基于的电动助力转向系统的设计

汽车电动助力转向系统设计毕业论文本章主要介绍汽车电动助力转向系统设计的背景和意义，以及论文的目的和结构安排。

汽车转向系统是车辆控制的重要组成部分，它直接影响着驾驶员的操控感受和行车安全性。

随着科技的发展，传统的液压助力转向系统逐渐被电动助力转向系统所取代。

电动助力转向系统通过电力传动装置提供操控力，相较于液压助力转向系统具有更高的效率、更好的节能性和可靠性。

本文的目的是设计一种可靠、高效的汽车电动助力转向系统。

在研究的基础上，将重点关注系统的结构设计、控制算法优化、故障诊断等方面。

通过对系统的设计和优化，可以提高汽车的操控性和安全性。

本文结构安排如下：第二章将介绍汽车电动助力转向系统的背景与发展；第三章将详细阐述系统的设计原理与结构；第四章将重点探讨控制算法的优化与实现；第五章将研究系统的故障诊断方法与技术；最后，第六章将总结全文，并提出进一步研究的展望。

通过本文的研究和实践，相信可以为汽车电动助力转向系统的设计与优化提供一定的参考和借鉴，推动汽车技术的发展与进步。

在这一部分，我们将对汽车电动助力转向系统设计相关的文献进行综述。

我们将总结已有的研究成果，以及当前存在的问题。

具体内容}本文详细介绍了汽车电动助力转向系统设计的方法和步骤，涵盖了传感器选择、电机控制、系统优化等方面。

传感器选择在汽车电动助力转向系统设计中，选择合适的传感器是至关重要的。

传感器可以检测车轮的转向角度、转向速度以及转向力等参数，为后续的电机控制提供必要的数据支持。

常见的传感器包括转向角度传感器、转向速度传感器和转向力传感器。

在选择传感器时，需考虑其精度、响应速度和可靠性等因素，并确保其能与电机控制系统良好地配合。

电机控制在汽车电动助力转向系统中，电机控制是实现转向功能的核心部分。

电机控制系统通过接收传感器提供的数据，计算并控制电机的输出力矩，从而实现汽车的转向功能。

电机控制的关键是控制算法的设计和实现。

常见的电机控制方法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计基于Abaqus有限元计算的电动助力转向管柱设计王佳良　许栋鹏　赵振川　白雪　王晓山　耿明阳博世华域转向系统（烟台）有限公司 研发技术科 山东省烟台市 265500摘 要： 随着国内汽车行业及新能源汽车领域的快速崛起，产品变革周期缩短，汽车转向系统的研发周期被大幅度压缩。

但随着国内主机厂发布的技术要求各项参数要求的日益严苛，甚至超过合资企业，使得转向系统设计开发面临压力。

本文举例一种电动助力管柱，介绍基于Abaqus有限元仿真软件，通过对主要的技术性能要求（管柱溃缩、静态强度、调节机构强度和刚度、驱动单元强度及管柱的强度等）快速、准确地计算，数据结果证明该思路可以有效缩短转向管柱机械结构设计开发的周期，对于转向系统的设计开发周期而言，运用此方法可以整合出更多的资源进行系统匹配。

关键词：转向管柱　Abaqus　有限元计算　设计开发周期1　引言汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件，其产品性能及可靠性必须满足整车设计和法规[1]。

转向管柱是汽车转向系统中重要的组成环节，其基本作用是将方向盘的转动通过转向机传递到轮毂上，起到控制汽车转向的作用。

其次，汽车是一个复杂的动态系统，面临着各种各样复杂的工况考验，对于转向系统而言，所要面对的工况也是极其复杂的。

目前，随着国内主机厂对整车技术要求日益增高，对转向管柱的一些重要性能，如管柱溃缩曲线、静态强度、调节机构强度和刚度、驱动单元强度及管柱的强度等，会遇到设计完成OTS验证阶段出现达不到技术规范的要求情况，客户会产生大量抱怨，最终会通过赔偿或者签订偏差的形式进行弥补。

针对转向管柱这一情况，本文通过举例一款电动助力管柱设计开发验证过程，通过有限元计算验证各个重要局部小总成性能，最后汇总为转向管柱总成性能，实现转向管柱结构计算、验证及优化的目的，有效避免设计过程中缺陷及性能不达标的问题。

汽车电动助⼒转向机构的设计讲解汽车电动助⼒转向机构的设计引⾔在汽车的发展历程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助⼒转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后⼜出现了电控液压助⼒转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助⼒转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。

装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速⾏驶时驾驶员操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采⽤了液压助⼒转向系统[1]。

但是，液压助⼒转向系统⽆法兼顾车辆低速时的转向轻便性和⾼速时的转向稳定性，因此在1983年⽇本koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助⼒转向系统。

这种新型的转向系统可以随着车速的升⾼提供逐渐减⼩的转向助⼒，但是结构复杂、造价较⾼，⽽且⽆法克服液压系统⾃⾝所具有的许多缺点，是⼀种介于液压助⼒转向和电动助⼒转向之间的过渡产品。

到了1988年，⽇本Suzuki公司⾸先在⼩型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助⼒式电动助⼒转向系统；1990年，⽇本Honda 公司也在运动型轿车NSX上采⽤了⾃主研发的齿条助⼒式电动助⼒转向系统，从此揭开了电动助⼒转向在汽车上应⽤的历史。

第1章概述1.1电动助⼒转向的优点与传统的转向系统相⽐，电动助⼒转向系统最⼤的特点就是极⾼的可控制性，即通过适当的控制逻辑，调整电机的助⼒特性，以达到改善操纵稳定性和驾驶舒适性的⽬的。

作为今后汽车转向系统的发展⽅向，必将取代现有的机械转向系统、液压助⼒转向系统和电控制液压助⼒转向系统[2]。

相⽐传统液压动⼒转向系统，电动助⼒转向系统具有以下优点：（1）只在转向时电机才提供助⼒，可以显著降低燃油消耗传统的液压助⼒转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动⼒。

邮局订阅号：82-946120元/年技术创新嵌入式与SOC《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于DSP 的电动助力控制系统Electric Power Steering System Based on DSP(1.海军驻洛阳407厂军事代表室;2.中国空空导弹研究院)张彤1钱津伟2ZHANG Tong QIAN Jin-wei摘要:本文首先介绍了电动助力转向系统的结构及工作原理,确定出相应的控制策略;控制策略是否得当将直接影响到EPS 系统的性能,在总结系统控制目标的基础上,分析了助力控制、回正控制和阻尼控制三种基本控制模式,并确定了各种控制模式的实施时机。

结合DSP TMS320F2812设计了EPS 的控制方案,包括软件硬件两部分,最后进行了实验验证,结果表明该EPS 控制系统有较好的动态性能,符合设计要求。

关键词:助力转向;电机;DSP 中图分类号:TP27文献标识码:AAbstract:In this paper,First I introduce the structure and operating principle of EPS system,then analyze suitable control strategy.The fundamental function of EPS is to provide assistance torque,on the basis of system target I design three control model:assis -tance control,return control,damping control,and definite the condition to carry out corresponding model.The core of EPS is control unite,I chose DSP TMS320F2812a product by TI company which is used in motor control,to undertake this task,the performance of EPS system is verified experimentally.Key words:Power Steering;Motor;DSP文章编号:1008-0570(2012)10-0185-02引言电动助力转向系统(Electric Power Steering,缩写EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的转向系统,其助力范围由最早的低速范围助力发展为全速范围助力,助力形式不断完善,助力功能逐步提高。

线性电动助力转向系统的设计与性能分析引言随着汽车行业的发展，电动助力转向系统得到了广泛的应用。

传统的液压助力转向系统存在一些问题，例如油液泄露、能量浪费等。

而线性电动助力转向系统作为一种新兴的技术，具有更高效、更可靠的特点。

本文将探讨线性电动助力转向系统的设计原理和性能分析。

一、线性电动助力转向系统的原理线性电动助力转向系统是一种基于电机驱动的转向系统。

它通过电机控制活塞的运动，从而实现对转向系统的辅助力矩调节。

其基本原理是利用电机的力矩产生能力，通过齿轮和传动杆将电机的旋转运动转换为线性运动，进而作用于转向系统。

二、线性电动助力转向系统的设计要点1. 动力系统设计线性电动助力转向系统的动力系统设计是整个系统的核心。

首先需要确定所需要的动力大小和速度范围。

通过计算所需的辅助力矩和转向速度，选择合适的电机型号。

然后根据电机的特性，确定适当的减速比和传动杆长度，以保证系统能够提供足够的力矩和速度。

2. 控制系统设计线性电动助力转向系统的控制系统设计则需要考虑到系统的精度和稳定性。

通过传感器对转向系统的状态进行实时监测，将监测结果反馈给控制器。

控制器根据反馈信号调节电机的工作状态，以实现辅助力矩的精确调节。

同时，还需要考虑到系统的故障检测和保护功能，以确保系统的安全性和可靠性。

3. 机械结构设计线性电动助力转向系统的机械结构设计需要考虑到系统的紧凑性和可靠性。

通过合理设计的传动杆和齿轮系统，将电机的旋转运动转换为线性运动，并将辅助力矩传递给转向系统。

同时还需要考虑到系统的噪音和振动问题，通过合理的隔振和减震设计来提高系统的舒适性。

三、线性电动助力转向系统的性能分析1. 力矩输出性能线性电动助力转向系统的力矩输出性能是衡量系统性能的重要指标。

通过力矩传感器对系统的输出力矩进行实时监测，可以评估系统的稳定性和精度。

同时，还需要考虑到辅助力矩的增益和响应速度，以提高系统的灵敏性和控制性。

2. 能量效率线性电动助力转向系统的能量效率直接影响到系统的能耗和使用寿命。

毕业设计（论文）题目汽车电动助力转向系统的设计专业学号学生指导教师答辩日期 20**年12月28日毕业设计（论文）任务书说明：请同学们下载后，上述五页与论文使用同材质纸张打印，此页不必打印。

目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 汽车转向系统简介 (1)1.1.1 转向系的设计要求 (1)1.2 EPS的特点及发展现状 (2)1.2.1 EPS与其他系统比较 (2)1.2.2 EPS的特点 (2)1.2.3 EPS在国内外的应用状况 (3)1.3 本课题的研究意义 (4)第2章电动助力转向系统的总体组成 (5)2.1 电动助力转向系统的机理及类型 (5)2.1.1 电动助力转向系统的机理 (5)2.1.2 电动助力转向系统的类型 (7)2.2 电动助力转向系统的关键部件 (9)2.2.1 扭矩传感器 (9)2.2.2 车速传感器 (9)2.2.3 电动机 (9)2.2.4 减速机构 (10)2.2.5 电子控制单元 (10)2.3 电动助力转向的助力特性 (11)第3章电动助力转向系统的设计 (12)3.1 对动力转向机构的要求 (12)3.2 齿轮齿条转向器的设计与计算 (12)3.2.1 转向系计算载荷的确定 (13)3.2.2 齿轮齿条式转向器的设计 (14)3.2.3 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 (22)3.2.4 齿轮齿条传动受力分析 (24)3.2.5 齿轮轴的强度校核 (24)第4章转向传动机构的优化设计 (29)4.1 结构与布置 (29)4.2 用解析法求内、外轮转角关系 (30)4.3 转向传动机构的优化设计 (32)4.3.1 目标函数的建立 (32)4.3.2 设计变量与约束条件 (33)4.4 研究结论 (36)结论 (37)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (41)附录2 (46)摘要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。

目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1转向助力系统的国内外研究现状与发展趋势 (1)1.2选题的目的和意义 (3)1.3本课题研究的内容和拟解决的主要问题 (4)1.3.1 本课题的主要内容 (4)1.3.2 拟解决的主要问题 (4)第2章EPS系统的组成 (5)2.1EPS工作原理与结构组成 (5)2.2传统液压动力转向系统 (5)2.3电动助力转向系统特点 (6)2.4EPS的类型 (6)2.5助力系统的关键部件 (7)2.5.1 助力电机 (7)2.5.2 转矩传感器 (7)2.5.3 车速传感器 (8)2.5.4 电子控制单元 (9)2.6本章小结 (11)第3章EPS系统的硬件设计 (12)3.1EPS系统硬件电路结构 (12)3.2单片机最小系统电路 (12)3.2.1 时钟电路 (12)3.2.2 复位 (13)3.3电源电路 (14)3.4电动机的驱动 (15)3.5三态缓冲器 (17)3.6电动机的变频调速控制 (18)3.7电动机H桥驱动方式 (18)3.8本章小结 (19)第4章EPS控制策略和软件设计 (20)4.1EPS系统的控制要求 (20)4.1.1 回正控制 (20)4.1.2 阻尼控制 (20)4.2转向助力特性曲线的选择 (21)4.2.1 助力特性的理论研究 (21)4.2.2 助力特性曲线的选择 (21)4.3EPS的软件设计 (22)4.3.1 开发环境 (22)4.3.2 数字滤波程序设计 (24)4.3.3AD模块 (25)4.3.4 电机助力子程序 (26)4.3.5 系统主程序 (27)4.4本章小结 (27)第5章软件下载及系统的试验 (28)5.1STC单片机程序下载器的使用 (28)5.2系统的试验 (30)5.3系统的调试 (30)5.4本章小结 (30)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录A (35)附录B (43)附录C (46)第1章绪论1.1 转向助力系统的国内外研究现状与发展趋势助力转向系统按照提供动力的形式大致可以分为了纯机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）、液压式转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS）、电控液压式转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）、电动助力式转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。

汽车电动助力转向系统的设计概述汽车电动助力转向系统是一种电子辅助转向系统，为驾驶员提供操纵方向盘的力量辅助，以改善驾驶操控性和舒适性。

该系统通过电动助力装置来替代传统的液压助力转向系统，具有更高的效率和响应性。

本文将详细介绍汽车电动助力转向系统的设计原理和关键技术。

设计原理汽车电动助力转向系统的设计基于电动助力装置和转向控制单元的协同工作。

电动助力装置负责提供对转向系统的力量辅助，转向控制单元那么负责监测车辆的转向情况并根据驾驶员的输入进行控制。

电动助力装置电动助力装置由电机、减速器、传感器和控制单元组成。

电机负责提供动力，减速器那么用于降低电机的转速并增加转力。

传感器用于监测转向力和转向角度，并向控制单元提供反应信息。

控制单元根据传感器的反应信号来确定输出力的大小和方向。

转向控制单元转向控制单元由微处理器和控制算法组成。

微处理器负责处理传感器的数据和执行控制算法。

控制算法根据驾驶员的转向输入，计算出相应的助力输出指令，并通过电动助力装置将助力传递给转向系统。

关键技术功率电子技术汽车电动助力转向系统需要提供足够的力量辅助，因此需要采用功率电子技术来实现高效能的能量转换和控制。

功率电子技术包括电机驱动技术、功率开关技术和电源管理技术，它们的协同工作可以有效提高电动助力转向系统的效率和可靠性。

传感器技术传感器技术在汽车电动助力转向系统中起到了至关重要的作用。

传感器可以实时监测转向力和转向角度，从而提供准确的反应信息给控制单元。

常用的传感器包括转向力传感器和转向角度传感器，它们需要具有高精度和可靠性，以确保系统的准确性和稳定性。

控制算法控制算法是汽车电动助力转向系统的核心局部，它决定了系统的性能和操控性。

控制算法根据传感器的反应信息和驾驶员的转向输入，计算出相应的助力输出指令。

常用的控制算法包括比例-积分-微分〔PID〕控制算法和模糊控制算法，它们能够确保系统的稳定性和响应性。

设计考虑功率和效率汽车电动助力转向系统需要提供足够的助力，同时也要确保系统的功率和效率。