电动助力转向系统建模与仿真研究-车辆工程专业论文.docxVIP

重庆大学硕士学位论文1 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 PAGE PAGE 10 1 绪论 1. 1 课题研究的目的和意义 本文是重庆市自然科学基金重点项目汽车动力及驱动系统综合控制的基础 性研究 批准号 8718研究内容的组成部分 目前轿车已经渐渐的走入寻常百姓家中 随着人们对轿车需求量的增大 对 它的技术要求也越来越高 环保 节能 驾驶方便不可避免地成为当今人们对汽 车的要求 电动助力转向系统EPS系统由于具有能耗低 环保性能较好 体 积小 重量轻 空间省等的性能而应运而生 近几年来 随着电子技术的发展 大幅度降低 EPS 的成本已成为可能 EPS 系统的装车率得到大幅度的提高 发展 前景十分广阔 尤其是在中国市场 具有巨大的发展潜力 在国外 如日本的大发汽车公司 三菱汽车公司 本田汽车公司 美国的 Delphi 汽车系统公司 TRW 公司及德国的 ZF 公司等 都相继研制出各自的 EPS Mercedes-Benz 和 Siemens Automotive 两大公司也共同投资 6500 万英镑用于开发 EPS 到目前为止 EPS 系统在轻微型轿车 厢式车上得到广泛的应用 并且每 年以 300 万套的速度发展 上装备的智能电子助力转向国内虽然已出现了一些装备 EPS 电动助力转向系统的汽车 但是目前仅有 2005 年 6 月上市的吉利自由舰 1.6L EPS系统是拥 有自主知识产权的 其它汽车上装备的 EPS 均来自国外公司的引进 尚无自主开 发 设计和生产的能力 高额的利润被国外公司所垄断 上装备的智能电子助力转向 EPS 电动助力转向系统是现代汽车转向系统的发展方向 已被我国列为高新 科技产业项目之一 据预测 到 2006 年,大约在欧洲上市的 50%的新车都将装上 EPS 以取代传统的液压助力转向系统 到 2010 年 全世界 30%的轿车将会安装 EPS[1] 目前 EPS 的产量正以 10%的速度递增 2007 年将达到 1140 万套 按此 发展速度 EPS 不久将占领全部轿车市场 我国汽车正以每年 30%的速度递增 目前绝大部分采用机械转向或液压助力转向 仅有少数采用电动助力转向器 按 照目前 EPS 应用的发展趋势 今后大部分微型车和轿车都将采用电动助力转向器 就近年来说 若 1/3 的微型车和轿车采用电动助力转向器 就将需要大约 80-100 万台电动助力转向器 随着时间的推移 其需求量将迅速增加 因此 电动助力 转向器的市场前景十分广阔 北京 重庆 深圳 吉林等城市都将 EPS 列入高新科技产业计划 清华大学 自 1992 年开始研究 EPS 曾研制出 EPS 的试验样机 并在试验台上进行了性能 试验 吉林大学已完成 EPS 在捷达车上的装车测试并通过吉林省科技厅鉴定 电 动助力转向标准研讨会已经于 2003 年 10 月在重庆汽车研究所召开 但由于国外 对 EPS 的技术必威体育官网网址 涉及核心技术的文章少 国内起步较晚等原因 目前国内还 不能完全掌握 EPS 的关键技术 本文的研究目的主要有以下几方面 通过选择适当的控制策略及参数 协调汽车操纵性与路感之间的关系 使 汽车在低速行驶时具有良好的操纵轻便性 高速时具有良好的操纵稳定性 在一 定程度上解决 轻 与 灵 的矛盾 EPS 与路面输入和汽车的其他子系统之间是互相联系 相互影响 互相制 约的 通过在建模中考虑系统内部和系统之间的这些影响 制约关系 更准确地 对 EPS 系统进行建模及分析 从而使设计的 EPS 系统具有更好的动态特性和抗干 扰性能 1. 2 传统动力转向技术的发展 1. 2. 1 机械式转向系统  l.转向盘 2.安全转向轴 3.转向节 4.转向轮 5.转向节臂 6.转向横拉杆 7.转向减振器 8.机械转向器 图 1.1 机械式转向系统 Fig 1.1 Mechanical Steering System 机械转向系统是指以驾驶员的体力作为动力进行转向的系统 其中所有传力 件都是机械的 汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘的力 通过转向器和一系 列的杆件传递到转向车轮来实现的 机械式转向系的结构如图 1.1 中所示 它主 要由转向操纵机构 转向器和转向传动机构三大部分组成 在早期的汽车上 转向机构非常简单 主要由一级齿轮传动机构和转向拉杆 等构成 其基本功能是将驾驶员的手动旋转操作转变为转向拉杆的左右移动 从 而带动车轮转动 随着汽车技术的发展 出现了更为复杂的机械转向机构 通常根据机械式转向器形式可以分为 齿轮齿条式 循环球式 蜗杆滚轮式 蜗杆指销式 应用最广泛的主要是齿轮齿条式和循环球式(