农用货车电动助力转向系统匹配设计与试验研究.pdf

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1、学术农用货车电动助力转向系统匹配设I丌与试验研究422000湖南邵阳一张维／陈志刚／张强212000株洲易力达机电有限公司湖南株洲一周廷明／刘晟昱摘要：本文针对某型号汽车的结构特点，确定了其选配的电动转向系统助力形式为转向柱式，即C—EPS结构．结合某型号汽车转向系统性能升级的技术要求，以某型号汽车为平台，进行了电机、减速机构和传感器的匹配设计上的EPS进行了输入输出特性试验．结果表明匹配设计后的EPS具有良好的助力效果。日l言关参数计算和货车自身的空间大小，驾驶室内考虑实际需要，本文助力电机选用有

2、刷直节能环保是汽车行业产品开发的趋势。部空间减小，离合踏板、制动踏板及油门踏板流电机，减速机构选用蜗轮蜗杆式减速机构。汽车电动助力转向系统(ElectricPower的布置空间减小，为了满足人机工程，最终确2．2EPS电机及减速机构参数设计Steering，简称EPS)因其助力特性良好、燃油定助力形式为转向柱式，即C-EPS结构。电机由于电机作用于转向轴上的助力矩T受到经济性和低温运行性能好、结构紧凑及易于装作为EPS系统的动力源，根据ECU的指令输出i(减速机构减速比)、Km(电动机电磁转矩常配等

3、优点，成为国内外各大整车厂家的首选产合适的助力力矩。电机是EPS系统的关键部件，数)、Ke(电动机的反电动势常数)以及W(转品。本文体针对某型号农用货车的结构特点，对EPS系统的性能有非常重要的影响。C-EPS电向盘角速度)的多重影响，随着减速比的增大，确定了其选配的电动转向系统助力形式为转向机具有工作环境较好(驾驶室内环境)、力矩转向盘力矩也增大，横摆角速度响应时间变长，柱式，即C-EPS结构。结合某型号农用货车转波动小、机械振动小、密封要求低、噪声低、相位滞后上升。它们之间的关系如下：向系统性能

4、升级的技术要求，以某型号农用货功率低、体积小、转速低、接插件不要求防水、Tmax(w)=iKm(Um—Keiw)／Rm(1)车为平台，为确保电动助力转向系统具有好的表面防护要求低、散热环境好、机电时间常数其中：Tmax(W)：电机作用于转向轴上的最操作手感、较低的噪声和较高的可靠性，进行低的特点[2]。减速机构的作用是放大助力电机大助力矩。Um电源加在电动机回路两端的电压。了电机、减速机构和传感器的匹配设计，最后的输出转矩，减速机构的传动比较大，要求电增大减速比会导致减速机构传动效率降低，对实际装配

5、在某型号农用货车上的EPS进行了机输出的转矩越较小，电机的工作转速较高，使助力效果和回正性能恶化。如果减速比过大，输入输出特性试验。同时减速机构的尺寸也变得很大，这样在空间会使其逆效率太低甚至出现自锁现象，这样转1．EPS系统组成与工作原理布置上很困难；减速机构传动比过小，要求电向系统就会失去回正功能。在进行EPS电机及EPS系统主要包括助力电机、扭矩传感器、机输出较大转矩，电机的工作转速较低，增大减速机构匹配时，应选用转矩常数较大的电机减速机构、控制器(ECU)，其结构见图如图1了电机的尺寸，提高

6、了电机设计的要求。减速和减速比较小的减速机构。对于蜗轮蜗杆传动所示。机构在选择方案时，主要要求传动效率较高、机构来讲，其传动比一般在152O之间，本文工作原理：当汽车发动机启动后，EPS处于转动惯量小，同时要求尺寸尽可能小，以方便减速比选为16．5。工作状态，驾驶员操作方向盘转向时，转矩传加工和装配。电机减速机构作为汽车电动助力根据前轴载荷计算电机参数：感器检测到方向盘转动产生的扭矩和转角大小，转向系统中的动力元件，与整个系统的匹配显原地转向力矩：Mr=f*((9．8*G1)3／同时接收发动机转速和

7、车速信号，再转化成数得十分重要。PO)1／2／3OOO=36O．1(N·m)(2)字信号输入控制单元，经过计算处理得到一个2．1电机和减速机构类型选型无助力时方向盘转矩：Mh=Mr／与行驶工况相适应助力力矩，随后控制助力电目前，国内外的EPS系统采用的助力电机(n*iw)=27．9(N·m)(3)机输出对应大小和方向的转矩，并经减速机构主要包括有刷直流电机和无刷直流电机。直流转向所需最大助力矩：Ma=Mh—增扭作用后，最终施加到齿轮齿条上，实现其有刷电机采用机械换向器换向，需要定期维护MhO=22．

8、9(N·m)(4)转向助力[1]。炭刷，功率密度低。直流无刷电机采用电子换电机额定功率：P=2Ⅱ*Ma*Wh／(60*n0)=22向，无需维护，功率密度大，但成本较高。通5(W)(5)常对助力要求较小的汽车，选用有刷直流电机，电机额定转速：n=Wh*i=1023．75(r／min)对助力要求高的汽车，选用无刷直流电机。直(6)流有刷电机技术成熟，控制器简单，成本较低，电机额定转矩：T=60*P／(2n*l1)=1．94(N广泛应用于国产电动助力转向系统中。·m)(7)