轻型商用车电动转向助力特性的仿真分析

摘要

电动助力转向系统采用由电控单元控制的电机直接提供助力。它能够提高汽车的主动安全性，节约燃料，有利于环保且容易实现产品模块化，是一项符合未来汽车发展趋势的高新技术。最初的电动助力转向系统是应用在轿车上的，随着科学技术的进步，电动助力转向系统必将装备于轴荷较重的商用车上。因此，有必要对带电动转向系统的商用车的转向特性进行分析。本论文针对这一需求在以下方面开展工作：
　　 阐述了EPS系统的结构、工作原理及发展现状。讨论了转向系统的评价方法，转向盘力特性和路感，理想的助力特性曲线以及常见的助力特性。并对本课题建模的理论基础——多体动力学，建模所使用的工具——多体动力学软件ADAMS/car和控制系统分析软件MATLAB/simulink作了简要的介绍。
　　 以EQ1061车型为参考，在ADAMS/car中完成了前后均采用柔性体建模的钢板弹簧、前后都是非独立悬架的卡车模型的建模。论文对前后非独立悬架、钢板弹簧和转向系统模板的建立进行了详细的介绍，并对包含前后悬架、前后板簧，带助力电机的转向系，前后轮胎，发动机及变速器，传动系和车身的卡车整车模型的建模过程进行了介绍。在MATLAB/simulink中，给出了一种在低速时没有牺牲转向轻便性，在中、高速却能增强路感的车速感应型助力转向特性曲线，并进行了联合仿真。
　　 采用穷举法通过前悬架跳动试验和整车直线行驶试验仿真，讨论了变形转向的影响，并对模型进行了修正。
　　 通过定转向角加速试验仿真研究了整车模型的稳态特性；通过回正试验仿真研究了整车模型转向系统回正性能；通过双纽线试验仿真研究了电动助力系统的转向轻便性。仿真表明，安装电动助力转向系统的整车模型具有一定的不足转向特性，较好的回正能力和转向轻便性，采用的助力特性具有一定的合理性。