轻型客车转向系统设计及性能分析
轻型客车转向系统设计及性能分析[20200106202118]
为了研究转向系统中的电动助力转向系统的转向特性。本文针对某一轻型客车的电动助力转向系统进行设计，并应用三维软件建立实体模型，然后导入动力学软件中进行转向特性仿真分析，验证设计的准确性，从而为车辆以及零部件的设计提供一种可行的参考方法。通过仿真实验的有无电动助力转向系统对汽车转向时的性能进行对比分析，从而验证了电动助力转向系统的转向稳定性与优越性。突出了电动助力转向系统对现代汽车行业的重要性，为汽车的发展奠定了基础，提高了电动助力转向系统的可行性及实用性。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:电动助力转向系统,ADAMS仿真建模,转向特性
目 录
1 引言1
1.1 课题的研究背景及意义1
1.2 课题的国内外发展现状1
1.3 课题研究的主要方法3
2 电动助力转向系统3
2.1 电动助力转向系统的工作原理3
2.2 电动助力转向系统的分类5
3 机械系统动态仿真软件ADAMS5
3.1 汽车模块ADAMS Car的介绍6
3.2 ADAMS软件的应用7
3.3 ADAMS软件的模块建立7
4 齿轮助力式电动助力转向系统的设计方案8
4.1 转矩传感器8.
4.2 转向器10
4.3 减速机构11
4.4 电动机11
4.5 电子控制单元12
5 基于ADAMS软件对电动助力转向系统的转向特性仿真分析12
5.1 仿真模型的建立12
5.2 转向系统的几何参数13
5.3 前后悬架的模型13
5.4 转向系统的模型14
5.5 轮胎模型的建立14
5.6 整车转向系统模型的建立15
5.7 通过仿真对电动助力转向系统性能进行分析15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
1.1 课题的研究背景及意义
随着汽车行业的快速发展，汽车技术的飞速进步，人们意识的不断提高。舒适性、安全性、方便性成为人们衡量汽车的重要指标。所以与之息息相关的各项技术面临着巨大的挑战，当然“操纵”着汽车方向与“生命”的转向系统也是人们所研究的重点。汽车转向系统是汽车的一个重要组成部分，决定了汽车行驶安全性的关键总成。汽车转向系统的功用是通过操纵转向盘按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。所以汽车转向系统的设计随之变得十分重要。如何设计汽车的转向特性，让汽车具有良好的操纵性一直以来都是汽车行业的重要研究课题[1]。
汽车用来改变或保持汽车行驶方向的系统称为汽车转向系统。汽车在转向时，要求转向系统保证各车轮在转向过程中绕同一中心作纯滚动，此时内、外侧转向车轮偏转角度不等，内侧车轮偏转角比外侧车轮偏转角大。从转向中心到外侧转向轮与地面接触点之间的距离为汽车的转弯半径，转向半径越小，汽车转向所需要场地相对越小，其机动性越好。
汽车转向系统一般分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。机械转向系统是以驾驶员的转向力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的，无液压、气压和电动助力装置。动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统。
1.2 课题的国内外发展现状
当今时代，汽车动力转向系统因为有着很多的优点而逐渐取代了机械式转向系统。动力转向系统分为液压助力转向系统、电动液压助力转向系统和电动助力转向系统。而电动助力转向系统被现代大多是汽车所使用。电动助力转向系统（EPS）是在机械转向机构上，增加信号传感器、电子控制器和转向助力机构。与液压动力转向系统相比，EPS有很多优点：效率高、能耗少、回正性好、对环境污染少、可以独立于发动机工作、应用范围广。
由于EPS系统具有诸多优点越来越多的汽车与零部件生产厂家致力于该项技术的研发。通过查阅资料可以得知：从国外的现状来看，电动助力转向系统最先在日本的微型车上得以应用。铃木公司将 EPS 系统安装在cervo汽车上，随后装配在汽车Alto上。随后日本的三菱汽车、大发汽车，美国的德尔福、TRW等公司都陆续研制并生产出EPS系统[2]。
随着电控新技术的不断发展，电动助力转向技术日趋成熟，在微型轿车、大型轿车和商用客车上得到广泛应用，菲亚特的Punto和本田的Accord等中型轿车也已经安装 EPS。
现如今EPS技术在国外已经成熟，美国TRW公司作为欧洲最大的EPS供应商，拥有量产化的齿条助力式 EPS（R-EPS），同时拥有强大的EPS匹配和标定系统，研发的EPS产品正逐步由A级车向 D 级车过渡。美国耐世特公司在EPS故障诊断方面也做了深入的研究，同时还提出EPS主动回正控制、主动转矩阻尼控制等先进的控制方法，保证驾驶员能够获得良好的转向感觉。德国的ZF公司开发出适应不同车型需求的EPS系统，开发的双小齿轮助力式EPS（DP-EPS），将EPS工况分为停车、城市工况、高速公路工况，根据工况的不同，控制驱动小齿轮输出力矩的大小。 韩国Mando公司的EPS产品由C-EPS向高级的永磁同步电机R-EPS过渡，并开发出能够实现主动转向功能的主动转向系统（AFS）。日本JTEKT公司开发了世界上第一台电动助力转向器，是目前世界上最大的转向系统供应商.EPS产品占据日本EPS市场第一位，产品类型包括转向柱助力式EPS（简称 C-EPS），DP-EPS 和 R-EPS 等。日本丰田汽车公司开发了马达直接驱动齿条的R-EPS产品，并提出衰减控制方法，在车辆高速过弯时调节助力的输出，防止车身出现较大摇摆。
相对于国外成熟的技术，国内的EPS技术显的有些滞后。但近几年来国内EPS产品也得到了非常迅速的发展。株洲易力达机电有限公司已具备自主研制EPS系统的能力，对EPS系统的研究在国内一直处于领先地位，年生产能力已达到100万套以上。目前已大批量为昌河汽车有限公司、南汽集团无锡分公司等汽车厂商配套，开发的EPS产品包括C-EPS和小齿轮助力式EPS（简称 P -EPS），并逐步向R-EPS过渡。 株洲时代卓越汽车电子技术有限公司可根据不同车型选用和定制 EPS管柱和控制器，并能够进行助力匹配。产品类型以C-EPS和P-EPS为主，广泛应用在小排量的经济型轿车和微型轿车。天津德科汽车部件有限公司是一家专业从事 EPS 系统开发的高科技公司，具有独立开发C-EPS系统总成及控制器的能力。开发的EPS产品最大工作电流可以达到80A，能够实现无缝车速助力，并具有柔性开启和柔性关闭助力功能。广州跨越汽车零部件工贸有限公司生产的 C-EPS 已向国内多家汽车厂商进行配套，配套车型包括吉利豪情、夏利 N3、长安之星等。在 2008 年还与北京清华大学汽车研究所共同完成 EPS 转向器产品样件和小批生产工作，性能和指标已达到日本铃木的相应标准。
从现状看国内的EPS发展迅速，尤其在控制策略的研究上，但对于细节的优化上还与国外有着很大的差距。目前国内的EPS的大量生产也是一个重要的问题，我国还要有一段很长的路要走。
随着动力转向技术的发展，线控动力转向系统( SBW)是随着汽车电子技术发展的最新成果而成长起来的一种全新转向系统。SBW相比于之前的转向系统有着巨大的进步，但由于技术的限制，现在只能在一些概念车上使用。例如：德国奔驰的概念车F400Carving，宝马汽车公司的概念车BMWZ22，应用了Steer By Wire 技术，马自达概念车流雅、丰田Fine- N等都采用了线控转向系统。随着电子技术的发展，汽车电子化将大大提高，那么转向系统的机械系统将由电缆与电子信号取代[3]。
为了研究转向系统中的电动助力转向系统的转向特性。本文针对某一轻型客车的电动助力转向系统进行设计，并应用三维软件建立实体模型，然后导入动力学软件中进行转向特性仿真分析，验证设计的准确性，从而为车辆以及零部件的设计提供一种可行的参考方法。通过仿真实验的有无电动助力转向系统对汽车转向时的性能进行对比分析，从而验证了电动助力转向系统的转向稳定性与优越性。突出了电动助力转向系统对现代汽车行业的重要性，为汽车的发展奠定了基础，提高了电动助力转向系统的可行性及实用性。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:电动助力转向系统,ADAMS仿真建模,转向特性
目 录
1 引言1
1.1 课题的研究背景及意义1
1.2 课题的国内外发展现状1
1.3 课题研究的主要方法3
2 电动助力转向系统3
2.1 电动助力转向系统的工作原理3
2.2 电动助力转向系统的分类5
3 机械系统动态仿真软件ADAMS5
3.1 汽车模块ADAMS Car的介绍6
3.2 ADAMS软件的应用7
3.3 ADAMS软件的模块建立7
4 齿轮助力式电动助力转向系统的设计方案8
4.1 转矩传感器8.
4.2 转向器10
4.3 减速机构11
4.4 电动机11
4.5 电子控制单元12
5 基于ADAMS软件对电动助力转向系统的转向特性仿真分析12
5.1 仿真模型的建立12
5.2 转向系统的几何参数13
5.3 前后悬架的模型13
5.4 转向系统的模型14
5.5 轮胎模型的建立14
5.6 整车转向系统模型的建立15
5.7 通过仿真对电动助力转向系统性能进行分析15
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
1.1 课题的研究背景及意义
随着汽车行业的快速发展，汽车技术的飞速进步，人们意识的不断提高。舒适性、安全性、方便性成为人们衡量汽车的重要指标。所以与之息息相关的各项技术面临着巨大的挑战，当然“操纵”着汽车方向与“生命”的转向系统也是人们所研究的重点。汽车转向系统是汽车的一个重要组成部分，决定了汽车行驶安全性的关键总成。汽车转向系统的功用是通过操纵转向盘按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。所以汽车转向系统的设计随之变得十分重要。如何设计汽车的转向特性，让汽车具有良好的操纵性一直以来都是汽车行业的重要研究课题[1]。
汽车用来改变或保持汽车行驶方向的系统称为汽车转向系统。汽车在转向时，要求转向系统保证各车轮在转向过程中绕同一中心作纯滚动，此时内、外侧转向车轮偏转角度不等，内侧车轮偏转角比外侧车轮偏转角大。从转向中心到外侧转向轮与地面接触点之间的距离为汽车的转弯半径，转向半径越小，汽车转向所需要场地相对越小，其机动性越好。
汽车转向系统一般分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。机械转向系统是以驾驶员的转向力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的，无液压、气压和电动助力装置。动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统。
1.2 课题的国内外发展现状
当今时代，汽车动力转向系统因为有着很多的优点而逐渐取代了机械式转向系统。动力转向系统分为液压助力转向系统、电动液压助力转向系统和电动助力转向系统。而电动助力转向系统被现代大多是汽车所使用。电动助力转向系统（EPS）是在机械转向机构上，增加信号传感器、电子控制器和转向助力机构。与液压动力转向系统相比，EPS有很多优点：效率高、能耗少、回正性好、对环境污染少、可以独立于发动机工作、应用范围广。
由于EPS系统具有诸多优点越来越多的汽车与零部件生产厂家致力于该项技术的研发。通过查阅资料可以得知：从国外的现状来看，电动助力转向系统最先在日本的微型车上得以应用。铃木公司将 EPS 系统安装在cervo汽车上，随后装配在汽车Alto上。随后日本的三菱汽车、大发汽车，美国的德尔福、TRW等公司都陆续研制并生产出EPS系统[2]。
随着电控新技术的不断发展，电动助力转向技术日趋成熟，在微型轿车、大型轿车和商用客车上得到广泛应用，菲亚特的Punto和本田的Accord等中型轿车也已经安装 EPS。
现如今EPS技术在国外已经成熟，美国TRW公司作为欧洲最大的EPS供应商，拥有量产化的齿条助力式 EPS（R-EPS），同时拥有强大的EPS匹配和标定系统，研发的EPS产品正逐步由A级车向 D 级车过渡。美国耐世特公司在EPS故障诊断方面也做了深入的研究，同时还提出EPS主动回正控制、主动转矩阻尼控制等先进的控制方法，保证驾驶员能够获得良好的转向感觉。德国的ZF公司开发出适应不同车型需求的EPS系统，开发的双小齿轮助力式EPS（DP-EPS），将EPS工况分为停车、城市工况、高速公路工况，根据工况的不同，控制驱动小齿轮输出力矩的大小。 韩国Mando公司的EPS产品由C-EPS向高级的永磁同步电机R-EPS过渡，并开发出能够实现主动转向功能的主动转向系统（AFS）。日本JTEKT公司开发了世界上第一台电动助力转向器，是目前世界上最大的转向系统供应商.EPS产品占据日本EPS市场第一位，产品类型包括转向柱助力式EPS（简称 C-EPS），DP-EPS 和 R-EPS 等。日本丰田汽车公司开发了马达直接驱动齿条的R-EPS产品，并提出衰减控制方法，在车辆高速过弯时调节助力的输出，防止车身出现较大摇摆。
相对于国外成熟的技术，国内的EPS技术显的有些滞后。但近几年来国内EPS产品也得到了非常迅速的发展。株洲易力达机电有限公司已具备自主研制EPS系统的能力，对EPS系统的研究在国内一直处于领先地位，年生产能力已达到100万套以上。目前已大批量为昌河汽车有限公司、南汽集团无锡分公司等汽车厂商配套，开发的EPS产品包括C-EPS和小齿轮助力式EPS（简称 P -EPS），并逐步向R-EPS过渡。 株洲时代卓越汽车电子技术有限公司可根据不同车型选用和定制 EPS管柱和控制器，并能够进行助力匹配。产品类型以C-EPS和P-EPS为主，广泛应用在小排量的经济型轿车和微型轿车。天津德科汽车部件有限公司是一家专业从事 EPS 系统开发的高科技公司，具有独立开发C-EPS系统总成及控制器的能力。开发的EPS产品最大工作电流可以达到80A，能够实现无缝车速助力，并具有柔性开启和柔性关闭助力功能。广州跨越汽车零部件工贸有限公司生产的 C-EPS 已向国内多家汽车厂商进行配套，配套车型包括吉利豪情、夏利 N3、长安之星等。在 2008 年还与北京清华大学汽车研究所共同完成 EPS 转向器产品样件和小批生产工作，性能和指标已达到日本铃木的相应标准。
从现状看国内的EPS发展迅速，尤其在控制策略的研究上，但对于细节的优化上还与国外有着很大的差距。目前国内的EPS的大量生产也是一个重要的问题，我国还要有一段很长的路要走。
随着动力转向技术的发展，线控动力转向系统( SBW)是随着汽车电子技术发展的最新成果而成长起来的一种全新转向系统。SBW相比于之前的转向系统有着巨大的进步，但由于技术的限制，现在只能在一些概念车上使用。例如：德国奔驰的概念车F400Carving，宝马汽车公司的概念车BMWZ22，应用了Steer By Wire 技术，马自达概念车流雅、丰田Fine- N等都采用了线控转向系统。随着电子技术的发展，汽车电子化将大大提高，那么转向系统的机械系统将由电缆与电子信号取代[3]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/2038.html
