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1、机电工程2004年第21卷第8期Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.21No.82004·47·汽车可变转向比电动助力转向系统原理与仿真邱明(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)摘要:分析了汽车可变转向比电动助力转向系统工作原理及其对汽车中心操纵性能的影响。首先对差动轮系转向机构进行了静力学和运动学分析,然后建立了简化的动力学仿真模型。仿真的结果表明,基于差动轮系机构的电动助力转向系统能提高汽车中心操纵性能。关键词:电动助力转向;差动轮系;转向比中图分类号:U463.44文献标识码:A文章编号:1001-4551
2、(2004)08-0047-04ModelingandSimulationofVariableRatioElectricPowerAssistSteeringSystemQIUMing(CollegeofMachanicalScience&Engineering,NanjingUniversityofScience&Technology,Nanjing210094,china)Abstract:Thispaperconsiderstheanalysisanddesignofadifferentialgearmechanismtypeelectricpowerassistste
3、eringsystem.Thisautomotivesteeringsystemthecanvarytheoverallsteeringratioasafunctionofthevehicle’sforwardspeedshasthepotentialtoenhancetheon2centerhandlingperformanceofthevehiclefordifferentdrivingsituations.Dynamicsimulationresultsdemonstratethatdifferentialgearmechanismsteeringsystemiscap
4、ableimprovingtheon-centerhandlingperformanceofthevehi2cle.Keywords:electricpowerassiststeering;differentialgearmechanism;steeringratio汽车动力转向(PS)是影响驾驶员操纵稳定性、1可变转向比电动助力转向系统工作原理[1]舒适性和安全性的关键。电动助力转向(EPAS)及特点系统是一种全新的电力电子伺服系统,相对于传统液压动力转向(HPS)系统,它具有节约燃料、有利于定义转向柱转角与汽车前轮转角之比为转向环保、可控转向感觉等诸多优点,并且适应了新一
5、代比[4],传统的转向系统和采用蜗轮蜗杆的EPAS都电动汽车和智能汽车电子化、智能化要求。是一种不可变的转向比转向系统。但是在差动轮系EPAS的助力减速机构与电动机相连,起减速增EPAS中,差动轮系位于转向柱与转向小齿轮之矩的作用,它在EPAS中占有重要位置。助力机构间[5],因此转向比是变化的。设计应考虑汽车上转向机构安装空间的大小,结构1.1机械式可变转向比转向系统上应尽量简单、紧凑,正向转动效率高而逆向转动效如图1所示是一种没有采用助力机构的机械式率适当,并保证转动惯量、摩擦、间隙尽可能小。目前,基于转向柱助力方式的电动助力转向系统的减可变转向比转向系统,通过特殊的齿条
6、外形设计能速机构有两种形式:蜗轮蜗杆助力机构和差动轮系使方向盘在中心位置附近转向时使用通常的转向助力机构。前者在很多文献中都做了研究[2]。而基比,大角度转向时使用大的转向比,使得转向比随转于差动轮系机构的EPAS是一种可变转向比的电动向柱转角变化而变化。随着齿条离开平衡位置,它转向系统,它由于不采用离合器装置因而大大减少的运动也“变慢”,这就意味着齿条在相同的小齿轮[3]转角情况下移动距离更短,转向更省力。由此到达了控制系统中的滞后与超调,降低了控制系统的设计难度,提高了转向的安全可靠性。转向时轻快、高速时稳定的效果。收稿日期:2004-06-14修订日期:2004-07-
7、07作者简介:邱明(1976-),男,湖北武汉人,硕士,南京理工大学机械工程学院助教,研究方向:机电一体化,智能控制。·48·Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.21No.82004机电工程2004年第21卷第8期但机械式可变转向比转向系统存在如下限制:·z1·z3·∴θp=θs+θm(1)小转向比只发生在中心位置附近的区域内,z1+z3z1+z3因此它只能在高速公路上高速行驶(很少转向)的情令Nz1z31=,N2=z1+z3z1+z3况下适用;···
