動力轉向系統(tǒng)的設計論文畢業(yè)設計

1、<p><b>　　技術學院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　姓名 、、、 </p><p>　　專業(yè) 汽車運用技術 </p&g

2、t;<p>　　任 務 下 達 日 期 年 月 日</p><p>　　設計（論文）開始日期 年 月 日</p><p>　　設計（論文）完成日期 年 月 日</p><p

3、>　　設計（論文）題目： </p><p>　　A·編制設計 </p><p>　　B·設計專題（畢業(yè)論文） 動力

4、轉向系統(tǒng)的設計 </p><p>　　指 導 教 師 </p><p>　　系（部）主 任 、、、 </p><p><b>　　＿＿年＿＿月＿＿日</b></

5、p><p><b>　　、、、技術學院</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄</p><p>　　機械工程 系汽車運用技術專業(yè)，學生 、、、 于 年 月 日</p><p>　　進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。</p><p>　　設計題目：

6、 </p><p>　　專題（論文）題目： </p><p>　　指導老師： </p><p>　　答辯委員會根據學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據學生答辯情況，經答辯委員會討論評定，給予學生

7、 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。</p><p>　　答辯委員會 人，出席 人</p><p>　　答辯委員會主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會副主任（簽字）：

8、 </p><p>　　答辯委員會委員： ， ， ， ， ， ， </p><p>　　、、、技術學院畢業(yè)設計（論文）評語</p>

9、<p>　　第 頁</p><p>　　共 頁</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）及答辯評語： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年

10、來，隨著社會生活的汽車化，汽車的保有量不斷增加，由此造成交通情況錯綜復雜.使得駕駛員轉向盤的操作頻率增大這就需要減輕駕駛疲勞，提高操縱的輕便性和靈活性。因此對動力轉向系統(tǒng)的要求也越來越高，它具有工作無噪聲，靈敏度高體積小，能夠吸收來自不平路面的沖擊力，在現(xiàn)代轎車上得到十分廣泛的應用。</p><p>　　動力轉向系統(tǒng)已成為一些轎車的標準設置，全世界約有一半的轎車采用動力轉向。隨著汽車電子技術的發(fā)展，目前一些轎車已

11、經使用電動助力轉向器，使汽車的經濟性、動力性和機動性都有所提高。動力轉向系統(tǒng)又可分為液壓動力轉向系統(tǒng)和電動助力動力轉向系統(tǒng)。 </p><p>　　本次設計為動力轉向系統(tǒng)的設計，在設計中介紹了動力轉向系統(tǒng)的有關知識及工作原理，動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展過程等內容。對自己來說， 這次畢業(yè)設計不僅使自己對以往知識的再次回顧，而且把所學內容整體的系統(tǒng)的結合，理論與實踐結合起來，從中得到不少收益。</p><

12、p>　　關鍵詞：動力轉向系統(tǒng)，液壓，電動，設計</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In recent years, as the social life of automobile, automobile ownership increased, the resulting complex traffic conditio

13、ns. driver's steering wheel operation frequency increases the need to reduce driving fatigue, improve the manipulation of light and flexibility. The requirements for power steering systems are also getting higher and

14、 higher, it has no noise, high sensitivity small, able to absorb impact from uneven road, on the modern cars are very widely used. </p><p>　　Power steering systems have become some of the cars of standard se

15、tting, about half of the cars in the world with power steering. With the development of auto electronic technology, currently some cars already use electric power steering, economy, power and mobility of the automobile i

16、ncreased. Power steering system can be divided into hydraulic power steering systems and electric power steering system. </p><p>　　The design for the design of the power steering system, in design of power

17、steering system is described in the relevant knowledge and works, content, such as the development of the power steering system. For them, the graduation design not only has its back on the previous knowledge, and the c

18、ombination of the overall system of study, combining theory and practice, gain many benefits.</p><p>　　Keywords: power steering, hydraulic, electric, design</p><p><b>　　目錄</b></p&

19、gt;<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目錄1</b></p><p>　　第一章 汽車動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展過程2</p><p>　　第二章動力轉向系統(tǒng)的介紹4</p><p>

20、　　2.1電子控制動力轉向系統(tǒng)4</p><p>　　2.1.1流量控制式EPSTOP5</p><p>　　2.1.2反力控制式EPSTOP5</p><p>　　2.1.3閥靈敏度控制式EPSTOP6</p><p>　　2.2電動式電子控制動力轉向系統(tǒng)7</p><p>　　第三章 動力轉向系統(tǒng)8&

21、lt;/p><p>　　3.1液壓動力轉向系統(tǒng)8</p><p>　　3.1.1液壓動力轉向系統(tǒng)的組成8</p><p>　　3.1.2液壓動力轉向系統(tǒng)的工作過程11</p><p>　　3.2電動助力動力轉向系統(tǒng)11</p><p>　　第四章 動力轉向系統(tǒng)與操縱穩(wěn)定性的關系15</p><

22、p>　　4.1電動助力轉向系統(tǒng)對操縱穩(wěn)定性的影響17</p><p>　　第五章 動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢19</p><p>　　5.1電子控制轉向系統(tǒng)的最終發(fā)展趨勢19</p><p>　　5.2線控動力轉向系統(tǒng)20</p><p>　　5.2.1線控轉向系統(tǒng)的發(fā)展概況20</p><p>　　5.2

23、.2線控轉向系統(tǒng)的結構及工作原理20</p><p>　　5.2.3線控轉向系統(tǒng)的性能特點21</p><p>　　5.2.4線控轉向的關鍵技術22</p><p>　　5.2.5線控轉向系統(tǒng)的前景展望23</p><p>　　第六章 動力轉向機構的設計24</p><p>　　6.1動力轉向機構布置方案2

24、4</p><p>　　6.2分配閥的結構方案：27</p><p>　　6.3動力轉向器的類型27</p><p>　　第七章 結束語30</p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p>　　第一章 汽車動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展過程</p><p>

25、;　　科學技術的迅猛發(fā)展，極大地促進了汽車技術和汽車工業(yè)的高速發(fā)展。汽車的發(fā)展，歸根結底就是汽車各大系統(tǒng)與各大結構的技術發(fā)展。汽車轉向系統(tǒng)的發(fā)展歷程，與汽車發(fā)動機的發(fā)展歷程極其相似，先是主體機械部分的發(fā)展，主體機械部分發(fā)展到一定的穩(wěn)定階段后，其控制部分隨后迅速發(fā)展。</p><p>　　作為汽車的一個重要組成部分，汽車轉向系統(tǒng)是決定汽車主動安全性的關鍵總成，如何設計汽車的轉向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是

26、各汽車生產廠家和科研機構的重要研究課題。特別是在車輛高速化、駕駛人員非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛人群，汽車的操縱設計顯得尤為重要。汽車轉向系統(tǒng)經歷了純機械式轉向系統(tǒng)、液壓助力轉向系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng)3個基本發(fā)展階段。</p><p>　　機械式的轉向系統(tǒng)，由于采用純粹的機械解決方案，為了產生足夠大的轉向扭矩需要使用大直徑的轉向盤，這樣一來，占用駕駛室的空間很大，整個機構顯得比較笨拙，駕駛員

27、負擔較重，特別是重型汽車由于轉向阻力較大，單純靠駕駛員的轉向力很難實現(xiàn)轉向，這就大大限制了其使用范圍。但因結構簡單、工作可靠、造價低廉，目前在一部分轉向操縱力不大、對操控性能要求不高的微型轎車、農用車上仍有使用。1953年通用汽車公司首次使用了液壓助力轉向系統(tǒng)，此后該技術迅速發(fā)展，使得動力轉向系統(tǒng)在體積、功率消耗和價格等方面都取得了很大的進步。</p><p>　　80年代后期，又出現(xiàn)了變減速比的液壓動力轉向系統(tǒng)

28、。在接下來的數年內，動力轉向系統(tǒng)的技術革新差不多都是基于液壓轉向系統(tǒng)，比較有代表性的是變流量泵液壓動力轉向系統(tǒng)(Variable Displacement Power Steering Pump)和電動液壓助力轉向(Electric Hydraulic Power Steering，簡稱EHPS)系統(tǒng)。變流量泵助力轉向系統(tǒng)在汽車處于比較高的行駛速度或者不需要轉向的情況下，泵的流量會相應地減少，從而有利于減少不必要的功耗。電動液壓轉向系統(tǒng)

29、采用電動機驅動轉向泵，由于電機的轉速可調，可以即時關閉，所以也能夠起到降低功耗的功效。</p><p>　　液壓助力轉向系統(tǒng)使駕駛室變得寬敞，布置更方便，降低了轉向操縱力，也使轉向系統(tǒng)更為靈敏。由于該類轉向系統(tǒng)技術成熟、能提供大的轉向操縱助力，目前在部分乘用車、大部分商用車特別是重型車輛上廣泛應用。</p><p>　　但是液壓助力轉向系統(tǒng)在系統(tǒng)布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨

30、損與噪聲等方面存在不足。</p><p>　　EPS在日本最先獲得實際應用，1988年日本鈴木公司首次開發(fā)出一種全新的電子控制式電動助力轉向系統(tǒng)，并裝在其生產的Cervo車上，隨后又配備在Alto上。此后，電動助力轉向技術得到迅速發(fā)展，其應用范圍已經從微型轎車向大型轎車和客車方向發(fā)展。日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司，美國的Delphi公司，英國的Lucas公司，德國的ZF公司，都研制出了各自的EP

31、S。</p><p>　　電動助力轉向系統(tǒng)將最新的電力電子技術和高性能的電機控制技術應用于汽車轉向系統(tǒng)，能顯著改善汽車動態(tài)性能和靜態(tài)性能、提高行駛中駕駛員的舒適性和安全性、減少環(huán)境的污染等。因此，該系統(tǒng)一經提出，就受到許多大汽車公司的重視，并進行開發(fā)和研究，未來的轉向系統(tǒng)中電動助力轉向將成為轉向系統(tǒng)主流。</p><p>　　第二章動力轉向系統(tǒng)的介紹</p><p>

32、;　　汽車轉向系統(tǒng)可按轉向的能源不同分為機械轉向系統(tǒng)和動力轉向系統(tǒng)兩類。機械轉向系統(tǒng)是依靠駕駛員操縱轉向盤的轉向力來實現(xiàn)車輪轉向；動力轉向系統(tǒng)則是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機產生的液體壓力或電動機驅動力來實現(xiàn)車輪轉向。所以動力轉向系統(tǒng)也稱為轉向動力放大裝置。</p><p>　　動力轉向系統(tǒng)由于使轉向操縱靈活、輕便，在設計汽車時對轉向器結構形式的選擇靈活性增大，能吸收路面對前輪產生的沖擊等優(yōu)點，因此已在各國

33、的汽車制造中普遍采用。但是，具有固定放大倍率的動力轉向系統(tǒng)的主要缺點是：如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統(tǒng)是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態(tài)下轉動轉向盤的力，則當汽車以高速行駛時，這一固定放大倍率的動力轉向系統(tǒng)會使轉動轉向盤的力顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進行方向控制；反之，如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統(tǒng)是為了增加汽車在高速行駛時的轉向力，則當汽車停駛或低速行駛時，轉動轉向盤就會顯得非常吃力。電子控制技術在汽車動力轉向系

34、統(tǒng)的應用，使汽車的駕駛性能達到令人滿意的程度。電子控制動力轉向系統(tǒng)在低速行駛時可使轉向輕便、靈活；當汽車在中高速區(qū)域轉向時，又能保證提供最優(yōu)的動力放大倍率和穩(wěn)定的轉向手感，從而提高了高速行駛的操縱穩(wěn)定性。</p><p>　　2.1電子控制動力轉向系統(tǒng)</p><p>　　電子控制動力轉向系統(tǒng)（簡稱EPS-Electronic Control Power Steering），根據動力源不同

35、又可分為液壓式電子控制動力轉向系統(tǒng)（液壓式EPS）和電動式電子控制動力轉向系統(tǒng)（電動式EPS）。液壓式EPS是在傳統(tǒng)的液壓動力轉向系統(tǒng)的基礎上增設了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子控制單元根據檢測到的車速信號，控制電磁閥，使轉向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調，從而滿足高、低速時的轉向助力要求。電動式EPS是利用直流電動機作為動力源，電子控制單元根據轉向參數和車速等信號，控制電動機扭矩的大小和方向。電動機的扭矩由電磁離合器

36、通過減速機構減速增扭后，加在汽車的轉向機構上，使之得到一個與工況相適應的轉向作用力。</p><p>　　液壓式電子控制動力轉向系統(tǒng)</p><p>　　電子控制動力轉向系統(tǒng)（EPS）可以在低速時減輕轉向力以提高轉向系統(tǒng)的操縱性；在高速時則可適當加重轉向力，以提高操縱穩(wěn)定性。液壓式電子控制動力轉向系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓動力轉向系統(tǒng)的基礎上增設電子控制裝置而構成的。根據控制方式的不同，液壓式電子

37、控制動力轉向系統(tǒng)又可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。</p><p>　　2.1.1流量控制式EPSTOP</p><p>　　以凌志牌轎車采用的流量控制式動力轉向系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)主要由車速傳感器、電磁閥、整體式動力轉向控制閥、動力轉向油泵和電子控制單元等組成。電磁閥安裝在通向轉向動力缸活塞兩側油室的油道之間，當電磁閥的閥針完全開啟時，兩油道就被電磁閥旁路。流量控制式動

38、力轉向系統(tǒng)就是根據車速傳感器的信號，控制電磁閥閥針的開啟程度，從而控制轉向動力缸活塞兩側油室的旁路液壓油流量，來改變轉向盤上的轉向力。車速越高，流過電磁閥電磁線圈的平均電流值越大，電磁閥閥針的開啟程度越大，旁路液壓油流量越大，液壓助力作用越小，使轉動轉向盤的力也隨之增加。這就是流量控制式動力轉向系統(tǒng)的工作原理。</p><p>　　2.1.2反力控制式EPSTOP</p><p>　　以反

39、力控制式動力轉向系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)主要由轉向控制閥、分流閥、電磁閥、轉向動力缸、轉向油泵、儲油箱、車速傳感器及電子控制單元等組成。轉向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉閥式動力轉向控制閥的基礎上增設了油壓反力室而構成。扭力桿的上端通過銷子與轉閥閥桿相連，下端與小齒輪軸用銷子連接。小齒輪軸的上端部通過銷子與控制閥閥體相連。轉向時，轉向盤上的轉向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。當轉向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉變形時，控制閥體和轉閥閥桿之間將發(fā)生相對轉動，于是就改

40、變了閥體和閥桿之間油道的通、斷關系和工作油液的流動方向，從而實現(xiàn)轉向助力作用。</p><p>　　分流閥是把來自轉向油泵的機油向控制閥一側和電磁閥一側進行分流的閥。按照車速和轉向要求，改變控制閥一側與電磁閥一側的油壓，確保電磁閥一側具有穩(wěn)定的機油流量。</p><p>　　固定小孔的作用是把供給轉向控制閥的一部分流量分配到油壓反力室一側。</p><p>　　電磁

41、閥的作用是根據需要將油壓反力室一側的機油流回儲油箱電子控制單元（ECU）根據車速的高低線性控制電磁閥的開口面積。當車輛停駛或速度較低時，ECU使電磁線圈的通電電流增大，電磁閥開口面積增大，經分流閥分流的機油，通過電磁閥重新回流到儲油箱中，所以作用于柱塞的背壓（油壓反力室壓力）降低。于是柱塞推動控制閥轉閥閥桿的力（反力）較小，因此只需要較小的轉向力就可使扭力桿扭轉變形，使閥體與閥桿發(fā)生相對轉動而實現(xiàn)轉向助力作用。</p>&

42、lt;p>　　當車輛在中高速區(qū)域轉向時，ECU使電磁線圈的通電電流減小，電磁閥開口面積減小，所以油壓反力室的油壓升高，作用于柱塞的背壓增大，于是柱塞推動轉閥閥桿的力增大，此時需要較大的轉向力才能使閥體與閥桿之間作相對轉動（相當于增加了扭力桿的扭轉剛度），而實現(xiàn)轉向助力作用，所以在中高速時可使駕駛員獲得良好的轉向手感和轉向特性。</p><p>　　2.1.3閥靈敏度控制式EPSTOP</p>

43、<p>　　閥靈敏度控制式EPS是根據車速控制電磁閥，直接改變動力轉向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）來控制油壓的方法。這種轉向系統(tǒng)結構簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉向力的自由度，可以獲得自然的轉向手感和良好的轉向特性。</p><p>　　以89型地平線牌轎車所采用的閥靈敏度控制式動力轉向系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)在轉向控制閥的轉子閥作了局部改進，并增加了電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等。</

44、p><p>　　轉子閥的可變小孔分為低速專用小孔（lR、1L、2R、2L）和高速專用小孔（3R、3L）兩種，在高速專用可變孔的下邊設有旁通電磁閥回路。圖 7所示為該系統(tǒng)的閥部等效液壓回路，其工作過程如下：</p><p>　　當車輛停止時，電磁閥完全關閉，如果此時向右轉動轉向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小的轉向扭矩作用下即可關閉，轉向油泵的高壓油液經lL流向轉向動力缸右腔室，其左腔

45、室的油液經3L、2L流回儲油箱。所以此時具有輕便的轉向特性。而且施加在轉向盤上的轉向力矩越大，可變小孔lL、2L的開口面積越大，節(jié)流作用越小，轉向助力作用越明顯。</p><p>　　隨著車輛行駛速度的提高，在電子控制單元的作用下，電磁閥的開度也線性增加，如果向右轉動轉向盤，則轉向油泵的高壓油液經lL、3R旁通電磁閥流回儲油箱。此時，轉向動力缸右腔室的轉向助力油壓就取決于旁通電磁閥和靈敏度低的高速專用可變孔3R的

46、開度。車速越高，在電子控制單元的控制下，電磁閥的開度越大，旁路流量越大，轉向助力作用越?。辉谲囁俨蛔兊那闆r下，施加在轉向盤上的轉向力越小，高速專用小孔3R的開度越大，轉向助力作用也越小，當轉向力增大時，3R的開度逐漸減小，轉向助力作用也隨之增大。由此可見，閥靈敏度控制式動力轉向系統(tǒng)可使駕駛員獲得非常自然的轉向手感和良好的速度轉向特性。</p><p>　　2.2電動式電子控制動力轉向系統(tǒng)</p>&

47、lt;p>　　液壓式動力轉向系統(tǒng)由于工作壓力和工作靈敏度較高，外廓尺寸較小，因而獲得了廣泛的應用。在采用氣壓制動或空氣懸架的大型車輛上，也有采用氣壓動力轉向的。但這類動力轉向系統(tǒng)的共同缺點是結構復雜、消耗功率大，容易產生泄漏，轉向力不易有效控制等。近年來隨著微機在汽車上的廣泛應用，出現(xiàn)了電動式電子控制動力轉向系統(tǒng)，簡稱電動式EPS。</p><p>　　電動式EPS通常由扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元

48、（ECU）、電動機和電磁離合器等組成。電動式EPS是利用電動機作為助力源，根據車速和轉向參數等，由電子控制單元完成助力控制，其原理可概括如下：</p><p>　　當操縱轉向盤時，裝在轉向盤軸上的扭矩傳感器不斷地測出轉向軸上的扭短信號，該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元。電控單元根據這些輸入信號，確定助力扭矩的大小和方向，即選定電動機的電流和轉向，調整轉向輔助動力的大小。電動機的扭矩由電磁離合器通過減速機構減

49、速增扭后，加在汽車的轉向機構上，使之得到一個與汽車工況相適應的轉向作用力。</p><p>　　電動式EPS有許多液壓式動力轉向系統(tǒng)所不具備的優(yōu)點：</p><p>　　1.將電動機、離合器、減速裝置、轉向桿等各部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，使其結構緊湊、質量減輕。一般電動式EPS的質量比液壓式EPS質量輕25%左右。</p><p>　　2.沒有液壓式

50、動力轉向系統(tǒng)所必須的常運轉轉向油泵，電動機只是在需要轉向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。</p><p>　　3.省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉向油泵補充油，也不必擔心漏油。</p><p>　　4.可以比較容易地按照汽車性能的需要設置、修改轉向助力特性。</p><p>　　第三章 動力轉向系統(tǒng)</p><p>　　3.

51、1液壓動力轉向系統(tǒng)</p><p>　　3.1.1液壓動力轉向系統(tǒng)的組成</p><p>　　1-轉向盤；2-轉向軸；3-轉向控制閥；4-轉向螺桿；5-齒條—活塞；6-扇齒；7-搖臂；8-轉向主拉桿；9-轉向節(jié)；10-轉向橫拉桿；11-轉向梯形臂；12-轉向油罐；13-轉向油泵；R-右轉向動力腔；L-左轉向動力腔</p><p>　　齒條齒輪式轉向系統(tǒng)已迅速成為汽車

52、、小型貨車及SUV上普遍使用的轉向系統(tǒng)類型。 其工作機制非常簡單。 齒條齒輪式齒輪組被包在一個金屬管中，管外， 并用橫拉桿連在一起。</p><p>　　小齒輪連在轉向軸上。 轉動方向盤時，齒輪就會旋轉，從而帶動齒條運動。 齒條各齒端的橫拉桿連接在轉向軸的轉向臂上（請參見上圖）。齒條齒輪式齒輪組有兩個作用：</p><p>　　1.將方向盤的旋轉運動轉換成車輪轉動所需的線性運動。 <

53、/p><p>　　2.提供齒輪減速功能，從而使車輪轉向更加方便。</p><p>　　在大多數汽車中，一般要將方向盤旋轉三到四周，才能讓車輪從一個鎖止位轉到另一個鎖止位（從最左側轉到最右側）。轉向傳動比是指方向盤轉向程度與車輪轉向程度之比。例如，如果將方向盤旋轉一周（360度）會導致車輪轉向20度，則轉向傳動比就等于360除以20，即18:1。比率越高，就意味著要使車輪轉向達到指定距離，方向盤

54、所需要的旋轉幅度就越大。 但是，由于傳動比較高，旋轉方向盤所需要的力便會降低。比率越低，轉向反應就越快，您只需小幅度旋轉方向盤即可使車輪轉向達到指定距離。這正是運動型汽車夢寐以求的特性。 由于這些小型汽車很輕，因此比率較低，轉動方向盤也不會太費力。</p><p>　　一般而言，輕便車和運動型汽車的轉向傳動比要小于大型車和貨車。有些汽車使用可變傳動比轉向系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中，齒條齒輪式齒輪組的中心與外側具有不同的齒距

55、（每厘米的齒數）。 這不僅能提高汽車轉向時的響應速度（齒條靠近中心位置），還能減少車輪在接近轉向極限時的作用力</p><p>　　當在動力轉向系統(tǒng)中應用齒條齒輪時，齒條的設計會略有不同。部分齒條包含一個中心有活塞的圓筒。 活塞連接在齒條上。 圓筒上有兩個油孔，分別位于活塞的兩側。 當向活塞的一側注入高壓液體時，將迫使活塞向另一側運動，進而帶動齒條運動，這樣便提供了輔助動力。我們將在隨后介紹提供高壓液體的組件，它

56、同時也能決定向齒條的哪一側供應這些高壓液體</p><p>　　首先，讓我們來了解另一種轉向系統(tǒng)。目前，眾多貨車和SUV上都在使用循環(huán)球式轉向系統(tǒng)。 其轉動車輪的拉桿與齒條齒輪式轉向系統(tǒng)稍有不同。循環(huán)球式轉向器有一個堝桿。 您可以將此轉向器想像為兩部分。 第一部分是帶有螺紋孔的金屬塊。此金屬塊外圍有切入的輪齒，這些輪齒與驅動轉向搖臂的齒輪相結合（參見上圖）。 方向盤連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金屬塊的孔內。

57、轉動方向盤時，它便會轉動螺栓。由于螺栓與金屬塊之間相對固定，因此旋轉時，它不會像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動金屬塊旋轉，進而驅動轉動車輪的齒輪。螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當齒輪轉動時，這些滾珠將循環(huán)轉動。 滾珠軸承有兩個作用： 第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。 如果齒輪溢出，則會在轉動方向盤時感覺到。而如果轉向器中沒有滾珠，輪齒之間會暫時脫離，從而造成方向盤松動。<

58、/p><p>　　循環(huán)球式系統(tǒng)中的動力轉向工作原理與齒條齒輪式系統(tǒng)類似。 其輔助動力也是通過向金屬塊一側注入高壓液體來提供的?，F(xiàn)在讓我們看一下構成動力轉向系統(tǒng)的其他組件。在動力轉向系統(tǒng)中，除齒條齒輪機制或循環(huán)球機制外，還有幾個重要組件。用于轉向的液壓動力由回轉式滑片泵提供（參見上圖）。 此泵由汽車發(fā)動機通過傳送帶和皮帶輪進行驅動。 它包含一組在橢圓形泵室內旋轉的伸縮式葉片。當葉片旋轉時，這些葉片會從壓力較低的回流管吸

59、入液壓油，并迫使其流向壓力較高的出口。 泵所提供的流量取決于汽車發(fā)動機的速度。 泵的設計必須能在發(fā)動機怠速時提供足夠的流量。 因此，當發(fā)動機加速運轉時，該泵提供的液體會遠遠超過實際的需求。泵中含有一個減壓閥，用于確保壓力不會升得太高。當發(fā)動機高速運轉時，由于泵中吸入了太多液體，因而更需要減壓閥來降低壓力。 只有駕駛員對方向盤施加作用力（如開始轉向）時，動力轉向系統(tǒng)才會向其提供支持。 如果駕駛員沒有施加作用力（如沿直線駕駛時），該系統(tǒng)則

60、不會提供任何援助。</p><p>　　方向盤上用于檢測到這種作用力的設備叫旋轉閥。旋轉閥的關鍵部位是扭力桿。 扭力桿是一根細金屬桿，在向其施加扭矩時，它會發(fā)生扭轉。扭力桿的頂端連接在方向盤上，底端則連接在小齒輪或堝桿（用于轉動車輪）上，這樣扭力桿中的扭矩便等于駕駛員用來轉動車輪的扭矩。駕駛員用來轉動車輪的扭矩越大，扭力桿扭轉的幅度就越大。</p><p>　　轉向軸中的輸入裝置形成了滑閥

61、總成的內部結構。 它也與扭力桿的頂端相連。 扭力桿的底端連接在滑閥的外側。 扭力桿還會轉動轉向器的輸出裝置，以使其與小齒輪或蝸桿相連，具體取決于汽車的轉向系統(tǒng)類型。當扭力桿扭轉時，它會使滑閥的內側相對于外側旋轉。 由于滑閥的內側也連接在轉向軸上（從而與方向盤相連），因此滑閥內外側之間的旋轉程度取決于駕駛員在方向盤上所施加扭矩的大小。</p><p>　　3.1.2液壓動力轉向系統(tǒng)的工作過程</p>

62、<p>　　1-溢流閥；2-液壓泵；3-節(jié)流閥；4-安全閥；5-轉向控制閥；6-液壓泵；7-方向盤</p><p>　　1.直線行駛：閥5不動，在中位，卸荷。</p><p>　　2.左轉向：閥5右移，在左位，左轉。</p><p>　　3.右轉向：閥5左移，在右位，右轉。</p><p>　　3.2電動助力動力轉向系統(tǒng)</p

63、><p>　　電動助力轉向（簡稱EPS）系統(tǒng)利用直流電動機提供轉向動力，輔助駕駛員進行轉向操作。電動助力轉向系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)相比具有很多優(yōu)點。EPS主要由扭距傳感器，車速傳感器，電動機，減速機構和電子控制單元（ECU）等組成。</p><p>　　1.汽車電子化是當前汽車技術發(fā)展的必然趨勢。繼電子技術在發(fā)動機、變速器、制動器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應用之后,EPS在轎車和輕型汽車領域正

64、逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉向系統(tǒng)并向更大型轎車和商用客車方向發(fā)展,它己成為世界汽車技術發(fā)展的研究熱點和前沿技術之一,所以它具有廣泛的應用前景。</p><p>　　2.按轉向動力能源不同,汽車轉向系統(tǒng)可分為機械式轉向系統(tǒng)和動力轉向系統(tǒng)兩大類。</p><p>　　3.傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)就是由簡單的機械來傳遞動力,主要的組成是有方向盤、轉向器總成、以及轉向拉桿等零件組成。</p><

65、;p>　　4.隨著電子技術的發(fā)展,電子控制式機械—液壓動力轉向系統(tǒng)應運而生,該系統(tǒng)在某些性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓動力轉向系統(tǒng),但仍然無法根除液壓動力轉向系統(tǒng)的固有缺憾就是管內壓力和油的泄露，替代液壓動力轉向系統(tǒng)的趨勢。</p><p>　　電動助力轉向系統(tǒng)突出的優(yōu)勢體現(xiàn)在：</p><p>　?。?）降低了燃油消耗。液壓動力轉向系統(tǒng)需要發(fā)動機帶動液壓油泵，使液壓油不停地流動，浪費了部分

66、能量。相反電動助力轉向系統(tǒng)（EPS）僅在需要轉向操作時才需要電機提供的能量，該能量可以來自蓄電池，也可來自發(fā)動機。而且,能量的消耗與轉向盤的轉向及當前的車速有關。當轉向盤不轉向時，電機不工作，需要轉向時，電機在控制模塊的作用下開始工作,輸出相應大小及方向的轉矩以產生助動轉向力矩，而且，該系統(tǒng)在汽車原地轉向時輸出最大轉向力矩，隨著汽車速度的改變，輸出的力矩也跟隨改變。該系統(tǒng)真正實現(xiàn)了"按需供能"，是真正的"按

67、需供能型"（on-demand）系統(tǒng)。汽車在較冷的冬季起動時，傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)反應緩慢，直至液壓油預熱后才能正常工作。由于電動助力轉向系統(tǒng)設計時不依賴于發(fā)動機而且沒有液壓油管，對冷天氣不敏感，系統(tǒng)即使在-40℃時也能工作，所以提供了快速的冷起動。由于該系統(tǒng)沒有起動時的預熱，節(jié)省了能量。不使用液壓泵，避免了發(fā)動機的寄生能量損失，提高了燃油經濟性，裝有電動助力轉向系統(tǒng)的車輛和裝有液壓助力轉向系統(tǒng)的車輛對比實驗表明，在不轉向情況下，裝

68、有電動助力轉向系統(tǒng)的國輛燃油消耗降低2.5%，在使用轉向情況下，燃油</p><p>　　（2）增強了轉向跟隨性。在電動助力轉向系統(tǒng)中，電動助力機與助力機構直接相連可以使其能量直接用于車輪的轉向。該系統(tǒng)利用慣性減振器的作用，使車輪的反轉和轉向前輪擺振大大減水。因此轉向系統(tǒng)的抗擾動能力大大增強和液壓助力轉向系統(tǒng)相比，旋轉力矩產生于電機，沒有液壓助力系統(tǒng)的轉向遲滯效應，增強了轉向車輪對轉向盤的跟隨性能。</p&

69、gt;<p>　　（3）改善了轉向回正特性。直到今天，動力轉向系統(tǒng)性能的發(fā)展已經到了極限,電動助力轉向系統(tǒng)的回正特性改變了這一切。當駕駛員使轉向盤轉動一角度后松開時，該系統(tǒng)能夠自動調整使車輪回到正中。該系統(tǒng)還可以讓工程師們利用軟件在最大限度內調整設計參數以獲得最佳的回正特性。從最低車速到最高車速，可得到一簇回正特性曲線。通過靈活的軟件編程，容易得到電機在不同車速及不同車況下的轉矩特性，這種轉矩特性使得該系統(tǒng)能顯著地提高轉向

70、能力，提供了與車輛動態(tài)性能相機匹配的轉向回正特性。而在傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)中，要改善這種特性必須改造底盤的機械結構，實現(xiàn)起來有一定困難。</p><p>　?。?）提高了操縱穩(wěn)定性。通過對汽車在高速行駛時過度轉向的方法測試汽車的穩(wěn)定特性。采用該方法，給正在高速行駛（100km/h）的汽車一個過度的轉角迫使它側傾，在短時間的自回正過程中，由于采用了微電腦控制，使得汽車具有更高的穩(wěn)定性，駕駛員有更舒適的感覺。</

71、p><p>　　（5）提供可變的轉向助力。電動助力轉向系統(tǒng)的轉向力來自于電機。通過軟件編程和硬件控制，可得到覆蓋整個車速的可變轉向力?？勺冝D向力的大小取決于轉向力矩和車速。無論是停車，低速或高速行駛時，它都能提供可靠的，可控性好的感覺，而且更易于車場操作。</p><p>　　對于傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，可變轉向力矩獲得非常困難而且費用很高，要想獲得可變轉向力矩，必須增加額外的控制器和其它硬件。但在電

72、動助力轉向系統(tǒng)中，可變轉向力矩通常寫入控制模塊中，通過對軟件的重新編寫就可獲得，并且所需費用很小。</p><p>　　（6）采用"綠色能源"，適應現(xiàn)代汽車的要求。電動助力轉向系統(tǒng)應用"最干凈"的電力作為能源，完全取締了液壓裝置，不存在液壓助力轉向系統(tǒng)中液態(tài)油的泄漏問題，可以說該系統(tǒng)順應了"綠色化"的時代趨勢。該系統(tǒng)由于它沒有液壓油，沒有軟管、油泵和密封

73、件，避免了污染。而液壓轉向系統(tǒng)油管使用的聚合物不能回收，易對環(huán)境造成污染。</p><p>　?。?）系統(tǒng)結構簡單，占用空間小，布置方便，性能優(yōu)越。由于該系統(tǒng)具有良好的模塊化設計，所以不需要對不同的系統(tǒng)重新進行設計、試驗、加工等,不但節(jié)省了費用，也為設計不同的系統(tǒng)提供了極大的靈活性，而且更易于生產線裝配。由于沒有油泵、油管和發(fā)動機上的皮帶輪，使得工程師們設計該系統(tǒng)時有更大的余地，而且該系統(tǒng)的控制模塊可以和齒輪齒條

74、設計在一起或單獨設計，發(fā)動機部件的空間利用率極高。該系統(tǒng)省去了裝于發(fā)動機上皮帶輪和油泵，留出的空間可以用于安裝其它部件。許多消費者在買車時非常關心車輛的維護與保養(yǎng)問題。裝有電動助力轉向系統(tǒng)的汽車沒有油泵，沒有軟管連接，可以減少許多憂慮。實際上，傳統(tǒng)的液壓轉向系統(tǒng)中，液壓油泵和軟管的事故率占整個系統(tǒng)故障的53%，如軟管漏油和油泵漏油等。</p><p>　?。?）生產線裝配性好。電動助力轉向系統(tǒng)沒有液壓系統(tǒng)所需要的

75、油泵、油管、流量控制閥、儲油罐等部件，零件數目大大減少，減少了裝配的工作量，節(jié)省了裝配時間，提高了裝配效率。</p><p>　　電動助力轉向系統(tǒng)自20世紀80年代中期初提出以來，作為今后汽車轉向系統(tǒng)的發(fā)展方向，必將取代現(xiàn)有的機械轉向系統(tǒng)、液壓助力轉向系統(tǒng)和電控制液壓助力轉向系統(tǒng)。</p><p>　　第四章 動力轉向系統(tǒng)與操縱穩(wěn)定性的關系</p><p>　　汽車

76、的操縱穩(wěn)定性與轉向系的專項性能直接相關，隨著汽車行駛車速的不斷增加，汽車在行駛時的轉向性能必須受到高度重視，特別是在高速行駛時的必須具有良好的轉向性能。具體來講：高速行駛轎車的良好轉向性能是指轉向精確、直接、反應迅速、轉向力適中、有自動回正能力、駕駛員能從方向盤中感受到充分的信息等。這些就是所謂的“轉向系的直接感受特性”。要達到這些要求，最重要的就是在方向盤小轉角范圍內，轉向車輪轉角應與方向盤轉角成正比關系，操舵力與方向盤轉角成正比關系

77、，操舵力的大小適當，摩擦阻力小，系統(tǒng)遲滯小，回正后殘留轉角小。</p><p>　　配備電動助力裝置的汽車轉向系統(tǒng)，應盡量不悖于駕駛員原有的駕駛習慣，這樣駕駛員才能在轉向時得心應手。轉向驅動力矩與助力矩之間的理想關系應具備以下幾點：</p><p>　　1.在轉向驅動力矩很小的區(qū)域內希望助力矩越小越好，甚至不施加助力，以便保持較好的路感和節(jié)約能源。</p><p>

78、　　2.在低速行駛低速轉向過程中，為使轉向輕便，降低駕駛員勞動強度，助力效果應當明顯。</p><p>　　3.原地轉向時的轉向阻力矩相當大，此時應盡可能發(fā)揮較大的助力轉向效果，且助力矩增幅應較大。</p><p>　　4.隨著車速的增升高，轉向驅動力矩很小時不助力的區(qū)域應增大。</p><p>　　5.原地轉向時，助力矩增加到一定值時應保持恒定，以免助力電動機因負

79、荷過大而出現(xiàn)故障。</p><p>　　6.形式轉向時，助力矩增加到一定值時也應保持恒定，以便駕駛員駕駛時可以明顯感到路面反力的增加，知道安全駕駛。</p><p>　　7.高速行駛時停止助力，以便駕駛員獲得良好的路感，保證行車安全。</p><p>　　8.助力矩不能大于同工礦下無助力時的轉向驅動，即助力矩應小于轉向阻力局，否則將出現(xiàn)“打手”現(xiàn)象。</p&g

80、t;<p>　　9.各區(qū)段過度要平滑，以避免操舵力出現(xiàn)跳躍感。</p><p><b>　　轉向系統(tǒng)受力分析：</b></p><p>　　EPS系統(tǒng)所受的力主要有駕駛員作用在方向盤的操縱力、點擊的助力矩和整個轉向系統(tǒng)所受的阻力矩。駕駛員在轉向時作用在方向盤上的操縱力，同時在EPS系統(tǒng)的電動機助力下，通過轉向機構克服轉向阻力矩，從而實現(xiàn)對汽車的轉向。轉向

81、時駕駛員作用在方向盤上的作用力以及電動機作用的助力矩大小與汽車整個轉向系統(tǒng)所受的阻力矩有關。</p><p>　?。?）駕駛員的操縱力</p><p>　　駕駛員對汽車的操縱力分成兩種情況：一、改變汽車行駛方向是駕駛員作用在轉向盤上的切向力；二、保持汽車行駛方向不變(包括直線運動和固定某個方向的于東)時駕駛員保持方向盤不動的力。這種在車輪轉向角位置保持不變，行車時駕駛員作用在轉向盤上的力稱

82、為方向盤把持力。</p><p>　　（2）EPS的阻力矩</p><p>　　按產生的來源不同，EPS的阻力矩大體上可分為“繞主銷的主力矩”和“轉向系的阻力矩”兩大部分。這些轉向阻力距的各組成部分都隨轉向盤轉角、車速、輪胎偏離角、轉向盤轉動角速度和車輛側偏角變化而變化。</p><p>　?、俎D向系阻力矩主要包括“轉向系摩擦力矩”，“轉向系復原力矩”和“轉向系慣性

83、力矩”三部分?！稗D向系摩擦力矩”主要指轉向系的各部分之間的干摩擦阻力矩的總和?！稗D向系復原力矩”主要由轉向系內回位彈簧、內橡膠襯套等彈性變形引起的回復力產生的。“轉向系慣性力矩”主要由轉向系內各部分在運動過程轉速的變化所形成的。</p><p>　?、凇袄@主銷的阻力矩”大部分是由路面和輪胎間的轉矩形成的，它受路面狀態(tài)、輪胎特性、車輪定位參數和負荷等的影響，隨著車速和轉向輪偏離角的變化而變化。</p>

84、<p>　　通?！袄@主銷的阻力矩”按汽車不同的行車方式，分成“原地轉向阻力矩”和“行車轉向阻力局”兩種。原地轉向：指靜止不動的汽車進行轉向時，首先是輪胎發(fā)生扭轉變形，繼之以輪胎和路面之間發(fā)生滑移，稱這一情況所產生的轉向阻力矩為原地轉向阻力矩。</p><p>　　行車轉向阻力矩指對行駛的汽車進行轉向時產生的阻力矩。行車轉向比原地轉向車速增加了，接地面積滾動成分增加，轉向阻力矩也突然減小。不過，車輛如以

85、更高的車速轉向行駛，由于輪胎發(fā)生偏離形成自動回正力矩，促使輪胎平面和輪胎行進方向趨向一致。這樣行車轉向中所受轉向阻力距就大致和原地轉向時相仿。高速行車中，由輪胎偏離角所引起的轉向阻力矩是隨主銷后傾角增大而增大的。</p><p>　　因此影響“繞主銷的阻力矩”的因素有輪胎接地的單位面積壓力、接地面積、摩擦系數等。顯然，負荷愈大，輪胎氣壓愈低，原地轉向阻力矩也將愈大。同時輪胎和路面間的摩擦系數增大，原地轉向阻力矩也

86、將增大。</p><p>　?、邸半妱訖C阻力矩”是電動機為了提高汽車操縱的輕便性而對轉向系施加的力矩。它的大小由EPS的ECU根據傳感器傳來的車速和力矩信號來決定。</p><p>　　4.1電動助力轉向系統(tǒng)對操縱穩(wěn)定性的影響</p><p>　　關于衡量轉向操縱穩(wěn)定性的指標有不少，有些文獻中提到了包括轉向靈敏度、轉向系統(tǒng)剛度、轉向路感和回正性能等。但是這些指標或是

87、針對機械轉向系統(tǒng)或液壓轉向系統(tǒng)，或是針對汽車操縱穩(wěn)定性來說，對于裝有電動助力轉向系統(tǒng)的汽車轉向操縱性能卻沒有提出一個明確的評價指標。還在一些文獻中隊EPS系統(tǒng)的性能評價進行了探討，提出了包括轉向輕便性、轉向回正性、轉向盤中間位置性能、隨動靈敏性、助力性能在內的評價指標。但是沒有從理論上具體推出這些評價指標的表達式。</p><p>　　一個操縱性能良好的轉向系統(tǒng)，應滿足以下要求：（1）路感合適；（2）轉向靈敏；（

88、3）具有較好的操縱穩(wěn)定性。</p><p><b>　　1.轉向路感</b></p><p>　　汽車轉向的輕便性與路感時相互矛盾的，一般駕駛員都希望車輛轉向時力“輕”些好，即在轉向時系統(tǒng)提供很大的助力，這樣可以減少駕駛員的體力消耗，但轉向太“輕”又不好，因為轉向力中還包含著前輪側向力的信息，使汽車的運動狀態(tài)（包括車輪與路面的附著狀態(tài)）與駕駛員手上的力有一種對應關系，

89、這就是“路感”,如果這種“路感”很清晰，駕駛員就會感到“心中有數”，有把握地操縱汽車，所以轉向力又不能太小。確切地說，轉向力中雨前輪側向力有對應關系的那部分（回正力矩部分）不能太小，而與前輪側向力無關的各種摩擦力矩則越小越好。</p><p>　　汽車轉向輕便性是對低速行駛時（如原地轉向）提出的要求，而路感則是針對汽車高速行駛時提出。使駕駛員感到此種力反饋及其差別。清晰的路感，對駕駛員非常重要，特別是在高速行駛時

90、，它能夠給駕駛員提供一種正確判斷車輪與路面附著情況的信息，讓駕駛員心中有數，以便在不同的道路條件下，采用合適的運行方式（高速，轉向和制動），確保車輛的行駛安全。因此，在某種意義上說，路感實際上是給與駕駛員操縱汽車的一種安全感，做到心中有數、防患于未然。通常，路感按汽車的行駛狀態(tài)或轉向盤的位置，可與分高速直線行駛、轉向和回正過程的路感。</p><p><b>　　2.轉向靈敏度</b><

91、;/p><p>　　轉向靈敏度對汽車操縱十分重要，它是衡量汽車操縱性能的主要指標，反應了汽車隊對轉向動作的響應快慢。它可以采用汽車的側向加速度對轉角的微分來表示，也可用汽車的橫擺角速度與轉角之比來表示。這里選擇從轉向盤轉角到汽車的橫擺角速度的傳遞函數來表示轉向靈敏度，因為更能直接體現(xiàn)電動助力轉向系統(tǒng)和汽車系統(tǒng)的綜合性能。</p><p><b>　　3.轉向回正能力</b>

92、;</p><p>　　在汽車行駛中駕駛員進行轉向時，回正力矩能夠使轉向盤自動地回到中間位置，這有助于駕駛員回正方向，但有時回正力矩會帶來過多的沖擊，使得轉向穩(wěn)定性變差。傳統(tǒng)的助力轉向系統(tǒng)能通過它的慣性和自身的摩擦產生一些阻尼效果，但卻是很被動。相反，在EPS系統(tǒng)中可以通過控制助力電機來獲得適當的阻尼效果。另一方面，轉向系統(tǒng)內部摩擦損失力矩過大時，又就會阻礙轉向盤的回正。就此，提出一種通過控制電機提供回復助力，可

93、以獲得良好的回正能力。</p><p>　　第五章 動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p><p>　　電動動力轉向系統(tǒng)經過十幾年的發(fā)展，在降低自重、減少生產成本，控制系統(tǒng)發(fā)熱、電流消耗、內部摩擦，整車進行匹配獲得合理的助力特性以及保證良好的路感方面取得了重大進步。電動助力轉向系統(tǒng)在操縱舒適性和安全性、節(jié)能等方面充分顯示了其優(yōu)越性，如今已在輕型車和轎車上得到應用并具有良好的工作性能。隨著直流電機性

94、能的改進，其應用范圍將越來越廣。特別是低排放汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車、電動汽車將構成未來汽車發(fā)展的主體，這給電子控制轉向系統(tǒng)帶來了更加廣闊的應用前景。 </p><p>　　5.1電子控制轉向系統(tǒng)的最終發(fā)展趨勢</p><p>　　1．改善控制系統(tǒng)性能、減小控制單元和驅動單元的體積及降低控制系統(tǒng)的制造成本，使之更好地與不同檔次汽車相適應。如改進電動機控制技術，消除由于電動機慣性大、

95、摩擦力所帶來的轉向路感不足等缺點，使電動助力轉向系統(tǒng)也</p><p>　　能應用于重型載貨汽車上。</p><p>　　2．實現(xiàn)電動助力轉向系統(tǒng)控制單元與汽車上其他控制單元的通訊聯(lián)系，以實現(xiàn)整車電子控制系統(tǒng)一體化。</p><p>　　3．將根據車速、轉矩、轉向角、轉向速度、橫向加速度、前軸重力等多種信號進行與汽車特性相吻合的綜合控制，以獲得更好的轉向路感。<

96、;/p><p>　　4．提高系統(tǒng)的可靠性。這應從提高系統(tǒng)各部件的可靠性入手，如采用非接觸式轉矩傳感器。</p><p>　　5．提高系統(tǒng)的安全性。采用取消轉向盤的SBWS系統(tǒng)后，駕駛室有更大的空間用于布置被動安全部件，減少了危險發(fā)生時對乘員的傷害。</p><p>　　電動轉向技術由于其技術先進，性能優(yōu)越，未來必將取代其他動力轉向技術，成為動力轉向技術的主流。線控動力轉

97、向系統(tǒng)將是動力轉向系統(tǒng)的發(fā)展方向，是未來汽車對安全性、操縱穩(wěn)定性和舒適性的更高要求，有著很好的發(fā)展前景。</p><p>　　當然，在汽車邁向全面線控轉向之前，電動轉向系統(tǒng)是“中站”，是第一步，當汽車裝有電動轉向系統(tǒng)時，其中的轉向電動機將接受一系列傳感器信號，例如轉向控制、動態(tài)穩(wěn)定控制等，最后機械的部分一個一個消失，逐漸變成了全面線控轉向。</p><p>　　5.2線控動力轉向系統(tǒng)<

98、;/p><p>　　汽車轉向性能是汽車的主要性能之一，轉向系統(tǒng)的性能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，它對于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。如何合理地設計轉向系統(tǒng)，使汽車具有良好的操縱性能，始終是設計人員的重要研究課題。在車輛高速化、駕駛人員非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛人群，汽車的易操縱性設計顯得尤為重要。線控轉向系統(tǒng)（Steering –

99、 By - WireSystem，簡稱SBW）的發(fā)展，正是迎合這種客觀需求。它是繼EPS后發(fā)展起來的新一代轉向系統(tǒng)，具有比EPS操縱穩(wěn)定性更好的特點，而且它在轉向盤和轉向輪之間不再采用機械連接，徹底擺脫傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)所固有的限制，在給駕駛員帶來方便的同時也提高了汽車的安全性。</p><p>　　5.2.1線控轉向系統(tǒng)的發(fā)展概況</p><p>　　德國奔馳公司在1990年開始了前輪線控轉向

100、的研究，并將它開發(fā)的線控轉向系統(tǒng)應用于概念車F400Carving上。日本Koyo也開發(fā)了線控轉向系統(tǒng)，但為了保證系統(tǒng)的安全，仍然保留了轉向盤與轉向輪之間的機械部分，即通過離合器連接，當線控轉向失效時通過離合器結合回復到機械轉向。寶馬汽車公司的概念車BMWZ22，應用了SteerByWire技術，轉向盤的轉動范圍減小到160°，使緊急轉向時駕駛員的忙碌程度得到了很大降低。意大利Bertone設計開發(fā)的概念車“FILO”，雪鐵龍

101、越野車“C-Crosser”，Daimlerchrysler概念車“R129”，都采用了線控轉向系統(tǒng)。2003年日本本田公司在紐約國際車展上推出了LexusHPX概念車，該車也采用了線控轉向系統(tǒng)，在儀表盤上集成了各種控制功能，實現(xiàn)車輛的自動控制。估計幾年后，機械系統(tǒng)將由電纜與電子信號取代。</p><p>　　5.2.2線控轉向系統(tǒng)的結構及工作原理</p><p>　　1.線控轉向系統(tǒng)的結

102、構：</p><p>　　汽車線控轉向系統(tǒng)主要由轉向盤模塊、前輪轉向模塊、主控制器（ECU）以及自動防故障系統(tǒng)組成。</p><p><b>　　⑴轉向盤模塊</b></p><p>　　轉向盤模塊包括轉向盤組件、轉向盤轉角傳感器、力矩傳感器、轉向盤回正力矩電機。其主要功能是將駕駛員的轉向意圖（通過測量轉向盤轉角）轉換成數字信號并傳遞給主控制器

103、，同時主控制器向轉向盤回正力矩電機發(fā)送控制信號，產生轉向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應的路感信息。</p><p><b>　?、魄拜嗈D向模塊</b></p><p>　　前輪轉向模塊包括前輪轉角傳感器、轉向執(zhí)行電機、電機控制器和前輪轉向組件等。其功能是將測得的前輪轉角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉向盤完成所要求的前輪轉角，實現(xiàn)駕駛員的轉向意圖。&l

104、t;/p><p><b>　?、侵骺刂破?lt;/b></p><p>　　主控制器對采集的信號進行分析處理，判別汽車的運動狀態(tài)，向轉向盤回正力矩電機和轉向電機發(fā)送命令，控制兩個電機協(xié)調工作。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進行識別，判定在當前狀態(tài)下駕駛員的轉向操作是否合理。當汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時，前輪線控轉向系統(tǒng)將自動進行穩(wěn)定控制或將駕駛員錯誤的轉向操作屏

105、蔽，以合理的方式自動駕駛車輛，使汽車盡快恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p><b>　?、茸詣臃拦收舷到y(tǒng)</b></p><p>　　自動防故障系統(tǒng)是線控轉向系統(tǒng)的重要模塊，它包括一系列的監(jiān)控和實施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應的處理，以求最大限度的保持汽車的正常行駛。線控轉向技術采用嚴密的故障檢測和處理邏輯，以最大程度地提高汽車安全性能。</p>