EPS减速机构的优化设计

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1、1绪论1.1本课题研究的背景与意义作为汽车的一个重要组成部分，转向系统是决定汽车主动安全性的关键部分之一，如何提高汽车的转向性能，使汽车具有良好的操纵稳定性能始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后，汽车EPS(ElectricPowerSteering)已经部分取代传统的液压动力转向系统，成为了世界汽车技术发展的研究重点与热点[1]。国外汽车公司对EPS的研究己经有20多年的历史，但是一直没有取得大的进展，其主要原因是在汽车上

2、应用EPS的成本太高。近几年来，随着电子控制技术的成熟和成本的降低，EPS越来越受到人们的重视，并以其具有传统的动力转向系统不可比拟的优势，迅速占领了汽车转向系统市场，使得它越来越受到人们的关注。电子控制技术在汽车动力转向系统中的应用，使得汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。EPS在汽车低速行驶转向时减轻转向力使转向轻便、灵活;在汽车高速行驶转向时，适当加重转向力，从而提高了高速行驶时的操纵稳定性，增强了转向“路感”EPS以其一系列的优点代表着当今汽车转向系统的发展方向，并将在动力转向系统中占据市

3、场主导地位。目前，在全世界汽车行业中，EPS每年正以9%一10%的增长速度发展，年增长量达130-150万套。据TRW公司预测[2]，到2015年底全世界生产的轿车中每2辆就有1辆装备EPS，全球EPS产量将达到2500万套。随着电子及控制技术的成熟，EPS的发展将非常迅速，国外各大汽车公司都在研制自主的EPS，并大部分都已经进入批量生产阶段。而国内的发展尚处来起步阶段，2008年，我国EPS的装车量约为110万台，与2007年相比，增长了近3倍。自主品牌转向器企业的研发实力进一步提升，国内90

4、%采用液压助力式转向器的商用车选择的是自主品牌产品。但是令人非常遗憾的是，在国内汽车EPS市场上，外资与合资企业仍然占有绝对的优势，自主品牌EPS产品市场份额占有量相当低，因而在国内EPS将具有十分广阔的发展和应用前景。1.2转向系统的发展历程52社会的发展对汽车各方面的性能提出了更高的要求，充分利用机械和电子两方面的优势，提供机电一体化的解决方案，日益被业界人士推崇为有效的应对策略。某些权威人士甚至预言汽车有电子化的趋势。这些设想是有一定道理的，虽然汽车是机械技术的完美再现，但是应当看到在短期

5、内机械技术不会有大的突破，而电子技术正越来越体现出其相对而言更优越的地方。越来越多的汽车相关部件由于机、电相结合而更趋完美。转向系统作为汽车的一个重要组成部分，也同样顺应这样的发展趋势，就目前而言，应当说也已经找到了比较完美的解决方案。汽车转向系统大致经历了以下几个发展阶段。先是机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，不得不使用大直径的转向盘来产生足够大的转向扭矩，占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙。进入20世纪50年代，汽车转向系统跨入了一个崭新的时期，其标志性的事件是通用汽车公

6、司在1953年首次使用了液压动力转向系统。液压动力转向系统给汽车的驾驶控制性能带来了巨大的变化：驾驶室变得宽敞，座椅布置也更舒适；液压动力转向系统不仅降低了转向操纵力，也使转向系统更为灵敏。这一技术的进一步发展，使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。八十年代后期，又出现了变减速比的液压动力转向系统，目前变减速比的液压动力转向系统几乎成为发达国家所销售的轿车的标准设备。在接下来的数年内，动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统，比较有代表性的是变流量泵液压动力转向

7、系统（VariableDisplacementPowerSteeringPump）和电动液压助力转向（ElectricHydraulicPowerSteering，简称EHPS）系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应的减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调、可以即时关闭，所以也能够起到降低功率消耗的功效。但是这些革新并没有根除液压动力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损

8、与噪声等方面的缺陷。经过多年的探索，电动助力转向（EPS）作为一种全新的动力转向模式走入了业界的视野，并且很快成为动力转向系统研究与开发的热点。世界各大汽车公司对电动助力转向系统的研究已经有20多年的历史，但是在开始的数年间一直没有取得大的进展，主要原因是电子器件和传感器等技术的发展不是很理想，作为大批量应用，其成本居高不下。但是近几年来，随着电子技术和传感器技术的发展，硬件成本大幅度下降，从而使得大规模的工业应用成为可能，加之电动助力转向系统的诸多优点，电动助力转向系统及其相配套的部件的研究与