汽车转向系统EPS设计(论文)

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。

优秀论文审核通过未经允许切勿外传开题报告一、背景、现状及发展趋势转向系统：用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统(steering system)。

汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。

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。

汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。

完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统。

借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。

动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。

随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。

企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加，培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。

据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占 3.5℅，中级工占35℅，初级工占60℅。

而发达国家技术工人中，高级技工占35℅，中级工占50℅，初级工占15℅。

这表明，我们的高级技工在未来5—10年内仍会有大量的人才缺口。

因此熟悉汽车转向系统，熟练掌握现代化汽车转向系统的设计、操作和维护的应用型高级技术人才成为社会较紧缺、企业最需要的人才。

随着汽车工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。

现代汽车转向装置的设计趋势主要向适应汽车高速行驶的需要、充分考虑安全性、轻便性、低成本、低油耗、大批量专业化生产发展。

通过本次毕业论文对转向系统进行进一步的了解，并且结合通过实习了解的知识对转向系统的可能出现的问题进行分析和解决方法，从而提高自身对转向系统的深入认识二、设计目的通过本次毕业设计使自己对汽车转向系统在故障诊断和维修方面有更为充分、细致的理解，进一步掌握转向系统的原理、应用和CADCAM软件应用。

三、设计工作1、概述2、转向系统现阶段的主要类型3、汽车转向系统可能出现的问题和分析4、汽车转向系统的新发展---整体式、半分置式及联阀式动力转向结构四、时间安排项目时间截点备注论文题目确定2011年2月25日开题报告2011年3月4日论文初稿2011年4月15日论文定稿2011年5月7日论文答辩2011年5月15日二次答辩2011年5月22日目录浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修 (2)摘要 (2)绪论 (3)1 概述 (4)1.1 什么是汽车转向系统 (4)1.2 汽车转向系统概述 (4)1.3 转向系统简介及工作原理 (4)2 汽车转向系统的故障诊断 (10)2.1 机械转向系故障诊断 (10)2.2 动力转向系故障诊断 (12)2.3 转向系仪器检测 (14)3对汽车转向系统的故障进行维修 (16)3.1机械转向系的维修 (16)3.2动力转向系的维修 (19)4结论……………………………………………………………………………………………22谢辞 (23)参考文献 (24)英文资料 (25)中文翻译 (30)浅析汽车转向系统常见故障诊断与维修摘要：本文阐述了汽车转向系统各个部分的作用、组成、主要构造、工作原理、及可能出现的故障，同时提出了对出现的故障进行维修的可行方案；采用了理论与实际相结合的方法，对每个问题都有良好的认识，对所学内容进行了良好的总结归纳，以此进一步熟悉掌握汽车转向系统的各方面知识，深化巩固所学知识，做到理论与实际相结合，在理论学习的前提下，用实际更好的理解所学内容。

汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。

汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。

本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。

EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。

关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。

《基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车的安全性和稳定性问题日益受到关注。

汽车转向稳定控制作为提高汽车行驶安全性的重要手段，一直是汽车工程领域研究的热点。

电子稳定程序（ESP）和防抱死制动系统（ABS）作为现代汽车的重要安全系统，其协调控制对于提高汽车转向稳定性和行驶安全性具有重要意义。

本文将针对基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制进行研究，探讨其控制策略和实现方法。

二、ESP与ABS系统概述ESP系统主要通过传感器实时监测汽车的行驶状态，当汽车出现偏离预定行驶路径的趋势时，通过控制系统对车轮进行制动力分配，以恢复汽车的稳定性。

而ABS系统则是在制动过程中，通过控制制动压力，防止车轮抱死，保证制动过程中的车辆稳定性。

两者的协调控制可以进一步提高汽车的转向稳定性和行驶安全性。

三、汽车转向稳定控制策略1. 传感器信号处理：通过安装在高精度传感器上的汽车上，实时获取汽车的行驶状态信息，如车速、转向角度、侧向加速度等。

2. 控制器设计：根据传感器获取的行驶状态信息，通过控制器对ESP和ABS系统进行协调控制。

控制器采用模糊控制、滑模控制等智能控制算法，根据不同的行驶环境和车速，实时调整制动力分配和制动压力控制。

3. 协调控制策略：ESP和ABS系统的协调控制是汽车转向稳定控制的关键。

在汽车转向过程中，当出现不稳定趋势时，控制器将根据传感器信息，判断是否需要启动ESP或ABS系统进行干预。

在干预过程中，控制器将根据实时传感器信息，调整制动力分配和制动压力控制，以恢复汽车的稳定性。

四、实现方法1. 硬件设计：硬件设计包括传感器、执行器、控制器等部分。

传感器用于获取汽车的行驶状态信息，执行器用于执行控制器的指令，控制器则负责处理传感器信息并发出指令。

2. 软件设计：软件设计包括传感器信号处理、控制器算法、协调控制策略等部分。

软件设计需要结合硬件设计，实现传感器信号的采集、处理和传输，以及控制器的算法实现和协调控制策略的制定。

《基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制研究》篇一一、引言汽车在驾驶过程中保持稳定的转向控制对于确保驾驶安全至关重要。

特别是在复杂的路况和驾驶环境下，汽车的稳定性直接关系到驾驶人的安全。

本文以电子稳定程序（ESP）与防抱死制动系统（ABS）的协调控制为基础，探讨了汽车转向稳定控制的相关研究。

通过对这两大系统的集成应用和协调控制，提高了汽车在多种驾驶环境下的稳定性与安全性。

二、ESP与ABS技术概述2.1 ESP技术概述电子稳定程序（ESP）是一种先进的汽车主动安全技术，它通过传感器实时监测汽车的行驶状态，当汽车出现不稳定趋势时，ESP能够自动调整发动机的输出功率和刹车力，以帮助驾驶员恢复对汽车的控制。

2.2 ABS技术概述防抱死制动系统（ABS）是一种用于防止车轮抱死的制动系统，它通过控制刹车压力，防止车轮在紧急制动时完全锁定，保持车轮的抓地力，从而提高汽车的制动效率和稳定性。

三、ESP与ABS的协调控制3.1 协调控制的原理ESP与ABS的协调控制是通过传感器实时监测汽车的行驶状态，包括车速、轮胎附着力、转向角度等，然后根据这些信息对ESP和ABS进行协调控制。

当汽车在转向过程中出现不稳定趋势时，ESP和ABS会协同工作，调整刹车力和发动机输出功率，以帮助驾驶员恢复对汽车的控制。

3.2 协调控制的策略协调控制的策略主要包括预判控制策略和反应控制策略。

预判控制策略是通过预测汽车可能的行驶轨迹和稳定性状态，提前调整ESP和ABS的工作状态。

反应控制策略则是根据实时的汽车行驶状态信息，快速调整ESP和ABS的工作参数，以应对突发情况。

四、汽车转向稳定控制研究4.1 研究方法本研究采用理论分析、仿真模拟和实车试验相结合的方法。

首先通过理论分析了解ESP与ABS的协调控制原理，然后通过仿真模拟验证协调控制策略的有效性，最后通过实车试验验证该策略在实际驾驶环境中的效果。

4.2 实验结果与分析通过实车试验发现，基于ESP与ABS协调控制的汽车转向稳定控制策略在多种驾驶环境下均表现出良好的稳定性和安全性。

内容摘要电动助力转向( Electric Power Steering, 简称EPS) 作为一种新型转向系统, 因其具有节能、环保等优点而受到世界各大汽车公司和企业的青睐, 它将逐步取代传统的液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, 简称HPS) 。

本文以传统的转向柱助力式EPS 为研究对象, 建立EPS系统数学模型,给出了汽车电动助力系统的动力学方程。

根据电动助力转向系统的工作原理及控制器可靠设计的关键技术，设计了以P87C591 单片机为主控单元的EPS系统，系统采用闭环电流控制方案, 利用目标电流技术调节电机端电压达到控制电机电流力矩的目的。

EPS 控制器采用模块化设计，把信号处理电路和功率驱动电路进行分层设计,以增强系统的抗干扰能力和可靠性。

在进行PWM 驱动频率的选择时，考虑开关时电流脉峰对开关管及电动机安全的影响。

最后通过研究分析了EPS系统的经济性、系统硬件电路板空间与发热功耗及可靠性合理地选择散热片及其参数,提高了驱动效率和稳定运行能力。

实验表明, 该系统具有良好的电动助力特性, 满足电动助力转向要求,证明了这种系统在实际应用中的有效性。

关键词电动助力转向; 单片机; H桥驱动; PWM斩波; 控制系统Hardware Design of the Electric Power Assisted Steering System050607337 Zhangqiang Instructor：Helinlin Associate professorAbstractElectric power steering is a new power steering technology for vehicles. Merit such as energy conservation , environmental protectionthat the person has accepts the respectively big automobiles of world company and the enterprise favour , home and abroad developing trend is to use electric power-assistance to change to the hydraulic pressure power-assistance vergence substituting tradition step by step.The mathematic model the main body of a book is established systematically with dyadic EPS of the tradition vergence post power-assistance for the object of study,has given an automobile out electric systematic power-assistance dynamics equation , has combined classics control theory and the optimization algorithm, the parameter carries out validity in applying to reality having studied , testifying this system on systematic power-assistance.This paper presents an elect ricpower steering system controlled by P87C591 microp rocessor. The motor given torque is computed by expertcontrol system. The practical output torque is closed-loop controlled. The working principle and key technologies for reliable design of EPS controller were analyzed.The signal processing circuit and the power drive circuit were hierarchically designed to improve theanti jamming capability and reliability. The PWM frequency was selected considering the influence of switching currentpulse on the safety of the transistors and the motor should be taken into account . Besides paralleled for the economy , the heat dissipation and the reliability.It srelevant parameters were selected to improve the drive efficiency and the stableoperation capability.The results of the experiment show thesystem designed has good steering characteristics and meets the request of electric power steering.Key wordsElectric Power Steering; Microprocessor; The bridge drives H ;PWM chopped wave; Control System目录第1章概述 (1)1.1 EPS系统简介 (1)1.2 转向系统的发展概况 (2)1.3 EPS系统的特点 (3)第2章 EPS系统模型 (7)2.1 EPS系统的结构及原理 (7)2.2 建立EPS动力学模型 (8)2.3 EPS的动力学方程 (8)2.4 直流电动机 (11)第3章基于高性能P87C591单片机控制方案制定 (12)3.1 单片机控制方案 (12)3.1.1 P87C591单片机芯片简介 (12)3.1.2 单片机控制系统 (14)3.2 EPS工作流程图 (16)3.3 助力电流控制系统 (17)3.3.1 控制策略 (17)3.3.2 电机目标助力电流算法 (17)3.3.3 助力电流闭环控制 (18)第4章 EPS控制系统设计 (21)4.1 EPS 控制器模块化设计 (21)4.2电机控制电路设计 (22)4.2.1 H桥驱动芯片IR2110功能简介 (22)4.2.2 H 桥功率驱动电路 (24)4.2.3 电机保护电路 (25)4.3 PWM斩波 (26)4.3.1 PWM控制原理 (26)4.3.2 PWM斩波电路 (27)4.3.3驱动频率的选择 (28)第5章汽车转向技术的发展趋势 (32)5.1 线性转向系统 (32)5.2 转向技术发展趋势 (32)结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)汽车电动助力转向系统（EPS）硬件设计第1章概述1.1 EPS系统简介电动助力转向系统是于20世纪80年代中期提出来的。

[摘要]理想的汽车助力转向系统不仅要求操纵轻便和灵敏,而且要求驾驶员有良好的“路感”。

传统的液压助力转向系统在整个助力过程中按固定的比例提供转向助力,只能够提供有效的转向助力,但还不能根本地解决汽车驾驶员操纵“路感”不足的问题。

电动助力转向系统与液压助力转向系统相比它有许多优点[关键词]汽车电动助力转向系统性能评价一、研究目的1.汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。

继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后,EPS在轿车和轻型汽车领域正逐步取代传统液压助力转向系统并向更大型轿车和商用客车方向发展,它己成为世界汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一,所以它具有广泛的应用前景。

2.按转向动力能源不同,汽车转向系统可分为机械式转向系统和动力转向系统两大类。

3.传统转向系统就是由简单的机械来传递动力,主要的组成是有方向盘、转向器总成、以及转向拉杆等零件组成。

4.随着电子技术的发展,电子控制式机械—液压动力转向系统应运而生,该系统在某些性能方面优于传统的液压动力转向系统,但仍然无法根除液压动力转向系统的固有缺憾就是管内压力和油的泄露。

替液压动力转向系统的趋势。

二、EPS的工作原理及组成1.EPS的工作原理EPS主要由部分组成:电子控制单元(简称ECU)、扭矩传感器、电动机以及带有离合器的减速机构。

其基本工作原理是:不转向时,电动机不工作;当转向时,扭矩传感器将检测到的作用于转向盘上的扭矩信号传送给ECU, ECU同时接收车速传感器传来的车速信号,ECU对输入信号进行处理后,向电动机发出指令,电动机据此输出相应大小及方向的扭矩以产生助力,从而实现助力转向的实时控制。

2.部件组成及功能扭矩传感器用于检测作用于转向盘上的扭矩信号的大小与方向;车速传感器常采用电磁感应式传感器通过感应电流改变磁场的大小,安装在变速箱上;EPS的动力源是电动机,通常采用无刷永磁式直流电动机,其功能是根据ECU的指令产生相应的输出扭矩;离合器采用干式电磁式离合器,其功能是保证EPS在预先设定的车速范围内闭合;当车速超出设定车速范围时,离合器断开,电动机不再提供助力,转入手动转向状态。

目录一、绪论1.1 前言 (1)1.2 EPS的特点 (2)1.3 EPS系统在国内外的应用状况 (3)二、 EPS的基本构造和工作原理2.1 EPS系统结构及其工作原理 (4)2.2 EPS的关键部件 (5)2.2.1 扭矩传感器 (5)2.2.2 电动机 (6)2.2.3 电磁离合器 (6)2.2.4 减速机构 (7)2.3 EPS的电流控制 (7)2.4 助力控制 (8)2.5 回正控制 (9)2.6 阻尼控制 (9)三、EPS系统电机驱动电路的设计3.1 微控制器的选择 (10)3.2 硬件电路总体框架 (10)3.3 电机控制电路设计 (11)3.3.1 H桥上侧桥MOSFET功率管驱动电路设计 (12)3.3.2 H桥下侧桥MOSFET功率管驱动电路设计 (13)3.4蓄电池倍压电源 (14)3.5电机驱动电路台架试验 (15)3.6 结论与展望 (16)四、电动助力转向系统故障自诊断的研究4.1 故障自诊断的基本原理 (17)4.2 电动助力转向系统故障自诊断 (17)4.2.1 系统各组成部件的故障辨识 (17)4.2.2 转矩传感器故障自诊断 (18)4.2.3 电机故障自诊断 (20)4.2.4 车速和发动机转速信号故障自诊断 (21)4.2.5 电磁离合器故障自诊断 (22)4.2.6 控制单元电源线路故障自诊断 (22)4.2.7 控制单元故障自诊断 (23)4.3 故障代码显示控制及安全防范措施 (23)4.4 实例分析 (26)4.5 结束语 (27)致谢 (27)汽车电动助力转向(EPS)系统的设计绪论1.1前言转向系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性和行驶安全性。

汽车助力转向依次经历了机械式转向系统、液压式转向系统、电控液压式转向系统等阶段，国际上已有一些大的汽车公司在探讨开发的下一代线控电动转向系统。

在国外，各大汽车公司对汽车电动助力转向系统（Electric power steering-EPS,或称Elec-tric Assisted Steering-EAS）的研究有20多年的历史。

汽车转向系统ES设计论文汽车转向系统（ES）是汽车的重要安全控制系统之一，它具有控制车辆转向动作的功能。

随着汽车技术的发展和智能化水平的提高，汽车转向系统的设计也变得越来越重要。

本文将探讨汽车转向系统的设计，并介绍一些目前比较常见的设计方案。

首先，汽车转向系统的设计应考虑到车辆的稳定性和安全性。

在转向过程中，车辆必须保持平稳，并且转向动作应该准确可靠。

因此，汽车转向系统应该具备快速而精准的响应能力。

一种常见的设计方案是采用电动助力转向系统（EPAS），它通过电动马达提供动力，并且可以根据车速和驾驶员的输入进行精确控制。

EPAS可以实现转向力的实时调节，提高转向精度和驾驶稳定性。

另外，汽车转向系统的设计还需要考虑到能耗和环保性。

传统的液压助力转向系统存在液压流体泄漏和能量浪费的问题。

为了解决这些问题，一种可行的设计方案是采用电子助力转向系统（EPS）。

EPS利用电动机替代了传统的液压泵，从而减少了能源的消耗。

而且，EPS还可以根据驾驶条件和需求调整转向力的大小，提供更好的驾驶体验。

此外，在汽车转向系统的设计中，还需要考虑到自动驾驶技术的应用。

随着自动驾驶技术的发展，汽车转向系统需要能够与其他智能化技术进行联动，实现更高级别的自动驾驶功能。

例如，通过与车辆定位系统和传感器的协同工作，汽车转向系统可以自动感知道路情况，并根据需要进行自动转向。

这样可以大大提高驾驶的安全性和舒适性。

最后，汽车转向系统的设计还应该兼顾可靠性和故障监测与诊断（FDD）功能。

由于汽车在使用过程中可能会遇到各种故障和异常情况，因此必须具备故障检测和诊断功能。

一种常用的设计方法是采用红外传感器和电子控制单元进行实时监测和故障诊断。

当转向系统发生故障时，FDD系统可以及时发出警报并采取相应措施，确保驾驶员和车辆的安全。

综上所述，汽车转向系统的设计应注重提高驾驶稳定性、降低能耗、适应自动驾驶技术和增强故障监测与诊断功能。

未来，随着汽车技术的不断发展，我们可以期待更先进和智能化的汽车转向系统的设计和应用。

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。

120AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计汽车EPS 系统的转向器的设计与参数化建模杨三英　胡铝湖南工程学院 湖南省湘潭市 411101摘 要： 基于汽车EPS 转向助力轻便敏捷的原则，文章进行了齿轮齿条式转向器的设计计算及校核；根据预设车辆的性能参数对齿轮齿条转向器进行参数化建模方法，结果表明该转向器设计方案设计合理可行。

关键词：EPS　转向器　参数化建模1　引言转向器作为转向系统的主要结构，在EPS 系统的设计中起到尤为重要的作用。

考虑车型适用要求，本次设计选用结构简单、灵敏度相对较高的齿轮齿条式转向器为研究对象，采用中间输入，两段输出的结构形式进行其参数设计计算和参数化建模。

2　转向器的各参数的确定（1）车型的相关参数的选择与计算1）最小转向半径最小转弯半径符合如下关系式：()L R 5.2~2min = （1-1）式中：min R 为最小转弯半径；L 为轴距轴距为mm L 2340=，此时，最小转弯半径mmmm R 85.568.4min −取半径2）内侧转向轮和外侧转向轮的最大转角maxα()a R L −=min max /arcsin α （1-2）()B a 6.0~4.0= （1-3）a 为主销的偏移距；B 为轮胎宽度中小型轿车轮胎宽度一般取mm 165，此时主销的偏移距mm mm a 99~66=。

计算取m R 75.4min =，mm a 80=根据公式（1-2）可求得：07.30=α （1-4）由于内侧转向轮和外侧转向轮的最大转角具有如下几何关系：B R L−×=αβcos tan（1-5）得：73.39=β （1-6）（2）转向器参数的计算对于齿轮模数一般取3~2，压力角一般取20=α，螺旋角的取值范围在15~9，对于齿条，齿数定为35，压力角取 20=α，螺旋角的范围为 15~9。

齿轮齿条的传动比()βαω+=ni 3600 （1-7）为转向盘转过的圈数n ，令其为1，0ωi 为齿轮齿条传动比取1=n 可得16.50=ωi （1-8）方向盘上的操纵载荷力为：ηωi D T F sw c h max=（1-9）为方向盘直径sw D ，为传动效率η，取0.9。

电控助力转向EPS在汽车上的应用摘要：作为传统液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering，HPS)和电动液压助力转向系统(Electro-Hydraulic Power Steering，EHPS)技术的替代者，电动助力转向系统(Electric Power Steering，EPS)正由于其具有的优点而被应用在越来越多的车辆中。

关键词：汽车、电动助力转向系统、EPS、电子控制单元前言电动助力转向系统EPS(electripowersteering)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(hydraulicpowersteering)相比,EPS系统具有很多优点：仅在需要转向时才启动电机产生助力,能减少发动机燃油消耗；能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用而助力向系的扰动，改善汽车的转向特性,提高汽车的主动安全性；没有液压回路,调整和检测更容易,装配自动化程度更高,且可通过设置不同的程序，快速与不同车型匹配,缩短生产和开发周期；不存在漏油问题,减小对环境的污染。

EPS系统是未来动力转向系统的一个发展趋势。

目录一、汽车助力转向系统的历史发展概况 (3)二、EPS系统的组成原理及分类 (3)一、汽车助力转向系统的历史发展概况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的转向操纵负担过于沉重，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。

本科生毕业论文题目:汽车电子稳定程序控制ESP系统学生XX:专业:班级:指导教师:2011年01月摘要汽车电子稳定系统或动态偏航稳定控制系统(Electronic Stability Program，ESP)是防抱死制动系统ABS、驱动防滑控制系统ASR、电子制动力分配系统EBD、牵引力控制系统TCS和主动车身横摆控制系统AYC(Active Yaw Contr01)等基本功能的组合，是一种汽车新型主动安全系统。

该系统是德国博世公司(BOSCH)和梅塞德斯一奔驰(MERCEDES—BENZ)公司联合开发的汽车底盘电子控制系统。

汽车电子稳定程序控制系统除了具有ABS和TCS的功能之外，更是一种智能的主动安全系统，它通过高度灵敏的传感器时刻监测车辆的行驶状态，并通过计算分析判定车辆行驶方向是否偏离驾驶员的操作意图，识别出危险情况，并提前裁决出可行的干预措施使车辆恢复到稳定行驶状态。

汽车电子稳定系统（ESP）能够纠正汽车的各种不稳定行驶状态，提高汽车线内行驶的稳定性，缩短在弯道或湿滑路面上紧急制动时的制动距离。

为了提高车辆的动力学性能，还可以在ESPⅡ转向功能的基础上继续引入诸如可调减震器、主动稳定性控制和可调弹簧等的电子底盘控制系统。

关键词：ESP 主动安全系统ABS 电子控制目录绪论 (1)第一章ESP电子稳定系统简介 (3)1.1ESP电子稳定系统概念 (3)1.2ESP的功能与组成 (3)1.3ESP工作原理与工作过程 (6)第二章汽车电子稳定系统分析 (9)2.1ESP系统的控制原理 (9)2.2ESP系统特点和性能 (9)2.3ESP系统的应用 (10)2.4ESP系统的可靠性 (11)2.5汽车底盘电子控制系统的发展 (11)2.6新一代ESP (12)第三章第二代汽车电子稳定程序ESPII (13)3.1ESPII的系统及组件 (13)3.2ESPⅡ转向控制功能 (14)3.3系统集成控制 (16)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)绪论20世纪80年代，日本铃木公司首次开发出电动助力转向系统(Electrical Power Steering，简称EPS)，在此之后，日本的大发汽车公司、三菱汽车公司及本田汽车公司均研制出适合各自车型的EPS。

毕业设计（论文）题目：EPS汽车电动助力转向系统的设计摘要摘要汽车电动助力转向系统具有传统液压动力转向系统无法比拟的优势，是汽车动力转向发展的必然趋势。

电动助力转向采用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元(ECU)控制。

它能节约能量，提高安全性，且有利于环保，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术。

本文在借鉴国内外电动助力转向领域研究的最新成果的基础上，从助力特性、控制策略以及控制系统设计三方面对电动助力转向系统进行了研究，并在其基础上开发出系统的电控单元。

对助力特性进行了理论上的分析，探讨了初步确定直线型助力特性的特征参数的过程。

在此基础上，确定了电动助力转向系统的控制策略。

本文设计的EPS控制系统硬件主要由控制器、传感器及信号处理电路、助力电机及驱动电路、通讯电路等组成。

控制电路核心采用16位单片机80C196KC。

为了实现控制策略，对电动助力转向系统进行了软件设计和编制，以实现在不同工况和不同模式下对直流电机的控制。

关键词：电动助力转向, 助力特性, 控制策略, 软硬件设计ABSTRACTABSTRACTEclectic power steering system is inevitable developing direction for automobile power steering，which is much superior to hydraulic power steering system. The assist torque is provided by motor directly in EPS system，whose value is controlled by ECU. EPS can save energy，improve vehicle safety，benefit environment protection，and it is a new high-tech which follows modern vehicle development topic closely .In the foundation of the newest accomplishment of domestic and international EPS，this paper particularly researches the assist characteristic，control strategy and control system design，constructs the bench for EPS，develops electric control unit.In this paper，the key technique of EPS system，the assist characteristic and control strategy，are studied. Assist characteristic is analyzed theoretically and the feature parameters of straight-line assist characteristic curve are studied. The simulation indicates the easy straight-line assist characteristic can’t generate desired static torque boost and avoid road disturbance at the same time. So it is necessary that compensation control should be used. And，based on the assist characteristic，the control strategy of EPS is described in detail and the algorithms is designed to control the motor current also.The EPS control system consists of the controller，sensors and the signal processing circuits，the electric motor nag its driving circuits，communication circuit. 16-bit named 80C196KC is the core of controller. For the purpose to realize the control strategy，software design and code compiling are completed. Under different operation condition and different control modes，motor can be controlled precisely.Key Words：electric power steering，assist characteristic，control strategy，software and hardware design目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................................. I I 第一章绪论 . (1)1.1 课题的背景和意义 (1)1.2 几种动力转向的比较 (1)1.3 电动助力转向系统的发展历程和研究现状 (3)1.3.1 国内外EPS系统发展历程 (3)1.3.2 各国对EPS的评价及EPS发展前景 (3)1.4 本文的研究内容 (4)1.4.1 课题研究意义 (4)1.4.2 研究内容 (5)1.5 小结 (5)第二章电动助力转向系统的原理与结构 (6)2.1 EPS系统的结构 (6)2.1.1 EPS系统的基本结构 (6)2.2 EPS系统的主要部件及工作原理 (7)2.2.1 电动机 (7)2.2.2 车速传感器 (8)2.2.3 减速机构 (8)2.2.4 方向盘转角、转矩传感器 (8)2.2.5 电子控制单元(EUC) (10)2.3 本章小结 (10)第三章EPS系统助力特性分析和控制策略研究 (11)3.1 助力特性分析 (11)3.1.1 汽车电动助力转向系统的受力分析 (11)3.1.2 转向阻力和路感 (13)3.1.3 EPS助力特性曲线确定 (13)3.2 EPS系统控制策略的研究 (17)3.2.1 EPS系统控制方法的选择 (17)3.2.2 电动机电流的控制方式 (18)3.2.3 EPS系统各种控制模式下的电机目标电流的确定方法 (19)5、电动机电流的闭环控制算法 (22)3.3 本章小结 (24)第四章EPS控制系统硬件实现 (26)4.1 EPS控制系统硬件总体设计 (26)4.1.1 EPS控制系统硬件设计 (26)4.1.2 传感器 (26)4.1.3 单片机系统介绍 (26)4.2 信号处理电路 (28)4.2.1 I/O转换电路 (28)4.2.2 A/D转换电路 (28)4.2.3 I/O电动机电流转换电路 (29)4.3 本章小结 (30)第五章EPS控制系统软件 (31)5.1 EPS控制系统的软件实现 (31)5.1.1 系统初始化模块 (31)5.1.2 主循环控制 (31)5.1.3 信号处理模块 (31)5.1.4 控制功能模块 (33)5.1.5 主程序流程图 (33)5.2 本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (1)第一章绪论1.1 课题的背景和意义汽车在行驶的过程中，经常需要改变行驶的方向，称为转向。

摘要汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构，以其卓越的性能，成为转向技术研究的重点和热点。

其作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能于行驶系统配合保持汽车能继续稳定行驶。

因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。

本文针对电子助力转向系统在汽车上应用的日趋广泛和普及，对其原理、工作特点，各部件的组成及其配合进行解剖和分析，并对电动助力转向系统试验台架进行介绍，分析了EPS关键技术的性能特点以及发展趋势。

关键字：EPS，转向系统，发展，工作原理，基本结构AbstractThe car turned system is used to change or remain with the car in the direction of specialized agencies. its function is to the car in the process to be in accordance with the pilot's control demand and time to change its speed and direction under the road to the shocks and the car accident knocked off the road in be able to keep the road system to continue steady cooperation. therefore, to the system of the performance of the direct impact on the manipulation of stability and security. The paper against the power steering system in the car is wide application of standards and popularization of its principles, work, and the parts of the anatomy and coordination on and analysis, and the electric power steering system a review.Keywords：EPS,steering system，tracert，Makefile，test-bed目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1 设计总则 (1)1.1 课题的来源 (1)1.2 设计背景 (1)1.2.1 EPS原理介绍 (1)1.2.2 国内外发展的状况 (3)1.3 特点综合分析以及设计目的 (8)1.4 EPS的关键部件及关键技术 (10)1.4.1 扭距传感器 (13)1.4.2 电磁离合器 (13)1.4.3 减速机构 (14)1.4.4 电动机 (15)1.4.5 电子控制单元 (16)1.5 电动助力转向的控制方法 (16)1.5.1 阻尼控制 (20)1.5.2 回正控制 (20)1.5.3 助力控制 (20)1.6电动助力转向系统的故障现以及正确使用方法 (22)1.7 EPS试验台架的介绍 (23)1.7.1 台架的主要部件装置 (24)1.7.2 实验数据的采集 (25)1.7.3 实验目的 (25)1.7.4 电动机电流传感器的标定 (26)1.7.5 转矩传感器输出特性 (26)1.7.6 电动助力转向系统台架试验的结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1.1 课题来源本课题《汽车电动助力转向系统的综合分析》来源于十堰职业技术学院图书馆1.2 设计背景1.2.1 EPS原理介绍汽车转向系统一直存在着“轻”与“灵”的矛盾，即汽车低速时需要“轻”的转向力，高速时需要“灵”的转向效果。

汽车电动助力转向系统机械本体的设计1 绪论1.1 汽车转向系统作用及简要介绍作为汽车的一个重要组成部分, 汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成, 如何设计汽车的转向特性, 使汽车具有良好的操纵性能, 始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。

特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天, 针对更多不同水平的驾驶人群, 汽车的操纵设计显得尤为重要。

汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3 个基本发展阶段。

机械式的转向系统, 由于采用纯粹的机械解决方案, 为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘, 这样一来, 占用驾驶室的空间很大, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围。

但因结构简单、工作可靠、造价低廉, 目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。

1953 年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统, 此后该技术迅速发展, 使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。

80 年代后期, 又出现了变减速比的液压动力转向系统。

在接下来的数年内, 动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统, 比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统( Variable Displacement Power Steering Pump) 和电动液压助力转向( Electric Hydraulic PowerSteering, 简称EHPS) 系统。

变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下, 泵的流量会相应地减少, 从而有利于减少不必要的功耗。

电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵, 由于电机的转速可调, 可以即时关闭, 所以也能够起到降低功耗的功效。

液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞, 布置更方便, 降低了转向操纵力, 也使转向系统更为灵敏。