基于电动助力转向系统的测试台架技术方案

基于电动助力转向系统的测试台架，包括阶梯型的底架、设置在底架的第一级阶梯上的磁粉制动器、设置在底架的第二级阶梯上的测试组件与控制和数据采集装置、以及上位机；测试组件包括输入转矩电机、输入转矩电机减速器、动态扭矩传感器Ⅱ、助力电机、助力电机减速器，测试组件的输出端与磁粉制动器相连；与动态扭矩传感器Ⅱ连接的转矩信号采集装置的内轴上装有第二永磁体，与内周相对转动的外轴上装有第一永磁体，第一永磁体和第二永磁体的同名磁极在圆周方向上相对设置；控制和数据采集装置的电控单元控制输入转矩电机转动；控制和数据采集装置与上位机电连接；本发明专利技术系统柔性高，适用于多种车辆电动助力转向系统性能的测试试验。

【技术实现步骤摘要】
基于电动助力转向系统的测试台架
本技术涉及机械仿真
，尤其涉及基于电动助力转向系统的测试台架。
技术介绍
电动助力转向系统ElectricPowerSteering，缩写EPS是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，与传统的液压助力转向系统HPSHydraulicPowerSteering相比，EPS系统具有很多优点。EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元ECU等组成。对EPS系统进行充分的性能测试和验证是必不可少的环节，而现有的电动助力转向系统性能测试设备，不能完成不同款式或类型电动助力转向系统的测试需求，因此设计一种通用性强、结构可靠、测试简单的实验台是亟待解决的事情。
技术实现思路
为克服上述问题，本技术提供一种系统柔性高、适用于多种车辆的电动助力转向系统性能测试设备。本技术采用的技术方案是：基于电动助力转向系统的测试台架，其特征在于：包括阶梯型的底架1、控制和数据采集装置、上位机、磁粉制动器6、以及与磁粉制动器6相连接的测试组件；所述底架1具有两级阶梯，第一级阶梯设置在第二级阶梯的下方，第一级阶梯上设有用于安装磁粉制动器6的磁粉制动器底板2，第二级阶梯上设有用于安装测试组件、控制和数据采集装置的第一底板39，测试组件、控制和数据采集装置均沿第一底板39的长度方向布置；所述测试组件包括输入转矩电机9、输入转矩电机底座8、动态扭矩传感器Ⅱ14、动态扭矩传感器底座Ⅱ13、助力电机26、助力电机底座30；输入转矩电机9与输入转矩电机减速器10的输入轴连接；输入转矩电机底座8的右端固定有输入转矩电机固定板11，输入转矩电机底座8与输入转矩电机固定板11支撑输入转矩电机9与输入转矩电机减速器10；输入转矩电机减速器10的输出轴通过联轴器Ⅱ12与动态扭矩传感器Ⅱ14的输入轴连接；动态扭矩传感器底座Ⅱ13支撑动态扭矩传感器Ⅱ14；动态扭矩传感器Ⅱ14的输出轴通过联轴器Ⅲ15与转矩输入轴16的右端连接，转矩输入轴16的左端与替换轴17的右端通过法兰结构连接，替换轴17的左端与小带轮轴18的右端通过法兰结构连接；轴承座Ⅰ19通过轴承支撑小带轮轴18，小带轮轴18的左端伸出底架1外；小带轮轴18的左端设有小带轮20，小带轮20通过皮带与大带轮23连接，大带轮23安装在大带轮轴24的左端；轴承座Ⅱ22通过轴承支撑大带轮轴24；大带轮轴24的右端与转矩信号采集装置25的输入轴通过法兰结构连接；所述转矩信号采集装置25包括连接转矩输入元件的输入法兰2501，输入法兰2501与内轴2503的上端面联结，内轴2503上端侧面和下端侧面分别通过第一深沟球轴承2502、第二深沟球轴承2506连接外轴2513，外轴2513套在内轴2503外部；内轴2503的下端面连接底端法兰2509，底端法兰2509端面中间的圆孔安装角位移传感器2508的相关部件；外轴2513下端面有两个对称分布的凹槽，凹槽内开设端面螺纹孔，外轴2513通过端面螺纹孔和螺栓联结输出元件，凹槽连接第二底板2507，角位移传感器2508安装在第二底板2507上；角位移传感器2508检测内轴2503和外轴2513的相对角位移量，角位移传感器2508连接电动助力转向系统电控单元ECU35；内轴2503连接径向的限位杆2512，限位杆2512的端部纳入外转轴2515的扇形缺口，扇形缺口限制限位杆2512的摆动角度；内轴2503上装有第二永磁体2511，外轴2513上装有第一永磁体2505，第一永磁体2505和第二永磁体2511的同名磁极在圆周方向上相对设置；转矩信号采集装置25上设有转矩信号线引出装置27，转矩信号采集装置25的输出轴与助力大齿轮轴33的左端通过法兰结构连接，助力大齿轮轴33上设有助力大齿轮28；轴承座Ⅲ34通过轴承支撑助力大齿轮轴33；助力大齿轮轴33的右端通过联轴器Ⅳ37与动态扭矩传感器Ⅰ7的输入轴连接；动态扭矩传感器底座Ⅰ4支撑动态扭矩传感器Ⅰ7；动态扭矩传感器Ⅰ7的输出轴通过联轴器Ⅰ5与磁粉制动器6的输入轴连接；助力电机26与助力电机减速器29的输入轴连接；助力电机底座30的左端固定有助力电机固定板31，助力电机底座30与助力电机固定板31支撑助力电机26与助力电机减速器29；助力电机减速器29的输出轴与助力小齿轮轴连接，助力小齿轮轴的右端设有助力小齿轮32，助力小齿轮32与助力大齿轮28相啮合；皮带下方水平设有张紧装置底板40，张紧装置底板40的右端与底架1固定连接，张紧装置底板40的左端设有插孔，张紧装置调节杆41竖直穿过张紧装置底板40的插孔并与之固定，张紧装置调节杆41的上端垂直设有张紧装置滚轴43，张紧装置滚轴43的右端与张紧装置滚轮42连接，张紧装置滚轮42抵在皮带上；所述控制和数据采集装置包括电动助力转向系统电控单元ECU35、动态扭矩传感器数据采集模块36、输入电机控制单元38、张力控制系统3；动态扭矩传感器Ⅱ14、动态扭矩传感器Ⅰ7均与动态扭矩传感器数据采集模块36电连接；转矩信号采集装置25与电动助力转向系统电控单元ECU35电连接；输入电机控制单元38与输入转矩电机9电连接；张力控制系统3与磁粉制动器6电连接；动态扭矩传感器数据采集模块36、电动助力转向系统电控单元ECU35、转矩信号采集装置25、张力控制系统3均与上位机电连接。进一步，所述底架1的第一级阶梯、第二级阶梯均设有用于增加刚度的横梁，底架1还具有四个支脚，四个支脚上分别设有用于增大受力面积的垫板。进一步，所述小带轮轴18为空心轴，当替换轴17与转矩信号采集装置25互换时，空心轴的轴孔用于转矩信号采集装置25的信号线引出。进一步，所述助力大齿轮轴33为一体式结构，包括从左至右依次设置的第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段、第五轴段、第六轴段、第七轴段与第八轴段，且所述第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段、第五轴段、第六轴段、第七轴段与第八轴段同轴设置；其中，第一轴段为法兰结构；第二轴段的直径小于第一轴段和第三轴段；第三轴段的右边缘凸出于第四轴段，形成用于助力大齿轮28轴向定位的台阶面；第四轴段上设有用于连接助力大齿轮28的键槽；第五轴段的直径小于第四轴段、大于第六轴段；第六轴段的右边缘凸出于第七轴段，形成用于轴向定位轴承座Ⅲ34的台阶面；第七轴段与轴承座Ⅲ34相配合，第八轴段上设有用于与联轴器Ⅳ37连接的键槽。进一步，所述输入转矩电机底座8和助力电机底座30上均设有加强筋。进一步，所述第二永磁体2511安装在内轴2503外壁，第一永磁体2505安装在外轴2513内壁，第一永磁体2505和第二永磁体2511位于同一高度，且位于同一圆周半径上。进一步，所述内轴2503中间轴段外壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第二永磁体架2510；外轴2513中间段内壁有约半圆扇形的轴肩，轴肩有一个圆弧形的凹槽，凹槽用于安装第一永磁体架2504；第一永磁体2505设置在第一永磁体架2504内，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电动助力转向系统的测试台架，其特征在于：包括阶梯型的底架(1)、控制和数据采集装置、上位机、磁粉制动器(6)、以及与磁粉制动器(6)相连接的测试组件；/n所述底架(1)具有两级阶梯，第一级阶梯设置在第二级阶梯的下方，第一级阶梯上设有用于安装磁粉制动器(6)的磁粉制动器底板(2)，第二级阶梯上设有用于安装测试组件、控制和数据采集装置的第一底板(39)，测试组件、控制和数据采集装置均沿第一底板(39)的长度方向布置；/n所述测试组件包括输入转矩电机(9)、输入转矩电机底座(8)、动态扭矩传感器Ⅱ(14)、动态扭矩传感器底座Ⅱ(13)、助力电机(26)、助力电机底座(30)；输入转矩电机(9)与输入转矩电机减速器(10)的输入轴连接；输入转矩电机底座(8)的右端固定有输入转矩电机固定板(11)，输入转矩电机底座(8)与输入转矩电机固定板(11)支撑输入转矩电机(9)与输入转矩电机减速器(10)；输入转矩电机减速器(10)的输出轴通过联轴器Ⅱ(12)与动态扭矩传感器Ⅱ(14)的输入轴连接；动态扭矩传感器底座Ⅱ(13)支撑动态扭矩传感器Ⅱ(14)；动态扭矩传感器Ⅱ(14)的输出轴通过联轴器Ⅲ(15)与转矩输入轴(16)的右端连接，转矩输入轴(16)的左端与替换轴(17)的右端通过法兰结构连接，替换轴(17)的左端与小带轮轴(18)的右端通过法兰结构连接；轴承座Ⅰ(19)通过轴承支撑小带轮轴(18)，小带轮轴(18)的左端伸出底架(1)外；小带轮轴(18)的左端设有小带轮(20)，小带轮(20)通过皮带与大带轮(23)连接，大带轮(23)安装在大带轮轴(24)的左端；轴承座Ⅱ(22)通过轴承支撑大带轮轴(24)；大带轮轴(24)的右端与转矩信号采集装置(25)的输入轴通过法兰结构连接；/n所述转矩信号采集装置(25)包括连接转矩输入元件的输入法兰(2501)，输入法兰(2501)与内轴(2503)的上端面联结，内轴(2503)上端侧面和下端侧面分别通过第一深沟球轴承(2502)、第二深沟球轴承(2506)连接外轴(2513)，外轴(2513)套在内轴(2503)外部；/n内轴(2503)的下端面连接底端法兰(2509)，底端法兰(2509)端面中间的圆孔安装角位移传感器(2508)的相关部件；外轴(2513)下端面有两个对称分布的凹槽，凹槽内开设端面螺纹孔，外轴(2513)通过端面螺纹孔和螺栓联结输出元件，凹槽连接第二底板(2507)，角位移传感器(2508)安装在第二底板(2507)上；角位移传感器(2508)检测内轴(2503)和外轴(2513)的相对角位移量，角位移传感器(2508)连接电动助力转向系统电控单元ECU(35)；/n内轴(2503)连接径向的限位杆(2512)，限位杆(2512)的端部纳入外转轴(2515)的扇形缺口，扇形缺口限制限位杆(2512)的摆动角度；/n内轴(2503)上装有第二永磁体(2511)，外轴(2513)上装有第一永磁体(2505)，第一永磁体(2505)和第二永磁体(2511)的同名磁极在圆周方向上相对设置；/n转矩信号采集装置(25)上设有转矩信号线引出装置(27)，转矩信号采集装置(25)的输出轴与助力大齿轮轴(33)的左端通过法兰结构连接，助力大齿轮轴(33)上设有助力大齿轮(28)；轴承座Ⅲ(34)通过轴承支撑助力大齿轮轴(33)；助力大齿轮轴(33)的右端通过联轴器Ⅳ(37)与动态扭矩传感器Ⅰ(7)的输入轴连接；动态扭矩传感器底座Ⅰ(4)支撑动态扭矩传感器Ⅰ(7)；动态扭矩传感器Ⅰ(7)的输出轴通过联轴器Ⅰ(5)与磁粉制动器(6)的输入轴连接；/n助力电机(26)与助力电机减速器(29)的输入轴连接；助力电机底座(30)的左端固定有助力电机固定板(31)，助力电机底座(30)与助力电机固定板(31)支撑助力电机(26)与助力电机减速器(29)；助力电机减速器(29)的输出轴与助力小齿轮轴连接，助力小齿轮轴的右端设有助力小齿轮(32)，助力小齿轮(32)与助力大齿轮(28)相啮合；/n皮带下方水平设有张紧装置底板(40)，张紧装置底板(40)的右端与底架(1)固定连接，张紧装置底板(40)的左端设有插孔，张紧装置调节杆(41)竖直穿过张紧装置底板(40)的插孔并与之固定，张紧装置调节杆(41)的上端垂直设有张紧装置滚轴(43)，张紧装置滚轴(43)的右端与张紧装置滚轮(42)连接，张紧装置滚轮(42)抵在皮带上；/n所述控制和数据采集装置包括电动助力转向系统电控单元ECU(35)、动态扭矩传感器数据采集模块(36)、输入电机控制单元(38)、张力控制系统(3)；动态扭矩传感器Ⅱ(14)、动态扭矩传感器Ⅰ(7)均与动态扭矩传感器数据采集模块(36)电连接；转矩信号采集装置(25)与电...

【技术特征摘要】
1.基于电动助力转向系统的测试台架，其特征在于：包括阶梯型的底架(1)、控制和数据采集装置、上位机、磁粉制动器(6)、以及与磁粉制动器(6)相连接的测试组件；
所述底架(1)具有两级阶梯，第一级阶梯设置在第二级阶梯的下方，第一级阶梯上设有用于安装磁粉制动器(6)的磁粉制动器底板(2)，第二级阶梯上设有用于安装测试组件、控制和数据采集装置的第一底板(39)，测试组件、控制和数据采集装置均沿第一底板(39)的长度方向布置；
所述测试组件包括输入转矩电机(9)、输入转矩电机底座(8)、动态扭矩传感器Ⅱ(14)、动态扭矩传感器底座Ⅱ(13)、助力电机(26)、助力电机底座(30)；输入转矩电机(9)与输入转矩电机减速器(10)的输入轴连接；输入转矩电机底座(8)的右端固定有输入转矩电机固定板(11)，输入转矩电机底座(8)与输入转矩电机固定板(11)支撑输入转矩电机(9)与输入转矩电机减速器(10)；输入转矩电机减速器(10)的输出轴通过联轴器Ⅱ(12)与动态扭矩传感器Ⅱ(14)的输入轴连接；动态扭矩传感器底座Ⅱ(13)支撑动态扭矩传感器Ⅱ(14)；动态扭矩传感器Ⅱ(14)的输出轴通过联轴器Ⅲ(15)与转矩输入轴(16)的右端连接，转矩输入轴(16)的左端与替换轴(17)的右端通过法兰结构连接，替换轴(17)的左端与小带轮轴(18)的右端通过法兰结构连接；轴承座Ⅰ(19)通过轴承支撑小带轮轴(18)，小带轮轴(18)的左端伸出底架(1)外；小带轮轴(18)的左端设有小带轮(20)，小带轮(20)通过皮带与大带轮(23)连接，大带轮(23)安装在大带轮轴(24)的左端；轴承座Ⅱ(22)通过轴承支撑大带轮轴(24)；大带轮轴(24)的右端与转矩信号采集装置(25)的输入轴通过法兰结构连接；
所述转矩信号采集装置(25)包括连接转矩输入元件的输入法兰(2501)，输入法兰(2501)与内轴(2503)的上端面联结，内轴(2503)上端侧面和下端侧面分别通过第一深沟球轴承(2502)、第二深沟球轴承(2506)连接外轴(2513)，外轴(2513)套在内轴(2503)外部；
内轴(2503)的下端面连接底端法兰(2509)，底端法兰(2509)端面中间的圆孔安装角位移传感器(2508)的相关部件；外轴(2513)下端面有两个对称分布的凹槽，凹槽内开设端面螺纹孔，外轴(2513)通过端面螺纹孔和螺栓联结输出元件，凹槽连接第二底板(2507)，角位移传感器(2508)安装在第二底板(2507)上；角位移传感器(2508)检测内轴(2503)和外轴(2513)的相对角位移量，角位移传感器(2508)连接电动助力转向系统电控单元ECU(35)；
内轴(2503)连接径向的限位杆(2512)，限位杆(2512)的端部纳入外转轴(2515)的扇形缺口，扇形缺口限制限位杆(2512)的摆动角度；
内轴(2503)上装有第二永磁体(2511)，外轴(2513)上装有第一永磁体(2505)，第一永磁体(2505)和第二永磁体(2511)的同名磁极在圆周方向上相对设置；
转矩信号采集装置(25)上设有转矩信号线引出装置(27)，转矩信号采集装置(25)的输出轴与助力大齿轮轴(33)的左端通过法兰结构连接，助力大齿轮轴(33)上设有助力大齿轮(28)；轴承座Ⅲ(34)通过轴承支撑助力大齿轮轴(33)；助力大齿轮轴(33)的右端通过联轴器Ⅳ(37)与动态扭矩传感器Ⅰ(7)的输入轴连接；动态扭矩传感器底座Ⅰ(4)支撑动态扭矩传感器Ⅰ(7)；动态扭矩传感器Ⅰ(7)的输出轴通过联轴器Ⅰ(5)与磁粉制动器(6)的输入轴连接；
助力电机(26)与助力电机减速器(29)的输入轴连接；助力电机底座(30)的左端...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟，张光盛，周见行，裘信国，甘鹤中，王晨，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33