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1、 毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目： 动力转向系统的设计姓 名： 、 编 号： 、技术学院 年 月 日、技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 、 专业 汽车运用技术 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 动力转向系统的设计 指 导 教 师 系（部）主 任 、 年月日、技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 机械工程 系汽车运用技术专业，学生 、 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业
2、设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 、技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 汽车运用技术 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 摘要 近年来，随着社会生活的汽车化，汽车的保有量不断增加，由此造成交通情况错综复杂.使得驾驶员转向盘的操作频率增大这就需要减轻驾驶疲劳，提高操纵的轻便性和灵活性
3、。因此对动力转向系统的要求也越来越高，它具有工作无噪声，灵敏度高体积小，能够吸收来自不平路面的冲击力，在现代轿车上得到十分广泛的应用。动力转向系统已成为一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。 本次设计为动力转向系统的设计，在设计中介绍了动力转向系统的有关知识及工作原理，动力转向系统的发展过程等内容。对自己来说， 这次毕业设计不仅使自己对以往知识的再次回顾，而且把所学内容整体的系统的结合，理论与实践结合起来，从中得到不少
4、收益。关键词：动力转向系统，液压，电动，设计ABSTRACTIn recent years, as the social life of automobile, automobile ownership increased, the resulting complex traffic conditions. drivers steering wheel operation frequency increases the need to reduce driving fatigue, improve the manipulation of light and flexibility. The r
5、equirements for power steering systems are also getting higher and higher, it has no noise, high sensitivity small, able to absorb impact from uneven road, on the modern cars are very widely used. Power steering systems have become some of the cars of standard setting, about half of the cars in the
6、world with power steering. With the development of auto electronic technology, currently some cars already use electric power steering, economy, power and mobility of the automobile increased. Power steering system can be divided into hydraulic power steering systems and electric power steering syst
7、em. The design for the design of the power steering system, in design of power steering system is described in the relevant knowledge and works, content, such as the development of the power steering system. For them, the graduation design not only has its back on the previous knowledge, and the com
8、bination of the overall system of study, combining theory and practice, gain many benefits.Keywords: power steering, hydraulic, electric, design目录摘要IABSTRACTII目录1第一章 汽车动力转向系统的发展过程2第二章动力转向系统的介绍42.1电子控制动力转向系统42.1.1流量控制式EPSTOP52.1.2反力控制式EPSTOP52.1.3阀灵敏度控制式EPSTOP62.2电动式电子控制动力转向系统7第三章 动力转向系统83.1液压动力转向系统8
9、3.1.1液压动力转向系统的组成83.1.2液压动力转向系统的工作过程113.2电动助力动力转向系统11第四章 动力转向系统与操纵稳定性的关系154.1电动助力转向系统对操纵稳定性的影响17第五章 动力转向系统的发展趋势195.1电子控制转向系统的最终发展趋势195.2线控动力转向系统205.2.1线控转向系统的发展概况205.2.2线控转向系统的结构及工作原理205.2.3线控转向系统的性能特点215.2.4线控转向的关键技术225.2.5线控转向系统的前景展望23第六章 动力转向机构的设计246.1动力转向机构布置方案246.2分配阀的结构方案：276.3动力转向器的类型27第七章 结束语
10、30参考文献31第一章 汽车动力转向系统的发展过程科学技术的迅猛发展，极大地促进了汽车技术和汽车工业的高速发展。汽车的发展，归根结底就是汽车各大系统与各大结构的技术发展。汽车转向系统的发展历程，与汽车发动机的发展历程极其相似，先是主体机械部分的发展，主体机械部分发展到一定的稳定阶段后，其控制部分随后迅速发展。作为汽车的一个重要组成部分，汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系
11、统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段。机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，这样一来，占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车由于转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。1953年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统，此后该技术迅速发展，使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。80年代后期，又出现了
12、变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内，动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统，比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统(Variable Displacement Power Steering Pump)和电动液压助力转向(Electric Hydraulic Power Steering，简称EHPS)系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以即时关闭，所以也能够起到降低功耗的功效。液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞，布置更方便，降
13、低了转向操纵力，也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力，目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。EPS在日本最先获得实际应用，1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的Cervo车上，随后又配备在Alto上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司，美国的Delphi公司，英国的Lucas公司，德国的ZF公司，都研制出了各
14、自的EPS。电动助力转向系统将最新的电力电子技术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统，能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高行驶中驾驶员的舒适性和安全性、减少环境的污染等。因此，该系统一经提出，就受到许多大汽车公司的重视，并进行开发和研究，未来的转向系统中电动助力转向将成为转向系统主流。第二章动力转向系统的介绍汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。所以动力转向系统也称为转向动力放大装置。动力转向系统由于使转向操纵
15、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，具有固定放大倍率的动力转向系统的主要缺点是：如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减小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，这一固定放大倍率的动力转向系统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的动力转向系统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。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用，使汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。电子控制动
16、力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵稳定性。2.1电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（简称EPS-Electronic Control Power Steering），根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。液压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了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
17、。电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。液压式电子控制动力转向系统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电子控制装置而构成的。根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。2.1.1流量控制式EPSTOP以凌志牌轿车采用
18、的流量控制式动力转向系统为例。该系统主要由车速传感器、电磁阀、整体式动力转向控制阀、动力转向油泵和电子控制单元等组成。电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀针完全开启时，两油道就被电磁阀旁路。流量控制式动力转向系统就是根据车速传感器的信号，控制电磁阀阀针的开启程度，从而控制转向动力缸活塞两侧油室的旁路液压油流量，来改变转向盘上的转向力。车速越高，流过电磁阀电磁线圈的平均电流值越大，电磁阀阀针的开启程度越大，旁路液压油流量越大，液压助力作用越小，使转动转向盘的力也随之增加。这就是流量控制式动力转向系统的工作原理。2.1.2反力控制式EPSTOP 以反力控制式动力转向系统为
19、例。该系统主要由转向控制阀、分流阀、电磁阀、转向动力缸、转向油泵、储油箱、车速传感器及电子控制单元等组成。转向控制阀是在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了油压反力室而构成。扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连，下端与小齿轮轴用销子连接。小齿轮轴的上端部通过销子与控制阀阀体相连。转向时，转向盘上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴。当转向力增大，扭力杆发生扭转变形时，控制阀体和转阀阀杆之间将发生相对转动，于是就改变了阀体和阀杆之间油道的通、断关系和工作油液的流动方向，从而实现转向助力作用。分流阀是把来自转向油泵的机油向控制阀一侧和电磁阀一侧进行分流的阀。按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电
20、磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的机油流量。固定小孔的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到油压反力室一侧。电磁阀的作用是根据需要将油压反力室一侧的机油流回储油箱电子控制单元（ECU）根据车速的高低线性控制电磁阀的开口面积。当车辆停驶或速度较低时，ECU使电磁线圈的通电电流增大，电磁阀开口面积增大，经分流阀分流的机油，通过电磁阀重新回流到储油箱中，所以作用于柱塞的背压（油压反力室压力）降低。于是柱塞推动控制阀转阀阀杆的力（反力）较小，因此只需要较小的转向力就可使扭力杆扭转变形，使阀体与阀杆发生相对转动而实现转向助力作用。当车辆在中高速区域转向时，ECU使电磁线圈的通电电流减小，电磁阀开
21、口面积减小，所以油压反力室的油压升高，作用于柱塞的背压增大，于是柱塞推动转阀阀杆的力增大，此时需要较大的转向力才能使阀体与阀杆之间作相对转动（相当于增加了扭力杆的扭转刚度），而实现转向助力作用，所以在中高速时可使驾驶员获得良好的转向手感和转向特性。2.1.3阀灵敏度控制式EPSTOP 阀灵敏度控制式EPS是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制油压的方法。这种转向系统结构简单、部件少、价格便宜，而且具有较大的选择转向力的自由度，可以获得自然的转向手感和良好的转向特性。以89型地平线牌轿车所采用的阀灵敏度控制式动力转向系统为例。该系统在转向控制阀的转子阀作了局部改
22、进，并增加了电磁阀、车速传感器和电子控制单元等。转子阀的可变小孔分为低速专用小孔（lR、1L、2R、2L）和高速专用小孔（3R、3L）两种，在高速专用可变孔的下边设有旁通电磁阀回路。图 7所示为该系统的阀部等效液压回路，其工作过程如下：当车辆停止时，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔1R及2R在较小的转向扭矩作用下即可关闭，转向油泵的高压油液经lL流向转向动力缸右腔室，其左腔室的油液经3L、2L流回储油箱。所以此时具有轻便的转向特性。而且施加在转向盘上的转向力矩越大，可变小孔lL、2L的开口面积越大，节流作用越小，转向助力作用越明显。随着车辆行驶速度的提高，在电子控
23、制单元的作用下，电磁阀的开度也线性增加，如果向右转动转向盘，则转向油泵的高压油液经lL、3R旁通电磁阀流回储油箱。此时，转向动力缸右腔室的转向助力油压就取决于旁通电磁阀和灵敏度低的高速专用可变孔3R的开度。车速越高，在电子控制单元的控制下，电磁阀的开度越大，旁路流量越大，转向助力作用越小；在车速不变的情况下，施加在转向盘上的转向力越小，高速专用小孔3R的开度越大，转向助力作用也越小，当转向力增大时，3R的开度逐渐减小，转向助力作用也随之增大。由此可见，阀灵敏度控制式动力转向系统可使驾驶员获得非常自然的转向手感和良好的速度转向特性。2.2电动式电子控制动力转向系统液压式动力转向系统由于工作压力和
24、工作灵敏度较高，外廓尺寸较小，因而获得了广泛的应用。在采用气压制动或空气悬架的大型车辆上，也有采用气压动力转向的。但这类动力转向系统的共同缺点是结构复杂、消耗功率大，容易产生泄漏，转向力不易有效控制等。近年来随着微机在汽车上的广泛应用，出现了电动式电子控制动力转向系统，简称电动式EPS。电动式EPS通常由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元（ECU）、电动机和电磁离合器等组成。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，其原理可概括如下：当操纵转向盘时，装在转向盘轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭短信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电控
25、单元根据这些输入信号，确定助力扭矩的大小和方向，即选定电动机的电流和转向，调整转向辅助动力的大小。电动机的扭矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。电动式EPS有许多液压式动力转向系统所不具备的优点：1.将电动机、离合器、减速装置、转向杆等各部件装配成一个整体，这既无管道也无控制阀，使其结构紧凑、质量减轻。一般电动式EPS的质量比液压式EPS质量轻25%左右。2.没有液压式动力转向系统所必须的常运转转向油泵，电动机只是在需要转向时才接通电源，所以动力消耗和燃油消耗均可降到最低。3.省去了油压系统，所以不需要给转向油泵补充油，也不必担
26、心漏油。4.可以比较容易地按照汽车性能的需要设置、修改转向助力特性。第三章 动力转向系统 3.1液压动力转向系统3.1.1液压动力转向系统的组成1-转向盘；2-转向轴；3-转向控制阀；4-转向螺杆；5-齿条活塞；6-扇齿；7-摇臂；8-转向主拉杆；9-转向节；10-转向横拉杆；11-转向梯形臂；12-转向油罐；13-转向油泵；R-右转向动力腔；L-左转向动力腔齿条齿轮式转向系统已迅速成为汽车、小型货车及SUV上普遍使用的转向系统类型。 其工作机制非常简单。 齿条齿轮式齿轮组被包在一个金属管中，管外， 并用横拉杆连在一起。小齿轮连在转向轴上。 转动方向盘时，齿轮就会旋转，从而带动齿条运动。 齿条
27、各齿端的横拉杆连接在转向轴的转向臂上（请参见上图）。齿条齿轮式齿轮组有两个作用：1.将方向盘的旋转运动转换成车轮转动所需的线性运动。 2.提供齿轮减速功能，从而使车轮转向更加方便。在大多数汽车中，一般要将方向盘旋转三到四周，才能让车轮从一个锁止位转到另一个锁止位（从最左侧转到最右侧）。转向传动比是指方向盘转向程度与车轮转向程度之比。例如，如果将方向盘旋转一周（360度）会导致车轮转向20度，则转向传动比就等于360除以20，即18:1。比率越高，就意味着要使车轮转向达到指定距离，方向盘所需要的旋转幅度就越大。 但是，由于传动比较高，旋转方向盘所需要的力便会降低。比率越低，转向反应就越快，您只需
28、小幅度旋转方向盘即可使车轮转向达到指定距离。这正是运动型汽车梦寐以求的特性。 由于这些小型汽车很轻，因此比率较低，转动方向盘也不会太费力。一般而言，轻便车和运动型汽车的转向传动比要小于大型车和货车。有些汽车使用可变传动比转向系统，在此系统中，齿条齿轮式齿轮组的中心与外侧具有不同的齿距（每厘米的齿数）。 这不仅能提高汽车转向时的响应速度（齿条靠近中心位置），还能减少车轮在接近转向极限时的作用力当在动力转向系统中应用齿条齿轮时，齿条的设计会略有不同。部分齿条包含一个中心有活塞的圆筒。 活塞连接在齿条上。 圆筒上有两个油孔，分别位于活塞的两侧。 当向活塞的一侧注入高压液体时，将迫使活塞向另一侧运动，
29、进而带动齿条运动，这样便提供了辅助动力。我们将在随后介绍提供高压液体的组件，它同时也能决定向齿条的哪一侧供应这些高压液体首先，让我们来了解另一种转向系统。目前，众多货车和SUV上都在使用循环球式转向系统。 其转动车轮的拉杆与齿条齿轮式转向系统稍有不同。循环球式转向器有一个埚杆。 您可以将此转向器想像为两部分。 第一部分是带有螺纹孔的金属块。此金属块外围有切入的轮齿，这些轮齿与驱动转向摇臂的齿轮相结合（参见上图）。 方向盘连接在类似螺栓的螺杆上，螺杆则插在金属块的孔内。转动方向盘时，它便会转动螺栓。由于螺栓与金属块之间相对固定，因此旋转时，它不会像普通螺栓那样钻入金属块中，而是带动金属块旋转，进
30、而驱动转动车轮的齿轮。螺栓并不直接与金属块上的螺纹结合在一起，所有螺纹中都填满了滚珠轴承，当齿轮转动时，这些滚珠将循环转动。 滚珠轴承有两个作用： 第一，减少齿轮的摩擦和磨损；第二，减少齿轮的溢出。 如果齿轮溢出，则会在转动方向盘时感觉到。而如果转向器中没有滚珠，轮齿之间会暂时脱离，从而造成方向盘松动。循环球式系统中的动力转向工作原理与齿条齿轮式系统类似。 其辅助动力也是通过向金属块一侧注入高压液体来提供的。现在让我们看一下构成动力转向系统的其他组件。在动力转向系统中，除齿条齿轮机制或循环球机制外，还有几个重要组件。用于转向的液压动力由回转式滑片泵提供（参见上图）。 此泵由汽车发动机通过传送带
31、和皮带轮进行驱动。 它包含一组在椭圆形泵室内旋转的伸缩式叶片。当叶片旋转时，这些叶片会从压力较低的回流管吸入液压油，并迫使其流向压力较高的出口。 泵所提供的流量取决于汽车发动机的速度。 泵的设计必须能在发动机怠速时提供足够的流量。 因此，当发动机加速运转时，该泵提供的液体会远远超过实际的需求。泵中含有一个减压阀，用于确保压力不会升得太高。当发动机高速运转时，由于泵中吸入了太多液体，因而更需要减压阀来降低压力。 只有驾驶员对方向盘施加作用力（如开始转向）时，动力转向系统才会向其提供支持。 如果驾驶员没有施加作用力（如沿直线驾驶时），该系统则不会提供任何援助。方向盘上用于检测到这种作用力的设备叫旋
32、转阀。旋转阀的关键部位是扭力杆。 扭力杆是一根细金属杆，在向其施加扭矩时，它会发生扭转。扭力杆的顶端连接在方向盘上，底端则连接在小齿轮或埚杆（用于转动车轮）上，这样扭力杆中的扭矩便等于驾驶员用来转动车轮的扭矩。驾驶员用来转动车轮的扭矩越大，扭力杆扭转的幅度就越大。转向轴中的输入装置形成了滑阀总成的内部结构。 它也与扭力杆的顶端相连。 扭力杆的底端连接在滑阀的外侧。 扭力杆还会转动转向器的输出装置，以使其与小齿轮或蜗杆相连，具体取决于汽车的转向系统类型。当扭力杆扭转时，它会使滑阀的内侧相对于外侧旋转。 由于滑阀的内侧也连接在转向轴上（从而与方向盘相连），因此滑阀内外侧之间的旋转程度取决于驾驶员在
33、方向盘上所施加扭矩的大小。3.1.2液压动力转向系统的工作过程1-溢流阀；2-液压泵；3-节流阀；4-安全阀；5-转向控制阀；6-液压泵；7-方向盘1.直线行驶：阀5不动，在中位，卸荷。2.左转向：阀5右移，在左位，左转。3.右转向：阀5左移，在右位，右转。3.2电动助力动力转向系统电动助力转向（简称EPS）系统利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统与传统的液压助力转向系统相比具有很多优点。EPS主要由扭距传感器，车速传感器，电动机，减速机构和电子控制单元（ECU）等组成。1.汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得
34、到广泛应用之后,EPS在轿车和轻型汽车领域正逐步取代传统液压助力转向系统并向更大型轿车和商用客车方向发展,它己成为世界汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一,所以它具有广泛的应用前景。2.按转向动力能源不同,汽车转向系统可分为机械式转向系统和动力转向系统两大类。3.传统转向系统就是由简单的机械来传递动力,主要的组成是有方向盘、转向器总成、以及转向拉杆等零件组成。4.随着电子技术的发展,电子控制式机械液压动力转向系统应运而生,该系统在某些性能方面优于传统的液压动力转向系统,但仍然无法根除液压动力转向系统的固有缺憾就是管内压力和油的泄露，替代液压动力转向系统的趋势。电动助力转向系统突出的优势体现在：
35、（1）降低了燃油消耗。液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵，使液压油不停地流动，浪费了部分能量。相反电动助力转向系统（EPS）仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量，该能量可以来自蓄电池，也可来自发动机。而且,能量的消耗与转向盘的转向及当前的车速有关。当转向盘不转向时，电机不工作，需要转向时，电机在控制模块的作用下开始工作,输出相应大小及方向的转矩以产生助动转向力矩，而且，该系统在汽车原地转向时输出最大转向力矩，随着汽车速度的改变，输出的力矩也跟随改变。该系统真正实现了按需供能，是真正的按需供能型（on-demand）系统。汽车在较冷的冬季起动时，传统的液压系统反应缓慢，直至液压油预热后才能
36、正常工作。由于电动助力转向系统设计时不依赖于发动机而且没有液压油管，对冷天气不敏感，系统即使在-40时也能工作，所以提供了快速的冷起动。由于该系统没有起动时的预热，节省了能量。不使用液压泵，避免了发动机的寄生能量损失，提高了燃油经济性，装有电动助力转向系统的车辆和装有液压助力转向系统的车辆对比实验表明，在不转向情况下，装有电动助力转向系统的国辆燃油消耗降低2.5%，在使用转向情况下，燃油消耗降低了5.5%。（2）增强了转向跟随性。在电动助力转向系统中，电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用，使车轮的反转和转向前轮摆振大大减水。因此转向系统的抗扰动
37、能力大大增强和液压助力转向系统相比，旋转力矩产生于电机，没有液压助力系统的转向迟滞效应，增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。（3）改善了转向回正特性。直到今天，动力转向系统性能的发展已经到了极限,电动助力转向系统的回正特性改变了这一切。当驾驶员使转向盘转动一角度后松开时，该系统能够自动调整使车轮回到正中。该系统还可以让工程师们利用软件在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速，可得到一簇回正特性曲线。通过灵活的软件编程，容易得到电机在不同车速及不同车况下的转矩特性，这种转矩特性使得该系统能显著地提高转向能力，提供了与车辆动态性能相机匹配的转向回正特性。而在传统的液压控制系
38、统中，要改善这种特性必须改造底盘的机械结构，实现起来有一定困难。（4）提高了操纵稳定性。通过对汽车在高速行驶时过度转向的方法测试汽车的稳定特性。采用该方法，给正在高速行驶（100km/h）的汽车一个过度的转角迫使它侧倾，在短时间的自回正过程中，由于采用了微电脑控制，使得汽车具有更高的稳定性，驾驶员有更舒适的感觉。（5）提供可变的转向助力。电动助力转向系统的转向力来自于电机。通过软件编程和硬件控制，可得到覆盖整个车速的可变转向力。可变转向力的大小取决于转向力矩和车速。无论是停车，低速或高速行驶时，它都能提供可靠的，可控性好的感觉，而且更易于车场操作。 对于传统的液压系统，可变转向力矩获得非常困难
39、而且费用很高，要想获得可变转向力矩，必须增加额外的控制器和其它硬件。但在电动助力转向系统中，可变转向力矩通常写入控制模块中，通过对软件的重新编写就可获得，并且所需费用很小。（6）采用绿色能源，适应现代汽车的要求。电动助力转向系统应用最干净的电力作为能源，完全取缔了液压装置，不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题，可以说该系统顺应了绿色化的时代趋势。该系统由于它没有液压油，没有软管、油泵和密封件，避免了污染。而液压转向系统油管使用的聚合物不能回收，易对环境造成污染。（7）系统结构简单，占用空间小，布置方便，性能优越。由于该系统具有良好的模块化设计，所以不需要对不同的系统重新进行设计、试验、加工
40、等,不但节省了费用，也为设计不同的系统提供了极大的灵活性，而且更易于生产线装配。由于没有油泵、油管和发动机上的皮带轮，使得工程师们设计该系统时有更大的余地，而且该系统的控制模块可以和齿轮齿条设计在一起或单独设计，发动机部件的空间利用率极高。该系统省去了装于发动机上皮带轮和油泵，留出的空间可以用于安装其它部件。许多消费者在买车时非常关心车辆的维护与保养问题。装有电动助力转向系统的汽车没有油泵，没有软管连接，可以减少许多忧虑。实际上，传统的液压转向系统中，液压油泵和软管的事故率占整个系统故障的53%，如软管漏油和油泵漏油等。（8）生产线装配性好。电动助力转向系统没有液压系统所需要的油泵、油管、流量
41、控制阀、储油罐等部件，零件数目大大减少，减少了装配的工作量，节省了装配时间，提高了装配效率。电动助力转向系统自20世纪80年代中期初提出以来，作为今后汽车转向系统的发展方向，必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统。第四章 动力转向系统与操纵稳定性的关系汽车的操纵稳定性与转向系的专项性能直接相关，随着汽车行驶车速的不断增加，汽车在行驶时的转向性能必须受到高度重视，特别是在高速行驶时的必须具有良好的转向性能。具体来讲：高速行驶轿车的良好转向性能是指转向精确、直接、反应迅速、转向力适中、有自动回正能力、驾驶员能从方向盘中感受到充分的信息等。这些就是所谓的“转向系的直接感受特性”。要达到这些要求，最重要的就是在方向盘小转角范围内，转向
