电子控制液压助力转向系统
为了提高汽车的操纵稳定性，可在动力转向系统中采用可变转向力控制机构。车速感应动力转向ＰＳ系统，是依靠车速控制所对应的转向力，通过驾驶员的操作，使车辆操纵性获得提高的系统。驾驶员所希望车辆在低速行驶区实现敏捷的运行和轻便的操舵力，而在高速行驶区能获得稳定性好的适当略重的操舵力。其控制方法有机械控制和电子控制两种，目前采用的控制方式见下表：
１．流量控制式它是根据控制阀内产生的压力损失与供给流量平方成比例的关系，使流入PS的供给流量随车速上升而减小，达到既节省能量又可控制转向力的一种装置。
２．动力缸旁通阀控制式PS它是在PS转向器上设置了连接动力缸两室的旁通阀和油路，伴随着车速的增加，扩大了旁通阀的节流面积，减小了动力缸内的工作压力而控制转向里的一种装置。
３．油压反作用控制式PS它是在PS控制阀上设置油压反作用机构，由油压反作用阀随车速上升，使流入反作用室的油压增加，提高了反作用机构的刚性（等价弹性模数），进而直接控制转向力的一种装置。
４．阀特性控制式PS阀特性控制式PS，是把阀的特性制成可以变化的，用来控制转向力的一种装置。
５．电磁助力式PS是电磁助力式PS转向器，它将普通的转阀与一个双向电磁旋转助力器（微动电机）集成在一起，构成PS转向器有机的组成部分。
下面仅对电磁助力式PS转向器的关键部分进行介绍。
电子旋转助力器由静止和旋转两格部分构成。静止部分包括外部磁路（壳体２等）和励磁线圈３，励磁线圈３紧固在转向器壳体２上。旋转部分包括永磁体（图d-zx-35（a））和齿型组件图（d-zx-35（b））。永磁体a由３０个磁极构成的永久磁环７和塑料保持架８组成，并通过注塑连接在阀芯轴９上。齿型组件b由一个较大的内齿环５和一个较小的齿轮６组成。齿环５和齿轮６各有１５个轮齿，齿轮６套在齿环５的中心部位，二者齿顶相对，但错开半个轮齿，并且齿顶之间留有一定的间隙（见图d-zx-35（d）），齿环５和齿轮６用金属板４固结成一体（齿型磁回路），并固定在阀套１上。永磁体a插入齿型组件b的齿顶间的间隙中，而励磁线圈３位于齿型组件b的下方。图d-zx-35i
当驾驶员转动转向盘时，因扭杆１０产生角位移，使永磁体a与齿型组件b 之间既产生相对转动，又随转向盘一起旋转。当电子控制器感受车速信号并发出适合这一车速的电流指令时，电磁助力器的励磁线圈３接受这一电流后，按照电流的大小和方向，产生相应的磁通量，在磁力线通过齿型组间b时，齿顶端部出现了磁极（图d-zx-35（e，f）），这些磁极与永久齿环７的磁极相互作用，使永磁体a和齿型组件b之间的磁性作用力增加（加大扭杆刚性）或减小（减少扭杆刚性），从而改变了操作转向盘的转向力（增大或减少）。例如图d-zx-35（e）所示，该图是永久磁环７和齿型组件b的展示示意图。若励磁线圈３为右旋绕组，
则当通过正向电流时，按右手定则磁力线应是自下而上由中心向外环流，将齿轮６的齿顶端部磁化成N极，齿环５的齿顶端部磁化为S极，这两种磁极分别与永久磁环７的磁极发生磁力作用（同性向斥，异性相吸），其结果使永久磁环７处于稳定的中间平衡状态，若相使永久磁环７离开此平衡位置时（即与齿型组件b产生相对位移），需要克服电磁力的作用才能实现，故增加了转向阻力，使车辆高速运行更加稳定。与此相反，当励磁线圈３通过负相电流时（图d-zx-35（f）），使永久磁环７处于不稳定的中间状态，略有外力作用便产生相对运动，故起到转向助力作用，使低速或停车转向时更加轻便和机动。图d-zx-35ii
电控动力转向系统（EHPS）介绍 汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向，所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。随着道路条件的不断改善，汽车速度的不断提高，对转向系统操纵的安全性与舒适性提出了更高的要求。动力转向系统由于具有使转向操纵灵活、轻便，设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是，从易于驾驶和安全性方面考虑，理想的操纵状态是低速时转向始终应当轻快，而在高速时要有适当的手感并且运行平稳，因此，对于传统的液压动力转向器，其固定的放大倍率成为动力转向系统的主要缺点，往往是满足了低速转向轻便的要求便无法满足高速转向时要求的手感，或者满足了高速转向时有良好的手感但低速时又不免转向沉重。 人满意的程度。 向系统（液压式EPS
式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS则是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速信号，控制电机输出扭矩。电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。 EHPS从控制方式可以分为以下几种类型： 其中，第（1）种和第（2）种类型是EHPS发展初期的控制方式，主要的控制目标都是将系统中的动力泄荷掉一部分以实现高速时减小助力，但这样做的弊病就是浪费了动力，不利于车辆省油，而且，还有急转弯反应迟钝的缺点，需要安装特别装置才能解决，现在已很少采用。第（3）种油压反馈控制式现在使用的比较普遍，其根据车速传感器，控制反力室油压，改变压力油的输入、输出的增益幅度以控制操舵力。操舵力的变化量，按照控制的反馈压力，在油压反馈机构的容量范围内可任意给出，急转弯也没问题，但是其结构复杂，各部分的加工精度要求较高，价格也较高。第（4）种阀特性控制式是近几年开发的类型，是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控
助力转向系统的保养及常识 助力转向，顾名思义，是协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的用力强度，当然，助力转向在汽车行驶的安全性、经济性上也一定的作用。 就目前汽车上配置的助力转向系统和我能看到的资料，大致可以分为三类：(1)一种是机械式液压动力转向系统；(2)一种是电子液压助力转向系统；(3)另外一种电动助力转向系统。 一、机械式液压动力转向系统 1机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。 2无论车是否转向，这套系统都要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。所以，也在一定程度上浪费了资源。可以回忆一下：开这样的车，尤其时低速转弯的时候，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。 还有，机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高，这也是耗资源的一个原因所在。 一般经济型轿车使用机械液压助力系统的比较多。 二、电子液压助力转向系统 1主要构件：储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等，其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。
2工作原理：电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要同时，节省一部分发动机功率。 三、电动助力转向系统(EPS) 1英文全称是Electronic Power Steering，简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。EPS的构成，不同的车尽管结构部件不一样，但大体是雷同。一般是由转矩(转向)传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成。2主要工作原理：汽车在转向时，转矩(转向)传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于standby(休眠)状态等待调用。由于电动电动助力转向的工作特性，你会感觉到开这样的车，方向感更好，高速时更稳，俗话说方向不发飘。又由于它不转向时不工作，所以，也多少程度上节省了能源。一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多。
液压助力转向系统工作原理、故障诊断与排除 排除, 原理, 液压, 系统, 故障诊断 于树彬，刘建勋（济南鲍德汽车运输有限公司，山东济南 250101） 摘要：介绍了汽车液压助力转向系统的工作原理，并就助力系统易出现的转向沉重、前轮摆振、转向轻重不同、跑偏等故障的产生原因及排除方法进行了阐述。 1 前言 目前，已有许多汽车的转向系统带有液压助力，它使驾驶车辆转向时轻便灵活，更利于提高车辆的行驶安全性。为了使驾修人员更好地了解液压助力转向系统的性能，下面介绍其工作原理、故障诊断与排除方法。 2 液压助力转向系统的工作原理 液压助力转向系统主要由机械部分和液压助力装置两部分组成。机械部分由转向传动副、转向摇臂、纵拉杆总成、横拉杆总成、转向节臂、转向主销、转向节主销套、转向节压力轴承及转向节等组成。液压助力装置部分由液压助力器、贮油箱、转向油泵及管路等组成。液压助力转向按液流形式分为常流式和常压式两种，按分配阀的形式又可分为滑阀式和转阀两种。现以液压常流式转向为例介绍液压助力转向系统的工作原理。 如图1(a)所示，助力转向系统主要由油泵3、控制阀（滑阀7和阀体9）、螺杆螺母式转向器(11、12)及助力缸15等组成。 滑阀7同转向螺杆11连为一体，两端设有两个止推轴承。由于滑阀7的长度比阀体9的宽度稍大，所以两个止推轴承端面与阀体端面之间有轴向间隙h，使滑阀连同转向螺杆一起能在阀体内做轴向移动。回位弹簧10有一定的
预紧力，将两个反作用柱塞顶向阀体两端，滑阀两端的挡圈正好卡在两个反作用柱塞的外端，使滑阀在不转向时一直处于阀体的中间位置。滑阀上有两道油槽C、B，阀体的相应配合面上有三道油槽A、D、E。油泵3由发动机通过带或齿轮来驱动，压力油经油管流向控制阀，再经控制阀流向动力缸L、R腔。 汽车直线行驶时，如图1(a)所示，滑阀7在回位弹簧10和反作用阀8的作用下处于中间位置，动力缸15两端均与回油孔道连通，油泵输出的油液通过进油道量孔4进入阀体9的环槽A，然后分成两路：一路通过环槽B和D，另一路流过环槽C和E。由于滑阀7在中间位置，两路油液经回油孔道流回油箱，整个系统内油路相通，油压处于低压状态。
绪论 汽车故障诊断技术是随着汽车的发展从无到有逐渐发展起来的一门技术。国外的一些发达国家，早在二十世纪四五十年代就形成了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术。进入二十世纪六十年代，故障诊断与检测技术获得较大发展，各种理化、电器技术的大量应用，逐渐将单项检测技术联线建站，即汽车检测站，演变成为即能进行维修诊断，又能进行安全环保检测的综合检测技术。随着电子计算机的发展，二十世纪七十年代初出现了检测控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化、检测结果自动打印的现代综合故障检测技术，检测效率极高。进入二十世纪八十年代，发达国家的汽车故障诊断技术已达到广泛应用的阶段，在管理方面实现了“制度化”，在基础技术方面实现了“标准化”，在检测技术上向“智能化、自动化检测”方向发展，给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本和提高运输能力等方面带来了明显的社会效益和经济效益。 我国的汽车诊断与检测技术起步较晚，在二十世纪六七十年代开始引进和研制汽车检测设备，进入二十世纪八十年代以后，随着国民经济的发展，特别是随着汽车制造业、公路交通运输业的发展和进口车辆的增多，我国的机动车保有量迅速增加，汽车诊断与检测技术成为国家“六五”重点推广项目，并视其为推进汽车维修现代化管理的一项重要技术措施。交通部门自1980年开始，有计划地在全国公路运输系统筹建汽车综合性能检测站，公安部门也在全国的中等以上城市建成的许多安全性能检测站。二十世纪九十年代初，除交通、公安两部门外，机械、石油、冶金、外贸等系统和部分大专院校，也建成了相当数量的汽车检测站。到了二十世纪九十年代末，我国汽车检测诊断技术已初具
规模，基本形成了全国性的汽车检测网。如今，除少数专用设备外，绝大部分检测设备都已实现了国产化，满足了国内需求。随着公路交通运输企业、汽车制造企业和整个国民经济的发展，我国的汽车故障诊断、检测、维修技术在本世纪必须获得更大的发展。 当然，随着汽车工业的不断发展，人们对汽车动力性、经济性、安全性、舒适性和环保性等方面的要求是越来越高的，汽车技术正在向电子化、自动化、智能化、方向发展，汽车技术的这一变化，必然引起汽车运用领域的相关产业和相关技术的根本性变革。了解汽车使用性能，正确合理使用汽车，以及正确选择汽车检测方法等已经变得越来越重要。同时，随着我国汽车保有量的增加，社会对汽车检测与维修人员的需求也在不断增加。
1 液压转向器的工作原理及运用简介 1.1 液压转向器简介 液压转向器：即液压动力式转向器。转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。它是转向系中最重要的部件。它的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。 液压转向器是由随动转阀和一幅摆线转定子副组成的一种摆线转阀式全液压转向器。它与供油泵、溢流阀（或分流阀）、转向油缸及其它连接附件组成的全液压转向系统，广泛应用于农业机械、船业机械、园林机械、道路养护机械、林业机械、工程机械和矿山机械等低速重载车辆上。驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且性能安全、可靠，操纵轻便、灵活。开心型：转向器处于中位（不转向）时，供油泵与油箱相通。开心型转向系统中使用的是定量液压泵。闭心型转向器中位处于断路状态(闭芯),即当转向器不工作时,液压油被转向器截止, 转向器入口具有较高的压力。闭芯型转向系统中使用的是压力补偿变量泵。负载传感型转向器能够传递负载信号到优先阀，通过优先阀优先控制转向系统所需流量。根据压力传感信号的控制方式，分为动态传感型和静态传感型。负载回路反应型：在转向器处于中位即驾驶员没有进行车辆转向操作的时候，转向油缸两侧直接连接到摆线副上，方向盘上可以感受到转向油缸上
受到的外力。无反应型：在转向器处于中位即驾驶员没有进行车辆转向操作的时候，两油缸截止，方向盘上不能感受转向油缸上受到的外力。
1.2 液压转向器的工作原理 液压转向器：即液压动力式转向器。转向器(也常称为转向机)是完成由旋转运动到直线运动(或近似直线运动)的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。它是转向系中最重要的部件。它的作用是：增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向。液压转向器是由随动转阀和一幅摆线转定子副组成的一种摆线转阀式全液压转向器。它与供油泵、溢流阀（或分流阀）、转向油缸及其它连接附件组成的全液压转向系统，广泛应用于农业机械、船业机械、园林机械、道路养护机械、林业机械、工程机械和矿山机械等低速重载车辆上。驾驶人员通过它可以用较小的操纵力实现较大的转向力控制，并且性能安全、可靠，操纵轻便、灵活。 1.3 液压转向器的分类 转向器按结构形式可以分为多种类型。目前较为常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。如果按助力形式，又可分为机械式（无助力）和动力式（有助力）。其中动力转向器又可以分为气压动力式、液压动力式、电助助力式、电液助力式等种类。 （1）齿轮齿条转向器 齿轮齿条式转向器收是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮转动时，齿条变作直线运动。又是，烤翅调制解来带动横拉杆，就可以转动转向器。所以，这是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单，成本低廉，转向灵活，体积小，可以直接带动横拉杆。在汽车上得到广泛应用。 （2）蜗杆曲柄指销式转向器 蜗杆曲柄指销式转向器适宜蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支撑在曲柄上，曲柄与转向器摇臂轴制成一体。转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自传，一
项目 电子控制动力转向系统 随着汽车的高速化，对汽车操纵的轻便性及灵活性要求越来越高。现今广泛应用的液压式助力转向系，因存在着结构 复杂、价格高、维修保养困难等缺陷，应用范围受到一定的 影响，故常用于中、重型汽车及高级轿车上，而电子控制动 力转向系可广泛应用于轻型汽车及普通型轿车上，并可提高汽车的操纵灵活性。 本项目知识目标： 1．了解电子控制动力转向系统的基本组成。 2．熟悉电子控制动力转向系统基本的工作原理。 本项目能力目标： 1、熟悉汽车电子动力转向系统的发展现状及趋势。 2、了解电动式电子控制动力转向系统的工作原理。 电动式电子控制动力转向系统 机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮 转向，在一定程度上增加了驾驶员的劳动强度；电动式电子控制动 力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于电控系统的电动机驱动 力来实现车轮转向。 1、电动式电子控制动力转向系统基本结构组成？ 2、电动式电子控制动力转向系统控制原理？ 一、 电动式电子控制动力转向系统结构 （一）电动式电子控制动力转向系统的优点 1、电动机、减速机、转向桥和转向齿轮箱可以制成一 个整体，管道、油泵等不需单独占据空间，易于装车。 2、基本上只增加电动机和减速机，没有了液压管道等
部件，使整个系统趋于小型轻量化。 3、油泵仅在必要时用来使电动机运转，故可以节能。 4、因为零件数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性好。 虽然动力比不上液压式。该系统已广泛应用于日本日产、三菱、大发、铃木等汽车公司的许多车型。 （二）电动式电子控制转向系统的组成 以大众速腾汽车为例，电控动力转向系统在车上的实际安装位置。 该系统由方向盘、带方向盘转角传感器G85的转向柱控制单元J527、转向柱、转向力矩传感器G269、转向齿轮、电子机械助力转向电机V187、转向助力辅助控制单元J500等机构或元件组成。 （三）电动式电子控制转向系统基本的工作原理 上图为基本的控制原理图，在进行原理分析的时候，可以结合下图中的动力转向图进行分析。
汽车转向电动机工作原理及转向系统概述 汽车上配置的转向系统，大致可以分为三类：(1)一种是机械式液压动力转向系统；(2)一种是电子液压助力转向系统；(3)另外一种电动助力转向系统。 一、电动助力转向系统(EPS) 1、英文全称是Electronic Power Steering，简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。EPS的构成，不同的车尽管结构部件不一样，但大体是雷同。一般是由转矩(转向)传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及畜电池电源所构成。 2、主要工作原理：汽车在转向时，转矩(转向)传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。如果不转向，则本套系统就不工作，处于standby(休眠)状态等待调用。由于电动电动助力转向的工作特性，你会感觉到开这样的车，方向感更好，高速时更稳，俗话说方向不发飘。又由于它不转向时不工作，所以，也多少程度上节省了能源。一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多。
由于电动助力转向系统只需电力不用液压，与机械式液压动力转向系统相比较省略了许多元件。没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目少，布置方便，重量轻。 而且无“寄生损失”和液体泄漏损失。因此电动助力转向系统在各种行驶条件下均可节能80%左右，提高了汽车的运行性能。因此在近年得到迅速的推广，也是今后助力转向系统的发展方向。 有一些汽车冠以电动助力转向，其实不是真正意义上的纯电动的助力转向，它还需要液压系统，只不过由电动机供油。传统的液压动力转向系统的油泵由发动机驱动。 为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性，油泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定的。而汽车行驶中大部分时间处于高于怠速的速度和直线行驶状态，只能将油泵输出的油液大部分经控制阀回流到储油罐，造成很大的“寄生损失”。 为了减少此类损失采用了电动机驱动油泵，当汽车直线行驶时电动机低速运转，汽车转向时电动机高速运转，通过控制电动机的转速调节油泵的流量和压力，减少“寄生损失”。 二、机械式液压动力转向系统
电动式电子控制动力转向系统 引言：液压动力转向系统结构复杂、消耗功率大、易产生泄漏、转向力不易有效控制等。随着电子控制技术在汽车上的广泛应用，出现了电动式电子控制动力转向系统，简称电动式EPS。 1.电动式EPS的组成、原理与特点 1.1 组成：电动式EPS通常由转矩传感器、车速传感器、电子控制单元(ECU)、电动机和电磁离合器等组成。 1.2 工作原理：电动式EPS是利用直流电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由ECU完成助力控制。 当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的转矩传感器不断地测出转向轴上的转矩信号，该信号与车速信号同时输入到ECU。ECU根据这些输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。 2.电动式EPS主要部件的结构及工作原理 2.1 转矩传感器：转矩传感器的作用是测量转向盘与转向器之间的相对转矩，以作为电动助力的依据之一。 (a) (b) 图1 无触点式转矩传感器的结构及工作原理图 在输出轴的极靴上分别绕有A、B、C、D四个线圈，转向盘处于中间位置(直驶)时，扭力杆的纵向对称面正好处于图示输出轴极靴AC、BD的对称面上。当在U、T两端加上连续的输入脉冲电压信号Ui时由于通过每个极靴的磁通量相等，所以在V、W两端检测到的输出电压信号U0=0。转向时，由于扭力杆和输出轴极靴之间发生相对扭转变形，极靴A、D之间的磁阻增加，B、C之间的磁阻减少，各个极靴的磁通量发生变化，于是在V、W之间就出现了电位差。其电位差与扭力杆的扭转角和输入电压Ui成正比。即将力矩引起的扭力杆角位移转换为电位差的变化。 2.2 电动机。电动式EPS用电动机一般是在永磁式直流电动机的基础上改进而来，以期改善操纵感、降低噪声、减少振动。其最大电流一般为30A，电压为DC 12V，额定转矩为10N·m左右。利用控制电路控制通过电动机的电流方向和大小以实现电动机的正、反转和转矩输出。
XXXX大学 毕业设计说明书 学生姓名：学号： 学院： 专业： 题目：某乘用车液压助力转向系统设计 指导教师：职称: 职称: 20**年12月5日
目录 绪论 (1) 1. 汽车转向系的类型和组成 (2) 1.1机械转向系 (3) 1.2动力转向系 (4) 1.3动力转向技术的发展 (6) 1.3.1液压动力转向 (6) 1.3.2电动动力转向 (8) 2.1转向系的功用与要求 (9) 2.2转向器方案分析 (10) 3 液压助力转向机构布置方案分析 (12) 3.1动力转向机构布置方案 (12) 3.2动力转向器结构形式的选择 (14) 3.3分配阀的结构方案 (15) 4液压系统方案分析 (16) 4.1常用转向液压系统工作原理 (16) 4.2系统设计工作原理 (17) 5 转向器输出力矩的确定 (19) 6 轴的设计计算及校核 (20) 6.1转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 (20) 6.1.1材料的选择 (20) 6.1.2结构设计 (20) 6.1.3轴的设计计算 (20) 6.2螺杆轴设计计算及主要零件的校核 (24) 6.2.1材料选择 (24) 6.2.2结构设计 (25) 6.2.3轴的设计计算 (25) 6.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 (27) 7 齿轮齿条式液压动力转向机构设计 (29) 7.1 齿轮齿条式转向器结构分析 (29) 7.2 参考数据的确定 (35) 7.3 转向轮侧偏角计算 (36) 7.4 转向器参数选取 (37) 7.5 选择齿轮齿条材料 (39) 7.6 强度校核 (39) 7.7 齿轮齿条的基本参数如下表所示 (41) 7.8 齿轮轴的结构设计 (42) 结论 (43) 致谢 (44) 参考文献 (45)
汽车与交通学院 课程设计说明书 课程名称:汽车电控系统实习及课程设计 课程代码: 106010319 题目: 液压助力转向电控系统 年级/专业/班: 2013级车辆工程汽电(1)班 学生姓名: XX 学号: 开始时间: 2017 年 1 月 4 日 完成时间: 2017 年 1 月 10 日 课程设计成绩： 指导教师签名：年月日
目录 摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1问题的提出 (4) 1.2国内外研究的现状 (4) 1.3任务与分析 (4) 1.3.1硬件需求 (4) 1.3.2软件需求 (4) 2 设计方案 (5) 2.1系统设计方案论证 (5) 2.1.1信号输入方案设计 (5) 2.1.2系统显示方案设计 (5) 2.1.3 信号输出的方案设计 (5) 2.2 总体设计方案框图 (6) 2.2.1 方案一设计框图 (6) 2.2.1 方案二设计框图 (7) 2.3最终方案确定 (7) 3系统硬件设计 (8) 3.1 AT89C51介绍 (8) 3.2 ADC0804芯片介绍 (11) 3.2.1 ADC0804芯片的时钟频率 (11) 3.2.1 ADC0804采集的信号处理 (11) 3.3 LCD1602液晶显示器 (12) 3.4L298电机驱动芯片 (12) 4 系统软件设计 (13) 4.1 主程序流程图 (13) 4.2 子程序流程图 (14)
4.2.2 ADC0804子流程图 (15) 4.2.2 PID控制算法子流程图 (16) 5. 系统调试过程 (17) 5.1 原题图和印制板图绘制和检测 (17) 5.1.1 在Protel99se绘制原理图 (17) 5.1.2 在Protell99se生成PCB图 (18) 5.1 keil程序调试 (19) 5.3 Proteus 仿真调试 (19) 结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25) 附录原题图和印制板图 (26) C语言代码………………………………………………………………………
电动机械式液压助力转向系统 () 电动机械式助力转向系统 () 与传统液压助力转向机构在转向助力上有所区别。通过一个电动伺服马达而非通过一个液压驱动装置对驾驶员提供支持。只在转向时，此伺服马达才激活。因此，该伺服马达在直线行驶时不消耗功率。 电动机械式助力转向系统具有下列优点： -驻车时转向力较低 -集成式、视车速而定的转向助力（伺服转向助力系统） -转向时冲击较低以及方向盘旋转振动较低 -主动式方向盘复位 -节约燃油达 0.3 100 并因此降低 2 排放 -不需要液压油 电动机械式助力转向系统包含下列装备系列： 电动机械式助力转向系统 ()：12 伏特供电（和以前相同） 电动机械式助力转向系统 ()，配备一体化主动转向控制 () 和电动马达/变速箱特定组合：由发动机室内的外部起动接线柱进行 12 伏供电 电动机械式助力转向系统 ()，配备一体化主动转向控制 () 和电动马达/变速箱特定组合（重量集中在前桥）：由辅助电池、断路继电器和具有转换器的辅助电池充电装置进行 24 伏特供电 显示的为带主动转向控制的电动机械式助力转向系统 索引 说明 索引 说明 1 转向器 2 转向阻力矩传感器 3 控制单元 4 集成有马达位置传感器的伺服马达 5
单元 部件简短描述 将描述电动机械式助力转向系统的下列部件： 单元 单元由下列部件组成： -控制单元 -集成有马达位置传感器的伺服马达 控制单元是电动机械式助力转向系统的一部分。控制单元通过 2 个插头连接与车载网络连接。转向阻力矩传感器通过另一个插头连接与控制单元连接。 在控制单元中存储了多条用于伺服助力装置、主动式方向盘复位以及减震特性的特性线。根据输入端参数计算出的数值与相应的特性线一起得出必要的转向助力。 根据不同的装备系列，为单元提供不同的总线端 . 30。接线盒中的配电器为控制单元提供总线端 . 15N。 索引 说明 索引 说明 1 带伺服马达的装置 2 转向阻力矩传感器的插头连接，6 芯（使用 2 个线脚） 3 电源插头连接，2 芯 4 车载网络插头连接，6 芯 5 控制单元 带马达位置传感器的伺服马达 此伺服马达是一个无集流环的同步直流马达 (永久磁铁)。此伺服马达驱动减速器。于是伺服马达的功率传递到齿条上。 控制单元线路板上有 2 个马达位置传感器（冗余）。两个传感器利用霍尔效应原理工作（带凸极转子的霍尔传感器）。凸极转子固定在发动机轴上。马达位置传感器 1 可以获知伺服马
摘要 电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)，是汽车工程领域的热门课题之一。本文在研究了电动助力转向系统工作原理的基础上，设计开发了EPS的电子控制单元ECU (Electronic Control Unit)的硬件电路和相应的控制软件框图。 本文详细分析了电动助力转向系统电子控制单元的功能，研究开发了以89c51单片机为微处理器的电子控制单元。控制单元具有实时数据信号采集和系统控制功能，根据采集的数据信号，确定电动机输出的目标电流，利用PWM脉宽调制技术，通过H桥式电路控制电动机的输出电流和转动方向，实现助力转向功能。 在研制了实验用ECU装置后，开发了相应的控制软件。控制软件分为控制策略的实现和数据信号采集与分析两部分。整个软件系统采用了模块化的设计思想。在数据信号采集与控制部分，设计了系统主程序、A/D采集程序、车速信号采集程序和PWM控制程序。 本文所设计的EPS电子控制单元性能稳定，结构合理，与整车匹配性能好，可保证EPS实现良好的转向助力效果。 关键词 电动助力转向电子控制单元单片机控制策略
Abstract Electric Power Steering System (EPS) is one of the focuses research in automotive engineering.This paper is based on the principles of EPS to study the operation, designed and developed the Electronic Control Unit (ECU) and the soft ware diagram of the ECU. The thesis Considers the functions of the electronic control unit of EPS, studied and developed the hardware that adopted 89c51as its microprocessor. The control unit was able to realize real-time data/signal acquisition and system control. The target current of motor output could be determined by the obtained data; and utilizing the Pulse-Width Modulation (PWM) technology, power could be provided to the steering system by controlling the output current and rotation direction through H-bridge circuit. The software program, which was divided into the realization of control strategy and the acquisition&control of data/signal, was developed in modular after thedesign of experimental ECU was completed. And the main program, A/D acquisition program, speed signal acquisition program and PWM control program are developed in the second part. The result showed that the electronic control unitdesigned was with stable performance, appropriate structure and excellent matchingcondition, and the excellent power steering effect could be ensured by EPS. Key words: Electric Power Steering System (EPS) Electronic Control Unit Single-Chip Microprocessor Control Strategy
电控液压助力转向(ECHPS)系统简介 ——反力控制式 反力控制式ECHPS系统是在传统液压助力转向 系统(HPS)的基础上增加一套反力控制装置而构成 的。该系统通过对转向控制阀的阀芯施加随车速而 变化的反作用力，使得转向操纵力矩必须克服施加 在阀芯上的反作用力而引起的转动阻力矩，才能使 阀芯和阀套产生相对转动而产生助力，见图1。目 前，产生反作用力的方式大都采用液压助力转向系 统中的液压力，也有通过电磁方式施加反作用力。 1．液压反力式ECHPS 系统 液压反力式ECHPS 系统是在传统HPS 系统的基础上增加一套液压反力装置而构成，见图2。液压反力装置由电磁阀和活塞等组成。活塞套在阀芯的上部，二者可轴向移动，但不能相对转动。活塞的下端及阀套的上端都加工有V 形槽，槽中放置有滚柱。活塞与转向器壳体上部形成反力腔，反力腔中装有弹簧。反力腔与转向器进油口的通道上安装有电磁阀，电磁阀受车速信号的控制。当车速较低时，电磁阀关死，反力装置不起作用。此时，系统的工作状态与传统HPS 系统相同。随着车速的提高，电磁阀逐渐开启，反作用腔中建立起一定的压力。此时，由于受弹簧力和液压力的共同作用，滚柱受到较大的轴向力，使得产生相同的阀芯和阀套间的相对转角所需的转向盘转矩较大，即转向助力减小。电磁阀开度越大，节流阻力越小，反作用腔中压力越高，产生相同的阀芯和阀套间的相对转角所需的转向盘转矩越大，转向助力越小。 由图2可知，在反作用腔与回油口的通道上安装有单向阀。当转动转向盘而使活塞相对阀芯向上运动时，反作用腔中压力进一步增加，此时单向阀开启，使反作用腔中压力不会超过设定值，也避免转向操纵过于沉重。 另外，反作用腔中的弹簧可提高转向盘中间位置路感。 图1 反力机构原理 1-阀芯；2-扭杆； 3-反力机构；4-阀套
电动液压助力转向系统用BLDCM 工作原理及控制策略 文章编号：1001-3997（2010）03-0262-02 【摘要】电动液压助力转向系统（EHPS ）将传统液压助力转向系统（HPS ）中的液压泵改为由变成单 独的电机驱动，并根据不同车速和转向盘转速控制等级转速，从而提供可变的转向助力，同时在一定程度上节省了能源的消耗。对POLO 轿车装备的EHPS 系统的电流无刷电机工作原理进行深入分析，并针对该电机设计控制器及制定相应控制策略，实现对电机转速的控制。 关键词：电动液压助力转向；直流无刷电机；电机控制 【Abstract 】The Electro-hydraulic Power Steering System （EHPS ）drives a hydraulic pump with a sep －arate motor ，in contrast to the traditional Hydraulic Power Steering System （HPS ）doing so by the engine.In this way ，EHPS shall be able to provide alterable steering force according to different vehicle speeds and steering wheel ratatioanl speeds ，and to save energy in a more effective way.It mainly discusses the Basic Principle and Control Strategy of the Brushless Direct Current （BLDC ）Motor Used in the Electro-hydraulic Power Steering system from POLO ，and designs an ECU with control strategy to control the motor. Key words ：EHPS ；BLDC motor ；Motor control 1引言 传统的液压助力转向系统（HPS ）通过汽车发动机带动液压泵以提供转向助力，因此无论驾驶员是否进行转向操作，只要发动机在运转，HPS 都处于工作状态，造成了不必要的能源浪费。同时，转向助力大小不能随着车速的变化而改变，难以满足汽车低速行驶时的转向轻便感和高速行驶时转向稳定的要求。电动液压助力转向系统（EHPS ）将传统HPS 中由发动机驱动的液压泵改变成由一个单独的电机驱动，使得转向助力完全脱离发动机的束缚，并且EHPS 所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态，从而控制电机转速以驱动液压泵提供必要的流量，这样不但在一定程度上节省了能源消耗，也保证了驾驶员在不同车速下均能获得良好的转向手感。 早期EHPS 系统大多以直流有刷电机驱动液压泵，随着无刷电机控制技术的发展及应用的普及，目前安装EHPS 系统的微型轿车均采用无刷电机驱动液压泵，例如上海大众POLO 、一汽大众宝莱、北京神龙以及雷克萨斯、皇冠、Chevy Silverado 、GMC Sierra 轻度并联混合动力皮卡等。对于一些电动车及新能源汽车而言，则大多采用了大功率直流永磁电机驱动[1]。 分析了由TRW 公司提供直流无刷电机和转向盘转速传感器的POLO 车上EHPS 系统的电机工作原理，并设计了该电机的控制器及控制策略，从而对电机的转速进行控制。 2EHPS 直流无刷电机的结构及工作原理 对于本系统所用的无刷直流电机，其转子、定子的外观结构， 如图1所示。 图1电机结构 由图1可见，该电机的转子是外置的，另外电机定子总槽数为12个，转子含7块永磁体，即7对极，根据公式： 电角度＝极对数×360°总槽数 ，或者 电角度＝极对数×机械角度，可以计算出该直流无刷电机的电角度为210°，由该电角度可绘制出电机绕组的星形矢量图，如图2所示。 图2 绕组星型矢量图 210° 1 7 6 11 4 109 2 12 5 8 3 262
液压助力转向的工作原理: 如图1(a)所示，助力转向系统主要由油泵3、控制阀（滑阀7和阀体9）、螺杆螺母式转向器(11、12)及助力缸15等组成。 滑阀7同转向螺杆11连为一体，两端设有两个止推轴承。由于滑阀7的长度比阀体9的宽度稍大，所以两个止推轴承端面与阀体端面之间有轴向间隙h，使滑阀连同转向螺杆一起能在阀体内做轴向移动。回位弹簧10有一定的预紧力，将两个反作用柱塞顶向阀体两端，滑阀两端的挡圈正好卡在两个反作用柱塞的外端，使滑阀在不转向时一直处于阀体的中间位置。滑阀上有两道油槽C、B，阀体的相应配合面上有三道油槽A、D、E。油泵3由发动机通过带或齿轮来驱动，压力油经油管流向控制阀，再经控制阀流向动力缸L、R腔。 汽车直线行驶时，如图1(a)所示，滑阀7在回位弹簧10和反作用阀8的作用下处于中间位置，动力缸15两端均与回油孔道连通，油泵输出的油液通过进油道量孔4进入阀体9的环槽A，然后分成两路：一路通过环槽B和D，另一路流过环槽C和E。由于滑阀7在中间位置，两路油液经回油孔道流回油箱，整个系统内油路相通，
油压处于低压状态。 图1汽车液压助力转向系统工作原理 1 油箱 2 溢流阀 3 齿轮油泵 4 进油道量孔 5 单向阀 6 安全阀 7 滑阀 8 反作用阀 9 阀体10 回位弹簧 11 转向螺杆12 转向螺母13 纵拉杆14 转向垂臂15 助力缸 汽车向右转弯时，转向螺杆11（左旋螺纹）顺时针方向转动，与转向轴制成一体的滑阀7和转向螺杆克服回位弹簧10及反作用阀8一侧的油压的作用力而向右移动。此时如图1(b)所示，环槽A与C，B与D分别连通，而环槽C与E使进油道与助力缸15的L腔相通，形成高压回路；B与D使回油道与R腔相通，形成低压回路。在油压差的作用下，活塞向右移动，而转向螺母12向左移动。纵拉杆13也向右移动，带动转向轮向右偏转。由于系统压力很高（一般为6.9Mpa以上），汽车转向主要依靠推力。驾驶作用于转向盘的转向力基本上是打开滑阀所需的力，一般为5～10N，最大不超过10N, 因而转向操纵十分轻便。 汽车左转弯时滑阀7左移，如图1(c)所示，油路改变流通方向，助力缸15加力方向相反。 在转向过程中，助力缸的油压随转向阻力而变化，二者相互平衡。汽车转向时，助力缸只提供动力，而转向过程仍由驾驶员通过转向盘进行控制
电子控制液压助力转向系统 为了提高汽车的操纵稳定性，可在动力转向系统中采用可变转向力控制机构。车速感应动力转向ＰＳ系统，是依靠车速控制所对应的转向力，通过驾驶员的操作，使车辆操纵性获得提高的系统。驾驶员所希望车辆在低速行驶区实现敏捷的运行和轻便的操舵力，而在高速行驶区能获得稳定性好的适当略重的操舵力。其控制方法有机械控制和电子控制两种，目前采用的控制方式见下表： 表一车速感应PS机构 序号名称控制对象 (1 流量控制式PS 流入PS的供给流量 (2 旁通阀控制式PS 动力缸的工作压力 (3 油压反作用控制式PS 反作用机构的工作压力 (4 阀特性控制式PS 控制阀的工作压力（控制压力特性） (5 电磁助力式PS 扭杆的刚性
１．流量控制式它是根据控制阀内产生的压力损失与供给流量平方成比例的关系，使流入PS的供给流量随车速上升而减小，达到既节省能量又可控制转向力 的一种装置。 ２．动力缸旁通阀控制式PS它是在PS转向器上设置了连接动力缸两室的旁通阀和油路，伴随着车速的增加，扩大了旁通阀的节流面积，减小了动力缸内的工 作压力而控制转向里的一种装置。 ３．油压反作用控制式PS它是在PS控制阀上设置油压反作用机构，由油压反作用阀随车速上升，使流入反作用室的油压增加，提高了反作用机构的刚性（等价弹性模数），进而直接控制转向力的一种装置。 ４．阀特性控制式PS阀特性控制式PS，是把阀的特性制成可以变化的，用来 控制转向力的一种装置。 ５．电磁助力式PS是电磁助力式PS转向器，它将普通的转阀与一个双向电磁旋转助力器（微动电机）集成在一起，构成PS转向器有机的组成部分。 下面仅对电磁助力式PS转向器的关键部分进行介绍。 电子旋转助力器由静止和旋转两格部分构成。静止部分包括外部磁路（壳体２等）和励磁线圈３，励磁线圈３紧固在转向器壳体２上。旋转部分包括永磁体（图d-zx-35（a））和齿型组件图（d-zx-35（b））。永磁体a由３０个磁极构成的永久磁环７和塑料保持架８组成，并通过注塑连接在阀芯轴９上。齿型组件b由一个较大的内齿环５和一个较小的齿轮６组成。齿环５和齿轮６各有１５个轮齿，齿轮６套在齿环５的中心部位，二者齿顶相对，但错开半个轮齿，并且齿顶之间留有一定的间隙（见图d-zx-35（d）），齿环５和齿轮６用金属板４固结成一体（齿型磁回路），并固定在阀套１上。永磁体a插入齿型组件b的齿顶间的间隙中，而励磁线圈３位于齿型组件b的下方。图d-zx-35i
本科毕业设计（论文）通过答辩 目录 绪论 (1) 1. 汽车转向系的类型和组成 (2) 1.1机械转向系 (3) 1.2动力转向系 (4) 1.3动力转向技术的发展 (6) 1.3.1液压动力转向 (6) 1.3.2电动动力转向 (8) 2.1转向系的功用与要求 (9) 2.2转向器方案分析 (10) 3 液压助力转向机构布置方案分析 (12) 3.1动力转向机构布置方案 (12) 3.2动力转向器结构形式的选择 (14) 3.3分配阀的结构方案 (15) 4液压系统方案分析 (16) 4.1常用转向液压系统工作原理 (16) 4.2系统设计工作原理 (17) 5 转向器输出力矩的确定 (19) 6 轴的设计计算及校核 (20) 6.1转向摇臂轴（即齿形齿扇轴）的设计计算 (20) 6.1.1材料的选择 (20) 6.1.2结构设计 (20) 6.1.3轴的设计计算 (20) 6.2螺杆轴设计计算及主要零件的校核 (24) 6.2.1材料选择 (24) 6.2.2结构设计 (25) 6.2.3轴的设计计算 (25) 6.2.4钢球与滚道之间的接触应力校核 (27) 7 齿轮齿条式液压动力转向机构设计 (29) 7.1 齿轮齿条式转向器结构分析 (29) 7.2 参考数据的确定 (35) 7.3 转向轮侧偏角计算 (36) 7.4 转向器参数选取 (37) 7.5 选择齿轮齿条材料 (39) 7.6 强度校核 (39) 7.7 齿轮齿条的基本参数如下表所示 (41) 7.8 齿轮轴的结构设计 (42) 结论 (43) 致谢 (44) (45) 参考文献
本科毕业设计（论文）通过答辩 绪论 改革开放以来，中国的汽车工业有着飞速的发展，据中国汽车工业协会统计，截至2006年10月底，轿车累计销量超过300万辆，达到304万辆，同比增长40%。2006年11月的北京车展，自主品牌：奇瑞、吉利、长城、中兴、众泰、比亚迪、双环、中顺、力帆、华普、长安、哈飞、华晨等自主品牌纷纷亮相，在国际汽车盛宴中崭露头角，无论从参展规模还是产品所展示的品质和技术含量上，都不得不令人折服，但和国外有着近百年发展历史的国外汽车工业相比，我们的自主品牌汽车在行车性能和舒适体验方面仍有差距。 汽车工业是国民经济的支柱产业，代表着一个国家的综合国力，汽车工业随着机械和电子技术的发展而不断前进。到今天，汽车已经不是单纯机械意义上的汽车了，它是机械、电子、材料等学科的综合产物。汽车转向系也随着汽车工业的发展历经了长时间的演变。 转向系统性能和整车及其它总成、系统的性能息息相关，在系统设计的每一个环节都需要考虑整车及其它总成的性能。首先，转向系统必须能够实现整车所要求的车轮转角，这为转向机构的设计及动力转向器匹配提出了基本要求。其次，转向机构和悬架系统必须有协调的运动学关系，这就对转向机构设计提出了附加的要求。这两项要求基本可以在系统设计层面进行分析解决，而和转向系统相关的行驶稳定性及行驶路感则必须在整车层面进行计算分析。 综上所述，随着我国汽车的发展，新的问题及要求不断涌现，在车辆设计与开发领域尚存在很多的问题需要研究和解决，如何使基础研究与产品设计实践紧密结合，将研究成果最大限度地应用于产品开发过程，不断提高汽车的性能水平是摆在汽车产品研究与开发人员面前的重要课题。 1