動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書</p><p>　　姓名 、、、 </p><p>　　專業(yè) 汽車運(yùn)用技術(shù) </p&g

2、t;<p>　　任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 年 月 日</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）開始日期 年 月 日</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）完成日期 年 月 日</p><p

3、>　　設(shè)計(jì)（論文）題目： </p><p>　　A·編制設(shè)計(jì) </p><p>　　B·設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文） 動力

4、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 </p><p>　　系（部）主 任 、、、 </p><p><b>　?。撸吣辏撸咴拢撸呷?lt;/b></

5、p><p><b>　　、、、技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會記錄</p><p>　　機(jī)械工程 系汽車運(yùn)用技術(shù)專業(yè)，學(xué)生 、、、 于 年 月 日</p><p>　　進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：

6、 </p><p>　　專題（論文）題目： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　答辯委員會根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學(xué)生

7、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)?。</p><p>　　答辯委員會 人，出席 人</p><p>　　答辯委員會主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會副主任（簽字）：

8、 </p><p>　　答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ， </p><p>　　、、、技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語</p>

9、<p>　　第 頁</p><p>　　共 頁</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評語： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年

10、來，隨著社會生活的汽車化，汽車的保有量不斷增加，由此造成交通情況錯綜復(fù)雜.使得駕駛員轉(zhuǎn)向盤的操作頻率增大這就需要減輕駕駛疲勞，提高操縱的輕便性和靈活性。因此對動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求也越來越高，它具有工作無噪聲，靈敏度高體積小，能夠吸收來自不平路面的沖擊力，在現(xiàn)代轎車上得到十分廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已成為一些轎車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，全世界約有一半的轎車采用動力轉(zhuǎn)向。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，目前一些轎車已

11、經(jīng)使用電動助力轉(zhuǎn)向器，使汽車的經(jīng)濟(jì)性、動力性和機(jī)動性都有所提高。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中介紹了動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的有關(guān)知識及工作原理，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展過程等內(nèi)容。對自己來說， 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使自己對以往知識的再次回顧，而且把所學(xué)內(nèi)容整體的系統(tǒng)的結(jié)合，理論與實(shí)踐結(jié)合起來，從中得到不少收益。</p><

12、p>　　關(guān)鍵詞：動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓，電動，設(shè)計(jì)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In recent years, as the social life of automobile, automobile ownership increased, the resulting complex traffic conditio

13、ns. driver's steering wheel operation frequency increases the need to reduce driving fatigue, improve the manipulation of light and flexibility. The requirements for power steering systems are also getting higher and

14、 higher, it has no noise, high sensitivity small, able to absorb impact from uneven road, on the modern cars are very widely used. </p><p>　　Power steering systems have become some of the cars of standard se

15、tting, about half of the cars in the world with power steering. With the development of auto electronic technology, currently some cars already use electric power steering, economy, power and mobility of the automobile i

16、ncreased. Power steering system can be divided into hydraulic power steering systems and electric power steering system. </p><p>　　The design for the design of the power steering system, in design of power

17、steering system is described in the relevant knowledge and works, content, such as the development of the power steering system. For them, the graduation design not only has its back on the previous knowledge, and the c

18、ombination of the overall system of study, combining theory and practice, gain many benefits.</p><p>　　Keywords: power steering, hydraulic, electric, design</p><p><b>　　目錄</b></p&

19、gt;<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目錄1</b></p><p>　　第一章 汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展過程2</p><p>　　第二章動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的介紹4</p><p>

20、　　2.1電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)4</p><p>　　2.1.1流量控制式EPSTOP5</p><p>　　2.1.2反力控制式EPSTOP5</p><p>　　2.1.3閥靈敏度控制式EPSTOP6</p><p>　　2.2電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)7</p><p>　　第三章 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8&

21、lt;/p><p>　　3.1液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8</p><p>　　3.1.1液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成8</p><p>　　3.1.2液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程11</p><p>　　3.2電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)11</p><p>　　第四章 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與操縱穩(wěn)定性的關(guān)系15</p><

22、p>　　4.1電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對操縱穩(wěn)定性的影響17</p><p>　　第五章 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢19</p><p>　　5.1電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最終發(fā)展趨勢19</p><p>　　5.2線控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20</p><p>　　5.2.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展概況20</p><p>　　5.2

23、.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理20</p><p>　　5.2.3線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能特點(diǎn)21</p><p>　　5.2.4線控轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵技術(shù)22</p><p>　　5.2.5線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的前景展望23</p><p>　　第六章 動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)24</p><p>　　6.1動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)布置方案2

24、4</p><p>　　6.2分配閥的結(jié)構(gòu)方案：27</p><p>　　6.3動力轉(zhuǎn)向器的類型27</p><p>　　第七章 結(jié)束語30</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p>　　第一章 汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展過程</p><p>

25、;　　科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地促進(jìn)了汽車技術(shù)和汽車工業(yè)的高速發(fā)展。汽車的發(fā)展，歸根結(jié)底就是汽車各大系統(tǒng)與各大結(jié)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷程，與汽車發(fā)動機(jī)的發(fā)展歷程極其相似，先是主體機(jī)械部分的發(fā)展，主體機(jī)械部分發(fā)展到一定的穩(wěn)定階段后，其控制部分隨后迅速發(fā)展。</p><p>　　作為汽車的一個重要組成部分，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成，如何設(shè)計(jì)汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是

26、各汽車生產(chǎn)廠家和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱設(shè)計(jì)顯得尤為重要。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3個基本發(fā)展階段。</p><p>　　機(jī)械式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由于采用純粹的機(jī)械解決方案，為了產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)向扭矩需要使用大直徑的轉(zhuǎn)向盤，這樣一來，占用駕駛室的空間很大，整個機(jī)構(gòu)顯得比較笨拙，駕駛員

27、負(fù)擔(dān)較重，特別是重型汽車由于轉(zhuǎn)向阻力較大，單純靠駕駛員的轉(zhuǎn)向力很難實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，這就大大限制了其使用范圍。但因結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉(zhuǎn)向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農(nóng)用車上仍有使用。1953年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，此后該技術(shù)迅速發(fā)展，使得動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價格等方面都取得了很大的進(jìn)步。</p><p>　　80年代后期，又出現(xiàn)了變減速比的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

28、。在接下來的數(shù)年內(nèi)，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)革新差不多都是基于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Variable Displacement Power Steering Pump)和電動液壓助力轉(zhuǎn)向(Electric Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS)系統(tǒng)。變流量泵助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉(zhuǎn)向的情況下，泵的流量會相應(yīng)地減少，從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

29、采用電動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)向泵，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，可以即時關(guān)閉，所以也能夠起到降低功耗的功效。</p><p>　　液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉(zhuǎn)向操縱力，也使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)成熟、能提供大的轉(zhuǎn)向操縱助力，目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應(yīng)用。</p><p>　　但是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨

30、損與噪聲等方面存在不足。</p><p>　　EPS在日本最先獲得實(shí)際應(yīng)用，1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并裝在其生產(chǎn)的Cervo車上，隨后又配備在Alto上。此后，電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已經(jīng)從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國的Delphi公司，英國的Lucas公司，德國的ZF公司，都研制出了各自的EP

31、S。</p><p>　　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將最新的電力電子技術(shù)和高性能的電機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境的污染等。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進(jìn)行開發(fā)和研究，未來的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中電動助力轉(zhuǎn)向?qū)⒊蔀檗D(zhuǎn)向系統(tǒng)主流。</p><p>　　第二章動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的介紹</p><p>

32、;　　汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可按轉(zhuǎn)向的能源不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩類。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是依靠駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力來實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向；動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的液體壓力或電動機(jī)驅(qū)動力來實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。所以動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱為轉(zhuǎn)向動力放大裝置。</p><p>　　動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于使轉(zhuǎn)向操縱靈活、輕便，在設(shè)計(jì)汽車時對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇靈活性增大，能吸收路面對前輪產(chǎn)生的沖擊等優(yōu)點(diǎn)，因此已在各國

33、的汽車制造中普遍采用。但是，具有固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是：如果所設(shè)計(jì)的固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態(tài)下轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力，則當(dāng)汽車以高速行駛時，這一固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進(jìn)行方向控制；反之，如果所設(shè)計(jì)的固定放大倍率的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是為了增加汽車在高速行駛時的轉(zhuǎn)向力，則當(dāng)汽車停駛或低速行駛時，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤就會顯得非常吃力。電子控制技術(shù)在汽車動力轉(zhuǎn)向系

34、統(tǒng)的應(yīng)用，使汽車的駕駛性能達(dá)到令人滿意的程度。電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在低速行駛時可使轉(zhuǎn)向輕便、靈活；當(dāng)汽車在中高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，又能保證提供最優(yōu)的動力放大倍率和穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向手感，從而提高了高速行駛的操縱穩(wěn)定性。</p><p>　　2.1電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p><p>　　電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱EPS-Electronic Control Power Steering），根據(jù)動力源不同

35、又可分為液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（液壓式EPS）和電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（電動式EPS）。液壓式EPS是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子控制單元根據(jù)檢測到的車速信號，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。電動式EPS是利用直流電動機(jī)作為動力源，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車速等信號，控制電動機(jī)扭矩的大小和方向。電動機(jī)的扭矩由電磁離合器

36、通過減速機(jī)構(gòu)減速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。</p><p>　　液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p><p>　　電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）可以在低速時減輕轉(zhuǎn)向力以提高轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱性；在高速時則可適當(dāng)加重轉(zhuǎn)向力，以提高操縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制裝置而構(gòu)成的。根據(jù)控制方式的不同，液壓式電子

37、控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。</p><p>　　2.1.1流量控制式EPSTOP</p><p>　　以凌志牌轎車采用的流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)主要由車速傳感器、電磁閥、整體式動力轉(zhuǎn)向控制閥、動力轉(zhuǎn)向油泵和電子控制單元等組成。電磁閥安裝在通向轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的油道之間，當(dāng)電磁閥的閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁路。流量控制式動

38、力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是根據(jù)車速傳感器的信號，控制電磁閥閥針的開啟程度，從而控制轉(zhuǎn)向動力缸活塞兩側(cè)油室的旁路液壓油流量，來改變轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力。車速越高，流過電磁閥電磁線圈的平均電流值越大，電磁閥閥針的開啟程度越大，旁路液壓油流量越大，液壓助力作用越小，使轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤的力也隨之增加。這就是流量控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理。</p><p>　　2.1.2反力控制式EPSTOP</p><p>　　以反

39、力控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向控制閥、分流閥、電磁閥、轉(zhuǎn)向動力缸、轉(zhuǎn)向油泵、儲油箱、車速傳感器及電子控制單元等組成。轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)閥式動力轉(zhuǎn)向控制閥的基礎(chǔ)上增設(shè)了油壓反力室而構(gòu)成。扭力桿的上端通過銷子與轉(zhuǎn)閥閥桿相連，下端與小齒輪軸用銷子連接。小齒輪軸的上端部通過銷子與控制閥閥體相連。轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，控制閥體和轉(zhuǎn)閥閥桿之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，于是就改

40、變了閥體和閥桿之間油道的通、斷關(guān)系和工作油液的流動方向，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。</p><p>　　分流閥是把來自轉(zhuǎn)向油泵的機(jī)油向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)進(jìn)行分流的閥。按照車速和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)與電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁閥一側(cè)具有穩(wěn)定的機(jī)油流量。</p><p>　　固定小孔的作用是把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一部分流量分配到油壓反力室一側(cè)。</p><p>　　電磁

41、閥的作用是根據(jù)需要將油壓反力室一側(cè)的機(jī)油流回儲油箱電子控制單元（ECU）根據(jù)車速的高低線性控制電磁閥的開口面積。當(dāng)車輛停駛或速度較低時，ECU使電磁線圈的通電電流增大，電磁閥開口面積增大，經(jīng)分流閥分流的機(jī)油，通過電磁閥重新回流到儲油箱中，所以作用于柱塞的背壓（油壓反力室壓力）降低。于是柱塞推動控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿的力（反力）較小，因此只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭轉(zhuǎn)變形，使閥體與閥桿發(fā)生相對轉(zhuǎn)動而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。</p>&

42、lt;p>　　當(dāng)車輛在中高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時，ECU使電磁線圈的通電電流減小，電磁閥開口面積減小，所以油壓反力室的油壓升高，作用于柱塞的背壓增大，于是柱塞推動轉(zhuǎn)閥閥桿的力增大，此時需要較大的轉(zhuǎn)向力才能使閥體與閥桿之間作相對轉(zhuǎn)動（相當(dāng)于增加了扭力桿的扭轉(zhuǎn)剛度），而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用，所以在中高速時可使駕駛員獲得良好的轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向特性。</p><p>　　2.1.3閥靈敏度控制式EPSTOP</p>

43、<p>　　閥靈敏度控制式EPS是根據(jù)車速控制電磁閥，直接改變動力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）來控制油壓的方法。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度，可以獲得自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的轉(zhuǎn)向特性。</p><p>　　以89型地平線牌轎車所采用的閥靈敏度控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向控制閥的轉(zhuǎn)子閥作了局部改進(jìn)，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等。</

44、p><p>　　轉(zhuǎn)子閥的可變小孔分為低速專用小孔（lR、1L、2R、2L）和高速專用小孔（3R、3L）兩種，在高速專用可變孔的下邊設(shè)有旁通電磁閥回路。圖 7所示為該系統(tǒng)的閥部等效液壓回路，其工作過程如下：</p><p>　　當(dāng)車輛停止時，電磁閥完全關(guān)閉，如果此時向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小的轉(zhuǎn)向扭矩作用下即可關(guān)閉，轉(zhuǎn)向油泵的高壓油液經(jīng)lL流向轉(zhuǎn)向動力缸右腔室，其左腔

45、室的油液經(jīng)3L、2L流回儲油箱。所以此時具有輕便的轉(zhuǎn)向特性。而且施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越大，可變小孔lL、2L的開口面積越大，節(jié)流作用越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。</p><p>　　隨著車輛行駛速度的提高，在電子控制單元的作用下，電磁閥的開度也線性增加，如果向右轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，則轉(zhuǎn)向油泵的高壓油液經(jīng)lL、3R旁通電磁閥流回儲油箱。此時，轉(zhuǎn)向動力缸右腔室的轉(zhuǎn)向助力油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低的高速專用可變孔3R的

46、開度。車速越高，在電子控制單元的控制下，電磁閥的開度越大，旁路流量越大，轉(zhuǎn)向助力作用越小；在車速不變的情況下，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力越小，高速專用小孔3R的開度越大，轉(zhuǎn)向助力作用也越小，當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大時，3R的開度逐漸減小，轉(zhuǎn)向助力作用也隨之增大。由此可見，閥靈敏度控制式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使駕駛員獲得非常自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的速度轉(zhuǎn)向特性。</p><p>　　2.2電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p>&

47、lt;p>　　液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力和工作靈敏度較高，外廓尺寸較小，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。在采用氣壓制動或空氣懸架的大型車輛上，也有采用氣壓動力轉(zhuǎn)向的。但這類動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。近年來隨著微機(jī)在汽車上的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，簡稱電動式EPS。</p><p>　　電動式EPS通常由扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元

48、（ECU）、電動機(jī)和電磁離合器等組成。電動式EPS是利用電動機(jī)作為助力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向參數(shù)等，由電子控制單元完成助力控制，其原理可概括如下：</p><p>　　當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向盤軸上的扭矩傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的扭短信號，該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元。電控單元根據(jù)這些輸入信號，確定助力扭矩的大小和方向，即選定電動機(jī)的電流和轉(zhuǎn)向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動力的大小。電動機(jī)的扭矩由電磁離合器通過減速機(jī)構(gòu)減

49、速增扭后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。</p><p>　　電動式EPS有許多液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1.將電動機(jī)、離合器、減速裝置、轉(zhuǎn)向桿等各部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，使其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕。一般電動式EPS的質(zhì)量比液壓式EPS質(zhì)量輕25%左右。</p><p>　　2.沒有液壓式

50、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，電動機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。</p><p>　　3.省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向油泵補(bǔ)充油，也不必?fù)?dān)心漏油。</p><p>　　4.可以比較容易地按照汽車性能的需要設(shè)置、修改轉(zhuǎn)向助力特性。</p><p>　　第三章 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p><p>　　3.

51、1液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p><p>　　3.1.1液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成</p><p>　　1-轉(zhuǎn)向盤；2-轉(zhuǎn)向軸；3-轉(zhuǎn)向控制閥；4-轉(zhuǎn)向螺桿；5-齒條—活塞；6-扇齒；7-搖臂；8-轉(zhuǎn)向主拉桿；9-轉(zhuǎn)向節(jié)；10-轉(zhuǎn)向橫拉桿；11-轉(zhuǎn)向梯形臂；12-轉(zhuǎn)向油罐；13-轉(zhuǎn)向油泵；R-右轉(zhuǎn)向動力腔；L-左轉(zhuǎn)向動力腔</p><p>　　齒條齒輪式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已迅速成為汽車

52、、小型貨車及SUV上普遍使用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型。 其工作機(jī)制非常簡單。 齒條齒輪式齒輪組被包在一個金屬管中，管外， 并用橫拉桿連在一起。</p><p>　　小齒輪連在轉(zhuǎn)向軸上。 轉(zhuǎn)動方向盤時，齒輪就會旋轉(zhuǎn)，從而帶動齒條運(yùn)動。 齒條各齒端的橫拉桿連接在轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向臂上（請參見上圖）。齒條齒輪式齒輪組有兩個作用：</p><p>　　1.將方向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成車輪轉(zhuǎn)動所需的線性運(yùn)動。 <

53、/p><p>　　2.提供齒輪減速功能，從而使車輪轉(zhuǎn)向更加方便。</p><p>　　在大多數(shù)汽車中，一般要將方向盤旋轉(zhuǎn)三到四周，才能讓車輪從一個鎖止位轉(zhuǎn)到另一個鎖止位（從最左側(cè)轉(zhuǎn)到最右側(cè)）。轉(zhuǎn)向傳動比是指方向盤轉(zhuǎn)向程度與車輪轉(zhuǎn)向程度之比。例如，如果將方向盤旋轉(zhuǎn)一周（360度）會導(dǎo)致車輪轉(zhuǎn)向20度，則轉(zhuǎn)向傳動比就等于360除以20，即18:1。比率越高，就意味著要使車輪轉(zhuǎn)向達(dá)到指定距離，方向盤

54、所需要的旋轉(zhuǎn)幅度就越大。 但是，由于傳動比較高，旋轉(zhuǎn)方向盤所需要的力便會降低。比率越低，轉(zhuǎn)向反應(yīng)就越快，您只需小幅度旋轉(zhuǎn)方向盤即可使車輪轉(zhuǎn)向達(dá)到指定距離。這正是運(yùn)動型汽車夢寐以求的特性。 由于這些小型汽車很輕，因此比率較低，轉(zhuǎn)動方向盤也不會太費(fèi)力。</p><p>　　一般而言，輕便車和運(yùn)動型汽車的轉(zhuǎn)向傳動比要小于大型車和貨車。有些汽車使用可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，齒條齒輪式齒輪組的中心與外側(cè)具有不同的齒距

55、（每厘米的齒數(shù)）。 這不僅能提高汽車轉(zhuǎn)向時的響應(yīng)速度（齒條靠近中心位置），還能減少車輪在接近轉(zhuǎn)向極限時的作用力</p><p>　　當(dāng)在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中應(yīng)用齒條齒輪時，齒條的設(shè)計(jì)會略有不同。部分齒條包含一個中心有活塞的圓筒。 活塞連接在齒條上。 圓筒上有兩個油孔，分別位于活塞的兩側(cè)。 當(dāng)向活塞的一側(cè)注入高壓液體時，將迫使活塞向另一側(cè)運(yùn)動，進(jìn)而帶動齒條運(yùn)動，這樣便提供了輔助動力。我們將在隨后介紹提供高壓液體的組件，它

56、同時也能決定向齒條的哪一側(cè)供應(yīng)這些高壓液體</p><p>　　首先，讓我們來了解另一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。目前，眾多貨車和SUV上都在使用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 其轉(zhuǎn)動車輪的拉桿與齒條齒輪式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稍有不同。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器有一個堝桿。 您可以將此轉(zhuǎn)向器想像為兩部分。 第一部分是帶有螺紋孔的金屬塊。此金屬塊外圍有切入的輪齒，這些輪齒與驅(qū)動轉(zhuǎn)向搖臂的齒輪相結(jié)合（參見上圖）。 方向盤連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金屬塊的孔內(nèi)。

57、轉(zhuǎn)動方向盤時，它便會轉(zhuǎn)動螺栓。由于螺栓與金屬塊之間相對固定，因此旋轉(zhuǎn)時，它不會像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動金屬塊旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動轉(zhuǎn)動車輪的齒輪。螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結(jié)合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，這些滾珠將循環(huán)轉(zhuǎn)動。 滾珠軸承有兩個作用： 第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。 如果齒輪溢出，則會在轉(zhuǎn)動方向盤時感覺到。而如果轉(zhuǎn)向器中沒有滾珠，輪齒之間會暫時脫離，從而造成方向盤松動。<

58、/p><p>　　循環(huán)球式系統(tǒng)中的動力轉(zhuǎn)向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類似。 其輔助動力也是通過向金屬塊一側(cè)注入高壓液體來提供的?，F(xiàn)在讓我們看一下構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的其他組件。在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，除齒條齒輪機(jī)制或循環(huán)球機(jī)制外，還有幾個重要組件。用于轉(zhuǎn)向的液壓動力由回轉(zhuǎn)式滑片泵提供（參見上圖）。 此泵由汽車發(fā)動機(jī)通過傳送帶和皮帶輪進(jìn)行驅(qū)動。 它包含一組在橢圓形泵室內(nèi)旋轉(zhuǎn)的伸縮式葉片。當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)時，這些葉片會從壓力較低的回流管吸

59、入液壓油，并迫使其流向壓力較高的出口。 泵所提供的流量取決于汽車發(fā)動機(jī)的速度。 泵的設(shè)計(jì)必須能在發(fā)動機(jī)怠速時提供足夠的流量。 因此，當(dāng)發(fā)動機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)時，該泵提供的液體會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)際的需求。泵中含有一個減壓閥，用于確保壓力不會升得太高。當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于泵中吸入了太多液體，因而更需要減壓閥來降低壓力。 只有駕駛員對方向盤施加作用力（如開始轉(zhuǎn)向）時，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)才會向其提供支持。 如果駕駛員沒有施加作用力（如沿直線駕駛時），該系統(tǒng)則

60、不會提供任何援助。</p><p>　　方向盤上用于檢測到這種作用力的設(shè)備叫旋轉(zhuǎn)閥。旋轉(zhuǎn)閥的關(guān)鍵部位是扭力桿。 扭力桿是一根細(xì)金屬桿，在向其施加扭矩時，它會發(fā)生扭轉(zhuǎn)。扭力桿的頂端連接在方向盤上，底端則連接在小齒輪或堝桿（用于轉(zhuǎn)動車輪）上，這樣扭力桿中的扭矩便等于駕駛員用來轉(zhuǎn)動車輪的扭矩。駕駛員用來轉(zhuǎn)動車輪的扭矩越大，扭力桿扭轉(zhuǎn)的幅度就越大。</p><p>　　轉(zhuǎn)向軸中的輸入裝置形成了滑閥

61、總成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 它也與扭力桿的頂端相連。 扭力桿的底端連接在滑閥的外側(cè)。 扭力桿還會轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向器的輸出裝置，以使其與小齒輪或蝸桿相連，具體取決于汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型。當(dāng)扭力桿扭轉(zhuǎn)時，它會使滑閥的內(nèi)側(cè)相對于外側(cè)旋轉(zhuǎn)。 由于滑閥的內(nèi)側(cè)也連接在轉(zhuǎn)向軸上（從而與方向盤相連），因此滑閥內(nèi)外側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)程度取決于駕駛員在方向盤上所施加扭矩的大小。</p><p>　　3.1.2液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程</p>

62、<p>　　1-溢流閥；2-液壓泵；3-節(jié)流閥；4-安全閥；5-轉(zhuǎn)向控制閥；6-液壓泵；7-方向盤</p><p>　　1.直線行駛：閥5不動，在中位，卸荷。</p><p>　　2.左轉(zhuǎn)向：閥5右移，在左位，左轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.右轉(zhuǎn)向：閥5左移，在右位，右轉(zhuǎn)。</p><p>　　3.2電動助力動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)</p

63、><p>　　電動助力轉(zhuǎn)向（簡稱EPS）系統(tǒng)利用直流電動機(jī)提供轉(zhuǎn)向動力，輔助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。EPS主要由扭距傳感器，車速傳感器，電動機(jī)，減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元（ECU）等組成。</p><p>　　1.汽車電子化是當(dāng)前汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。繼電子技術(shù)在發(fā)動機(jī)、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用之后,EPS在轎車和輕型汽車領(lǐng)域正

64、逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并向更大型轎車和商用客車方向發(fā)展,它己成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)之一,所以它具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　2.按轉(zhuǎn)向動力能源不同,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。</p><p>　　3.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是由簡單的機(jī)械來傳遞動力,主要的組成是有方向盤、轉(zhuǎn)向器總成、以及轉(zhuǎn)向拉桿等零件組成。</p><

65、;p>　　4.隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子控制式機(jī)械—液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,該系統(tǒng)在某些性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),但仍然無法根除液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有缺憾就是管內(nèi)壓力和油的泄露，替代液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的趨勢。</p><p>　　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在：</p><p>　　（1）降低了燃油消耗。液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要發(fā)動機(jī)帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，浪費(fèi)了部分

66、能量。相反電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）僅在需要轉(zhuǎn)向操作時才需要電機(jī)提供的能量，該能量可以來自蓄電池，也可來自發(fā)動機(jī)。而且,能量的消耗與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向及當(dāng)前的車速有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤不轉(zhuǎn)向時，電機(jī)不工作，需要轉(zhuǎn)向時，電機(jī)在控制模塊的作用下開始工作,輸出相應(yīng)大小及方向的轉(zhuǎn)矩以產(chǎn)生助動轉(zhuǎn)向力矩，而且，該系統(tǒng)在汽車原地轉(zhuǎn)向時輸出最大轉(zhuǎn)向力矩，隨著汽車速度的改變，輸出的力矩也跟隨改變。該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了"按需供能"，是真正的"按

67、需供能型"（on-demand）系統(tǒng)。汽車在較冷的冬季起動時，傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)反應(yīng)緩慢，直至液壓油預(yù)熱后才能正常工作。由于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)時不依賴于發(fā)動機(jī)而且沒有液壓油管，對冷天氣不敏感，系統(tǒng)即使在-40℃時也能工作，所以提供了快速的冷起動。由于該系統(tǒng)沒有起動時的預(yù)熱，節(jié)省了能量。不使用液壓泵，避免了發(fā)動機(jī)的寄生能量損失，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛對比實(shí)驗(yàn)表明，在不轉(zhuǎn)向情況下，裝

68、有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的國輛燃油消耗降低2.5%，在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油</p><p>　?。?）增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向跟隨性。在電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，電動助力機(jī)與助力機(jī)構(gòu)直接相連可以使其能量直接用于車輪的轉(zhuǎn)向。該系統(tǒng)利用慣性減振器的作用，使車輪的反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)向前輪擺振大大減水。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強(qiáng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，旋轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生于電機(jī)，沒有液壓助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向遲滯效應(yīng)，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向車輪對轉(zhuǎn)向盤的跟隨性能。</p&

69、gt;<p>　?。?）改善了轉(zhuǎn)向回正特性。直到今天，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能的發(fā)展已經(jīng)到了極限,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的回正特性改變了這一切。當(dāng)駕駛員使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動一角度后松開時，該系統(tǒng)能夠自動調(diào)整使車輪回到正中。該系統(tǒng)還可以讓工程師們利用軟件在最大限度內(nèi)調(diào)整設(shè)計(jì)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。通過靈活的軟件編程，容易得到電機(jī)在不同車速及不同車況下的轉(zhuǎn)矩特性，這種轉(zhuǎn)矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉(zhuǎn)向

70、能力，提供了與車輛動態(tài)性能相機(jī)匹配的轉(zhuǎn)向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性必須改造底盤的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)起來有一定困難。</p><p>　　（4）提高了操縱穩(wěn)定性。通過對汽車在高速行駛時過度轉(zhuǎn)向的方法測試汽車的穩(wěn)定特性。采用該方法，給正在高速行駛（100km/h）的汽車一個過度的轉(zhuǎn)角迫使它側(cè)傾，在短時間的自回正過程中，由于采用了微電腦控制，使得汽車具有更高的穩(wěn)定性，駕駛員有更舒適的感覺。</

71、p><p>　?。?）提供可變的轉(zhuǎn)向助力。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向力來自于電機(jī)。通過軟件編程和硬件控制，可得到覆蓋整個車速的可變轉(zhuǎn)向力?？勺冝D(zhuǎn)向力的大小取決于轉(zhuǎn)向力矩和車速。無論是停車，低速或高速行駛時，它都能提供可靠的，可控性好的感覺，而且更易于車場操作。</p><p>　　對于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，可變轉(zhuǎn)向力矩獲得非常困難而且費(fèi)用很高，要想獲得可變轉(zhuǎn)向力矩，必須增加額外的控制器和其它硬件。但在電

72、動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可變轉(zhuǎn)向力矩通常寫入控制模塊中，通過對軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費(fèi)用很小。</p><p>　?。?）采用"綠色能源"，適應(yīng)現(xiàn)代汽車的要求。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用"最干凈"的電力作為能源，完全取締了液壓裝置，不存在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液態(tài)油的泄漏問題，可以說該系統(tǒng)順應(yīng)了"綠色化"的時代趨勢。該系統(tǒng)由于它沒有液壓油，沒有軟管、油泵和密封

73、件，避免了污染。而液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油管使用的聚合物不能回收，易對環(huán)境造成污染。</p><p>　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，布置方便，性能優(yōu)越。由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設(shè)計(jì)，所以不需要對不同的系統(tǒng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、加工等,不但節(jié)省了費(fèi)用，也為設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性，而且更易于生產(chǎn)線裝配。由于沒有油泵、油管和發(fā)動機(jī)上的皮帶輪，使得工程師們設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時有更大的余地，而且該系統(tǒng)的控制模塊可以和齒輪齒條

74、設(shè)計(jì)在一起或單獨(dú)設(shè)計(jì)，發(fā)動機(jī)部件的空間利用率極高。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動機(jī)上皮帶輪和油泵，留出的空間可以用于安裝其它部件。許多消費(fèi)者在買車時非常關(guān)心車輛的維護(hù)與保養(yǎng)問題。裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車沒有油泵，沒有軟管連接，可以減少許多憂慮。實(shí)際上，傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，液壓油泵和軟管的事故率占整個系統(tǒng)故障的53%，如軟管漏油和油泵漏油等。</p><p>　?。?）生產(chǎn)線裝配性好。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)所需要的

75、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。</p><p>　　電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代中期初提出以來，作為今后汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，必將取代現(xiàn)有的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。</p><p>　　第四章 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與操縱穩(wěn)定性的關(guān)系</p><p>　　汽車

76、的操縱穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向系的專項(xiàng)性能直接相關(guān)，隨著汽車行駛車速的不斷增加，汽車在行駛時的轉(zhuǎn)向性能必須受到高度重視，特別是在高速行駛時的必須具有良好的轉(zhuǎn)向性能。具體來講：高速行駛轎車的良好轉(zhuǎn)向性能是指轉(zhuǎn)向精確、直接、反應(yīng)迅速、轉(zhuǎn)向力適中、有自動回正能力、駕駛員能從方向盤中感受到充分的信息等。這些就是所謂的“轉(zhuǎn)向系的直接感受特性”。要達(dá)到這些要求，最重要的就是在方向盤小轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角應(yīng)與方向盤轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系，操舵力與方向盤轉(zhuǎn)角成正比關(guān)系

77、，操舵力的大小適當(dāng)，摩擦阻力小，系統(tǒng)遲滯小，回正后殘留轉(zhuǎn)角小。</p><p>　　配備電動助力裝置的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應(yīng)盡量不悖于駕駛員原有的駕駛習(xí)慣，這樣駕駛員才能在轉(zhuǎn)向時得心應(yīng)手。轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩與助力矩之間的理想關(guān)系應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1.在轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩很小的區(qū)域內(nèi)希望助力矩越小越好，甚至不施加助力，以便保持較好的路感和節(jié)約能源。</p><p>

78、　　2.在低速行駛低速轉(zhuǎn)向過程中，為使轉(zhuǎn)向輕便，降低駕駛員勞動強(qiáng)度，助力效果應(yīng)當(dāng)明顯。</p><p>　　3.原地轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)向阻力矩相當(dāng)大，此時應(yīng)盡可能發(fā)揮較大的助力轉(zhuǎn)向效果，且助力矩增幅應(yīng)較大。</p><p>　　4.隨著車速的增升高，轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩很小時不助力的區(qū)域應(yīng)增大。</p><p>　　5.原地轉(zhuǎn)向時，助力矩增加到一定值時應(yīng)保持恒定，以免助力電動機(jī)因負(fù)

79、荷過大而出現(xiàn)故障。</p><p>　　6.形式轉(zhuǎn)向時，助力矩增加到一定值時也應(yīng)保持恒定，以便駕駛員駕駛時可以明顯感到路面反力的增加，知道安全駕駛。</p><p>　　7.高速行駛時停止助力，以便駕駛員獲得良好的路感，保證行車安全。</p><p>　　8.助力矩不能大于同工礦下無助力時的轉(zhuǎn)向驅(qū)動，即助力矩應(yīng)小于轉(zhuǎn)向阻力局，否則將出現(xiàn)“打手”現(xiàn)象。</p&g

80、t;<p>　　9.各區(qū)段過度要平滑，以避免操舵力出現(xiàn)跳躍感。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受力分析：</b></p><p>　　EPS系統(tǒng)所受的力主要有駕駛員作用在方向盤的操縱力、點(diǎn)擊的助力矩和整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所受的阻力矩。駕駛員在轉(zhuǎn)向時作用在方向盤上的操縱力，同時在EPS系統(tǒng)的電動機(jī)助力下，通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)克服轉(zhuǎn)向阻力矩，從而實(shí)現(xiàn)對汽車的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向

81、時駕駛員作用在方向盤上的作用力以及電動機(jī)作用的助力矩大小與汽車整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所受的阻力矩有關(guān)。</p><p>　?。?）駕駛員的操縱力</p><p>　　駕駛員對汽車的操縱力分成兩種情況：一、改變汽車行駛方向是駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力；二、保持汽車行駛方向不變(包括直線運(yùn)動和固定某個方向的于東)時駕駛員保持方向盤不動的力。這種在車輪轉(zhuǎn)向角位置保持不變，行車時駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力稱

82、為方向盤把持力。</p><p>　?。?）EPS的阻力矩</p><p>　　按產(chǎn)生的來源不同，EPS的阻力矩大體上可分為“繞主銷的主力矩”和“轉(zhuǎn)向系的阻力矩”兩大部分。這些轉(zhuǎn)向阻力距的各組成部分都隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、車速、輪胎偏離角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角速度和車輛側(cè)偏角變化而變化。</p><p>　?、俎D(zhuǎn)向系阻力矩主要包括“轉(zhuǎn)向系摩擦力矩”，“轉(zhuǎn)向系復(fù)原力矩”和“轉(zhuǎn)向系慣性

83、力矩”三部分?！稗D(zhuǎn)向系摩擦力矩”主要指轉(zhuǎn)向系的各部分之間的干摩擦阻力矩的總和?！稗D(zhuǎn)向系復(fù)原力矩”主要由轉(zhuǎn)向系內(nèi)回位彈簧、內(nèi)橡膠襯套等彈性變形引起的回復(fù)力產(chǎn)生的。“轉(zhuǎn)向系慣性力矩”主要由轉(zhuǎn)向系內(nèi)各部分在運(yùn)動過程轉(zhuǎn)速的變化所形成的。</p><p>　?、凇袄@主銷的阻力矩”大部分是由路面和輪胎間的轉(zhuǎn)矩形成的，它受路面狀態(tài)、輪胎特性、車輪定位參數(shù)和負(fù)荷等的影響，隨著車速和轉(zhuǎn)向輪偏離角的變化而變化。</p>

84、<p>　　通?！袄@主銷的阻力矩”按汽車不同的行車方式，分成“原地轉(zhuǎn)向阻力矩”和“行車轉(zhuǎn)向阻力局”兩種。原地轉(zhuǎn)向：指靜止不動的汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)向時，首先是輪胎發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，繼之以輪胎和路面之間發(fā)生滑移，稱這一情況所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向阻力矩為原地轉(zhuǎn)向阻力矩。</p><p>　　行車轉(zhuǎn)向阻力矩指對行駛的汽車進(jìn)行轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生的阻力矩。行車轉(zhuǎn)向比原地轉(zhuǎn)向車速增加了，接地面積滾動成分增加，轉(zhuǎn)向阻力矩也突然減小。不過，車輛如以

85、更高的車速轉(zhuǎn)向行駛，由于輪胎發(fā)生偏離形成自動回正力矩，促使輪胎平面和輪胎行進(jìn)方向趨向一致。這樣行車轉(zhuǎn)向中所受轉(zhuǎn)向阻力距就大致和原地轉(zhuǎn)向時相仿。高速行車中，由輪胎偏離角所引起的轉(zhuǎn)向阻力矩是隨主銷后傾角增大而增大的。</p><p>　　因此影響“繞主銷的阻力矩”的因素有輪胎接地的單位面積壓力、接地面積、摩擦系數(shù)等。顯然，負(fù)荷愈大，輪胎氣壓愈低，原地轉(zhuǎn)向阻力矩也將愈大。同時輪胎和路面間的摩擦系數(shù)增大，原地轉(zhuǎn)向阻力矩也

86、將增大。</p><p>　?、邸半妱訖C(jī)阻力矩”是電動機(jī)為了提高汽車操縱的輕便性而對轉(zhuǎn)向系施加的力矩。它的大小由EPS的ECU根據(jù)傳感器傳來的車速和力矩信號來決定。</p><p>　　4.1電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對操縱穩(wěn)定性的影響</p><p>　　關(guān)于衡量轉(zhuǎn)向操縱穩(wěn)定性的指標(biāo)有不少，有些文獻(xiàn)中提到了包括轉(zhuǎn)向靈敏度、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)剛度、轉(zhuǎn)向路感和回正性能等。但是這些指標(biāo)或是

87、針對機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，或是針對汽車操縱穩(wěn)定性來說，對于裝有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向操縱性能卻沒有提出一個明確的評價指標(biāo)。還在一些文獻(xiàn)中隊(duì)EPS系統(tǒng)的性能評價進(jìn)行了探討，提出了包括轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向回正性、轉(zhuǎn)向盤中間位置性能、隨動靈敏性、助力性能在內(nèi)的評價指標(biāo)。但是沒有從理論上具體推出這些評價指標(biāo)的表達(dá)式。</p><p>　　一個操縱性能良好的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應(yīng)滿足以下要求：（1）路感合適；（2）轉(zhuǎn)向靈敏；（

88、3）具有較好的操縱穩(wěn)定性。</p><p><b>　　1.轉(zhuǎn)向路感</b></p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向的輕便性與路感時相互矛盾的，一般駕駛員都希望車輛轉(zhuǎn)向時力“輕”些好，即在轉(zhuǎn)向時系統(tǒng)提供很大的助力，這樣可以減少駕駛員的體力消耗，但轉(zhuǎn)向太“輕”又不好，因?yàn)檗D(zhuǎn)向力中還包含著前輪側(cè)向力的信息，使汽車的運(yùn)動狀態(tài)（包括車輪與路面的附著狀態(tài)）與駕駛員手上的力有一種對應(yīng)關(guān)系，

89、這就是“路感”,如果這種“路感”很清晰，駕駛員就會感到“心中有數(shù)”，有把握地操縱汽車，所以轉(zhuǎn)向力又不能太小。確切地說，轉(zhuǎn)向力中雨前輪側(cè)向力有對應(yīng)關(guān)系的那部分（回正力矩部分）不能太小，而與前輪側(cè)向力無關(guān)的各種摩擦力矩則越小越好。</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向輕便性是對低速行駛時（如原地轉(zhuǎn)向）提出的要求，而路感則是針對汽車高速行駛時提出。使駕駛員感到此種力反饋及其差別。清晰的路感，對駕駛員非常重要，特別是在高速行駛時

90、，它能夠給駕駛員提供一種正確判斷車輪與路面附著情況的信息，讓駕駛員心中有數(shù)，以便在不同的道路條件下，采用合適的運(yùn)行方式（高速，轉(zhuǎn)向和制動），確保車輛的行駛安全。因此，在某種意義上說，路感實(shí)際上是給與駕駛員操縱汽車的一種安全感，做到心中有數(shù)、防患于未然。通常，路感按汽車的行駛狀態(tài)或轉(zhuǎn)向盤的位置，可與分高速直線行駛、轉(zhuǎn)向和回正過程的路感。</p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)向靈敏度</b><

91、;/p><p>　　轉(zhuǎn)向靈敏度對汽車操縱十分重要，它是衡量汽車操縱性能的主要指標(biāo)，反應(yīng)了汽車隊(duì)對轉(zhuǎn)向動作的響應(yīng)快慢。它可以采用汽車的側(cè)向加速度對轉(zhuǎn)角的微分來表示，也可用汽車的橫擺角速度與轉(zhuǎn)角之比來表示。這里選擇從轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角到汽車的橫擺角速度的傳遞函數(shù)來表示轉(zhuǎn)向靈敏度，因?yàn)楦苤苯芋w現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和汽車系統(tǒng)的綜合性能。</p><p><b>　　3.轉(zhuǎn)向回正能力</b>

92、;</p><p>　　在汽車行駛中駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向時，回正力矩能夠使轉(zhuǎn)向盤自動地回到中間位置，這有助于駕駛員回正方向，但有時回正力矩會帶來過多的沖擊，使得轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性變差。傳統(tǒng)的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能通過它的慣性和自身的摩擦產(chǎn)生一些阻尼效果，但卻是很被動。相反，在EPS系統(tǒng)中可以通過控制助力電機(jī)來獲得適當(dāng)?shù)淖枘嵝Ч?。另一方面，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)部摩擦損失力矩過大時，又就會阻礙轉(zhuǎn)向盤的回正。就此，提出一種通過控制電機(jī)提供回復(fù)助力，可

93、以獲得良好的回正能力。</p><p>　　第五章 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p><p>　　電動動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，在降低自重、減少生產(chǎn)成本，控制系統(tǒng)發(fā)熱、電流消耗、內(nèi)部摩擦，整車進(jìn)行匹配獲得合理的助力特性以及保證良好的路感方面取得了重大進(jìn)步。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在操縱舒適性和安全性、節(jié)能等方面充分顯示了其優(yōu)越性，如今已在輕型車和轎車上得到應(yīng)用并具有良好的工作性能。隨著直流電機(jī)性

94、能的改進(jìn)，其應(yīng)用范圍將越來越廣。特別是低排放汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車、電動汽車將構(gòu)成未來汽車發(fā)展的主體，這給電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)帶來了更加廣闊的應(yīng)用前景。 </p><p>　　5.1電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最終發(fā)展趨勢</p><p>　　1．改善控制系統(tǒng)性能、減小控制單元和驅(qū)動單元的體積及降低控制系統(tǒng)的制造成本，使之更好地與不同檔次汽車相適應(yīng)。如改進(jìn)電動機(jī)控制技術(shù)，消除由于電動機(jī)慣性大、

95、摩擦力所帶來的轉(zhuǎn)向路感不足等缺點(diǎn)，使電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也</p><p>　　能應(yīng)用于重型載貨汽車上。</p><p>　　2．實(shí)現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元與汽車上其他控制單元的通訊聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)整車電子控制系統(tǒng)一體化。</p><p>　　3．將根據(jù)車速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)向速度、橫向加速度、前軸重力等多種信號進(jìn)行與汽車特性相吻合的綜合控制，以獲得更好的轉(zhuǎn)向路感。<

96、;/p><p>　　4．提高系統(tǒng)的可靠性。這應(yīng)從提高系統(tǒng)各部件的可靠性入手，如采用非接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器。</p><p>　　5．提高系統(tǒng)的安全性。采用取消轉(zhuǎn)向盤的SBWS系統(tǒng)后，駕駛室有更大的空間用于布置被動安全部件，減少了危險發(fā)生時對乘員的傷害。</p><p>　　電動轉(zhuǎn)向技術(shù)由于其技術(shù)先進(jìn)，性能優(yōu)越，未來必將取代其他動力轉(zhuǎn)向技術(shù)，成為動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的主流。線控動力轉(zhuǎn)

97、向系統(tǒng)將是動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向，是未來汽車對安全性、操縱穩(wěn)定性和舒適性的更高要求，有著很好的發(fā)展前景。</p><p>　　當(dāng)然，在汽車邁向全面線控轉(zhuǎn)向之前，電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是“中站”，是第一步，當(dāng)汽車裝有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時，其中的轉(zhuǎn)向電動機(jī)將接受一系列傳感器信號，例如轉(zhuǎn)向控制、動態(tài)穩(wěn)定控制等，最后機(jī)械的部分一個一個消失，逐漸變成了全面線控轉(zhuǎn)向。</p><p>　　5.2線控動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)<

98、;/p><p>　　汽車轉(zhuǎn)向性能是汽車的主要性能之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。如何合理地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車具有良好的操縱性能，始終是設(shè)計(jì)人員的重要研究課題。在車輛高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛?cè)巳?，汽車的易操縱性設(shè)計(jì)顯得尤為重要。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Steering –

99、 By - WireSystem，簡稱SBW）的發(fā)展，正是迎合這種客觀需求。它是繼EPS后發(fā)展起來的新一代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有比EPS操縱穩(wěn)定性更好的特點(diǎn)，而且它在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間不再采用機(jī)械連接，徹底擺脫傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所固有的限制，在給駕駛員帶來方便的同時也提高了汽車的安全性。</p><p>　　5.2.1線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展概況</p><p>　　德國奔馳公司在1990年開始了前輪線控轉(zhuǎn)向

100、的研究，并將它開發(fā)的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用于概念車F400Carving上。日本Koyo也開發(fā)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但為了保證系統(tǒng)的安全，仍然保留了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機(jī)械部分，即通過離合器連接，當(dāng)線控轉(zhuǎn)向失效時通過離合器結(jié)合回復(fù)到機(jī)械轉(zhuǎn)向。寶馬汽車公司的概念車BMWZ22，應(yīng)用了SteerByWire技術(shù)，轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動范圍減小到160°，使緊急轉(zhuǎn)向時駕駛員的忙碌程度得到了很大降低。意大利Bertone設(shè)計(jì)開發(fā)的概念車“FILO”，雪鐵龍

101、越野車“C-Crosser”，Daimlerchrysler概念車“R129”，都采用了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。2003年日本本田公司在紐約國際車展上推出了LexusHPX概念車，該車也采用了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在儀表盤上集成了各種控制功能，實(shí)現(xiàn)車輛的自動控制。估計(jì)幾年后，機(jī)械系統(tǒng)將由電纜與電子信號取代。</p><p>　　5.2.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　1.線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)

102、構(gòu)：</p><p>　　汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向盤模塊、前輪轉(zhuǎn)向模塊、主控制器（ECU）以及自動防故障系統(tǒng)組成。</p><p><b>　?、呸D(zhuǎn)向盤模塊</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤組件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、力矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖（通過測量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給主控制器

103、，同時主控制器向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)發(fā)送控制信號，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應(yīng)的路感信息。</p><p><b>　?、魄拜嗈D(zhuǎn)向模塊</b></p><p>　　前輪轉(zhuǎn)向模塊包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。其功能是將測得的前輪轉(zhuǎn)角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉(zhuǎn)向盤完成所要求的前輪轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。&l

104、t;/p><p><b>　?、侵骺刂破?lt;/b></p><p>　　主控制器對采集的信號進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動狀態(tài)，向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個電機(jī)協(xié)調(diào)工作。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進(jìn)行識別，判定在當(dāng)前狀態(tài)下駕駛員的轉(zhuǎn)向操作是否合理。當(dāng)汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時，前輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將自動進(jìn)行穩(wěn)定控制或?qū)Ⅰ{駛員錯誤的轉(zhuǎn)向操作屏

105、蔽，以合理的方式自動駕駛車輛，使汽車盡快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p><b>　?、茸詣臃拦收舷到y(tǒng)</b></p><p>　　自動防故障系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包括一系列的監(jiān)控和實(shí)施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應(yīng)的處理，以求最大限度的保持汽車的正常行駛。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)采用嚴(yán)密的故障檢測和處理邏輯，以最大程度地提高汽車安全性能。</p>