汽車電動助力轉向系統(tǒng)(EPS)的設計[12張cad圖紙+文檔全套資料]
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附件B：開題報告
附件B：
汽車電動助力轉向系統(tǒng)設計
畢業(yè)設計（論文）開題報告
1、 課題的目的及意義（含國內外的研究現(xiàn)狀分析或設計方案比較、選型分析等）
繼電子技術在發(fā)動機、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應用之后，國外汽車電動助力轉向(Electric power steering，簡稱EPS)已部分取代傳統(tǒng)液壓助力轉向(Hydraulic power steering，簡稱HPS)。電動助力轉向已成為世界汽車技術發(fā)展的研究熱點。EPS用電動機直接提供助力，助力大小由電控單元(ECU)控制。它能節(jié)約燃料，提高主動安全性，且有利于環(huán)保，是一項緊扣現(xiàn)代汽車發(fā)展主題的高新技術，所以一經(jīng)出現(xiàn)就受到高度重視。國外汽車公司對EPS的研究已經(jīng)有20多年的歷史，但是以前一直沒有取得大的進展，其主要原因是EPS的成本太高。近幾年來，隨著電子技術的發(fā)展，大幅度降低EPS的成本已成為可能，加上EPS具有一系列優(yōu)點，使得它越來越受到人們的青睞。
1988年3月，日木鈴木公司開發(fā)出一種全新的電子控制式EPS，真正擺脫了液壓助力轉向系統(tǒng)的束縛。1993年，本田汽車公司首次將EPS裝備于大批量生產(chǎn)的、在國際市場上同法拉利和波爾舍競爭的愛克NSX跑車。同年，在歐洲市場銷售的一種經(jīng)濟型轎車——菲亞特幫托也將美國Delphi汽車系統(tǒng)公司生產(chǎn)的EPS作為標準裝備。由于EPS完全取消液壓裝置，用電能取代液壓能，減少了發(fā)動機的能量消耗，加上其性能的優(yōu)越性，很快在越來越多的國外轎車上得到應用，如本田最新推出的Insight轎車上就是其中的—例。目前在中型以上貨車和中級以上轎車上廣泛采用的機械—液壓助力轉向器將逐漸被效率更高、適應性更強的EPS所代替，為此，國外幾家大公司(如德國的ZF、英國盧卡斯—偉利達、Saginaw、TRW、日本的NSK、Koyo)等相繼推出自己的ESP
我國在2002年才開始研制開發(fā)汽車EPS產(chǎn)品，目前已經(jīng)知道的有13家企業(yè)和科研院校正在研制中。其中南摩股份有限公司(生產(chǎn)轉向柱式的EPS產(chǎn)品)在2003年開始進入小批量生產(chǎn)階段，其他廠家和科研院校均在開發(fā)階段中。吉利汽車集團開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的EPS產(chǎn)品也已經(jīng)裝備其吉利豪情等系列轎車上。
設計方案比較：按照轉向助力機構位置的不同，將EPS分為3類：轉向軸助力式、轉向器小齒輪助力式和齒條助力式。
(1)轉向軸助力式：轉向助力機構安裝在轉向軸上，當駕駛員轉動轉向盤時，控制單元接受轉矩、轉動方向、車速等信號，控制直流助力電機的電流，電機的助力經(jīng)離合器、電機齒輪傳給轉向軸的齒輪，然后經(jīng)萬向節(jié)及中問軸傳給轉向器。
(2)轉向器小齒輪助力式：轉向助力機構安裝在轉向器小齒輪處，與轉向軸助力式相比，可以提供較大的轉向力，適用于中型車。
(3)齒條助力式：轉向助力機構安裝在轉向齒條處，電動機通過減速傳動機構直接驅動轉向齒條，與轉向器小齒輪助力式相比，可以提供更大的轉向力，適用
于大型車。
因為電動助力轉向的關鍵是在找出系統(tǒng)的助力特性（轉向軸轉矩與電機輸出轉矩的關系，轉向軸轉角與電機轉角的關系）但是考慮到安裝的方便性和助力力矩的大小，因此本次設計采用轉向小齒輪助力式電動轉向系統(tǒng)。
研究電動轉向系統(tǒng)是因為它與液壓助力系統(tǒng)相比，具有如下特點：
(1) 降低了燃油消耗，只有在工作時才消耗能源。
(2) 增強了轉向跟隨性。在EPS中，電動機產(chǎn)生助力轉矩，通過適當?shù)目刂品椒?，可以消除液壓助力系統(tǒng)的轉向遲滯效應，增強了轉向車輪對轉向盤的隨動性能。
(3)改善了轉向回正特性。該系統(tǒng)采用了微電子技術，利用軟件控制電動機的動作，在最大限度內調整設計參數(shù)以獲得最佳的回正特性。從最低車速到最高車速，可得到一簇回正特性曲線，而傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)無法做到這一 點。
(4)提高了操縱穩(wěn)定性。采用EPS高速行駛(100km/h)的汽車，給其一個過度的轉角迫使它側傾，在短時間的自回正過程中，由于采用了微電腦控制，使得汽車具有更高穩(wěn)定性，駕駛員有更舒適的感覺。
(5)有利于環(huán)保。EPS應用電能作為能源，完全取締了液壓裝置，不會有液壓助力轉向系統(tǒng)中的泄油問題，避免了污染。該系統(tǒng)沒有油泵，降低了噪聲。再者，EPS中的95％可再回收利用，有利于保護環(huán)境。
(6)輕量化顯著。液壓助力系統(tǒng)因有液壓缸、油泵、轉閥、液壓管道等部件，使系統(tǒng)結構復雜，零件數(shù)目多，占用空間大，布置不方便。EPS則表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，系統(tǒng)結構緊湊、質量減輕、無油滲漏問題、系統(tǒng)易于布置等。
(7)系統(tǒng)安全保護。當EPS出現(xiàn)故障時，即切斷電動機與減速傳動機構的助力傳送，迅速轉人人工一機械轉向狀態(tài)。
(8)易于包裝和裝配。EPS沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、流量控制閥、儲油罐等部件，零件數(shù)目大大減少，減少了裝配的工作量，節(jié)省了裝配時間，提高了裝配效率。
2.課題任務、重點研究內容、實現(xiàn)途徑
課題任務：以汽車轉向系統(tǒng)為研究對象，設計一個電動助力轉向系統(tǒng)，以滿足汽車轉向輕便與操控穩(wěn)定性要求，建立汽車電動轉向系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學模型，并進行模擬計算分析。
重點研究內容：
1) 電動助力轉向系統(tǒng)方案比較及選型分析
2) 汽車轉向特性的研究
3) 電動轉向系統(tǒng)物理模型和數(shù)學模型的建立
4) 電動助力轉向系統(tǒng)總體設計
5) 電動助力轉向系統(tǒng)機械裝置設計
6) 主要零部件設計與選型。
實現(xiàn)途徑：在機械轉向系統(tǒng)的基礎上添加電動助力部分，采用控制單元對電機轉矩進行控制，根據(jù)作用在方向盤上的轉矩信號和車速信號， 按照汽車理論對轉向特性的要求和汽車的運行狀況，確定轉向助力特性，通過電子控制裝置使電機產(chǎn)生相應大小和方向的輔助力，協(xié)助駕駛員進行轉向操作， 并獲得最佳轉向特性。
選型通過對現(xiàn)有的電動轉向系統(tǒng)進行比較，綜合考慮其安裝和助力特性，本次采用轉向軸式電動轉向系統(tǒng)（C-EPS）。
轉向特性按照汽車理論的相關理論，保證汽車的平順性和操控性，同時要求有一定的路感，且轉向輕便。電機的選取應按照功率和電路的最大負載來決定，并考慮其體積大小和安裝是否方便。
物理模型采用傳統(tǒng)的機械轉向系統(tǒng)，加上電機和控制單元。而數(shù)學模型則按照經(jīng)典力學來進行建立
系統(tǒng)設計則是綜合機械單元和控制單元，建立控制思想，使其成為一個有機整體，并對其進行優(yōu)化。
3、進度計劃
序號
起止周次
工 作 內 容
1
4周至 5 周
文獻檢索，文獻綜述，開題報告
2
5周至 6 周
外文資料翻譯
3
6周至 8周
電動助力轉向系統(tǒng)設計
4
9周至 11周
電動助力轉向系統(tǒng)機械設計
5
12周至13周
主要零部件設計
6
14周至15周
外購件選型
7
16周至 17周
編寫說明書，答辯
B3
收藏
編號：98035226
類型：共享資源
大?。?span id="kywiwiy4em" class="font-tahoma">5.03MB
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