一种电动助力转向系统性能测试设备的制作方法

本实用新型涉及机械仿真技术领域，尤其涉及一种电动助力转向系统性能测试设备。

背景技术：

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。

技术实现要素：

为克服上述问题，本实用新型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。

本实用新型采用的技术方案是：一种电动助力转向系统性能测试设备，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底板39，测试组件、控制和数据采集装置均沿底板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，输入转矩电机固定板11通过轴承支撑输入转矩电机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，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，助力电机固定板31通过轴承支撑助力电机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。

本实用新型的有益效果是：1)电控单元控制电机转动，能够提供多种经典波形转矩曲线、转速曲线、转角曲线，为检测的电动助力转向系统输入更有代表性的转矩，电动助力转向系统性能的测试结果更精确；2)提供了更换转矩信号采集装置位置的可能性，能够满足不同组成结构电动助力转向系统的性能测试需求；3)磁粉制动器安装平面与其他零部件安装平面水平高度不一样，提高了系统硬件的安装可靠性，整体设计结构紧凑，性能可靠，所有零部件均采用螺钉或者螺栓联接，方便装拆待检测的任意零部件，能够满足一个或者多个零部件的测试需求，为电动助力转向系统性能测试试验提供更加精确的测试设备。

附图说明

图1是本实用新型的斜视图。

图2是本实用新型的左视图。

图3是本实用新型的结构示意图。

图4是本实用新型底架的结构示意图。

图5是本实用新型设备输入转矩电机底座、助力电机底座的结构示意图。

图6是本实用新型动态扭矩传感器底座ⅰ、动态扭矩传感器底座ⅱ的结构示意图。

图7是本实用新型转矩信号线引出装置的结构示意图。

图8是本实用新型底板的结构示意图。

图9是本实用新型助力大齿轮轴的结构示意图。

图10是本实用新型小带轮轴的结构示意图。

附图标记说明：1-底架、2-磁粉制动器底板、3-张力控制系统、4-动态扭矩传感器底座ⅰ、5-联轴器ⅰ、6-磁粉制动器、7-动态扭矩传感器ⅰ、8-输入转矩电机底座、9-输入转矩电机、10-输入转矩电机减速器、11-输入转矩电机固定板、12-联轴器ⅱ、13-动态扭矩传感器底座ⅱ、14-动态扭矩传感器ⅱ、15-联轴器ⅲ、16-转矩输入轴、17-替换轴、18-小带轮轴、19-轴承座ⅰ、20-小带轮、21-同步带、22-轴承座ⅱ、23-大带轮、24-大带轮轴、25-转矩信号采集装置、26-助力电机、27-转矩信号线引出装置、28-助力大齿轮、29-助力电机减速器、30-助力电机底座、31-助力电机固定板、32-助力小齿轮、33-助力大齿轮轴、34-轴承座ⅲ、35-电动助力转向系统电控单元ecu、36-动态扭矩传感器数据采集模块、37-联轴器ⅳ、38-输入电机控制单元、39-底板、40-张紧装置底板、41-张紧装置调节杆、42-张紧装置滚轮、43-张紧装置滚轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

参照附图，一种电动助力转向系统性能测试设备，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，第一级阶梯设在第二级阶梯的下方，第一级阶梯上设有磁粉制动器底板2，磁粉制动器底板2有4个螺纹孔，用于通过螺栓将磁粉制动器6与磁粉制动器底板2连接，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底板39，测试组件、控制和数据采集装置均沿底板39的长度方向布置；底架1的第一级阶梯中间设有一根横梁，第二级阶梯中间设有两个横梁，用于增加底架1的刚度，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。

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共同支撑输入转矩电机9与输入转矩电机减速器10；输入转矩电机底座8和助力电机底座30结构一致，包括竖直板和与之连接的水平板，其竖直板上有一个大方孔，大方孔四周有4个小通孔，大方孔分别用于联轴器ⅱ12穿过，小通孔用于与输入转矩电机固定板11螺栓连接，其水平板上设有四个直槽，用于通过螺栓将输入转矩电机底座8与底板39连接，其竖直板与水平板之间设有加强筋；输入转矩电机固定板11和助力电机固定板31结构一致，其中间有一个大圆孔，圆孔附近有4个用于与输入转矩电机底座8螺栓连接的小圆孔，大圆孔用于穿过输入转矩电机减速器10的输出轴；

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；动态扭矩传感器底座ⅱ13和动态扭矩传感器底座ⅰ4结构一致，具有两层平面，上层平面有6个螺纹孔，下层平面有4个通孔，螺纹孔用于通过螺栓将动态扭矩传感器ⅱ14与动态扭矩传感器底座ⅱ13连接；下层平面的通孔用于将动态扭矩传感器底座ⅱ13与底板39连接。

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；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。

轴承座ⅰ19支撑小带轮轴18，小带轮轴18的中间轴段用于通过轴承安装在轴承座ⅰ19内，并用卡簧轴向定位，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，转矩信号采集装置25上设有转矩信号线引出装置27。

转矩信号线引出装置27一端有4个小通孔，1个偏心大通孔，另一端挖空，边缘分布有螺纹孔，小通孔用于通过螺栓将转矩信号线引出装置27与转矩信号采集装置25连接。转矩信号线引出装置27中间段有一个槽口，偏心大通孔和槽口用于转矩信号线的引出；

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；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；

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通过螺栓固定连接，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的上端垂直设有一个阶梯孔，张紧装置滚轴43的左端设置在阶梯孔内并用螺钉紧固，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。其中，张力控制系统3最靠近磁粉制动器6，便于调节控制磁粉制动器6，其次是输入电机控制单元38。电动助力转向系统电控单元ecu35最靠近助力电机26，动态扭矩传感器数据采集模块36在电动助力转向系统电控单元ecu35与输入电机控制单元38之间。

具体的工作原理为：1)电动助力转向系统有助力的系统性能测试；分别给电动助力转向系统电控单元ecu35、输入电机控制单元38和动态扭矩传感器数据采集模块36提供24v稳压直流电源，给张力控制系统3提供220v交流电源，电动助力转向系统电控单元ecu35上的指示灯亮绿色，则为运行系统正常。按动输入电机控制单元38的按钮，选择一种输入方式，输入转矩电机9开始工作，提供输入转矩，转矩依次经过动态扭矩传感器ⅱ14、转矩输入轴16、替换轴17、小带轮轴18传递到小带轮20，经过减速后，经过传递到转矩信号采集装置25。转矩信号采集装置25通过检测元件采集转矩信号，转矩信号通过引线传递到电动助力转向系统电控单元ecu35，信号经过电动助力转向系统电控单元ecu35处理，根据对应的助力曲线提供相应大小的助力电流，助力电流输送给助力电机26。助力电机26提供合适的力矩，力矩经过减速器放大后，传递到助力小齿轮32和助力大齿轮28，该助力矩与输入转矩电机9产生并传递到助力大齿轮28的力矩叠加，经过动态扭矩传感器ⅰ7到达磁粉制动器6输入轴，带动磁粉制动器6转动。在这个过程中，动态扭矩传感器ⅰ7和动态扭矩传感器ⅱ14的扭矩信号传递到动态扭矩传感器数据采集模块36，经过处理后传递到上机位，转矩信号采集装置25采集的转矩信号和电动助力转向系统电控单元ecu35产生的助力电流大小值信号都传递到上位机。上位机获得这些信号后，经过处理，显示出对应的曲线，为试验操作人员提供全面的电动助力转向系统有助力情况性能测试数据，完成电动助力转向系统性能的测试。

2)电动助力转向系统无助力的系统性能测试；输入转矩电机减速器10更换合适的传动比，分别给输入电机控制单元38和动态扭矩传感器数据采集模块36提供24v稳压直流电源，给张力控制系统3提供220v交流电源。按动输入电机控制单元38的按钮，选择一种输入方式，输入转矩电机9开始工作，提供输入转矩，转矩依次经过动态扭矩传感器ⅱ14、转矩输入轴16、替换轴17、小带轮轴18传递到小带轮20，经过减速后，依次经过传递到转矩信号采集装置25、转矩信号线引出装置27、助力大齿轮轴33、动态扭矩传感器ⅰ7，到达磁粉制动器6输入轴，带动磁粉制动器6转动。在这个过程中，动态扭矩传感器ⅰ7和动态扭矩传感器ⅱ14的扭矩信号传递到动态扭矩传感器数据采集模块36，经过处理后传递到上机位，上位机获得这些信号后，经过处理，显示出对应的曲线，为试验操作人员提供全面的电动助力转向系统无助力情况性能测试数据，完成电动助力转向系统性能的测试。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。