汽车电动助力转向系统特性的研究

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1、国内图书分类号：U463.4国际图书分类号：629工学硕士学位论文汽车电动助力转向系统特性研究硕士研究生：朱思斌导师：崔胜民教授申请学位：工学硕士学科、专业：车辆工程所在单位：汽车工程学院答辩日期：2006年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U463.4U.D.C:629ThesisfortheMaster’sDegreeinEngineeringASTUDYONCHARACTERISTICOFELECTRICPOWERSTEERINGCandidate:Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Specialt

2、y:Affiliation:DateofDefence:ZhuSibinProf.CuiShengminMasterofEngineeringVehicleEngineeringCollegeofAutomobileEngineeringJune，2006Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要汽车电动助力转向系统具有体积小、重量轻、结构简单、安装和维修方便、节能环保的优点，是汽车动力转向发展的必然趋势。电动助力转向采用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元(EC

3、U)控制，可随车速变化调整转向助力大小从获得不同的转向路感，能广泛应用于轿车、客车、货车等众多车型，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术。本文通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析建立了EPS系统动力学模型，建立了车辆二自由度模型，轮胎模型，并推导出了包括EPS系统、轮胎模型和车辆二自由度模型在内的系统状态空间表达式，然后利用MATLAB/SIMULINK建立了该综合系统的仿真模型。提出了评价装备有EPS系统的汽车的操纵性能指标如转向灵敏度、路感，并通过汽车操纵动力学和EPS系统动力学的综合分析，推导了转向灵敏度和路感的表达式，然后考察了EPS系统各参数(包括助力机构传

4、动比、电动机转动惯量等)对这两个指标的影响，在此基础上建立了其稳定性准则。最后在满足稳定性准则约束条件和最大化目标函数──转向路感的基础上，建立了电动助力转向系统参数的优化设计模型，进行了系统参数的优化设计，优化后的转向路感好于优化前。在设计EPS系统时，综合考虑EPS系统各可变参数对转向操纵性能的影响可以在获得较好的操纵性能的同时能够降低系统设计的难度。在对助力特性进行了理论上的分析的基础上，针对福特ZX3整车底盘参数，以提高转向轻便性为目标，设计了线性助力曲线，用MATLAB/SIMULINK进行模型仿真，检验了所设计的助力特性满足轻便性的要求，理论上验证了这种设计方法

5、是可行的。关键词电动助力转向；转向路感；转向灵敏度；优化设计I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractElectricpowersteeringsystemistheinevitabledevelopingdirectionforautomobilepowersteering.Ithastheadvantageofsmallervolume,lighterweight,simplerstructure,easierinstallationandmaintenance,lowerconsumption,betterenvironmentalprotection,whic

6、hismuchsuperiortohydraulicpowersteeringsystem.TheassisttorqueisprovidedbymotordirectlyinEPSsystem,whosevalueiscontrolledbyECU.AndEPSpossesseshigh-levelperformancesuchasensuringdifferentsteeringfeelowingtoadjustingsteeringassistforceaccordingtovehiclespeed,whichenablesitfitformanykindsofveh

7、iclesuchascar,trucketc.Soitisanewhigh-techwhichfollowsmodernvehicledevelopmenttopicclosely.ThroughtheanalysisofcomponentsofEPSsystemandthesteeringsystem,EPS’dynamicsmodel,fullvehiclemodelwithtwodegreesoffreedomandtiremodelwasbuilt.Thenthestatefunctionofthecomb