汽车动力系统论文

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1、西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕毕 业业 论论 文文论文题目：论文题目： 汽汽车车电电动助力转向系统动助力转向系统所属系部：所属系部： dddddddddddddddddddd指导老师：指导老师： ssssssssssss 职职 称：称： aaaaaaaaaa学生姓名：学生姓名： xxxx 班级、学号班级、学号: : xxxxxxxxxxxxxxxx专专 业：业： ssasdasssasdas 西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院制 2011 年 4 月 25 日西安航空职业技术学院 毕业设计论文1汽车电动助力转向系统【摘要】本论文主要阐述了汽车电动助力转向系统在我们的生活当中

2、汽车使用过程中带来的方便作用和它的工作原理以及维护维修方法。汽车工业作为我过的支柱产业，在国民经济中起着重要作用。汽车转向器作为汽车的重要零部件，其性能的好坏直接影响着汽车行驶的安全性和可靠性。我国在发展汽车零部件的政策规划中，已将转向器列为优先发展的 25 种汽车关键零部件之一。随着世界上电子技术的迅猛发展，汽车转向系统已经从传统机械转向、液压助力转向、电控液压助力转向，发展到电动助力转向系统（Electric Hydraulic Power Steering，简称 EPS） ，最终还将要过渡到线控转向系统。汽车电动助力转向系统是现代汽车中比较常规的配置，是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力

3、转向系统。主要是由于它的工作效率高，能量消耗少；系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的“路感”好；结构简单，质量小；系统便于集成，整体尺寸减小，省去了油泵和辅助管路，总布置更加方便；无液压元件，对环境污染少。EPS 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。关键词：关键词：电动助力 安全性 可靠性 效率高 消耗少 反应灵敏Abstract:Abstract:The caption mainly expounds t

4、he auto electric power steering system in our life car use process the convenience and its role the working principle and maintenance method.The auto industry as I had a pillar industry,in the national economy plays an important role.Automobile redirector of car parts as important,the performance of

5、 a direct impact on the security and reliability of the car.In developing automobile parts policy planning, already will steering gear as priority development of 25 kinds of one of the key automotive spare parts.With the world on the rapid development of electronic technology,autoSteering system hav

6、e traditional mechanical and Hydraulic Steering from Power Steering,Electric control Hydraulic 西安航空职业技术学院 毕业设计论文2Power Steering,the development of the Electric Power Steering system (Electric Hydraulic Power Steering,the abbreviation EPS),eventually will transition to the wire control Steering syste

7、m。The auto electric power steering system is the modern car relatively routine configuration,is a direct rely on motor torque to provide auxiliary power steering system.Is mainly due to its high efficiency， less energy consumption; The internal system rigid connection， sensitive reaction,lag,the pil

8、ot of the small way feeling;Simple structure， quality is small; System can reduce the overall integration,size and tell the oil pump and auxiliary piping,general arrangement more convenient; No hydraulic components,less on the environmental pollution.EPS will the latest power electronic technology a

9、nd high performance of motor control technology application in automobile steering system,can improve the dynamic performance and car static performance,improve the driving comfort and safety pilot,reduce the pollution of the environment,etc。 Therefore,the system is put forward,get the attention of

10、many large car company,and development and research。KeyKey words:words: Electric power;safety;reliability;efficiency high consumption;sensitive reaction.西安航空职业技术学院 毕业设计论文3西安航空职业技术学院 毕业设计论文0目目 录录1 1 汽车电动助力转向系统的结构汽车电动助力转向系统的结构.11.1 电动液压助力转向系统.11.1.1 电动液压助力转向主要零部件.11.1.2 电动液压助力转向系统工作原理.21.2 电动直接助力式转向系统

11、.21.2.1 电动直接式助力转向系统主要零部件.31.2.2 电动直接式助力转向系统工作原理.41.3 电动助力转向系统优缺点.41.3.1 优点.41.3.2 缺点.51.4 汽车电动助力转向系统的关键技术.51.5 汽车电动助力转向系统工作过程.61.6 本章小结.72 2 汽车电动助汽车电动助力力转向系统类型转向系统类型.82.1 转向柱助力式.82.2 小齿轮助力式.82.3 双小齿轮助力式.82.4 齿条助力式.82.5 本章小结.93 3 汽车电动助力转向系统的维护汽车电动助力转向系统的维护保保养养.103.1 转向系统检查.103.2 液力转向油泵皮带张力调整.103.3 动力

12、转向系统的空气排放.103.4 冲洗动力转向系统.103.5 漏油检查.113.6 检查或补充动力转向液力油.113.7 本章小结.114 4 汽车电动助力转向系统的故汽车电动助力转向系统的故障障检测与检修方法检测与检修方法.124.1 转向沉重.124.2 低速摆头和转向不稳.134.3 高速摆振和单边转向不足.144.4 行驶跑偏和转向盘自由转动量过大以及车轮回正不良.154.5 转向器的检查.164.6 动力转向油泵的检查.164.7 转向横拉杆的检查.174.8 转向柱与转向管柱的检查.174.9 本章小结.185 5 汽车电动助力转向系统汽车电动助力转向系统故故障实际案例障实际案例.

13、19西安航空职业技术学院 毕业设计论文15.1 锐志转向沉重故障.195.2 奔驰车转向助力器储油罐液压油外溢故障.195.3 本田轿车转向费力.205.4 皇冠牌轿车怠速或低速时转向困难而高速行驶转向不稳定.205.5 阿尔托 E_CN11S 车行驶中有时动力转向失效.215.6 捷达 GT 轿车转向异响.225.7 本章小结.226 6 汽车汽车电动汽车汽车电动助助力转向系统的技术评价力转向系统的技术评价.236.1 转向回正能力评价.236.2 转向灵敏度评价.246.3 转向路感.246.4 本章小结.25结 束 语.26谢 辞.27参 考 文 献.28西安航空职业技术学院 毕业设计论

14、文01 1 汽车电动助力转向系统的结构汽车电动助力转向系统的结构本节内容主要介绍汽车电动助力转向系统的结构以及作用，和一些关键零件的工作过程，电动助力转向系统（EPS）是利用直流电动机提供转向动力，辅助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式(EPHS)和电动直接助力式两种。 1.11.1 电动液压助力转向系统电动液压助力转向系统电动液压助力转向系统（图 1-1）的液压泵（齿轮泵）通过电动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的图 1-1 电动液压助力转向系统可变助力转向系统。其特点是由 ECU 提供供油特性，汽车低速

15、行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感” ，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。1.1.11.1.1 电动液压助力转向主要零部件电动液压助力转向主要零部件汽车电动液压助力转向系统的组成包括：动力转向器、转向助力传感器、单向阀、车速传感器、转向控制灯、发动机传感器、储油罐、限压阀、电动液压泵、动力转向 ECU 等。（1）动力转向器：作用是把转向盘的转动传送到转向机构上去，并改变力的传递方向，它包括循环球式转向器、齿轮齿条式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器。西安航空职业技术学院 毕业设计论文1（

16、2）转向助力传感器：作用是检测扭力杆的扭转，计算出施加于扭力杆上的转矩并转化成电信号，输出到 EMPS ECU。（3）单向阀：使转向助力液只能单向流动。（4）车速传感器：系统车速传感器型式为电磁感应式，安装在变速器上。车速传感器采用双信号线圈结构，工作可靠性较高。当发生故障造成无车速信号时，ECU 会使系统处于保险状态，系统变为常规转向。将车速信号传输给动力转向 ECU 控制电动液压泵。（5）转向控制灯：显示汽车转向助力的工作状况。（6）发动机传感器：将发动机的转速转矩信号转输给动力转向 ECU，以便其调整转向力矩大小控制助力。（7）储油罐：储存动力转向助力液，保证电动助力转向助力安全。（8）

17、限压阀：限制油压，防止油压过高将油路管道涨破造成油液的泄露。（9）电动液压泵：电动助力转向的主要动力源，为电动助力转向系统提供动力，方便驾驶员转向，是电动助力转向系统的主要部件。（10）动力转向 ECU：帮助驾驶员驾驶汽车，分析动力助力的分配，是汽车电动液压助力转向系统的大脑。1.1.21.1.2 电动液压助力转向系统工作原理电动液压助力转向系统工作原理电动液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。电动液压助力转向系统的液压泵（齿轮泵

18、）通过电动机驱动，与发动机在机械上毫无关系，助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关，是典型的可变助力转向系统。其特点是由 ECU 提供供油特性，汽车低速行驶时助力作用大，驾驶员操纵轻便灵活；在高速行驶时转向系统的助力作用减弱，驾驶员的操纵力增大，具有明显的“路感” ，既保证转向操纵的舒适性和灵活性，又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感。（1）转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。（2）机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统，包括车速传感器、电磁阀、转向 ECU 等。1.21.

19、2 电动直接助力式转向系统电动直接助力式转向系统直接助力式电动转向系统（如图 1-2）是一种直接依靠电动机提供辅助转西安航空职业技术学院 毕业设计论文2矩的动力转向系统，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。1.2.11.2.1 电动直接式助力转向系统主要零部件电动直接式助力转向系统主要零部件图 1-2 直接式电动助力转向系统示意图电动直接式助力转向系统组成包括：电子控制单元 ECU、转矩传感器、转向轴、减速机构、齿轮齿条转向器、电动机、离合器等。（1）电子控制单元 ECU：转向系统的电脑，根据转矩传感器信号和车速传感器信号，进行逻辑分析和计算后，发出指令，控制电动机和电磁离合器

20、的动作。此外，ECU 还有安全保护和自我诊断功能，ECU 通过采用电动机的电流、发电机的电压、发动机的工况等信号判断其系统工作状态是否正常，一旦系统发生异常，助力将自动取消，同时 ECU 将进行故障自诊断分析。ECU 通常是一个8 位单片机系统，也有采用数字信号处理器 DPS 作为控制单元。控制系统应该具有很强大的抗干扰性，以适应汽车多变的行驶环境。控制算法应快速正确，满足实时控制的要求，并能有效的实现理想的助力规律和特性。直接控制电动机的转矩力矩大小，以及时间长短。（2）转矩传感器：用来检测转向盘转矩的大小和方向，他是 EPS 控制信号之一，转矩传感器主要有接触式和非接触式两种。常用的接触式

21、即电位计式传感器有摆臂式、双排行星齿轮式和扭杆式三种类型，而非接触式扭矩传感器主要有光电式和磁电式两种。将转向系统的转矩信号传输给电子控制单元 ECU，以便电子控制单元 ECU 调整电动机的力矩大小。（3）转向轴：把转向盘的转矩和力矩传送给转向器，以便汽车转向。（4）减速机构：为了增加电动机传递给转向器的转矩。有两种形式：行星齿轮减速机构和蜗轮蜗杆减速机构。行星齿轮系机构方案适合前轴负荷小且对西安航空职业技术学院 毕业设计论文3高速操纵性要求较高的轿车上，蜗轮蜗杆机构方案适合前轴负荷大转向沉重且对高速操纵性能要求不高的载货汽车上，目前为了减低噪声和减小振动并减轻系统自重，减速机构多采用树脂材料

22、。（5）齿轮齿条转向器：可以使转向传动机构简化，齿轮齿条无间隙啮合无需调整，而且逆传动效率很高。（6）电动机：其作用是根据 EMPS ECU 信号输出适当的转向力矩，是 EPS的动力源。一般采用无刷永磁直流式电动机，这是应为无刷永磁式直流电动机具有无激磁损耗、效率较高、体积较小等特点。由于控制系统需要根据不同的工况生产不同飞助力转矩，要具有良好的动态特性并容易控制，这些都要求助力电机具有线性的机械特性和调速特性。此外还要求电动机在低速时转矩大、波动小、转矩惯性量小以及尺寸小、质量轻、可靠性高、抗干扰能力强等特点。除此之外在电动机的选择上还要与蓄电池电压、减速比、阻力矩等相匹配。（7）离合器：保

23、证电动助力转向只在预定范围内起作用，对电动机起保护作用，当车速、电流超过限定的最大值或转向系统发生故障时，离合器便自动切断电动机的电源，恢复手动控制转向。此外，在不助力的情况下，离合器还能消除电动机的惯性对转向的影响。为了减少与不加转向助力时候驾驶车辆感觉的差别，离合器不仅具有滞后输出特性，同时还有半离合状态区域。电动EPS 多采用单片干式电磁离合器，其结构与工作原理与空调电磁离合器相似。1.2.21.2.2 电动直接式助力转向系统工作原理电动直接式助力转向系统工作原理当转向轴转动时，转矩传感器开始工作，把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元（ECU） ，ECU 根

24、据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机，通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。（1）ECU 根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小，并将指令传递给电动机。（2）通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统（转向轴）中，从而完成实时控制的助力转向。1.31.3 电动助力转向系统电动助力转向系统优缺点优缺点1.3.11.3.1 优点优点（1）在转向时电机才提供助力，可以显著降低燃油消耗，传统的液压助力转向系统有发动机带动转向油泵，不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力，

25、而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力，不转向时不消耗能西安航空职业技术学院 毕业设计论文4量。因此，电动助力转向系统可以降低车辆的燃油消耗。与液压助力转向系统对比试验表明：在不转向时，电动助力转向可以降低燃油消耗 2。5%；在转向时，可以降低 5.5%。 （2）转向助力大小可以通过软件调整，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性，回正性能好。 传统的液压助力转向系统所提供的转向助力大小不能随车速的提高而改变。这样就使得车辆虽然在低速时具有良好的转向轻便性，但是在高速行驶时转向盘太轻，产生转向“发飘”的现象，驾驶员缺少显著的“路感”，降低了高速行驶时的车辆稳定性和驾驶员的安全感

26、。电动助力转向系统提供的助力大小可以通过软件方便的调整。在低速时，电动助力转向系统可以提供较大的转向助力，提供车辆的转向轻便性；随着车速的提高，电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小，转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大，这样驾驶员就感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。电动助力转向系统还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，而且可以抑制高速回转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。 （3）结构紧凑，质量轻，生产线装配好，易于维护保养电动助力转向系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器

27、做成一个整体，使得整个转向系统结构紧凑，质量轻，在生产线上的装配性好，节省装配时间，易于维护保养。 （4）通过程序的设置，电动助力转向系统容易与不同车型匹配，可以缩短生产和开发的周期。由于电动助力转向系统具有上述多项优点，因此近年来获得了越来越广泛的应用。电动助力转向系统是在机械式转向系统的基础上，加装了电机及减速机构、转矩转角传感器、车速传感器和 ECU 电控单元而成。1.3.21.3.2 缺点缺点（1）直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小，难以用于大型车辆；（2）减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性，正确匹配整车性能至关重要； （3）使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件，增加

28、了系统的成本。1.41.4 汽车电动助力转向系统的关键技术汽车电动助力转向系统的关键技术电动助力转向系统的关键技术主要包括硬件和软件两个方面。 硬件技术主要涉及传感器、电机和 ECU。传感器是整个系统的信号源，其精度和可靠性十分重要。电机是整个系统的执行器，电机性能好坏决定了系统的表现。ECU 是整个系统的运算中心，因此 ECU 的性能和可靠性至关重要。 软件技术主要包括控制策略和故障诊断与保护程序两个部分。控制策略用西安航空职业技术学院 毕业设计论文5来决定电机的目标电流，并跟踪该电流，使得电机输出相应的助力矩。故障诊断与保护程序用来监控系统的运行，并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。1

29、.51.5 汽车电动助力转向系统工作过程汽车电动助力转向系统工作过程电动助力转向系统（EPS）作为传统液压系统的替代产品已经进入汽车制造领域。与先前的预测相反，EPS 不仅适用于小型汽车，而且某些 12V 中型汽车也适于安装电动系统。EPS 系统包含下列组件：转矩传感器，检测转向轮的运动情况和车辆的运动情况；电控单元，根据转矩传感器提供的信号计算助力的大小； 电机，根据电控单元输出值生成转动力；减速齿轮，提高电机产生的转动力，并将其传送至转向机构。 其它车辆系统控制算法输入信息是由汽车 CAN 总线提供的(例如转向角和汽车速度等等)。电机驱动还需要其它信息，例如电机转子位置(电机传感器提供)和

30、相电流(电流传感器提供)。电机由四个 MOSFET 控制。由于微控制器无法直接驱动 MOSFET 的大型栅电容，因此需要采用驱动 IC 形式的接口。出于安全考虑，完整的电机控制系统必须实施监控。将电机控制系统集成在 PCB 上，通常包含一个继电器，该继电器可作为主开关使用，在检测出故障的情况下，断开电机与电控单元。 微控器(C)必须控制 EPS 系统的直流有刷电机。微控器根据转矩传感器提供的转向轮所需转矩信息，形成一个电流控制回路。为了提高系统的安全水平，该微控器应有一个板载振荡器，这样即使在外部振荡器出现故障的情况下，亦可确保微控器的性能，同时还应具备片上看门狗。英飞凌公司的 XC886 集

31、成了所有重要的微控器组件，其它安全特性可通过软件实现，如果必须执行IEC61508 等行业安全标准规范，就不得不完成各种诊断和自检任务，因而会增加微控器的工作负荷。目前不同客户采用的转矩传感器与转子位置传感器差别很大。他们采用不同的测量原理，如分解器、电磁共振器、基于传感器的集成巨磁阻(IGMR)。 功率级的作用是开关电机电流。该功率级具有两个功能：驱动 IC 控制和保护 MOSFET，MOSFET 本身又可负责开关电流。MOSFET 和分区(例如驱动 IC 与MOSFET 结合在一个器件或多个器件内)由电机功率决定。 微控器的 PWM 输出端口提供的驱动电流和电压太低，无法直接与 MOSFE

32、T 栅极实现连接。驱动 IC 的作用是提供充足的电流，为 MOSFET 的栅极进行充电和放电，使其在 20kHz 的条件下正常实现开关，同时保证为高低侧 MOSFET 提供高栅源电压 Vgs，确保获得低导通电阻。如果高侧 MOSFET 处于开通状态，源极电位就接近电池电平。要想使 MOSFET 到达标称导通电阻，栅源电压需高于西安航空职业技术学院 毕业设计论文68V。MOSFET 完全导通所需的最理想的电压是 10V 或以上，因此所需的栅极电位就比电池电压高出 10V。电荷泵是确保该功能最大程度降低 MOSFET 功耗(即使低电池电压条件下)的电路。图 2 说明，英飞凌驱动 IC 即使在 8V

33、 电池电压条件下，其低高侧 MOSFET 的栅源电压也可达到 11V。这将确保在低电池电压条件下，获得低功耗和高系统效率。 电荷泵设计的其它关键特性是可以根据不同 PWM 模式的要求，实现极低(低至 1%)和极高的占空比(高至 100%)。驱动 IC 的另一个重要功能是检测短路情况，避免损坏 MOSFET。受影响的 MOSFET 将关闭，诊断结果提交给微控器。电流水平可实现调节。 MOSFET 通常应用在一个多半桥拓扑结构内，由驱动 IC 控制。根据 ISO7637规定，在 12V 电网中，电池电压通常可高达 16V。在选择 MOSFET 电压级别时，必须针对二极管恢复过程中所出现的感应瞬变现

34、象提供足够的安全边际 (Lsx dl/dt，Ls 代表杂散电感，dl/dt 代表开关时的电流斜率)。在低 dl/dt 和低杂散电感的系统中，可使用 30V MOSFET，但通常最好使用 40V 的 MOSFET，可提供更高的安全边际。最新的 40V MOSFET 技术采用 D2PAK(TO263)封装在2mm 和 180A 条件下，以及采用较小的 DPAK(TO252)装封在低于 4mm 和 90A 的条件，可提供极低的导通电阻，使 EPS 系统设计具备极高的功率密度和效率。1.61.6 本章小结本章小结本章主要介绍了汽车电动助力转向系统的基本类型，汽车电动助力转向系统的优缺点，探讨了电动助力

35、转向系统的总体功能框架以及分别介绍了它们的工作原理和结构组成包括电动机、离合器、传感器、减速机构的功能等，最后介绍了汽车电动助力转向系统的关键技术和工作过程。西安航空职业技术学院 毕业设计论文72 2 汽车电动助力转向系统类型汽车电动助力转向系统类型按照电动机安装助力位置的不同，转向系统的类型可分为以下几种：转向助力式、小齿轮助力式、双小齿轮助力式和齿条助力式。2.12.1 转向柱助力式转向柱助力式转向助力式 EPS 具有结构简单，安装、拆卸和维修方便的特点。它装在方向盘下面，周围环境较好，不需要严格的防水、防高温技术。相对于其他EPS，它对转向系统的改动最小，所以最适合于将以前生产的无助力效

36、果的纯机械转向汽车改装成电动助力转向汽车。转向柱式的成本最低，经济性好，目前市场占有量较大。缺点是占用了方向盘下面的空间，助力电动机的振动、噪声很容易传递给驾驶员，传递路线也较长，损失较大，反应不如其他类型快，且负荷较小，所以适合微型车辆。国产 EPS 大都是转向柱式，如昌河北斗星的EPS。2.22.2 小齿轮助力式小齿轮助力式小齿轮助力式 EPS 具有结构紧凑的优点，与转向柱式 EPS 相比，在不增加质量的情况下，增大了系统的刚度。它安装在驾驶室外，位于发动机室下方，距离前桥很近，环境温度变化大，环境恶劣，常受到尘土、泥巴和雨水等的腐蚀，要求传感器、ECU、电动机等防水、耐高温性能好。其技术

37、要求比转向柱式的高，使用于普及型车辆。广州本田飞度小轿车采用该类 EPS。2.32.3 双小齿轮助力式双小齿轮助力式改善了齿条的受力情况，使齿条受力均匀，转向系统的刚度进一步增大，传动路线进一步缩短，响应速度加快，是一种较优化的配置，且成本比齿条式EPS 低。一汽大众速腾中级轿车采用双小齿轮式 EPS2.42.4 齿条助力式齿条助力式齿条助力式 EPS 性能最好，结构最紧凑，电动机直接带动齿条助力，助力效果最好，响应时间最短，超调量最小，电动机的振动、噪声都不容易传递给驾驶员。缺点好似造价高、成本高、零件结构复杂。随着 42V 车载电源的应用，其功率可达到很大值，适用于大功率、大负荷的汽车和豪

38、华轿车。丰田雷克萨斯 GS430/GS300 装备了齿条式 EPS，其中 GS430EPS 还带可变传动比转向功能。西安航空职业技术学院 毕业设计论文8GS430EPS 的结构比其他类型的 EPS 复杂，采用非接触式分相器型扭矩传感器，减速机构采用螺杆螺母循环球式结构，无刷电机的转子是一个不能轴向平动、只能径向转动的带循环球的螺母，齿条与它配合的部分做成螺杆形状，减速原理与循环球式转向器的减速原理相同。2.52.5 本章小结本章小结本章详细介绍了四类汽车助力转向系统的类型比较各类转向系统的优点和缺点，对比之下有哪些汽车安装使用了此类型，使以后汽车的功能更加完善。帮助我们更好的使用汽车，享受汽车

39、给我们带来的乐趣。西安航空职业技术学院 毕业设计论文93 3 汽车电动助力转向系统的维护保养汽车电动助力转向系统的维护保养3.13.1 转向系统检查转向系统检查液压系统必须保持清洁；每隔一定时间要检查储油罐的液位；需要时将缺少的油补足；参看相应维修手册中的“维修润滑”部分，了解油液的种类和检查加油的时间间隔。如果液压油变脏或者系统中有污物，如果液压系统特别脏，泵和转向器必须在继续使用前完全拆卸。此外，储油罐在重新使用前必须彻底清洗。每隔一定时间检查全部硬管、软管和接头是否发生泄漏，接头必须拧紧。务必使压板、卡箍、硬管和软管支撑全部位于相应位置并被正确固定。在车轮处于正方向前方位置时检查软管，然

40、后将车轮向左向右转到极限，同时察看软管的移动情况。若软管如与汽车其他不接接触，会造出摩擦或产生磨损，应予以纠正。动力转向系统的软管和硬管不得发生扭曲、结节或硬弯。在管路上软管必须有足够的弯曲部分，以便在车辆运转时，吸收位移并补偿软管收缩。液压系统中的空气造成海绵作用，并在工作时产生噪音。当软管拆下或由于任何原因造成液压油流失时，在重新注油后必须对系统进行排气。3.23.2 液力转向油泵皮带张力调整液力转向油泵皮带张力调整一些车辆采用皮带蛇形管辅助装置驱动系统。蛇形管系统有张紧功能，不需要调整。3.33.3 动力转向系统的空气排放动力转向系统的空气排放维修过程中进入动力转向系统中的空气必须排除，

41、然后才能行使该车辆。如果空气滞留在系统中，会导致系统工作时产生噪音或出现不正常的现象。3.43.4 冲洗动力转向系统冲洗动力转向系统在更换转向油泵时，一定要冲洗整个系统，工作步骤如下：（1）将车辆前部升离地面，使车辆能够自由移动。（2）把回油管从油压泵进油接头拆下。（3）堵住泵的进油接头。（4）将回油管一端放到大容器上盛接排出的油。西安航空职业技术学院 毕业设计论文10（5）使发动机怠速运转，同时让助手向储油罐内注入新的动力转向油（6）转动转向盘接近限位器。如果转向盘保持在限位器位置，油液将停止流动，油泵将处于减压状态，储油罐可能发生突然溢流。（7）把所有的硬管、软管和接头零部件安装到车辆上。

42、（8）给系统注入新的动力转向油，并对系统进行排气。（9）开动发动机约 15 分钟。（10）将泵的回油管从泵的进油嘴上拆下，堵住泵上的接头。（11）重新给储油罐加注油时，检查排放出的油是否变脏。如果仍能看到异物，要更换全部管路，并拆卸清洗或更换动力转向系统的零部件。不要重新使用排放出来的动力转向油。3.53.5 漏油检查漏油检查（1）在发动机关闭的情况下把整个动力转向系统擦干。（2）检查液压泵储油罐的油位，并按照维修手册“油位调整”部分的说明进行调整。（3）启动发动机，左右转动转向盘到极限位置，转动数次。不要使转向盘保持在极限位置，这样可能会损坏液压泵。（4）查找渗漏的准确位置，采用推荐的方法修

43、理。3.63.6 检查或补充动力转向液力油检查或补充动力转向液力油动力转向储油罐的盖式量油尺上的标志清楚地指明了油位。在补充或更换转向液力油时，一定要使用干净的新油。当触摸转向油感觉很烫时，油位应该在“FULL HOT” 的位置。如果转向油是凉的时候，正确的位置应该在“FULL COLD” 位置。动力转向油的技术要求：当补充动力转向液力油或全部更换动力转向液力油时，一定要使用正确型号的液力油。使用不正确的转向液力油将造成软管或密封圈的损坏，从而导致漏油。3.73.7 本章小结本章小结本章主要介绍了汽车电动助力转向系统的日常检查维护和一些基本技巧知识。以便我们自己对汽车的一个了解和检修，遇到紧急

44、情况自己也可以处理。西安航空职业技术学院 毕业设计论文114 4 汽车电动助力转向系统的故障检测与检修方法汽车电动助力转向系统的故障检测与检修方法转向系用于改变汽车的行驶方向和使汽车保持稳定的直线行驶。转向系结构形式多种多样，但所有的转向系都由三部分组成:转向传动机构、机械转向器和转向操纵机构，转向性能的好坏直接影响汽车行驶的安全性和操纵性。汽车的操纵稳定性是指在驾驶者不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性

45、能，所以人们称之为“高速车辆的生命线”汽车的转向系如果出现故障将严重影响汽车的行驶安全性，故转向系常见故障诊断与排除也就非常重要，以下是几种关于转向系常见故障诊断与排除的方法:4.14.1 转向沉重转向沉重（1）故障现象汽车在行驶中驾驶员向左、向右转动转向盘时，感到沉重费力，无回正感;当汽车低速转弯行驶和调头时，转动转向盘感到超乎正常地沉重，甚至打不动。（2）故障原因除了转向器等故障外，转向桥部分的故障原因有:转向节臂变形。转向节止推轴承缺油或损坏。转向节主销与衬套间隙过小或缺油。前轴或车架变形引起前轮定位失准。轮胎气压不足。转向器轴承装配过紧。传动副啮合间隙过小。横、直拉杆球头销装配过紧或接

46、头缺油。转向轴或主管弯曲，相互摩擦或卡住。转向装置润滑不当，前束调整不当。（3）故障诊断与排除由于导致转向沉重的故障因素很多，诊断时应首先判明故障所在部位，西安航空职业技术学院 毕业设计论文12然后再进一步确定在哪一个部件。拆下转向臂，转动转向盘，如感觉沉重则应调整轴承紧度和传动副啮合间隙。若有松紧不均或有卡住现象，则应拆下转向轴检查传动副及轴承有无损坏，转向轴与主管有无摩擦或卡住现象，必要时进行修理或更换。转动转向盘时，如感到轻松，则故障在传动机构，应顶起前轴，并用手左、右扳动前轮。如过紧，应检查转向节主销与衬套，推力轴承和直、横拉杆球头销配合是否过紧，润滑是否良好，必要时进行调整和润滑。先

47、支起前桥，用手转动转向盘，若感到转向很容易，不再有转动困难的感觉，这说明故障部位在前桥与车轮。因为支起前桥后，转向时已不存在车轮与地面的摩擦阻力，而只是取决于转向器等的工作状况。此时应仔细检查前轮胎气压是否过低，前轴有无变形;同时也要考虑检查前钢板弹簧是否良好，车架有无变形。必要时，检查车轮定位角度是否正确若上述情况均正常良好，则应检查前轴和车架是否变形，前束是否符合标准，必要时调整前束。4.24.2 低速摆头和转向不稳低速摆头和转向不稳（1）故障现象汽车低速直线行驶时前轮摇摆，感到方向不稳。转弯时大幅度转动方向盘，才能控制汽车的行使方向。（2）故障原因转向节臂装置松动。转向器轴承过松。传动副

48、啮合间隙过大。横、直拉杆球头销磨损严重。转向节主销与衬套磨损严重，配合间隙过大。前轮毂轴承松旷;前轴弯曲;轮毂轴承间隙过大。车架轮辋变形;前束过大;轮毂轴承间隙过大。转向主销与衬套磨损松旷，配合间隙增大轮毂轴承间隙过大。前束过大;轮毂螺栓松动或数量不全。（3）故障诊断与排除一人转动转向盘，另一人在车下查看传动机构，如转向盘转了许多而转向臂不动，则故障在转向器;如转向臂转动了许多而前轮并不偏转，则故障在传动机构。如果故障在转向器，应检查传动副啮合间隙，必要时进行调整。如果故障在传动机构，应检查转向臂和直、横拉杆各球头是否松旷，必西安航空职业技术学院 毕业设计论文13要时进行调整。经检查上述情况良

49、好，则应架起前轴用手推动车轮，检查转向节主销与衬套，前轮毂轴承是否松旷，必要时进行调整或修理。转向盘经过上述检查、调整后仍不稳定，应检查前轴和车架以及轮辋是否变形，前束是否符合标准规定，必要时进行调整或修理。前轮低速摆头和转向盘自由空程大，一般是各部分间隙过大或有连接松动现象，诊断时应采用分段区分的方法进行检查。可支起前桥，并用手沿转向节轴轴向推拉前轮，凭感觉判断是否松旷。若松旷，说明转向节主销与衬套的配合间隙过大或前轴主销孔与主销配合间隙过大。若此处不松旷，说明前轮毂轴承松旷，应重新调整轴承的预紧度。若非上述原因，应检查前轮定位是否正确，检查前轴是否变形。如果前轮轮胎异常磨损，则应检查前束是

50、否正确。4.34.3 高速摆振和单边转向不足高速摆振和单边转向不足（1）故障现象高速摆振有两种情况:一种是随着车速的提高，摆振逐渐增大;一种是在某一较高车速范围内出现摆振，出现行驶不稳，甚至还会造成方向盘抖动。（2）故障原因转向摇臂在转向摇臂轴上装配位置不合适。有一边前轮转向角限位螺钉过长;直拉杆弯曲变形。前钢板弹簧骑马螺栓松动或中心螺栓折断。中心不对称的前钢板弹簧前后装反。轮毂轴承松旷，使车轮歪斜，在运行时摇摆。轮盘不正或制动鼓磨损过度失圆，歪斜失正。使用翻新轮胎;转向节主销或止推轴承磨损松旷;横、直拉杆弯曲。前轮定位值调整不当;前束失调，两前轮主销后倾角或内倾角不一致等，汽车向前行驶时，前

51、轮摇摆晃动。轮胎钢圈偏摇，前轮胎螺栓数量不等引起车轮动不平衡转向街弯曲;前钢板弹簧刚度不一致。(3)故障诊断与排除在进行高速摆振故障的诊断时，应先检查前桥、转向器以及转向传动机构连接是否松动，悬架弹簧是否固定可靠。支起驱动桥，用楔块固定非驱动轮，启动发动机并逐步换入高速文件，使驱动轮达到产生摆振的转速。若这是转向盘出现抖动，说明是传动轴动不平衡引起的，应拆下传动轴进行检查;若此时不出现明显抖动，则说明摆振原因在汽车转向桥部分。西安航空职业技术学院 毕业设计论文14怀疑摆振的原因在前桥部分时，应架起前桥试转车轮，检查车轮是否晃动，车轮静平衡是否良好，以及车轮钢圈是否偏摆过大。检查车架是否变形，铆

52、钉有无松动以及前轴是否变形。另外还需检查前钢板弹簧的刚度。检查前轮定位是否正确。检查高速摆振的故障，有时还需借助一定的测试仪具。当缺少必要的测试仪具时，也可以采用替换法。例如在怀疑某车轮有动不平衡时，可以另换一车轮试验，或者将可能引起的高速摆振的车轮拆装到不发生摆振的车辆上进行对比试验。若汽车转向原来良好，由于行驶中的碰撞而造成转弯半径一边大一边小时，应检查直拉杆、前轴、前钢板弹簧有无变形和中心螺栓折断现象。若在维修后出现单边转向不足，可架起前桥，先检查转向摇臂是否装配正确。可将转向盘向一边转到尽头，再回到另一尽头，记住转向盘转动的总圈数，然后检查转向摇臂的位置，即在总转动圈数之半时前轮是否在

53、居中的位置。倘若位置不对，应拆下转向摇臂另行安装。若摇臂位置始终不能使前轮对中，则应检查直拉杆有无弯曲变形。若转向角不等仅是受到转向限位螺钉不同长度的影响，则应调整限位螺钉。对于中心不对称的前钢板弹簧，则应检查是否有装反现象。4.44.4 行驶跑偏和转向盘自由转动量过大以及车轮回正不良行驶跑偏和转向盘自由转动量过大以及车轮回正不良（1）故障现象汽车在直线行驶时，必须紧握方向盘，方能保持直线行驶。若稍放松方向盘，汽车会自动偏向一边行驶;汽车保持直线行驶位置或静止不动时，转向盘左、右转动的游动角度过大。（2）故障原因前轮定位值不正确，前束调整不当，过大或过小;转向器内主、从动啮合部位间隙过大或主、

54、从动部位轴承松旷。左、右前轮主销后倾角或车轮外倾角不相等;转向盘与转向轴连接部位松旷。制动鼓与制动摩擦片间隙调整不均匀，一边过紧，一边过松;转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷。钢板弹簧一边折断，造成两边弹力不等;直、横拉杆球头连接部位松旷。转向节或转向节臂弯曲变形;直、横拉杆臂与转向节连接部位松旷。前轴或车架弯曲或扭转;转向节主销与衬套磨损后松旷。右两边轮胎气压不相等，一边偏高，一边偏低;车轮轮毂轴承间隙过大。车架变形或左、右轴距不相等;转向车轮轮胎气压不足;转向器齿轮调整西安航空职业技术学院 毕业设计论文15不良或损坏。前轮毂轴承调整不当，左、右轮毂轴承松紧度不一致;前轮定位失准。（3）故障诊断与

55、排除检查左、右前轮轮胎气压是否一致:如果是在换上新轮胎后出现跑偏现象，则应检查左、右轮胎规格以及轮胎花纹是否一致。用手触摸一下跑偏一侧的制动鼓和轮毂轴承部位是否发热。若发热，说明制动拖滞或是车轮轮毂轴承调整过紧，造成一边紧一边松的现象。测量左右轴距是否相等;更换轴承或调整轴承紧度;更换球头;调整转向器齿轮啮合间隙或更换损坏的齿轮。检查前钢板弹簧有无折断，前轴是否变形;按标准充气;检查调整前轮定位;调整转向器或更换损坏的齿轮。若以上均属正常，应对前轮定位进行检查调整。由上可知，影响汽车操纵和行驶性能的故障因素很多与车桥有关，分析判断故障时，必须明确汽车操纵的稳定性主要取决于前轮定位的准确程度。前

56、轮定位调整不准确，前桥各配合部位松旷，非独立悬架的前轴的变形，独立悬架支撑架、摆臂、稳定杆与支撑架的变形，以及车架的变形，都会破坏前轮定位的准确性，产生一系列故障，影响汽车操纵的稳定性和轻便性。4.54.5 转向器的检查转向器的检查（1）机械转向器的检查检查转向小齿轮与齿条有无磨损与损坏，转向器壳体上是否有裂纹，并注意转向器上的零件不允许焊接或矫正，只能更换。还要检查轴承及衬套的磨损与损坏，以及油封、防尘套的磨损与老化情况，并及时更换之。（2）转向减振器的检查检查转向减振器的行程。工作行程 L 应为最大长度（Lmax）556mm 与最小长度（Lmin）344.5mm 之差，为 211.5mm。

57、行程不足时应更换。检查转向减振器的阻尼力，最大阻尼载荷为 560N，最小阻尼载荷为180N（在试验台上进行） 。检查转向减振器的支承是否开裂。检查转向减振器端部的橡胶衬套是否损坏老化。（3）动力转向器的检查检查所有漏油处，更换全部 O 形圈及密封垫。液压分配阀若有问题必须整体更换或更换分配阀上的密封环。检查小齿轮、齿条是否损坏。检查轴承、油封是否损坏。检查防尘罩是否损坏与老化。检查转向器外壳是否有裂纹和漏油处。西安航空职业技术学院 毕业设计论文164.64.6 动力转向油泵的检查动力转向油泵的检查动力转向泵所有金属元件的清洗只能使用酒精。流量控制阀的检查，检查流量控制阀，保证其能在泵壳、泵体孔

58、滑动自如，若卡住，检查控制阀的泵壳、泵体孔是否存在杂质、刮痕和毛刺。毛刺可用细砂布去掉，若阀或泵壳、泵体有损坏而不能修复，则对损坏件进行更换。流量控制阀只能作为一总成来维修，不能对它解体。从阀的进入口加液压时，应能顺利进入。当堵住一个阀孔，从另一个阀孔朝阀内反方向加压（400-490kPa） ，空气不应从堵住的阀孔流出。检查前压力板和后压力板表面是否与泵环接触良好。安装时要保证其与泵环（定子）平行，检查所有零件是否有裂纹和擦伤，更换损坏的零件。检查前压力板、后压力板及泵环（定子）上抛光度高的表面总是存在正常的摩擦痕迹，不要把这些看成是擦伤。检查泵轴轴套、轴承，若损坏则更换。将轴承从泵轴上压出，

59、再压入新轴承。检查所有转子叶片在转子槽中是否运动自如，叶片与转子的槽侧隙，使用间隙为 0.028mm，超过时，应更换叶片。检查泵轴花键是否磨损，泵轴是否有裂纹和其他损坏，更换所有过度磨损和损坏的零件，更换一新泵轴卡环。检查泵壳是否有磨损、裂纹、铸造砂眼和损坏，有所列任一情况，则更换泵壳。检查压力软管和控制阀塞子，若损坏则更换。检查端盖卡环，若损坏，则更换。若卡环发生扭曲或变形，不能再用。若不能肯定卡环好坏，则予以更换。检查转子与定子的径向间隙，用塞尺检查转子与定子的径向间隙。使用极限为 0.06mm，超过时应优先更换定子（与转子有相同的标记的） 。4.74.7 转向横拉杆的检查转向横拉杆的检查

60、（1）检查横拉杆是否弯曲必要时校正。检查调整螺栓的螺纹有无乱纹现象。（2）转向横拉杆球头的检查检查转向横拉杆内、外球接头（球头销）的转动力矩和摆动力，用弹簧秤检查内、外球头销的摆动力分别应为 5.9-51N 和 6.9-64.7N。用扭力扳手检查转向横拉杆外球头销的轴向间隙应为 0，转动力矩应在0.3-4.ONm，若达不到要求，则应更换球头销。西安航空职业技术学院 毕业设计论文17（3）连接支架的检查桑塔纳轿车连接支架的检查。检查连接支架、连接件和减振器支架有无断裂和变形现象。检查转向横拉杆内衬套是否损坏和老化，否则应更换。4.84.8 转向柱与转向管柱的检查转向柱与转向管柱的检查（1）检查转

61、向柱与转向管柱的变形与损坏情况不允许补焊或矫正，若变形或损坏严重必须更换。检查转向柱轴承的磨损与烧蚀情况，严重时应更换。（2）转向传动轴万向节的检查用手检查万向节在十字轴的两个方向的径向间隙，若发现有间隙时，应更换万向节的轴承。拆卸万向节时，先将轴承拆下，再拆下十字轴（拆前做好万向节与传动轴的对正标记） 。装配时，应先将万向节与传动轴的对正标记对准，先装上十字轴，然后用台钳压人轴承。（3）转向柱支承环的检查捷达轿车转向柱支承环的检查。检查转向柱上支承环的磨损与损坏情况，严重的应更换。（4）安全柱销及橡胶支承套的检查桑塔纳轿车安全柱销及橡胶支承套的检查。检查转向柱上的安全销是否损坏，橡胶衬套及聚

62、乙稀套管是否损坏。检查橡胶支承环是否老化、损坏。检查弹簧是否损坏或弹力减弱。4.94.9 本章小结本章小结本章主要介绍了汽车电动助力转向系统的几个故障分析和主要零部件的检查，探讨了生活中比较常见的故障，方便我们对车子的一个了解，帮助我们更好的使用汽车。西安航空职业技术学院 毕业设计论文185 5 汽车电动助力转向系统故障实际案例汽车电动助力转向系统故障实际案例5.15.1 锐志转向沉重故障锐志转向沉重故障 （1）故障现象 一辆 2006 款锐志乘用车，在行驶过程中，发现转向异常沉重，同时 P/S 灯点亮。（2）故障诊断与排除 读取故障代码为 C1525、C1526、C1528。其含义是转角传感

63、器初始化未完成；以及电动机旋转角度传感器故障。维修资料指出，当出现 C1528 故障代码时，系统进入失效保护状态，动力转向系统停止工作。 用丰田专用检测仪 IT-II 清除故障代码，C1528 可以清除，而C1525、C1526 始终无法清除。再对转角传感器进行初始化，结果检测仪显示初始化失败，说明电动机旋转角度传感器确实存在故障。在拔下转角传感器接插头时发现其内部有进水的痕迹，线插已覆盖了一层绿色的铜锈，出现电腐蚀现象。插头进水使传感器信号发生短路，电动转向控制单元接收不到角度传感器信号，使电动助力转向系统进入保护状态，转向助力停止工作，控制单元同时记录故障代码 C1528。故障排除非常简单

64、，清除插头内的水分和铜锈，再用 IT-II 对马达转角传感器进行初始化，故障彻底排除。P/S 灯不再点亮，方向盘转动轻松灵活，故障排除。 维修小结 电气接插件的防水问题应得到足够的重视。锐志转向系统使用了全电动方式，使转向系统结构大为简化，彻底解决了液压泵和方向机漏油这一传统转向系统的弊端。但随之而来的是电气系统的防水问题。转向机安装在车辆的最底部，在大雨天或浸水的路面上行驶可能使转向机的插头进水而使系统无法正常工作。虽然插头已经作了防水措施，但当其完全浸入水中时仍有进水的可能。该车的故障就是在雨天发生的，这一现象提醒我们的车主朋友在大雨天或涉水西安航空职业技术学院 毕业设计论文19行驶时要特

65、别小心，尽量躲开深水区，防止转向系统的电气插头进水而引起故障。5.25.2 奔驰车转向助力器储油罐液压油外溢故障奔驰车转向助力器储油罐液压油外溢故障（1）故障现象：储油罐中的液压油外溢，油的颜色变黑，可是油量却不少。储油罐中的液压油外溢，油量越来越少，油的颜色没有变化。（2）故障分析：这种情况是转向助力器轴头油封密封不严。发动机机油在润滑转向助力器轴接头时，被转向助力器吸入并和液压油混合在一起，导致液压油变质、颜色发黑，并由于数量增多而从储油罐溢出。这种情况一般是转向助力器进油管接头或油管漏气。空气被吸入液压油中或进油软管橡胶发胀，内径变小，阻碍液压油正常流动，从而产生真空，使储油罐中产生大量

66、的油气泡，一时不能消失的油气泡则从储油罐口溢出。处理：（1）更换转向助力器轴头油封。（2）更换油管，修理或紧固进油管接头。5.35.3 本田轿车转向费力本田轿车转向费力现象：转动方向盘时，非常费劲。分析：转向费力，进行齿条导向调节。处理：（1）首先检查转向油位、皮带张紧力、助力泵、轮胎状况，均正常。（2）将车辆举升，用专用工具松开齿条导向螺栓的锁紧螺母，然后松开齿条导向螺栓。（3）将齿条导向螺栓拧紧至 25Nm，然后松开。重新紧固齿条导向螺栓至3.9Nm，然后将其扳回规定高度:V6 型:605；其他车型为 20。（4）将齿条导向螺栓锁紧螺母锁紧即可。5.45.4 皇冠牌轿车怠速或低速时转向困难而高速行驶转向不稳定皇冠牌轿车怠速或低速时转向困难而高速行驶转向不稳定现象：一辆皇冠牌轿车，装有电子控制的转向助力可变渐进式动力转向系统（简称 PPS） ，出现怠速或低速时转向困难而高速行驶转向太敏感，不稳定。分析：皇冠牌轿车为了解决由于轿车高速化和超低压子午线轮胎的使用使得汽车低速转向力太大，高速转向力太小的矛盾，采用了电控转向助力系统，由微机根据车速传感器检测到的汽车行驶速度，在低速或停车时，