汽车电动液压助力转向系统助力特性的研究

摘要

本文以电动液压助力转向系统(EHPS)为研究对象,通过对EHPS系统助力特性曲线的分析和改进来研究系统的转向助力特性。电动液压助力转向系统采用电机驱动液压泵提供动力,电机转速取决于车速和方向盘转矩的大小,并由电控单元(ECU)运算和处理,最终控制电机转速,提供可变的助力。系统所提供的助力随车速和方向盘转矩变化而变化的特性称为转向系统的助力特性,与之相关的曲线叫助力特性其曲线,它决定着车辆的转向轻便性、转向路感和操纵稳定性。
　　本文详细介绍了电动液压助力转向系统的结构组成部分、液压系统种类、转向工作原理和系统主要特点,提出了EHPS系统助力特性研究的必要性,以及明确了助力特性曲线研究的重要性。根据研究的内容,阐述了助力特性的概念、要求和内容,介绍了曲线的概念、分类、设计原则及设计方法,并利用MATLAB数据拟合功能拟合出助力特性曲线函数表达式。根据三种基本曲线助力性能的优劣特点,提出了折线型助力特性曲线的改进方案,对改进前后曲线助力特性的分析来研究转向助力特性。通过分析系统电动机、液压泵、转阀、转向盘、扭杆、齿轮齿条转向器、液压缸和轮胎等组成部分的性能和原理,利用AMESim软件建立各个部件的子模型,最终搭建起整个系统的仿真模型。所以,本文以EHPS系统的助力特性曲线为重点对电动液压助力转向系统的助力特性进行研究。
　　本文对EHPS系统助力特性的研究,目的是为了得到良好的转向性能,即低速转向轻便,高速路感清晰,因为方向盘力矩和系统转向性能有着直接的关系,所以主要对转向盘力矩进行仿真分析。本文通过仿真对方向盘转矩、助力力矩和侧向加速度三者之间的关系进行分析,得到对折线型助力特性曲线改进前后助力特性的仿真分析结果。在AMESim模型的参数模式下设置参数,车辆行驶速度参数分别设为10km/h,40km/h和80km/h,控制模块函数曲线圆弧段半径分别为0.5,3.0和8.0,进行轻便性试验和路感试验的仿真分析,在对仿真结果分析的基础上,验证了折线型助力特性曲线的改进方案使助力转向性能在转向轻便和转向路感方面取得良好的效果。所以,仿真的结果可以证明助力特性研究的必要性和曲线设计方法的正确性,且得到了较好的汽车转向性能,提高了车辆的操纵性、安全性和稳定性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

引言

1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 汽车转向系统的发展概况

1.3 国外和国内的研究状况

1.4 选题的目的和意义

1.5 课题研究的主要内容

2 EHPS系统的介绍

2.1 EHPS系统的结构

2.2 EHPS系统的分类

2.3 EHPS系统的工作原理

2.4 EHPS系统的特点

2.4 本章小结

3 EHPS系统的助力特性和控制策略的研究

3.1 EHPS系统助力特性的概念

3.2 EHPS系统助力特性的要求

3.3 EHPS系统助力特性的分析

3.4 EHPS系统助力特性曲线的设计

3.5 折线型助力特性曲线的改进

3.6 EHPS系统的控制策略

3.7 本章小结

4 EHPS系统模型的建立

4.1 软件的介绍

4.2 EHPS系统的子模块模型

4.3 EHPS系统的总模型

5 EHPS系统助力特性的仿真分析

5.1 EHPS系统转向轻便性的仿真分析

5.2 EHPS系统转向路感的仿真分析

5.3 EHPS系统在不同车速下转向轻便性和转向路感的仿真分析

5.4 EHPS系统在改进型曲线圆弧段半径改变时的仿真分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢