河北交通职业技术学院毕业论文
圆角时，半径R=（3-5）d，扭杆的有效长度为l，d为扭杆有效长度的直径。
扭杆的扭转刚度k是扭杆的一个重要的物理量，可以参照下面的公式计算。 当其受到扭矩Ｔ的时候，其扭转的切应力τ和变形角υ分别为：
其扭转刚度为：
其中d-扭杆直径，有效长度，Ip惯性矩，Zi抗扭截面系数
扭杆式扭矩传感器在早期的EPS中应用比较多，但由于是接触式的，工作时产生的摩擦使其易磨损，影响其精度，将会被逐步淘汰。
3、金属电阻应变片的扭矩传感器
传感器扭矩测量采用应变电测技术。在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量。传感器就完成如下的信息转换：
传感器由弹性轴、测量电桥、仪器用放大器、接口电路组成。弹性轴是敏感元件，在45度和135度的方向上产生最大压应力和拉应力，这个时候承受的主应力和剪应力相等，其计算公式为：
式中τ—主应力，此时与σ相等 Ｗp-轴截面极矩
测量电桥可以采用半导体电阻应变片，并将它们接成差动全桥,其输出电压正比于扭转轴所受的扭矩。应变片的电阻R1=R2=R3=R4＝R0,可以得到下面的式子：
第6页
河北交通职业技术学院毕业论文
Ｅ－轴材料的弹性模量 u－电桥的供电电压
S－电阻应变片的灵敏度系数
放大电路采用仪器用放大电路，它由专用仪器用放大电路构成，也有三只单运放电路组合而成，放大倍数为K，放大后的电压Ｖ为：
为了使一起具有高精度，必须使灵敏度系数为常数。
在金属电阻应变片的扭矩传感器中，需要解决的技术关键是：
(1)、弹性轴的工作区域不应该大于弹性区域的1/3，且取初始段。为了将迟滞误差减低到最底，按照超载能力指数选取最大的轴径。
(2)、采用LM型硅扩散力敏全桥应变片，较好的敏感性，很小的非线形度 (3)、采用高精度的稳压电源。 4非接触式扭距传感器
图4 非接触式扭矩传感器结构
第7页
河北交通职业技术学院毕业论文
如图4所示为非接触式扭矩传感器的典型结构。输入轴和输出轴由扭杆连接起来，输入轴上有花键，输出轴上有键槽。当扭杆受方向盘的转动力矩作用发生扭转时，输入轴上的花键和输出轴上键槽之间的相对位置就被改变了。花键和键槽的相对位移改变量等于扭转杆的扭转量，使得花键上的磁感强度改变，磁感强度的变化，通过线圈转化为电压信号。信号的高频部分由检测电路滤波，仅有扭矩信号部分被放大。非接触扭矩传感器由于采用的是非接触的工作方式，因而寿命长、可靠性高，不易受到磨损、有更小的延时、受轴的偏转和轴向偏移的影响更小，现在已经广泛用于轿车和轻型车中，是EPS传感器的主流产品。
5、其它扭矩传感器
如图5所示为相位差传感方式来检测扭矩的扭矩传感器的结构和测量原理图，这种传感器具有高精度，高重复性的特点。其测量原理为：在受扭轴的两端各安上一个齿轮，对着齿面再各装一个电磁传感器，从传感器上就能感应出两个与动力轴非接触的交流信号。取出其信号的相位差，在这两个相位差之间，插入由晶体震荡器产生的高精度，高稳定的时钟信号。以这个时钟信号为基准，巧妙运用数字信号处理技术就能精确地测出所承受的扭矩。
第8页
河北交通职业技术学院毕业论文
图5
2.3.2 电磁离合器
电磁离合器的结构如图6-19所示，主要由电磁线圈、主动轮、从动轴、压板等组成。
工作时，电流通过滑环进入电磁线圈，主动轮便产生电磁吸力，带花键的压板就被吸引，并与主动轮压紧，于是电动机的输出转矩便经过输出轴→主动轮→压板→花键→从动轴，传递给执行机构 (蜗轮蜗杆减速机构)。
电磁离合器可保证电动助力只有在预定的车速范围内起作用。当汽车行驶速度超过系统限定的最大值时，电磁离合器便切断电动机的电源，使电动机停转，离合器分离，不起传递转向助力的作用。另外，在不传递助力的情况下，离合器还能消除电动机的惯性对转向的影响；当该动力转向系统发生故障时，离合器还会自动分离，此时又可恢复手动控制转向。
图 6 电磁离合器
1-滑环电 2-磁离合器 3-压板 4-花键 5-从动轴
6-主动轮 7-球轴承
2.3.3 助力电机及减速器的结构与工作原理
在转向器中部柱管内壁，安装有助力电机及减速器(如图2所示)。
助力电机为无电刷的三相交流电机，定子线圈为三相双星形连接(如图5所示)，电机转子是强永磁式的。此电机设计的转动惯量较小，便于汽车行驶时灵活的变转向
第9页
河北交通职业技术学院毕业论文
操作。该电机的改变旋转方向极方便，只是将三相电源任意两相间进行换接即能实现迅速的转向助力操作。而且此电机具有低噪声、高转矩的特点，能克服行驶各种道路时的转向阻力，进行灵活转向操作
减速机构是EPS系统不可缺少的组件，它把电动机的输出减速放大后再传递给执行部件。目前实用的减速机构有多种组合方式，采用较多的为蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合式，如图5所示，也有的采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式。装配有离合器的EPS系统多采用蜗轮蜗杆减速机构，装配在减速机的一侧。
图7 减速机构
1-转矩传感器 2-控制臂 3-输入轴 4-扭杆 5-滑块
6球槽 7-滑环 8-钢球9-涡轮10-蜗杆 11-电磁离合器 12-电动机
2.3.4 转角传感器的结构与工作原理
该传感器属于电磁感应式传感器，能将转向电机的转向角度信号输出到控制单元。这个传感器转子为凸极式，转子与电机转子是连成一体的。定子线圈呈圆环状，套在转子外，通过电磁感应原理，检测出转子的转角。在拆检时不能单独取下此转角传感器，只能通过解体转向器总成时，才能拆检。但可通过定子上的电路接插件进行检测。转向控制单元安装在蓄电池的下方，除有处理传感器信号功能外，控制单元还有提升蓄电池电压、逆变为三相电流电的功能。亦缩短了控制单元与动力转向机总成之间的电缆长度，可减小线路的电压降。
2.3.5 电子控制单元
如图8所示，工作时，转向转矩和转向角信号经过A/D转换器被输入到中央处理
第10页
