轻型货车循环球电动助力转向器建模分析.pdf

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1、第4期(总第185期)机械工程与自动化NO．42014年08月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONAug．文章编号：1672—6413(2014)04—0016—03轻型货车循环球电动助力转向器建模分析米王亚，林慕义，广阔(北京信息科技大学机电学院，北京100192)摘要：为解决传统设计方法在循环球电动助力转向器设计中的不足，以轻型货车循环球电动助力转向器为研究对象，利用Virtua1．Lab建立了循环球电动助力转向器的虚拟样机模型。通过初步仿真分析，验证了方向盘转矩、助力力矩及转

2、向阻力矩的关系，并按实车试验工况进行仿真试验。分析结果表明：所建立的动力学模型可以很好地模拟循环球电动助力转向器的实际运动，验证了所建立的虚拟样机模型的准确性。关键词：轻型货车；循环球；电动助力转向器；仿真分析中图分类号：U463．43：TP391．77文献标识码：A0引言并将信号同车速信号同时输入电子控制单元(ECU)，电动助力转向器(EPS)具有优良的操纵稳定性、ECU按设定的控制程序和控制策略对输入信号进行转向轻便性以及节能、清洁等优点，在小排量轻型轿车数据运算，确定输入到电机的电流大小和方向。助力上得

3、到了广泛的应用¨1]。目前，循环球电动转向器转矩经过离合器及减速机构传递给转向器，从而使电逐渐应用在不同类型货车、军用车辆上，具有广阔的前机按实际需求为驾驶员提供实时的助力。景。然而，转向器是根据设计手册、经验公式、试验进行设计并进行强度校核和可靠性分析的，这种传统的设计方法周期长、效率低、费用高，而且也不能满足汽车零部件轻量化设计的要求r3]。为解决传统设计方法在循环球电动助力转向器设计中的不足j，本文采用虚拟样机Virtua1．Lab软件，建立循环球转向器详细的实体模型，进行虚拟装配，并进行初步的仿真试验

4、，研究方向盘转矩、助力转矩及转向阻力矩之间的关系，验证所建立的虚拟样机模型的准确性，为后续循环球1一转向盘；2一循环球转向器；3一蜗轮蜗杆减速机构；4一转向摇臂；电动转向器的振动分析、强度分析、寿命分析和优化设5～转向直拉杆；6-转向横拉杆；7一梯形臂；8-转向节臂；9-车轮计提供依据。图1循环球电动助力转向系统组成1EPS系统的工作原理和机械结构2EPS机械动力学模型的建立循环球EPS采用蜗轮蜗杆减速机构，具有助力大2．1实体模型的建立小可调整的优点，适合前轴负荷大、转向沉重的载货汽循环球EPS由转向盘输入

5、轴、蜗杆、蜗轮、螺杆、车]，具有结构简单、价格低廉等特点，齿轮部使用转向螺母、齿扇、壳体组成，利用CATIA软件的参数塑料材料可以降低工作噪声并使传动平稳可靠。化建模方法分别建立转向器主要零件(蜗轮、蜗杆、螺循环球EPS是在传统的循环球机械转向器的基杆、螺母、齿扇、轴承、壳体)的三维模型，并根据其装配础上增加了减速机构、信号传感器、电机、控制系统，如关系进行装配。图1所示。驾驶员操纵方向盘转向时，扭矩传感器会2．2虚拟样机模型的建立实时检测转向柱上的扭杆转矩与转向柱的转角信号，通过Virtua1．Lab与CA

6、TIA软件无缝连接，建立北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划项目(cIT&TcD2o13o328)；北京市教委科研基地建设项目(PXM2013—014224—000005)收稿日期：2014一Ol一06；修回日期：2014—02—28作者简介：王亚(1986一)，男，江苏徐州人，在读硕士研究生，研究方向：车辆系统动力学与控制。机械工程与自动化2014年第4期果比较见表1。由图7、图8和表1分析可知，助力转矩转角曲线和实车原地试验曲线基本一致，说明了循环球EPS助力力矩曲线与实车试验数据近似一致，验证了所建

7、立的循环球EPS虚拟样机模型是有效的。4结论采用Virtua1．Lab软件建立了虚拟样机模型，并通过仿真试验与实车试验结果比较，验证了所建模型的正确性，可为后续的循环球EPS强度分析、振动分时间／s析、寿命分析和优化设计奠定基础。图7助力转矩、转角实车试验曲线参考文献：[1]晋兵营，宁广庆，施国标．汽车电动助力转向系统发展综述[J]．拖拉机与农用运输车，2010，37(1)：卜2，5．E21KimKC，KimCM．Analysisprocessofasteeringsystemusingaconceptmod

8、elforidlevibration[J]．InternationalJournalofAutomotiveTechnology，2008，9(3)：337-346．E3]赵波，龚勉．基于虚拟现实技术的汽车转向系统设计与分析EJ]．机械设计与制造，2006(8)：165—167．时间／s1-4]袁名松，迟毅林，张淼．虚拟设计发展现状及未来发展方图8助力转矩、转角仿真试验曲线向[J]．昆明理工大学学报