銷(xiāo)的阻力矩” ， 通?；\統(tǒng)地稱(chēng)為回正力矩?；卣爻詡鲃?dòng)比，就是駕駛員為了使汽車(chē)轉(zhuǎn)彎 所經(jīng)常需要克服的力矩。除了回正力矩以外，駕駛員還需要克服主

8、銷(xiāo)的摩擦阻 力矩，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的摩擦力矩 ( 其大小取決于轉(zhuǎn)向機(jī)效率 ) ，各個(gè)球頭的摩擦力矩 以及原地轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎與地面的摩擦力矩等。 通?！稗D(zhuǎn)向阻力矩”按汽車(chē)不同的行車(chē)方式分成“原地轉(zhuǎn)向阻力矩”和“行 車(chē)轉(zhuǎn)向阻力矩”兩種。原地轉(zhuǎn)向 : 指對(duì)靜止不動(dòng)的汽車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，首先是輪胎 發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，繼之以路面和路面之間發(fā)生滑移，稱(chēng)這一情況所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向阻 力矩為原地轉(zhuǎn)向阻力矩。行車(chē)轉(zhuǎn)向阻力矩指對(duì)行駛時(shí)的汽車(chē)進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)產(chǎn)生的 阻力矩。行車(chē)轉(zhuǎn)向比原地轉(zhuǎn)向車(chē)速增加了，接地面積滾動(dòng)成分增加，轉(zhuǎn)向阻力 矩也突然減小。 因此影響“阻力矩”的因素

9、有輪胎接地的單位面積壓力、接地面積、摩擦 系數(shù)等。顯然，負(fù)荷愈大，輪胎氣壓愈低，原地轉(zhuǎn)向阻力矩也將愈大。同時(shí)輪 胎和路面間的摩擦系數(shù)增大，原地轉(zhuǎn)向阻力矩也將增大。 電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù) 電動(dòng)機(jī)助力轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)為了提高汽車(chē)操縱的輕便性而對(duì)轉(zhuǎn)向系外加的力 矩，其大小由 EPS 的 ECU 根據(jù)傳感器傳來(lái)的車(chē)速信號(hào)、 轉(zhuǎn)向盤(pán)扭矩等參數(shù)決定。 在本測(cè)試系統(tǒng)中除了對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩、電動(dòng)機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩和整個(gè)轉(zhuǎn)向裝 置所受的阻力矩的采集以外，還對(duì)車(chē)速和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角進(jìn)行采集，對(duì)車(chē)速進(jìn)行采 集是因?yàn)橐话愕钠?chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置 EPS中的電子控制單元 ECU需要車(chē)速這

10、 個(gè)量；而采集汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)角這個(gè)量是為了測(cè)量助力轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的關(guān)系。 同時(shí)也對(duì)助力電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、輸出轉(zhuǎn)矩這些量進(jìn)行采集，以此來(lái)檢測(cè)電 動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài) 。 轉(zhuǎn)向盤(pán)主扭矩與助力電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì) 圖紙等 . 請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī) 械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 助力特性對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，包括輕便性、回正性、路感等有重 要影響。在傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向中助力特性主要由閥的結(jié)構(gòu)決定，調(diào)整困難，

11、且 設(shè)計(jì)完成助力特性便確定，不隨車(chē)速變化；而 EPS 不同，助力特性曲線(xiàn)是電動(dòng) 助力轉(zhuǎn)向的控制目標(biāo)，由軟件來(lái)設(shè)置，可以設(shè)計(jì)成車(chē)速感應(yīng)型特性曲線(xiàn)，并可 方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖 2-3 所示為傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的助力特性曲線(xiàn)， 俗稱(chēng)盆形曲線(xiàn)。圖 2-4 為幾種典型 EPS 助力特性曲線(xiàn)。對(duì)于永磁直流電動(dòng)機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩與 電樞電流成比例，因此 EPS 的助力特性常用電動(dòng)機(jī)電流與轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入力矩之間 的關(guān)系曲線(xiàn)表示。 圖 2-3 傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向助力特性曲線(xiàn)

12、 (a)直線(xiàn)型 (b)折線(xiàn)型 (c)曲線(xiàn)型 圖 2-4 助力特性曲線(xiàn) 助力特性曲線(xiàn)有以下幾種類(lèi)型： (1)直線(xiàn)型助力特性 圖 2-4(a)為典型直線(xiàn)型助力特性。該助力特性曲線(xiàn)可用下式函數(shù)表示 錯(cuò)誤！未找到引用源。  (2-2) 式中， I  為電動(dòng)機(jī)目標(biāo)電流；  I max 為電動(dòng)機(jī)最大工作電流；  Td 為轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入矩； K(v)為助力特性曲線(xiàn)的梯度，隨車(chē)速增加而減小； Td0 為系統(tǒng)開(kāi)始助力時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán) 輸入力矩； Tmax為系

13、統(tǒng)提供最大助力時(shí)的轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入力矩。 (2)折線(xiàn)型助力特性 圖 2-4(b)所示為典型折線(xiàn)型助力特性。該助力特性曲線(xiàn)可用下式函數(shù)表示 錯(cuò)誤！未找到引用源。 (2-3) 式中， K1(v)、K2(v)分別為助力特性曲線(xiàn)梯度，隨車(chē)速增加而減小； T d1為助力特 性曲線(xiàn)梯度增大為 K2(v)時(shí)的轉(zhuǎn)向盤(pán)輸入力矩。 (3)曲線(xiàn)型助力特性 圖 2-4(c)所示為典型曲線(xiàn)型助力特性。該助力特性曲線(xiàn)可用下式函數(shù)表示 錯(cuò)誤！未找到引用源。 (2-4) 比較上述 3 種助力特性曲線(xiàn)，直線(xiàn)型助力特性最簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，存儲(chǔ)方便，有利于控制系

14、統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且在實(shí)際中調(diào)整容易；曲線(xiàn)型助力特性復(fù)雜，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，調(diào)整不方便；折線(xiàn)型助力特性則介于兩者之間。助力特性曲線(xiàn)特征與參數(shù)的確定要與車(chē)型、駕駛員的要求相匹配。一般直線(xiàn)型助力特性適用于前軸負(fù)荷較小的車(chē)型，曲線(xiàn)型助力特性適用于前軸負(fù)荷較大的車(chē)型，折線(xiàn)型助力特性則介于兩者之間。 我們根據(jù)采集的電動(dòng)機(jī)電流、轉(zhuǎn)向盤(pán)主扭矩和車(chē)速的數(shù)據(jù)畫(huà)成與助力特性類(lèi)似的曲線(xiàn)，然后和助力特性曲線(xiàn)比較，如果與之比較相符的話(huà)，就說(shuō)明汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的性能比較好；反之，就說(shuō)明性能不是很好，針對(duì)這些就應(yīng)該對(duì)電子控制器進(jìn)行硬件和軟件上的修改。所以本測(cè)試系統(tǒng)既可以用于研究開(kāi)發(fā)人員對(duì)自己設(shè)計(jì)的 EPS 系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)；也可

15、以用于成品的檢查，這樣可以使不符合要求的產(chǎn)品從性能良好的產(chǎn)品中分離出去。 第三章 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)各部件的選用 3.1 系統(tǒng)主要部件 測(cè)控系統(tǒng)主要有電子控制單元 (ECU) ，電動(dòng)機(jī)，減速機(jī)構(gòu)，磁粉制動(dòng)器，多 功能數(shù)據(jù)采集卡，車(chē)速傳感器，轉(zhuǎn)矩傳感器等部件組成。 檢測(cè)的主要性能參數(shù)為：汽車(chē)的車(chē)速，轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩和角度及車(chē)輪的阻 力矩，電動(dòng)機(jī)的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩。 電子控制單元 (ECU) ECU 的功能是根據(jù)車(chē)速信號(hào)、轉(zhuǎn)向盤(pán)扭矩信號(hào)，進(jìn)行邏輯分析與計(jì)算后， 發(fā)出指令，控制電動(dòng)機(jī)和離合器的動(dòng)作。此外，

16、 ECU 還有安全保護(hù)和自我診斷 功能， ECU 通過(guò)采集電動(dòng)機(jī)的電流、 電動(dòng)機(jī)電壓、 發(fā)動(dòng)機(jī)工況等信號(hào)判斷其系 統(tǒng)工作狀況是否正常，一旦系統(tǒng)工作異常，助力將自動(dòng)取消，系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng) 轉(zhuǎn)向狀態(tài)，同時(shí) ECU 將進(jìn)行故障診斷分析。 ECU 通常是一個(gè) 8 位單片機(jī)系統(tǒng)或者是 16 位電動(dòng)機(jī)控制專(zhuān)用微處理器芯 片，也可采用數(shù)字信號(hào)處理器 ( Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱(chēng) DSP) 作為控制 單元。由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在非線(xiàn)性元件 ( 如摩擦和阻尼 ) ，另外元件的磨 損、路面條件的變化和傳感器噪聲也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)不確定性，因

17、此控制系統(tǒng)與 控制算法也是 EPS 的關(guān)鍵之一?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)有較強(qiáng)抗干擾能力，以適應(yīng)汽車(chē)復(fù) 雜的行駛環(huán)境?？刂扑惴☉?yīng)快速正確，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求，并能有效地實(shí)現(xiàn) 理想的助力規(guī)律與特性。它是本系統(tǒng)檢測(cè)的關(guān)鍵部件。 電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的功能是根據(jù)電子控制單元的指令輸出適宜的輔助轉(zhuǎn)矩，是 EPS 的 動(dòng)力源。電動(dòng)機(jī)對(duì) EPS 的性能有很大的影響，是 EPS 的關(guān)鍵部件之一，所以 EPS 對(duì)電動(dòng)機(jī)有很高的要求，這些要求主要有： (1)由于大多車(chē)載電源為 12V 直流電，因此要求助力電動(dòng)機(jī)的工作電壓低和 具有足夠大的額定功率和額定電流； (2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣

18、量小，寬廣的調(diào)速范圍，控制特性好，低速運(yùn)行平穩(wěn)，力矩波動(dòng) ??； (3)大的齒輪傳動(dòng)比將增加機(jī)械慣量，降低 EPS 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，所以齒輪 傳動(dòng)比較小，因此，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不能太高； (4)為減小轉(zhuǎn)子的慣性力矩，電動(dòng)機(jī)的體積應(yīng)盡可能??； (5)在堵轉(zhuǎn)時(shí)也要能夠提供助力作用，對(duì)于大型的車(chē)輛，甚至要求電動(dòng)機(jī)能 夠提供與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的助力轉(zhuǎn)矩。 表 3-1 分析了不同電動(dòng)機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及其滿(mǎn)足 EPS 使用要求的情況。這幾 種電動(dòng)機(jī)不僅在結(jié)構(gòu)方面有各自的特點(diǎn)，而且在效率、功率密度、力矩波動(dòng)等 技術(shù)參數(shù)也互不相同?？紤]到汽車(chē)的特點(diǎn)，要

19、求 EPS 選用的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有尺 寸小、質(zhì)量輕、效率高、力矩波動(dòng)與噪聲小，可靠性高、能與汽車(chē)使用環(huán)境相 適應(yīng)，包括對(duì)電源的需求等。 表 3-1 不同類(lèi)型電動(dòng)機(jī)技術(shù)特點(diǎn)比較 電機(jī)類(lèi)型 感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 永磁有刷電動(dòng) 永磁無(wú)刷電動(dòng) 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng) 項(xiàng)目 機(jī) 機(jī) 機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 三相定子 四相定子 三相定子 轉(zhuǎn)動(dòng)繞組 鋼鐵轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 永磁轉(zhuǎn)子 鋁或銅籠轉(zhuǎn) 機(jī)械換向器 無(wú)轉(zhuǎn)子繞組 電子換向 子無(wú)永磁體 無(wú)永磁體 負(fù)荷效率 (%) 90-92 85-97 85-97 7

20、8-86 系統(tǒng)復(fù)雜程度 驅(qū)動(dòng)電路復(fù) 控制器簡(jiǎn)單 控制器簡(jiǎn)單 高度復(fù)雜 雜 使用技術(shù) 成熟 成熟 仍在發(fā)展 仍在發(fā)展 可靠性 一般 較好 優(yōu) 較好 力矩波動(dòng) 小 電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí) 基本通過(guò)電磁 由電磁設(shè)計(jì)和 考慮 設(shè)計(jì)考慮 電子控制考慮 功率密度 中 中 高 中 對(duì)助力大小要求較低的汽車(chē)，選用永磁有刷直流電動(dòng)機(jī)是一個(gè)好的選擇，因?yàn)橛兴⒅绷麟妱?dòng)機(jī)技術(shù)成熟、控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；對(duì)要求助力較大的轎車(chē)，應(yīng)選擇永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橛来艧o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)比其它類(lèi)型電動(dòng)機(jī)更具有優(yōu)勢(shì)。雖然也可以用開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，但是需要進(jìn)行

21、許多的研究來(lái)克 服其缺點(diǎn)。 減速機(jī)構(gòu) EPS 的減速機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)相連，用來(lái)增大電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。主要有兩種 形式：蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)和雙行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。前者主要用于轉(zhuǎn)向軸助力式 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后者主要用于齒輪助力式和齒條助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試 減速機(jī)構(gòu)為蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，減速比為 16.5。 圖 3-1 蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī) 磁

22、粉制動(dòng)器的阻力矩最大值 Tc=100Nm，i=16.5，轉(zhuǎn)向盤(pán)所需施加的轉(zhuǎn)矩 Td=Tci=10016.5 =6.06Nm PW 錯(cuò)誤！未找到引用源。 選擇 Y90L-4 電動(dòng)機(jī)，將其有關(guān)參數(shù)帶入驗(yàn)算 錯(cuò)誤！未找到引用源。 取 0.98，n=1400 rmin T=1.5 錯(cuò)誤！未找到引用源。 9550 錯(cuò)誤！未找到引用源。 0.98 錯(cuò)誤！未找到 引用源。 =10Nm T 錯(cuò)誤！未找到引用源。 Td 所以轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)選 Y90L-4 。 磁粉制動(dòng)器 本系統(tǒng)中應(yīng)用磁粉制動(dòng)器來(lái)模擬轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻力矩。磁粉制動(dòng)器是

23、利用電磁效應(yīng)下的磁粉來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩的，具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線(xiàn)性關(guān)系、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)沖擊、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種多用途性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)中機(jī)械的加載、制動(dòng)以及卷繞系統(tǒng)中收卷和放卷的張力控制。在該系統(tǒng)中，利用磁粉制動(dòng)器來(lái)模擬汽車(chē)整個(gè)轉(zhuǎn)向裝置所受的阻力矩。盡管磁粉制動(dòng)器難以精確模擬行駛路況，但是可以實(shí)現(xiàn)磁粉制動(dòng)器負(fù)載的變化趨勢(shì)與路面行駛一致。因此，通過(guò)磁粉制動(dòng)器研究 可以探索電動(dòng)機(jī)的助力規(guī)律，檢驗(yàn)助力控制程序的運(yùn)行效果，分析 EPS 對(duì)汽車(chē) 轉(zhuǎn)向輕便性的影響。同時(shí)也可以降低直接裝車(chē)進(jìn)行路試的危險(xiǎn)性和研究成本。 本試驗(yàn)臺(tái)采用瑞安市中

24、瑞控制器廠(chǎng)生產(chǎn)的 CZ 型磁粉制動(dòng)器 (如圖 3-2)，其技術(shù) 參數(shù)如表 3-2。 圖 3-2 CZ 型磁粉制動(dòng)器 表 3-2 CZ 磁粉制動(dòng)器技術(shù)參數(shù) 參數(shù) 額定轉(zhuǎn)矩 N.M 激磁電流 允許滑差功率 冷卻方式 磁粉量 g A KW 指標(biāo) 100 1 8 單雙水冷 150 其主要有激磁電流 - 力矩、轉(zhuǎn)速 - 力矩和負(fù)載三個(gè)特性： (1) 激磁電流 - 力矩特性

25、 激磁電流與轉(zhuǎn)矩基本成線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)激磁電流可以控制力矩的大小。 其特性如圖 3-3 所示。 圖 3-3 激磁電流 - 力矩特性 圖 3-4 轉(zhuǎn)速 - 力矩特性 (2) 轉(zhuǎn)速 - 力矩特性 力矩與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)， 保持定值。靜力矩和動(dòng)力矩沒(méi)有差別。 特性如圖 3-4 所示。 (3) 負(fù)載特性 磁粉制動(dòng)器

26、的允許滑差功率在散熱條件一定時(shí)是定值。其連續(xù)運(yùn)行時(shí)，實(shí) 際滑差需在允許滑差功率以?xún)?nèi)。使用轉(zhuǎn)速高時(shí)，需降低力矩使用。其特性如圖 3-5 所示。 圖 3-5 負(fù)載特性 3.2 傳感器的選擇 傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。一般來(lái)講傳感器的選用與以下幾個(gè)方面密切相關(guān)： 控制方面的要求：涉及測(cè)定的目的、測(cè)量的對(duì)象、測(cè)量的范圍以及精度要求等； 今傳感器的性質(zhì)：包括精

27、度等級(jí)、穩(wěn)定性、對(duì)象的特性影響等；使用條件：主要涉及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素； 供求水平和維護(hù)：也即經(jīng)濟(jì)性和良好的維護(hù)性。同時(shí)試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的工作環(huán)境的多變性，以及來(lái)自電動(dòng)機(jī)和功率驅(qū)動(dòng)電路的電磁干擾比較大，考慮到人身安全要求的高可靠性等。 表 3-3 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)清單 序號(hào) 信號(hào)名稱(chēng) 信號(hào)類(lèi)型 信號(hào)源 路 信號(hào) 數(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 1 車(chē)速信號(hào) 模擬量輸 波形發(fā)生器 1 方波 入 2 角度信號(hào) 數(shù)字量輸 角度傳感器 1 方波 入 3 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩 模擬量輸 扭矩傳感器 1 方波

28、 入 模擬量輸 1 4 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 扭矩傳感器 方波 入 5 模擬量輸 1 轉(zhuǎn)向阻力矩 扭矩傳感器 方波 入 6 模擬量輸 1 -5~+5v 電動(dòng)機(jī)電流 電動(dòng)機(jī)輸出端子 入 7 模擬量輸 1 -5~+5v 電動(dòng)機(jī)電壓 電動(dòng)機(jī)輸出端子 入 試驗(yàn)臺(tái)用傳感器也有其自身的特殊要求。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)有較好的環(huán)境適應(yīng)性； (2)批量生產(chǎn)，并具有互換性； (3)高

29、可靠性，穩(wěn)定性好； (4)盡可能小型、輕量，便于安裝； (5)抗電磁干擾能力強(qiáng)； (6)性能 : 精度高、響應(yīng)快，從而滿(mǎn)足試驗(yàn)臺(tái)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的要求。 從表 3-3 中可以看出， 本系統(tǒng)中待檢測(cè)的信號(hào)比較多， 而且信號(hào)的種類(lèi)又不 同，主要有轉(zhuǎn)矩信號(hào)、速度信號(hào)、轉(zhuǎn)角信號(hào)、電流信號(hào)、電壓信號(hào)等。 在該系統(tǒng)中，最主要的性能參數(shù)為汽車(chē)的車(chē)速，轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩和電動(dòng)機(jī) 目標(biāo)電流，下面對(duì)這三者所用的傳感器和檢測(cè)方法加以詳細(xì)的說(shuō)明。 轉(zhuǎn)速傳感器 (1)轉(zhuǎn)速傳感器的分類(lèi)及特點(diǎn) 速度傳感器是將機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度這個(gè)非電量變換成電量信號(hào)的傳感器，如果 按輸出

30、信號(hào)的模式可分為模擬式和數(shù)字式兩種，按工作原理又可分為電容式、 光電式、磁電式等，其分類(lèi)方法如圖 3-6 所示。 1)模擬式轉(zhuǎn)速傳感器是取其與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比的電壓幅度作為輸出信號(hào)， 稱(chēng) 為測(cè)速發(fā)電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單可靠，耐振動(dòng)沖擊，速度范圍小，但溫 漂較大，不適于高溫環(huán)境。 2)數(shù)字式傳感器是取其與被測(cè)轉(zhuǎn)速的頻率成正比的電脈沖作為輸出信號(hào)， 按 獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)的方式可分為電渦流式，光電式和磁電式三種。 直流測(cè)速機(jī) 模擬式轉(zhuǎn)速傳感器 同步型 轉(zhuǎn)速傳感器 

31、 數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器  交流測(cè)速機(jī)電渦流式光電式  異步型 磁電式 圖 3-6 車(chē)速傳感器的分類(lèi) 汽車(chē)上的速度傳感器一般用的是數(shù)字式傳感器，它以集電極開(kāi)路形式輸出 的脈沖表示車(chē)速，在本測(cè)試系統(tǒng)中可以用基本輸入輸出系統(tǒng)輸出的脈沖來(lái)模擬， 把這脈沖分別傳送給 ECU 和測(cè)試微機(jī)系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)矩傳感器 轉(zhuǎn)矩傳感器是測(cè)量各種電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備的輸出扭矩及功率的必備設(shè)備，從上世紀(jì)三四十年代發(fā)展至今己有數(shù)十種產(chǎn)品，從最初的光學(xué)機(jī)械變形類(lèi)發(fā)展

32、到電磁感應(yīng)類(lèi)、相位差類(lèi)，到現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的應(yīng)變測(cè)量類(lèi)。隨著低功耗微電子技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)轉(zhuǎn)矩傳感器被賦予了新的生命，其性能也越來(lái)越好可測(cè)的精度與轉(zhuǎn)速也越來(lái)越高。 傳遞法 轉(zhuǎn)矩傳感器 平衡力法 能量轉(zhuǎn)換法 圖 3-7 轉(zhuǎn)矩傳感器的分類(lèi) 從傳感器的分類(lèi)來(lái)說(shuō)，以往所有的轉(zhuǎn)矩傳感器都屬于結(jié)構(gòu)型傳感器，由于 都要利用彈性元件的機(jī)械變形，因此轉(zhuǎn)矩傳感器具有體積大、耗材多等缺點(diǎn)。 但由于上藝成熟、牢固、可靠、價(jià)格低廉，與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合后 易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化，所以仍有十分廣闊的應(yīng)用前景。在本系統(tǒng)中主要用于 測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)的主扭矩，轉(zhuǎn)向阻力矩和助力電

33、機(jī)力矩。 轉(zhuǎn)矩傳感器按測(cè)量原理的分類(lèi)如圖 3-7 所示 : (1)傳遞法 ( 扭軸法 ) 是根據(jù)彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)由于彈性元件的變形、應(yīng) 力或應(yīng)變而引起機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電阻、電容、電感、光學(xué)、光電、振弦等 物理參數(shù)的變化而形成的轉(zhuǎn)矩傳感器，目前此類(lèi)傳感器占轉(zhuǎn)矩測(cè)量的絕大部分。 (2)平衡力法 ( 反力法 ) 對(duì)于任何一種勻速工作動(dòng)力機(jī)械或制動(dòng)機(jī)械，當(dāng)它的 主軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，在它的機(jī)殼上必定同時(shí)作用著一個(gè)方向相反的平衡力矩 ( 或 稱(chēng)為支座反力矩 ) ，測(cè)量支座上的反力矩就 . 用以確定機(jī)器主軸上作用轉(zhuǎn)矩的大 小與方向。此種

34、測(cè)量方法就是平人衡力法。也稱(chēng)反力法。常用這種方法的有電 力測(cè)功機(jī)、水力測(cè)功機(jī)和空氣、磁粉等測(cè)功機(jī)類(lèi)。 (3)能量轉(zhuǎn)換法是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換守恒定律的關(guān)系來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)矩的一種方法，它 是一種間接測(cè)量方法。一般來(lái)說(shuō)誤差較大，故很少采用，只有在直接測(cè)量無(wú)法 進(jìn)行的時(shí)候才考慮此法。 目前在轉(zhuǎn)矩測(cè)量中，傳遞類(lèi)轉(zhuǎn)矩傳感器應(yīng)用十分廣泛。 轉(zhuǎn)矩傳感器用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器輸入軸扭矩和轉(zhuǎn)向阻力矩，是系統(tǒng)中 一個(gè)非常重要的檢測(cè)部件。選用的扭矩傳感器為是北京三晶創(chuàng)業(yè)集團(tuán)的 JN338 數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器如圖 3-8 所示。

35、 圖 3-8 JN338 型數(shù)字轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 該傳感器采用兩組特殊環(huán)形旋轉(zhuǎn)變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的輸入及轉(zhuǎn)矩信號(hào)的輸 出，從而解決了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中能源及信號(hào)可靠地在旋轉(zhuǎn)部分與靜止部分 之間的傳遞問(wèn)題。該傳感器還可同時(shí)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的測(cè)量，從而可方便地計(jì) 算出軸輸出功率，因此，利用該傳感器可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及軸功率的多參數(shù)輸 出。 主要技術(shù)參數(shù)如下 : 表 3-4 JN338 傳感器主要技術(shù)參數(shù) 轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確 參數(shù) 過(guò)載能力 絕緣電阻 工作

36、溫度 線(xiàn)性 相對(duì)濕度 度 錯(cuò)誤！未 -20~60 錯(cuò) 錯(cuò)誤！未 錯(cuò)誤！未 指標(biāo) >0.5%150%F.S 找到引用 誤！未找 找到引用 找到引用 源。 到引用 源。 源。 200Mo 源。 0.5%F.S 90%RH 第四章 試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 試驗(yàn)臺(tái)的布置 由試驗(yàn)臺(tái)的總體方案設(shè)計(jì)，運(yùn)用 CAD 軟件設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)架。如圖 4-1 從右到 左為液壓缸，滑臺(tái)，轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)，彈性聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)矩傳感器，萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器， 減速器，助力電機(jī)，萬(wàn)向聯(lián)軸

37、器，轉(zhuǎn)矩傳感器，凸緣聯(lián)軸器，磁粉制動(dòng)器，滑 臺(tái)，液壓缸。 圖 4-1 試驗(yàn)臺(tái)的布置 4.2 聯(lián)軸器的選擇與校核 聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。 聯(lián)軸器種類(lèi)繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位置和位置的變動(dòng)情況，可以分為：①固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對(duì)中并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移

38、的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，容易制造，且兩軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。②可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對(duì)位移的地方，根據(jù)補(bǔ)償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動(dòng)聯(lián)接具有某一方向或幾個(gè)方向的活動(dòng)度來(lái)補(bǔ)償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來(lái)聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬(wàn)向聯(lián)軸器（用 于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜 合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡(jiǎn)稱(chēng)彈性 聯(lián)軸器）利用

39、彈性元件的彈性變形來(lái)補(bǔ)償兩軸的偏斜和位移，同時(shí)彈性元件也 具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板彈簧聯(lián)軸器、彈性圈栓 銷(xiāo)聯(lián)軸器、尼龍栓銷(xiāo)聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。選 擇時(shí)先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類(lèi)型，然后按照軸的直徑計(jì)算扭矩和轉(zhuǎn)速， 再?gòu)挠嘘P(guān)手冊(cè)中查出適用的型號(hào)，最后對(duì)某些關(guān)鍵零件作必要的驗(yàn)算。 典型聯(lián)軸器： (1)凸緣聯(lián)軸器： 凸緣聯(lián)軸器由兩個(gè)帶凸緣的半聯(lián)軸器和聯(lián)接螺栓組成。兩半聯(lián)軸器分別用 鍵與兩軸連接，同時(shí)它們?cè)儆寐菟ㄏ嗷ミB接。凸緣聯(lián)軸器有兩種對(duì)中方式：一 種是利用兩個(gè)半聯(lián)軸器接合端面上凸出的對(duì)中榫和

40、凹入的榫槽相配合對(duì)中，其 對(duì)中精度高，工作中靠預(yù)緊普通螺栓在兩個(gè)半聯(lián)軸器的接觸面間產(chǎn)生的摩擦力 來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，拆裝時(shí)軸必須作軸向移動(dòng)，不太方便，多用于不常拆裝的場(chǎng)合； 另一種是采用鉸制孔用螺栓對(duì)中，工作中靠螺栓桿的剪切和螺栓桿與孔壁間的 擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大。若傳遞的轉(zhuǎn)矩不大，可以一半采用 鉸制孔用螺栓，另一半采用普通螺栓，這種結(jié)構(gòu)裝拆時(shí)軸不需作軸向移動(dòng)，只 需拆卸螺栓即可，比較方便，可用于經(jīng)常裝拆的場(chǎng)合。 圖 4-2 凸緣聯(lián)軸器 制造凸緣聯(lián)軸器的材料可采用 35、45 鋼或 ZG

41、310-570，當(dāng)外緣圓周速度 v 錯(cuò)誤！未找到引用源。 30 ms時(shí)可采用 HT200 。 考慮到機(jī)器啟動(dòng)、停車(chē)和工作中不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷影響，計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca 可 按下式計(jì)算 Tca=KAT 式中 T—聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，單位為 Nm； KA—聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)。 根據(jù)聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)表，選擇 KA=1.3，磁粉制動(dòng)器的最大轉(zhuǎn)矩為 T=100Nm，帶入公式 Tca=1.3 錯(cuò)誤！未找到引用源。 100=130Nm 磁粉制動(dòng)器的輸入軸的直徑 d=38mm，根據(jù)《機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手 冊(cè)》

42、選取凸緣聯(lián)軸器 YL7 ，其額定轉(zhuǎn)矩為 160Nm, 大于 130Nm，滿(mǎn)足要求，轉(zhuǎn) 速較小，所以選取材料為 HT200 。 (2)彈性聯(lián)軸器： 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)相似，只是用套有彈性套的柱銷(xiāo)代替了連接螺栓。柱銷(xiāo)的一端以圓錐面與一半聯(lián)軸器上的圓錐孔相配合，并用螺母固定。另一端套裝有整體式彈性套，與另一半聯(lián)軸器凸緣上的圓柱形孔間隙配合。因彈性套的彈性變形和間隙配合，從而使聯(lián)軸器具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力和緩沖吸陣的功能。兩半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形或圓錐形。 半聯(lián)軸器的材料常用 TH200 ，有時(shí)也采用 ZG310-570，柱銷(xiāo)材料多用 45

43、 鋼，彈性套采用耐油橡膠制成。 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，其彈性套易磨損，但更換方便，主要適用于起動(dòng)頻繁、需要正反轉(zhuǎn)的中、小功率傳動(dòng)，工作環(huán)境溫度應(yīng)在 -20 錯(cuò)誤！未找到引用源。 ~+70 錯(cuò)誤！未找到引用源。 的范圍內(nèi)。 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器可從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選用，必要時(shí)應(yīng)驗(yàn)算彈性套與孔壁的擠壓強(qiáng)度和柱銷(xiāo)的剪切強(qiáng)度。 Tca=KAT T=50Nm，KA=1.3 帶入公式 Tca=1.3 錯(cuò)誤！未找到引用源。 50=65Nm 現(xiàn)在計(jì)算柱銷(xiāo)的剪切應(yīng)力，看能否滿(mǎn)足要求 T= 2FSD1 聯(lián)軸器 TL4 的 D1 為 85mm 柱

44、銷(xiāo)直徑 d=12mm F S=50 錯(cuò)誤！未找到引用源。 0.085=294N 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =294 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =2.6MPa 2.6MPa<[錯(cuò)誤！未找到引用源。 ]=30MPa 可以選用 TL4 型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 彈性套的擠壓面積 AbS=b 錯(cuò)誤！未找到引用源。 d 查手冊(cè) b=23mm，d=12mm AbS=0.023 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =2.76 錯(cuò)誤！未找到引用源。 m2 F=FS=AbS 錯(cuò)誤！未找到引用源。 bS 帶入數(shù)值 錯(cuò)誤！未找到引用源。 bS=29

45、4 錯(cuò)誤！未找到引用源。 2.76 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =0.1MPa 滿(mǎn)足要求 特點(diǎn)：緩沖吸振，可補(bǔ)償較大的軸向位移，微量的徑向位移和角位移。 應(yīng)用：正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。 圖 4-3 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 (3) 萬(wàn)向聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器有多種結(jié)構(gòu)型式，例如：十字軸式、球籠式、球叉式、凸 塊式、球銷(xiāo)式、球鉸式、球鉸柱塞式、三銷(xiāo)式、三叉桿式、三球銷(xiāo)式、鉸 桿式等，最常用的為十字軸式，其次為球籠式，萬(wàn)向聯(lián)軸器的共同特點(diǎn)是 角向補(bǔ)償量較大，不

46、同結(jié)構(gòu)型式萬(wàn)向聯(lián)軸器兩軸線(xiàn)夾角不相同，一般 ≤ 5 ~45之間。萬(wàn)向聯(lián)軸器利用其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，使兩軸不在同一軸線(xiàn)，存在軸線(xiàn)夾角的情況下能實(shí)現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。萬(wàn)向聯(lián)軸器最大的特點(diǎn)是具有較大的角向補(bǔ)償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)所傳遞轉(zhuǎn)矩大小分為重型、中型、輕型和小型。 圖 4-4 萬(wàn)向聯(lián)軸器 萬(wàn)向聯(lián)軸器與 EPS 系統(tǒng)連接，可以補(bǔ)償各部件高度上的微小差別，保證試 驗(yàn)臺(tái)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 4.3 普通平鍵的選擇與校核 根據(jù)彈

47、性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的尺寸，查閱機(jī)械工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇 A 型普通平 鍵 b 錯(cuò)誤！未找到引用源。 8 錯(cuò)誤！未找到引用源。 7，材料為 45 號(hào)鋼。鍵的許用應(yīng)力 [錯(cuò)誤！未找到引用源。 ]=60MPa ，[錯(cuò)誤！未找到引用源。 ]=100MPa ?？紤]到磁粉制動(dòng)器的輸出轉(zhuǎn)矩為 100Nm，所以應(yīng)校核此處的平鍵。下面對(duì)鍵的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 首先校核鍵的剪切強(qiáng)度。 將平鍵沿 n-n 截面分成兩部分， 并把 n-n 以下部分 和軸作為一個(gè)整體來(lái)考慮。 因?yàn)榧僭O(shè)在 n-n 截面上切應(yīng)力均勻分布， 故 n-n 截面上的剪力 FS為 F S=A 錯(cuò)誤！未找到引用源。 =bl 錯(cuò)誤！未找到

48、引用源。對(duì)軸心取矩，由平衡方程 錯(cuò)誤！未找到引用源。，得 F S錯(cuò)誤！未找到引用源。 =bl 錯(cuò)誤！未找到引用源。 式中 l=38mm， 故有 可見(jiàn)平鍵滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度條件。 其次校核鍵的擠壓強(qiáng)度。 考慮鍵在 n-n 截面以上部分的平衡， 在 n-n 截面上的剪力 FS=bl 錯(cuò)誤！未找到引用源。，一側(cè)面上的擠壓力為 F 錯(cuò)誤！未找到引用源。 投影于水平方向，由平衡方程得 F S=F 或 bl 錯(cuò)誤！未找到引用源。 由此求得 故平鍵也滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)度要求。 可

49、選用此平鍵。 4.4 液壓滑臺(tái) 液壓滑臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)部件的移動(dòng)，方便裝夾，這也是本設(shè)計(jì)的一個(gè)亮點(diǎn)， 在參考東華轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)臺(tái)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)他的滑臺(tái)是手動(dòng)的，如果改成液壓的會(huì) 方便許多。液壓滑臺(tái)如圖 4-5，通過(guò)控制電磁閥來(lái)控制液壓缸， 實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)， 在此就不設(shè)計(jì)液壓缸了。 圖 4-5 液壓滑臺(tái) 4.5 磁粉制動(dòng)器支架 根據(jù)磁粉制動(dòng)器的參數(shù)，設(shè)計(jì)了磁粉制動(dòng)器的支架。如圖 4-6，用于固定磁 粉制動(dòng)器，使其能正常工作。

50、 圖 4-6 磁粉制動(dòng)器支架 4.6 減速機(jī)構(gòu)支架 磁粉制動(dòng)器支架已設(shè)計(jì)好，根據(jù)磁粉制動(dòng)器裝配好的軸線(xiàn)高度設(shè)計(jì)減速機(jī) 構(gòu)支架，如圖 4-7 使用最簡(jiǎn)單的支架結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵保證支架的高度， 使減速機(jī)構(gòu)裝 配好后，其軸線(xiàn)高度與磁粉制動(dòng)器的高度差上下不超過(guò) 10mm，滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)能正常 運(yùn)行。 4-7 減速機(jī)構(gòu)支架 4.7 轉(zhuǎn)向電機(jī)支架 轉(zhuǎn)向電機(jī)支架和減速機(jī)構(gòu)支架相似，但要滿(mǎn)足轉(zhuǎn)向電

51、機(jī)的要求，如圖 4-8。 圖 4-8 轉(zhuǎn)向電機(jī)支架 第五章 結(jié) 論 5.1 結(jié)論 汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車(chē)的關(guān)鍵部件之一，在汽車(chē)特別是乘用車(chē)上的 應(yīng)用和普及，是大勢(shì)所趨。本文對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析。 在對(duì)汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置技術(shù)條件與臺(tái)架試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)理解的基礎(chǔ)上，研究 了性能測(cè)試技術(shù)和方法，設(shè)計(jì)了汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)臺(tái)。 主要完成以下工作： 完成了電動(dòng)助力試驗(yàn)臺(tái)總體方案的確定和設(shè)計(jì)，根據(jù)需要選擇了試驗(yàn)臺(tái)用 轉(zhuǎn)

52、矩傳感器，磁粉制動(dòng)器，聯(lián)軸器，電動(dòng)機(jī)，液壓滑臺(tái)。 在分析了減速器的結(jié)構(gòu)尺寸后，設(shè)計(jì)了夾具，能把減速器夾緊在試驗(yàn)臺(tái)上， 在試驗(yàn)時(shí)起固定作用。 用 CAD 設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)總框架圖和總裝配圖，非標(biāo)準(zhǔn)的零件圖。 本試驗(yàn)臺(tái)能幫助廠(chǎng)家測(cè)試剛出廠(chǎng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，測(cè)試助力特性，工 業(yè)計(jì)算機(jī)會(huì)生成助力特性曲線(xiàn)，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)注助力特性曲線(xiàn)進(jìn)行比較， 評(píng)價(jià) EPS 系統(tǒng)的好壞。 5.2 總結(jié) 本設(shè)計(jì)只是對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì) 由另外兩位同學(xué)來(lái)完成。試驗(yàn)臺(tái)根據(jù)車(chē)速信號(hào)來(lái)控制助力電動(dòng)機(jī)的電流，以此 來(lái)控制施

53、加的助力轉(zhuǎn)矩的大小，可以得到電流與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線(xiàn)，然后與數(shù)據(jù) 庫(kù)中的曲線(xiàn)相比較，可檢測(cè)助力性能的好壞；次試驗(yàn)臺(tái)也可以做轉(zhuǎn)向器的疲勞 實(shí)驗(yàn)，作為剛出廠(chǎng)時(shí)的檢測(cè)。由于本人能力有限，所以不足之處還請(qǐng)大家?guī)兔? 指出。汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)涉及機(jī)械、汽車(chē)、電子和軟件設(shè)計(jì)等多學(xué)科領(lǐng) 域，它的發(fā)展一定會(huì)促進(jìn) EPS 產(chǎn)品質(zhì)量的提高， 對(duì)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)生一定影響。 參考文獻(xiàn) 1. 陳家瑞主編 .汽車(chē)構(gòu)造 ( 第三版下冊(cè) ) [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2009.2 2. 王望予主編 .汽車(chē)設(shè)計(jì) ( 第四版

54、 ) [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2004.8 3. 余志生主編 . 汽車(chē)?yán)碚? (第三版 )[M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2004 4. 林逸 ,施國(guó)標(biāo) .汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) [J]. 公路交通科技 ,2001(3): 23-28 5.苗立東 ,何仁 .汽車(chē)電動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展綜述 [J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ), 2004(24): 34-37 6. 肖生發(fā) ,馮櫻 .電子控制式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)前景 [J]. 汽車(chē)科技 2001.(3): 17-22

55、 7. 陳于萍 ,周兆元主編 .互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) (第二版 )[M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.10 8. 謝家瀛主編 .組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) [M]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,1992.10 9. 楊孝劍 .汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析與控制研究 [D]. 合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué) 位論文 ,2003 10.Jeonghoon song, Kwangsuck Boo. Model development and control methodology of a new electric power

56、 steering system[J].Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part D, Journal of Automobile Engineering, 2004, 218 11. 陳于萍,周兆元主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) (第二版)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005.10 12. 肖生發(fā),馮櫻,劉洋.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力特性的研究 [J].湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)報(bào), 2001(15): 12-17 13. 葉偉昌 ,陳遼軍 .機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) ( 第二版上冊(cè) )

57、[M]. 北京 : 機(jī)械工 業(yè)出版社 ,2007.6 14. 徐錦康主編 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 北京 : 高等教育出版社 ,2004.4 15.Xu Hanbin, Zhang Zhongfu. Offline Detection of Electric Power Steering[J].Wuhan: School of Mechantronic Engineering Wuhan University of Technology 致 謝 光陰荏苒，時(shí)光如梭，轉(zhuǎn)眼間，四年的大學(xué)學(xué)

58、習(xí)生活已進(jìn)入尾聲，往日的求學(xué)生活及知識(shí)的積累，將成為我心底最難忘的回憶和一筆終生的財(cái)富。汽車(chē)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)的研究啟迪了我的思維，開(kāi)拓了我的視野，鍛煉了我的能力。自身能力的提高離不開(kāi)我的指導(dǎo)老師羅紹新副教授的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。在此論文完成之際，謹(jǐn)向您致以最誠(chéng)摯的敬意！您淵博的學(xué)識(shí)、求實(shí)的作風(fēng)、具有開(kāi)拓性的科學(xué)研究和對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求精神，讓我體會(huì)到了現(xiàn)代學(xué)者的風(fēng)采，同樣感到親人般的溫暖和關(guān)愛(ài)。我從你身上不僅學(xué)到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且學(xué)會(huì)了很多做人道理，這將是一筆永恒的財(cái)富，使我終生受益。還要感謝東華轉(zhuǎn)向器公司對(duì)我的幫助。 在多年的學(xué)習(xí)生活中，還得到了許多車(chē)輛系領(lǐng)導(dǎo)和老師的熱情關(guān)心和幫助，在這

59、里我要感謝你們。 在這里我還要感謝我的父母，感謝你們對(duì)我養(yǎng)育，感謝各位老師，感謝你們傳授我知識(shí)，教我做人，感謝同學(xué)陪伴，感謝所有幫助過(guò)我的人，感謝你們讓我順利完成了大學(xué)學(xué)習(xí)以及生活。 最后，向?qū)忛啽疚牡睦蠋焸冎戮矗? 周云鵬 2011 年 6 月 于南京 附錄 A：英文資料 Offline Detection of Electric Power Steering (EPS) Xu Hanbin Zhang Zhongfu School of Me

60、chantronic Engineering Wuhan University of Technology. Wuhan 430070, CHINA\ Abstract: Increasing use of electric power steering (EPS) systems, which affect vehicle dynamic behavior, EPS. This research aims at building EPS off-line platform for realization of perfor

61、mance detection. First, the control logic on EPS is analyzed, and all kinds of input signals influencing on EPS are analyzed and modeled. They include engine velocity, vehicle velocity, self-diagnosis signal, starter signal and the steering angle. Then, the -the-loop simulation (HILS)

62、system is designed. The industrial computer is selected as the main test platform with some ISA-bus cards. In addition, the conversion interface is designed to suit the in-out need of EPS and the industrial computer. The system will be achieved with both simplicity and usability tak

63、en into account. The correlative control software is also developed with the good friendly interface. It can realize the storage of the testing data automatically. At last, the - the-loop simulation system that can implement an actual load (prepared) torque delivered to the steering column

64、 is achieved. Experimental studies show that the -the-loop simulation system can satisfy the need of off-line detection. Keywords： simulation, electric power steering, -the-loop I. Introduction Electric power steering (EPS) is more energy efficient and environmentally compatible.

65、 It consumes approximately one-twentieth the energy of conventional any oil, it does not pollute the environment both when it is produced and discarded. As a result, this motivates the great increase of EPS-equipped vehicles recently. Although electric power steering systems offer significant ad

66、vantages over their this application until just recently. Thus, it is very necessary to improve EPS quality continuously, especially to the core of EPS: electric control unit (ECU). It certainly leads to more tests on EPS, and the tests are also very important for ECU development. It is a problem to process testing in the dynamics of unavailable -the-loop simulation (HILS) is introduced. Test in -the-loop simulation is a viable alternative, allowing new electronic con