電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動機與減速機構(gòu)的匹配研究

陳堅

摘 要：助力電動機和減速機構(gòu)工程共同組建成了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有多變性以及復(fù)雜性等特點，為了減速機構(gòu)與助力電動機能夠形成良好的配合，需要不斷降低影響減速機構(gòu)與助力電動機的因素。在汽車轉(zhuǎn)向功能的要求下，為了促進減速機構(gòu)與助力電動機功能的緊密結(jié)合，需要詳細(xì)分析電動機參數(shù)與減速機構(gòu)這兩者之間的關(guān)系，并且依據(jù)分析結(jié)構(gòu)，制定相應(yīng)的指標(biāo)幫助減速機構(gòu)與助力電動機形成良好配合。本文詳細(xì)闡述了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計，希望可以為電動助力系統(tǒng)的開發(fā)與完善提供幫助。

關(guān)鍵詞：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng);電動機;減速機

1 減速機構(gòu)對助力性能產(chǎn)生的影響

對汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及汽車的操控性能能夠產(chǎn)生最直接影響因素就是減速機構(gòu)中的減數(shù)比參數(shù)，電動機的性能指標(biāo)以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的實際工況都是選擇減速比參數(shù)過程中需要充分考慮到的因素。在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向盤的速度范圍具備比較廣泛的特點以及具備保舵到每秒數(shù)圈的特點，在汽車轉(zhuǎn)向工作中應(yīng)當(dāng)在一定的轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)保障具備充足的助力幫助，有效幫助轉(zhuǎn)向工作能夠正常進行，根據(jù)不同的電動助力轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的安裝位置，大部分的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為轉(zhuǎn)向軸式、小齒輪式以及齒條結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)向助力結(jié)構(gòu)。

2 發(fā)動機回路電阻與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間的關(guān)系分析

由于汽車上采用的一般都是直流電源，作為汽車中電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的電動機也都是采用的直流電機，其中電動機的電機回路可以用公式（1）來進行描述，其中公式中的u比作為電源加載電動機兩端回路的電壓;比作電動機的反電動勢常數(shù);作為電動機回路中的總電阻;電動機中電樞電感用L代替;用作為電動機的轉(zhuǎn)速l為電動機的電流。由于電動機中的電感一般會普遍較小，因此電動機的電磁時間常數(shù)也會變得非常小，所以在進行研究時一般可以進行忽略或者直接比喻成0，因此公式可以變成·（2），并且根據(jù)這個公式可以得到（3）。電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以用表示，電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)則可以用作表示，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式可以用（4）表示。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速處于勻速狀態(tài)時，并且同時電流也達到相對比較穩(wěn)定的狀態(tài)，通過電動機的平均電流（5）公式中標(biāo)識為占空比;將比作電源電壓，將公式（3）代入到公式（4）中得到公式（6），其中為電動機的轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)速度為其中與減速比G的關(guān)系可以用（7）來代替，將公式（7）帶入到公式（6）可以得到公式（8），其中占空比的取值范圍在0.1，當(dāng)=1可以獲取各種轉(zhuǎn)向盤的實際轉(zhuǎn)速下提供的作用應(yīng)用在轉(zhuǎn)向軸上最大的助力扭矩為公式（9），公式（9）作為設(shè)計過程中最基本的依據(jù)，取決于系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)與功能參數(shù)。

全面分析參數(shù)對電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的影響，為了明確參數(shù)對電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的具體影響，在研究某一個參數(shù)影響的過程中需要保障其他的參數(shù)性能保持不變，在開展分析談?wù)撝?，需要明確影響電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)參數(shù)的概述，根據(jù)電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的概念，明確參數(shù)對電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的影響。比如，KT、KE的實質(zhì)意義一樣，然而KT、KE卻代表的是不同的物理意義，將兩者套用不同的物理單位，那么KT、KE將成為比例關(guān)系，但是在本文的研究中，由于都是使用的國際單位，那么將不存在單位不同對參數(shù)影響，因此，為了有效區(qū)分討論結(jié)果，提高工作效率，將KT、KE統(tǒng)稱為K。比如：

影響，Tsmax與呈線性關(guān)系，隨著Tsmax的增大而線性增大，經(jīng)過數(shù)值之間的計算得與Tsmax線性關(guān)系的斜率為，

經(jīng)過理論分析，在等于零的時候，電動機可以提供最大的助力，但是在實際生活中，當(dāng)較小的時候，電動機提供的助力會受到電流的限制，而導(dǎo)致和實際理論不符合。

3 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)程序的設(shè)計

如果對電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)進行全新的設(shè)計研發(fā)，則需要根據(jù)車型的大小來確定助力的大小，助力大小的設(shè)定一般是根據(jù)汽車在原地進行轉(zhuǎn)向的時候，駕駛員在車上對方向盤進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向扭矩應(yīng)當(dāng)控制在5.5～7.5n·m，根據(jù)這一硬性要求來對的電動機功率進行確定。為了保障電動機的功率能夠保留一定的余量，在電動機功率的選擇時可以適當(dāng)選擇功率稍微大一點，充分利用汽車原地轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向盤的扭矩與轉(zhuǎn)速來對功率進行最終的判定。其次根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)矩來確定傳動比，并且對傳動比進行校準(zhǔn)，查看能否滿足回正的性能，如果測試結(jié)果沒有滿足回正要求則需要進行重新選擇。

我國科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用滿足了汽車性能的不斷提升，為了保障新型車型對系統(tǒng)的不斷要求，需要完善和改造現(xiàn)有的歐洲管理發(fā)展項目認(rèn)證體系，在完善歐洲管理發(fā)展項目認(rèn)證體系時可以分為以下兩種情況。第一，現(xiàn)有車型的助力大于新型車型，需要通過調(diào)整控制規(guī)律滿足新型車型的要求，不需要對車型的硬件進行改造。第二，如果現(xiàn)有的車型小于新型車型，就需要重新設(shè)計助力系統(tǒng)。

4 結(jié)語

我國經(jīng)濟水平在高速發(fā)展的同時也帶動了交通行業(yè)的發(fā)展，交通行業(yè)的發(fā)展不僅保障了人們的生活質(zhì)量和生活品質(zhì)，還推動了城市的經(jīng)濟發(fā)展。目前，我國人們的主要交通方式為汽車、公交車、地鐵等，其中人們出行使用的主要交通工具為汽車，汽車系統(tǒng)的正常運行對于人們的生命安全和財產(chǎn)安全具有重要的意義，因此要想保障汽車的運行安全，就要保障汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能正常運行，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的運行是時代發(fā)展的必然要求，可以有效促進汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，我國在設(shè)計電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在一定的缺陷，對于電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計不合理性將會為汽車的使用埋下安全隱患，嚴(yán)重影響人們的生命健康。本文通過分析電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問題，嚴(yán)格按照轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，制定針對性地解決措施，切實保障汽車的穩(wěn)定運行。

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