汽车EPS机械转向系统的研究与分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车EPS机械转向系统的研究与分析口王胜口杨强1．陕西广播电视大学工程管理系西安7100682．北方华山机电设备公司西安710043摘要：在电动助力转向系统(EPS)机械转向系统的数学模型以及三维模型的基础上，采用Simulink进行模拟仿真，研究了其机械转向系统在PD控制下力阶跃输入时不同、对齿轮齿条位移输出的影响，以及在角正弦输入下不同输入角频率的机械转向系统的位移输出。关键词：电动助力转向系统机械传动Simulink仿真中图分类号：TH132．4；U463．4文献标识码：A文章编号：

2、1000—4998f2011)08—0036—04电动助力转向系统EPS(ElectricPowerSteering变化。System)是近年来出现的一类新型动力转向系统，它使综合以上假设，由负载产生的作用力可表示用电动机的动力帮助驾驶员进行转向。EPS系统是在为：原有机械转向系统的基础上增加电动机、传感器、控制=T(，k，w,p)r+(1)器和减速器等部件后组成的汽车转向系统⋯。机械转式中：随转向横拉杆位移的增大而近似弹性增向系统以驾驶员的体力作为转向能源．由转向操纵机大，回正弹性系数K主要受车速的影响，是车速的构、转向器

3、和转向传动机构3大部分组成。要研究EPS函数，另外弹性系数与刚度k、旋绕比W、所受的载荷系统的特性，首先应对汽车机械转向系统的结构和动P也有关系，为路面变化对系统的干扰。在实际中，力学特征予以研究[2]。本文针对典型的汽车机械转向作为一随机信号加入到系统中，使计算更接近实际系统进行了研究，分析了其结构组成和动态特性并提情况[3,43。出了新的观点。采用齿轮齿条式机械转向系统．驾驶员的转向力矩是通过一个齿轮齿条传递到转向横拉杆上，系统模1机械转向系统数学模型的建立型如图1和图2所示。1．1EPS机械转向系统考虑在汽车行驶条件和

4、环境(车速和路况等)不改变，驾驶员不过快操纵方向盘的情况下，忽略转向系统的间隙特性，对转向系统负载特性提出以下几点假设：①转向系统需要克服一个弹性力，该力与转向横拉杆的位移成正比；②转向系统的摩擦力和轮胎与地面接触部分的摩擦力仅与横拉杆位移的导数成正比，与其高阶导数无关；③环境与条件改变时，特别是车速变化时，①中涉及的弹性系数和②中涉及的摩擦因数发生收稿日期：2011年2月[6]ZigbeeAlliance．ZigBeeSpecificationV1．0[z]．ZigBeemetElectronics，2009，55(2)：

5、422—430．Alliance，2005．[9]JunguoZhang，WenbinLi，ZhifengXia，eta1．The[7]Bake~N．ZigBeeandBluetoothStrengthsandWeaknessesImplementationofCommunicationforCC2430一BasedforIndustrialApplications[J]．Computing＆ControlEngin—WirelessSensorNetworkNodes『C]．5thInternationalCon—eeri

6、ngJournal，2005，16(2)：20-25．fereneeonWirelessCommunications，Networkingand[8]Gill，K．，Shuang—HuaYang，FangYao，eta1．AZigbee-basedMobileComputing．Beijing,China．2009．HomeAutomationSystem[J]．IEEETransactionsonConsu一(编辑丁罡)2011／8机械制造49卷第564期学兔兔www.xuetutu.com图中：为方向盘的转角；ac为横拉

7、杆的位移；为方向盘输入扭矩；m为横拉杆质量；b为转向轴阻尼系数；尺为齿轮的半径；K为转向轴的转动惯量。1．2机械转向系统模型齿轮齿条机械转向系统包括：方向盘、转向柱、转向横拉杆以及转向小齿轮。驾驶员操纵方向盘的转向力矩通过转向小齿轮作用到转向横拉杆上．还需要克服方向盘扭杆的摩擦和为方向盘加速转动提供能量；转向横拉杆通过转向梯形转动转向轮，还需要克服齿轮齿条的摩擦和轮胎对转向横拉杆的反作用力[5，引。系统可由如下运动方程描述：=Td--K(Oh。)-b}。(dO~／dt)(2)，n茹=K(Oh—／R。)／R一6广(dx]dt)

8、(3)代人参数可得：0．0408=一115(Oh—／0．078)-o．30h+sgn(0h)(4)32~=115(／0．078)／0．078-653xr-F~+sgn(x)(5)式中：R=9185(6)=l15(0h。／0．078)(7)式中：为方向盘转动惯量；6为转向横拉杆的阻尼系数；b