輕型貨車循環球電動助力轉向器建模分析?

王 亞，林慕義，廣 闊

（北京信息科技大學 機電學院，北京 100192）

0 引言

電動助力轉向器（EPS）具有優良的操縱穩定性、轉向輕便性以及節能、清潔等優點，在小排量輕型轎車上得到了廣泛的應用［1，2］。目前，循環球電動轉向器逐漸應用在不同類型貨車、軍用車輛上，具有廣闊的前景。然而，轉向器是根據設計手冊、經驗公式、試驗進行設計并進行強度校核和可靠性分析的，這種傳統的設計方法周期長、效率低、費用高，而且也不能滿足汽車零部件輕量化設計的要求［3］。為解決傳統設計方法在循環球電動助力轉向器設計中的不足［4］，本文采用虛擬樣機Virtual.Lab軟件，建立循環球轉向器詳細的實體模型，進行虛擬裝配，并進行初步的仿真試驗，研究方向盤轉矩、助力轉矩及轉向阻力矩之間的關系，驗證所建立的虛擬樣機模型的準確性，為后續循環球電動轉向器的振動分析、強度分析、壽命分析和優化設計提供依據。

1 EPS系統的工作原理和機械結構

循環球EPS采用蝸輪蝸桿減速機構，具有助力大小可調整的優點，適合前軸負荷大、轉向沉重的載貨汽車［5，6］，具有結構簡單、價格低廉等特點，齒輪部使用塑料材料可以降低工作噪聲并使傳動平穩可靠。

循環球EPS是在傳統的循環球機械轉向器的基礎上增加了減速機構、信號傳感器、電機、控制系統，如圖1 所示。駕駛員操縱方向盤轉向時，扭矩傳感器會實時檢測轉向柱上的扭桿轉矩與轉向柱的轉角信號，并將信號同車速信號同時輸入電子控制單元（ECU），ECU按設定的控制程序和控制策略對輸入信號進行數據運算，確定輸入到電機的電流大小和方向。……