### 汽车电动助力转向系统的设计说明
#### 第1章 绪论
##### 1.1 汽车转向系统简介
汽车转向系统作为确保车辆行驶方向的关键组件，其性能直接影响着汽车的整体操控性、稳定性和安全性。现代汽车转向系统主要包括转向操纵机构、转向器以及转向传动机构三个部分。
- **转向操纵机构**：驾驶员通过方向盘进行操作，传递转向信号至转向器。
- **转向器**：将方向盘的旋转运动转换为直线运动，同时起到减速增矩的作用。
- **转向传动机构**：将转向器输出的力传递给转向轮，使其偏转。
当前主要转向技术包括手动转向技术(MS)、液压助力转向技术(HPS)、电控液压助力转向技术(ECHPS)、电动助力转向技术(EPS)、四轮转向技术(4WS)、主动前轮转向技术(AFS)以及线控转向技术(SBW)。其中，EPS因其节能、环保、可变助力等特点，在现代汽车工业中受到广泛关注。
##### 转向系的设计要求
转向系统的设计需满足多项关键要求：
1. **避免车轮侧滑**：确保所有转向轮围绕同一瞬时转向中心旋转，避免轮胎过度磨损及降低行驶稳定性。
2. **自动回正功能**：转向结束后，转向轮应在无需驾驶员干预的情况下自动回到直线行驶位置。
3. **避免共振**：确保在任何行驶状态下，转向轮不会产生共振现象。
4. **最小化摆动**：转向传动机构与悬架配合时，应最小化车轮的摆动幅度。
5. **高机动性**：具备快速转向及小转弯半径的能力。
6. **操作轻便**：减轻驾驶员的操作负担。
7. **减震功能**：减少转向轮碰撞障碍物时传递给方向盘的冲击力。
8. **间隙调整机制**：转向机构中的球头连接处应设有消除磨损间隙的调节装置。
9. **安全防护措施**：在发生碰撞事故时，转向系统应配备保护驾驶员的安全设计。
10. **运动一致性**：确保转向轮的运动方向与方向盘的旋转方向一致。
##### 1.2 EPS的特点与发展现状
**EPS与其他系统的比较**
- **能源消耗**：EPS仅在转向时启动电动机，而HPS中的液压泵始终处于运行状态，导致燃油消耗增加。EPS的燃油效率明显优于HPS。
- **可靠性与维护**：EPS不存在液压系统常见的漏油问题，且在发动机失效情况下仍能提供助力支持。相比之下，HPS可能因漏油或发动机故障而丧失助力。
- **噪音水平**：EPS仅在电动机工作时产生轻微噪音，而HPS在系统内存在空气或油量不足时会产生较大的噪音。
- **操作体验**：EPS提供更加平滑的转向体验，无需克服回位弹簧或油压阻力。
- **结构紧凑性**：EPS的结构更为紧凑，减少了所需的原件数量，使得装配更加便捷。
**EPS的特点**
- **节能环保**：EPS使用电池供电，几乎不直接消耗燃油，无燃油泄漏风险，对环境友好。
- **装配便利**：EPS的主要部件集成为一体，减少了许多液压系统的原件，简化了安装过程。
- **高效性**：EPS的效率远高于传统的液压系统，可达90%以上。
- **良好的路感反馈**：通过软件调整，EPS能够根据车速调整助力程度，提供更佳的驾驶体验。
- **优秀的回正性能**：通过调整EPS控制器的软件设置，可以优化转向轮的回正性能。
- **动力性**：EPS系统仅在转向时启用，不直接消耗发动机功率，确保发动机的动力输出。
**EPS在国外的应用状况**
EPS最初由日本铃木公司在上世纪80年代初应用于微型轿车上，随后得到了快速发展。随着技术的进步，EPS已广泛应用于各类车型中，成为一种主流转向技术。未来，EPS将继续以其节能、环保、高效等优势在全球范围内得到推广和应用。
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