目 录摘要与关键词-5前言 -5第一章 汽车转向系统-51.1 转向系统的发展概况-51.1.1 汽车转向系统的发展历程-51.2 转向系统的功用、组成及分类-61.2.1 转向系统的功用-61.2.2 汽车转向系统的类型-61.2.3 汽车转向系统的组成-61.2.4 电动助力转向系统的特点-7第二章 汽车转向器-82.1 转向器的分类-82.1.1 转向器的类型-82.2 汽车动力转向器的类型及工作原理-92.2.1 动力转向器的类型-92.2.2 液压动力转向系统的工作原理-9第三章 电动助力转向系统（EPS）-103.1 电动助力转向系统的工作原理及特点-103.1.1 电动助力转向系统的组成-103.1.2 EPS的优点-113.2 电动助力转向系统的分类-12 3.2.1 电动助力转向系统的类型-12 第四章 电动助力转向系统国内外研究现状-14 4.1.1 电动助力转向系统的发展概况-14 4.1.2 电动助力转向系统的发展趋势-14汽车电动助力转向系统及其研究现状摘要 本论文介绍论了汽车转向系统的发展及电动助力转向系统的工作原理，重点介绍了EPS的结构特点及分类，对EPS的研究与发展进行了展望。关键词 汽车；电动助力转向系统；研究现状Abstract and keywords Abstract：The development of automobile steering system and operational principle of EPS were introduced, characteristics and classification were comprehensively reviewed , research and development of EPS were prospected.Keywords：Automobile；Electric power steering system; Current research status.前言：转向系统是汽车的主要子系统之一，其性能直接关系到汽车的操纵稳定性和舒适性，对于确保行车安全，减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全和改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。 助力转向系统历经纯机械式、液压式、电控液压式、电动助力式以及处于研制阶段的线控式几个阶段。传统的动力转向一般采用液压助力，其结构复杂、功率消耗大、易泄露、转向助力不易控制。因此，人们一直在寻找一种更好的助力方式，以获得良好的路感、轻松的操纵力、较好的回正性、较高的抗干扰能力和较快的响应性。上个世纪80年代开始，人们开始研究电子控制式助力转向，简称EPS。EPS是在EHPS的基础上发展起来的，其结构简单，零件数量大大减少，可靠性增强，它取消了EHPS的液压油泵、液压管路、液压油缸和密封圈等配件，纯粹依靠电动机通过减速机构直接驱动转向机构，解决了长期以来的一直存在着液压管路泄露和效率低下的问题。第一章 汽车转向系统 1.1 转向系统的发展概况1.1.1 汽车转向系统的发展历程在汽车的发展过程中，转向系统经历了四个发展阶段：从最初的机械式转向系统（Manual Steering，简称MS）发展为液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS），然后又出现了电控液压助力转向系统（Electro Hydraulic Power Steering，简称EHPS）和电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）。装配机械式转向系统的汽车，在泊车和低速行驶时驾驶员的转向操纵负担过于沉重，为了解决这个问题，美国GM公司在20世纪50年代率先在轿车上采用了液压助力转向系统。但是，液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统。这种新型的转向系统可以随着车速的升高提供逐渐减小的转向助力，但是结构复杂、造价较高，而且无法克服液压系统自身所具有的许多缺点，是一种介于液压助力转向和电动助力转向之间的过渡产品。到了1988年，日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统；1990年，日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统，从此揭开了电动助力转向在汽车上应用的历史。 1.2 转向系统的功用、组成及分类 1.2.1 汽车转向系统的功用：改变和保持汽车的行驶方向。1.2.2汽车转向系统的类型：（1）汽车转向系统按转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统。（2）动力转向系统按转向能源的不同分为传统液压动力转向系统和电子控制动力转向系统。（3）电子控制动力转向系统按动力源不同又分为液压式电子控制动力转向系统和电动式电子控制动力转向系统。1.2.3 汽车转向系统的组成：（1）机械式转向系统的组成：机械式转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。如下图所示：机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，容易让驾驶员疲劳，操纵稳定性较差随动性差。（2）传统液压动力转向系统的组成：传统液压动力转向系统主要由转向油罐、转向液压油泵、转向控制阀、转向动力缸组成。如图3-2所示：传统动力转向系统由于使转向操纵灵活、轻便，在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是传统液压动力转向系统在设计时存在着一些矛盾：如果所设计的固定放大倍率是为了减少汽车在停车或低速行驶状态下转动转向盘的力，则当汽车以高速行驶时，会使转动转向盘的力显得太小，不利于对高速行驶的汽车进行方向控制；反之，如果所设计的固定放大倍率是为了增加汽车在高速行驶时的转向力，则当汽车停驶或低速行驶时，转动转向盘就会显得非常吃力。（3）液压式电子控制动力转向系统的组成：电子控制动力转向系统（EPS）可以在低速时减轻转向力以提高转向系统的操纵性；在高速时则可适当加重转向力，以提高操纵稳定性。液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。（4）电动式电子控制动力转向系统的组成：电动式电子控制动力转向系统是由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元（ECU）、电动机和减速机构等组成；电动式EPS是利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元完成助力控制。如下图所示：1.2.4 电动式EPS有许多液压式动力转向系统所不具备的特点：1） 电动机、减速机、转向柱和转向齿轮箱可以制成一个整体，管道，液压泵等不需单独占据空间，易于装车。2） 基本上只增加电动机和减速机，没有了液压管道等部件，使整个系统趋于小型轻量化。3） 液压泵仅在必要时用来使电动机运转，故可以节能。 4） 因为零件数目少，不需要加油和抽空气，所以在生产线上的装配性好。由此，从发展的角度看，电动式动力转向系统将成为标准件装备在汽车上。第二章 汽车转向器2.1转向器的分类2.1.1 转向器按结构形式可分为多种类型。历史上曾出现过许多种形式的转向器，目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。其中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更少见。如果按照助力形式，又可以分为机械式（无助力），和动力式（有助力）两种，其中动力转向器又可以分为气压动力式、液压动力式、电动助力式、电液助力式等种类。 1）齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向。所以，这是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单，成本低廉，转向灵敏，体积小，可以直接带动横拉杆。在汽车上得到广泛应用。2）蜗杆曲柄销式转向器蜗杆曲柄销式转向器是以蜗杆为主动件，曲柄销为从动件的转向器。蜗杆具有梯形螺纹，手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上，曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向时，通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴做圆弧运动，从而带动曲柄和转向垂臂摆动，再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。3）循环球式转向器循环球式转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。 这是一种古典的机构，现代轿车已大多不再使用，但又被最新方式的助力转向装置所应用。它的原理相当于利用了螺母与螺栓在旋转过程中产生的相对移动，而在螺纹与螺纹之间夹入了钢球以减小阻力，所有钢球在一个首尾相连的封闭的螺旋曲线内循环滚动，循环球式故而得名。4）齿轮齿条液压助力转向器齿轮齿条液压助力转向器，是相对于齿轮齿条机械转向器而言的，主要是增加了转向油泵、转向油壶、转向油管、转向阀、转向油缸等部件，以期达到改善驾驶员手感，增加转向助力的目的的转向装置。2.2 汽车动力转向器的类型及工作原理 采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。下面介绍动力转向器的类型及工作原理。 2.2.1 动力转向器的类型 按传能介质的不同，动力转向器有气压式和液压式两种。装载质量特大的货车不宜采用气压动力转向器，因为气压系统的工作压力 较低(一般不高于0.7MPa)，用于重型汽车上时，其部件尺寸将过于庞大。液压动力转向器的工