1、系列的非接触式扭矩传感器。电流传感器我们选用闭环霍尔传感器，它的优点是电路形式简单成本相对较低，精度和线性度较好，响应时间较快，温度漂移较小。表电流传感器主要参数型式闭环霍尔电流传感器额定电流测量范围输出电流精度.摄氏度匝数比电源士.的电流控制的上层控制器用来确定电动机的目标电流。根据的特点，上层控制策略分为助力控制回正控制和阻尼控制。的电流控制方式控制过程为控制器根据转向盘转矩传感器的输出和车速超过气的输出由助力特性确定电动机的目标电流,然后电流控制器控制电动机的电流，使电动机输出目标助力矩。因此的控制要解决两个问题确定助力特性跟踪该助力特性。整个控制器可以分为上下两层，上层控制器用来根据基本助力特性及其补偿调节，进行电动机目标电流的决策，下层控制器通过控制电动机电枢两端的电压，跟踪目标电流。图的电流控制.助力控制助力控制是。

2、计圆柱形压缩螺旋弹簧，载荷平稳，要求时弹簧总的工作次数小于，弹簧中要能宽松地穿过根直径为的轴弹簧两端固定外径,自由高度。选择材料由弹簧工作条件可知，对材料无特殊要求，选用组碳素弹簧钢丝。因弹簧的工作次数小于，载荷性质属Ⅱ类，。计算弹簧丝直径表弹簧丝直径的计算计算项目计算依据和内容计算结果选择旋绕比估初算弹簧丝直径计算曲度系数计算弹簧丝的许用切应力计算弹簧丝直径取按,取.取.取计算弹簧圈数和弹簧的自由高度表弹簧圈数和自由高度的计算计算项目计算依据和内容计算结果工作圈数总圈数节距自由高度.各端死圈取，故,则,取稳定性验算高径比.，满足稳定性要求。几何参数和结构尺寸的确定弹簧外径弹簧内径弹簧工作图.弹簧的极限载荷.弹簧的安装载荷弹簧刚度安装变形量最大变形量极限变形量安装高度.工作高度.极限高度.齿轮轴轴承的校核校核圆锥滚子轴承，轴承。

3、积小精度高抗干扰能力强刚度相对较高，易实现绝对转角和角速度的测量，但是成本较高。因此扭矩传感器类型的选取根据的性能要求综合考虑。图扭矩传感器我们选用非接触式扭矩传感器。如图所示为非接触式扭矩传感器的典型结构。输入轴和输出轴由扭杆连接起来，输入轴上有花键，输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时，输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量，使得花键上的磁感强度改变，磁感强度的变化，通过线圈转化为电压信号。信号的高频部分由检测电路滤波，仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式，因而寿命长，可靠性高，不易受到磨损，有更小的延时，受轴的偏转和轴向偏移的影响更小。现在已经广泛用于轿车和轻型车中，是传感器的主流产品。本次设计选用了德国公司生产。

4、.齿顶圆直径齿根圆直径.齿宽.因为相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即。齿轮法面基圆齿距为齿条法面基圆齿距为取齿条法向模数为.齿条齿顶高齿条齿根高.法面齿距.校核齿面接触疲劳强度查表得，.查图得，.取.，.所以.斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合传动级精度.取.齿面接触疲劳强度满足要求齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析图转向横拉杆的运动分析简图如图，当转向盘从锁点向锁点转动，每只前轮大约从其正前方开始转动，因而前轮从左到右总共转动约。当转向轮右转，即梯形臂或转向节由绕圆心转至时，齿条左端点移至的距离为同理计算转向轮左转，转向节由绕圆心转至时，齿条左端点移至的距离为.齿轮齿条啮合长度应大于即取。齿轮齿条传动受力分析若略去齿面间的摩擦力，则作用于节点的法向力可分解为径向力和分力，分力又可分解为圆周力和轴向力。间隙调整弹簧的设计计算设计要求设。

5、片电磁离合器型式干式单片电磁离合器额定时间连续功耗.额定转矩.线圈阻抗.减速机构减速机构用来增大电动机传递给转向器的转矩。它主要有两种形式双行星齿轮减速机构和涡轮蜗杆减速机构。由于减速机构对系统工作性能的影响较大，因此在降低噪声提高效率和左右转向操作的对称性方面对减速机构提出了较高的要求。扭矩传感器扭矩传感器用以检测转向盘转矩的大小和方向，以及转向盘转角的大小和方向，它是系统的控制信号之。精确可靠低成本的扭距传感器是决定能否占领市场的关键因素之。扭距传感器主要有接触式和非接触式两种。常用的接触式主要指电位计式传感器有摆臂式双排行星齿轮式和扭杆式三种类型，而非接触式转矩传感器主要有光电式和磁电式两种。前者的成本低，但受温度和磨损影响易发生漂移使用寿命较低。，需要对制造精度和扭杆刚度进行折中，难以实现绝对转角和角速度的测量。后者的。

6、在转向过程转向角增大中为减轻转向盘的操纵力通过减速机构把电机转矩作用到机械转向系转向轴齿轮齿条上的种基本控制模式。步骤如下输入由车速传感器测得的车速信号输入由转向盘转矩传感器测得的转向盘力矩的大小和方向根据车速和转向盘转矩，由助力特性得到电动机目标电流通过电动机电流控制器控制电动机输出力矩。在这基本控制过程中，助力特性曲线确定系统的控制目标，决定着系统的性能。系统的助力特性曲线属于车速感应型，在同转向盘力矩输入下，电动机的目标电流会随着车速的增加而降低，能较好地兼顾轻便性与路感的要求。图直线性助力特性图.阻尼控制阻尼控制是针对汽车高速直线行驶稳定性和快速转向收敛性提出的。汽车高速直线行驶时，如果转向过于灵敏“轻便”，驾驶员就会有通常说的“飘”的感觉，这给驾驶会带来很大的危险。为了提高高速行驶时驾驶的稳定性，提出在死区范围内进行。

7、距,轴承极限转速,采用脂润滑，预期寿命初步计算当量动负荷,暂选近似中间值.。另查表得.计算轴承应有的基本额定动负荷查表得又ε初选轴承型号查机械工程及自动化简明设计手册,选择轴承,.，其基本额定静负荷.验算并确定轴承型号,为.,轴向载荷系数应为.计算当量动载荷验算轴承的寿命即高于预期寿命，能满足要求。上轴承选择比下轴承稍大的型号,同样满足要求。键的计算式中传递的转矩，单位为•轴的直径，单位为键的接触长度，单位为键与轮毂接触高度单位为许用挤压应力，单位为。选用型键，公称尺寸键的接触长度应该大于,则圆头普通平键型的尺寸参考键和键槽的断面尺寸参考。第章的关键部件和控制策略.的关键部件选型电动机电动机根据的指令输出适宜的转矩，般采用无刷永磁直流电动机，无刷永磁电动机具有无激励损耗效率较高体积较小等特点。电机是的关键部件之，对的性能有很大。

8、与设计。本次设计以轿车为参考，采用齿轮齿条式转向器，对转向器中的关键元件齿轮和齿条进行了结构设计及强度校核，对转向横拉杆进行了运动分析从而确定了齿条行程，对自动间隙调整弹簧进行了选取，还对齿轮轴轴承进行选取并进行了寿命验算，并对键的强度进行了校核对中的助力控制部分进行了研究与选装。其中主要是对其关键元件电动机离合器减速机构及扭矩传感器等的功能要求进行了分析，并且对的电流控制及上层控制策略助力控制回正控制及阻尼控制进行了逐论述。致谢经过三个月刻苦钻研，终于完成了我毕业论文。首先要衷心感谢我尊敬的导师闫春利老师的悉心指导和关心。论文的选题思路的确定关键技术的突破课题实施以及论文撰写都是在闫老师悉心指导下完成的闫老师严谨的治学态度渊博的学识刻苦的治学精神，都让我受益匪浅。值此论文完成之际，谨向闫老师致以崇高的敬意和诚挚的感谢。同时，。

9、影响。由于控制系统需要根据不同的工况产生不同的助力转矩，具有良好的动态特性并容易控制，这些都要求助力电机具有线性的机械特性和调速特性。此外还要求电机低转速大扭矩波动小转动惯量小尺寸小质量轻可靠性高抗干扰能力强。我们采用的永磁直流电机，主要参数如表所示。表电动机基本参数型式永磁式直流电动机额定时间分钟标称输出额定转速额定转矩.额定电流旋转方向正反转允许最大电流电磁离合器电磁离合器是保证电动助力只在预定的范围内起作用。当车速电流超过限定的最大值或转向系统发生故障时，离合器便自动地切断电动机的电源，恢复手动控制转向。此外，在不助力的情况下，离合器还能够消除电动机的惯性对转向的影响。为了减少与不需要转向助力时驾驶车辆感觉的差别，离合器不仅具有滞后输出的特性，同时还具有半离合器状态区域。离合器采用干式电磁式离合器，主要参数见表。表干式单。

10、过程中，有两种情况需要考虑回正力矩过大，引起转向盘位置超调回正力矩过小，转向盘不能回到中间位置。对于前种情况而言，可以利用电动机的阻尼来防止出现超调。后种情况则需要对助力进行补偿，以增加回正能力。根据转向盘转矩和转动的方向可以判断转向盘是否处于回正状态。回正控制的内容有低速行驶转向回正过程中，系统桥实行断路控制，保持机械系统原有的回正特性高速行驶转向回正时，为防止回正超调，采用阻尼控制。结论电动助力转向系统是现代汽车的“高新技术产品”，所谓“高”是指其技术含量高，包括电力电子微控制器传感器机械和安全工程等几个技术领域。所谓“新”是指其应用现代电力电子和信息技术以后，研制开发出比传统的系统更加节能环保高性能成本低高效率等特点的新产品。它的发展离不开电力电子技术和现代控制技术的革新。本文的主要内容是对机械转向系统进行总体方案的选择。

11、整个设计工作及论文的撰写期间，各位老师在诸多方面给予了我极大的帮助指点和支持，他们严谨的工作态度，以及对学科发展的敏锐洞察力让我深深敬佩，是我毕生学习的榜样。在此谨向他们表示衷心的感谢!另外，我还对关心支持该设计的同学深表谢意！恳请答辩尊师批评指正，不胜感激。参考文献王望予.汽车设计.北京机械工业出版社，.余志生.汽车理论.北京机械工业出版社，年.陈家瑞.汽车构造下，机械工业出版社年月，第四版刘品，李哲.机械精度设计与检测基础.哈尔滨哈尔滨工业出版社，.刘惟信.汽车设计.北京清华大学出版社，.张昌华.电动助力转向系统的研究与设计.武汉理工大学，张镇锋.汽车电动助力转向器电控单元的研究.武汉理工大学，李书龙.汽车电动助力转向系统的研究与开发.东南大学，王常友.汽车电动助力转向系统试验台设计研究.武汉理工大学，钱瑞明.汽车转向传动。

12、尼控制，适当加重转向盘的助力，最终体现在高速行驶时手感的“稳重”。汽车在高速行驶时，由于路面偶然因素的干扰引起的侧向加速度较大，传到转向盘的力矩比低速行驶时要大，为了抑制这种横摆振动，必须采用阻尼控制此外，转向盘转向后回到中间位置时，由于电动机的惯性存在，在不加其他控制情况下，助力系统的惯性比机械式转向系统的惯性大，转向回正时不容易收敛，此时，也需要采用阻尼控制。采用阻尼控制时，只需要将电动机输出为制动状态，就可以使电动机具有阻尼效果。.回正控制当汽车以定的车速行驶时，由于转向轮主销后倾角和主销内倾角的存在，使得转向轮具有自动回正的作用。随着车速的提高，回正转矩增大，而同时轮胎与地面的侧向附着系数却减小，两者综合作用使得回正性能提高。驾驶员松开转向盘后，随着作用在转向盘上的力的减小，转向盘将在回正力矩的作用下回正。在转向盘回正。

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