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紧凑型乘用车电动助力转向系统设计

摘 要

本论文为紧凑型乘用车电动助力转向系统设计，首先对当今我国乘用车市场行情、EPS的特点、发展历程、原理等进行了阐述，然后确定了以齿轮齿条式转向为例进行设计，对齿轮、齿条、转向器进行了设计与计算，并对齿轮齿条的齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度以及齿轮轴的强度进行了校核，然后对转向操纵系减速机构进行了设计与计算，并进行了校核，最后利用UG对齿轮齿条转向器进行了三维建模，用AUTO CAD软件绘制了齿轮齿条转向器转配图，转向操纵机构装配图以及齿轮、齿条、转向器壳体的零件图。

关键词：紧凑型乘用车、电动助力转向、转向器、减速机构、齿轮齿条

A design of compact passenger vehicle electric power steering system

Abstract

This paper is for a design of compact passenger vehicle electric power steering system .First,it discussed the passenger car market of our country, the characteristics of EPS,development process,the principle.Then determine rack and pinion type steering with design.Design and calculate steering gear and rack,and test rack and pinion gear surface contact strength, tooth bending strength and the strength of gear shaft.Design and calculate the steering system reduction mechanism,and tested it.Finally,made the 3D model of the rack and pinion steering gear using UG,made the rack and pinion steering gear assembly drawing,Steering mechanism assembly drawing and Gear, rack, steering gear housing parts diagrams using AUTO CAD software.

Keywords: compact passenger vehicle, electric power steering,steering gear,reduction mechanism,gear and rack

目 录

摘 要 I

Abstract II

1  绪论 - 1 -

1.1  目前我国乘用车市场行情 - 1 -

1.2  汽车转向系统简介 - 1 -

1.3 EPS的特点及其发展现状 - 2 -

1.3.1  EPS的特点 - 2 -

1.3.2  EPS在国内外的应用状况 - 2 -

1.4  课题研究的意义和研究内容 - 3 -

1.5  本章小结 - 3 -

2  电动助力转向系统方案设计 - 4 -

2.1  电动助力转向系统的工作原理及类型 - 4 -

2.1.1  电动助力转向系统的工作原理 - 4 -

2.1.2  电动助力转向系统的类型 - 4 -

2.2  电动助力转向系统选型 - 5 -

2.3  机械部分系统方案设计 - 5 -

2.3.1  机械式转向器方案分析 - 5 -

2.3.2  齿轮齿条式转向器布置和结构形式的选择 - 7 -

2.3.3  转向梯形结构方案设计 - 8 -

2.4  控制部分系统方案设计 - 8 -

2.4.1  控制部分性能要求分析 - 8 -

2.4.2  控制部分方案设计 - 9 -

2.5  本章小结 - 9 -

3  齿轮齿条转向器设计 - 10 -

3.1  整车性能参数 - 10 -

3.2  齿轮齿条式转向器的设计和计算 - 10 -

3.2.1齿轮齿条转向器计算载荷的确定 - 10 -

3.2.2  齿轮齿条转向器基本部件设计 - 14 -

3.3  本章小结 - 25 -

4  电动助力转向系统（EPS）的关键部件和控制策略 - 26 -

4.1  EPS的关键部件选型 - 26 -

4.1.1  助力电动机 - 26 -

4.1.2  电磁离合器 - 26 -

4.1.3  减速机构 - 26 -

4.1.4  传感器选择 - 30 -

4.2  EPS的电流控制 - 31 -

4.3  助力控制 - 31 -

4.4  阻尼控制 - 32 -

4.5  回正控制 - 32 -

4.6  本章小结 - 32 -

5  控制部分简介 - 33 -

5.1  电子控制单元 - 33 -

5.2  电机控制电路 - 33 -

5.3  电磁离合器控制电路 - 33 -

5.4  控制器 - 33 -

5.4.1  芯片选择 - 33 -

5.4.2  微处理器最小系统 - 34 -

5.4.3  ECU中微处理器资源分配 - 34 -

5.5  传感器信号输入电路 - 34 -

5.6  EPS电子控制部分总体架构 - 34 -

5.7  本章小结 - 35 -

总结 - 36 -

致谢 - 37 -

参考文献 - 38 -

附录 - 39 -