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干貨速遞|管柱式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響控制
2020-11-02 20:44:54· 來源：ATC汽車底盤
一、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響綜述汽車EPS異響是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最常見的故障模式，約占所有故障的90％。容易引起駕 駛員感觀不舒服和緊張，極端情況下會影響整車可靠性與安全性。近
一、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響綜述
汽車EPS異響是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最常見的故障模式，約占所有故障的90％。容易引起駕 駛員感觀不舒服和緊張，極端情況下會影響整車可靠性與安全性。
近幾年國內(nèi)外學者針對EPS異響的研究越來越多，旨在研究EPS產(chǎn)生異響的內(nèi)因。優(yōu)化EPS的結構，改良EPS組成構件的材料屬性，為開發(fā)低噪聲、可靠性高的EPS產(chǎn)品 奠定基礎。國內(nèi)外對EPS異響多采用實驗方法進行研究。然而由于研究缺少統(tǒng)一規(guī)劃 ，目前尚沒有提出解決該問題的系統(tǒng)方法。
EPS異響歸根到底屬于振動與噪聲問題，與一般NVH問題分析手段和解決方法略有不同。異響的分析手段主要靠測試試驗，從設計、工藝、制造、檢測等各環(huán)節(jié)進行對 策；一般NVH主要有理論計算、有限元分析、試驗等系統(tǒng)的分析手段、解決問題主要 是設計更改。
針對EPS異響問題的理論建模和仿真不夠完善，試驗驗證測試結果不具備普遍意 義上的價值，通過理論建模和測試實驗相結合的研究方式，探索EPS振動規(guī)律與噪聲 輻射特性；研究間隙非線性振動異響形成機制。揭示EPS間隙與振動、噪聲之間的規(guī) 律，通過參數(shù)優(yōu)化與匹配，研究EPS間隙異響控制方法并在整車上進行應用。
1、EPS系統(tǒng)異響分類
2、異響機理說明
1）摩擦異響（Squeak）
摩擦異響Squeak是兩個相互接觸的實體表面相對運動，由于兩個接觸表面發(fā)生粘滑 運動（Stick-Slip motion）產(chǎn)生的一種聲音。粘滑運動本身是低頻的，但引起的聲音通常是高頻的。粘滑的影響因素：
- 接觸壓力
- 滑動速度
- 表面特征
- 材料屬性
- 摩擦系數(shù)
2）碰撞異響（Rattle\Clunk）
碰撞異響是由于沖擊引起的噪聲。低頻振動接觸產(chǎn)生的 寬頻噪聲，主要能量集中在低頻。主要尺寸配合不當， 間隙大，緩沖不夠等原因。
3、EPS系統(tǒng)潛在異響源及控制思路
產(chǎn)生噪聲的條件：相對運動
控制思路：減小間隙，改善摩擦
EPS系統(tǒng)中相對運動或接觸的位置都可能是潛在的異響源：
旋轉(zhuǎn)（軸承、齒輪、蝸輪、蝸桿等）；
平動（齒條、壓塊、花鍵等）；
4、轉(zhuǎn)向器的異響源及控制
機械轉(zhuǎn)向器配合間隙主要有：
①齒輪軸、軸承、軸承擋圈配合產(chǎn)生的間隙；
②齒輪、齒條嚙合產(chǎn)生的間隙；
③齒條與支撐襯套的配合產(chǎn)生的間隙；
④內(nèi)外拉桿球頭配合間隙；
5、中間軸的異響源及控制
1、花鍵節(jié)叉連接
2、扭轉(zhuǎn)間隙控制
3、花鍵軸和花鍵管的配合
二、異響控制
1、軸承的選用和設計
滾動軸承運轉(zhuǎn)中的內(nèi)部游隙的大小，對疲勞壽命、振動、噪聲、溫升等軸承性能影響很大。因此，選擇軸承內(nèi)部游隙，對于已定結構的軸承，是一項重要的研究項目。所謂游隙是軸承內(nèi)圈、外圈、滾動體之間的間隙量。即內(nèi)圈或外圈一方固定、另一方套圈 上下或左右方向移動時的移動量、將鏡像和軸向的移動量分別稱作徑向游隙和軸向游隙。
軸承游隙受配合、運轉(zhuǎn)溫度條件影響而變化。理論上，工作游隙略為負數(shù)時，壽命最長， 但實際使用時難于保持這種理想狀態(tài)，并且負的游隙量過大，壽命顯著下降。所以，一般以工作游隙略大于0來選擇軸承游隙，游隙過大，壽命縮短，運動精度下降，振動和噪音增大。
工作游隙-裝配游隙-理論游隙
S=S0-S1- S2- S3+ S4 S—軸承的工作游隙 S0 —安裝前理論游隙 S1 —外圈過盈配合產(chǎn)生的游隙減小量 S2 —內(nèi)圈過盈配合產(chǎn)生的游隙減小量 S3 —內(nèi)圈與外圈的溫差產(chǎn)生的游隙減小量 S4 —負荷產(chǎn)生的游隙增加量（負荷產(chǎn)生的 游隙增加量較小，一般忽略不計）
4點接觸軸承的選用
2、蝸輪蝸桿材料匹配
蝸輪材料尼龍，目前EPS蝸輪所使用的材料主 要有PA6、PA12、PA66、PA46等，重點關注的 性能：
材料強度 \耐磨損性能 \溫度濕度環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性
蝸桿的表面處理工藝一般有：
調(diào)質(zhì)\高頻淬火\ 氮化
蝸輪蝸桿材料屬性、潤滑脂性能及清潔度、蝸輪蝸桿齒面特征、表面粗糙度等都會影響蝸輪蝸 桿嚙合的磨損、摩擦性能，最可能產(chǎn)生碰撞和摩擦異響。
異響相容試驗研究
如果在使用狀態(tài)下，兩種材料不產(chǎn)生粘滑摩擦現(xiàn) 象（ stick-slip），則兩種材料可以被認為是 異響相容的，否則是異響不相容的。
3、蝸輪蝸桿嚙合結構設計
4、零部件工藝過程
減速機構采用模塊化分組選配，保證嚙合間隙及力矩要求。
5、零部件下線噪音檢測
6、裝配質(zhì)量控制
儀表臺管梁（CCB，提供轉(zhuǎn)向管柱安裝）、副車架（提供轉(zhuǎn)向器的安裝）的制造精度、剛度及 強度對性能產(chǎn)生影響，必須加以約束管控。連接件的力矩及連接剛度也要重點關注。
7、驗證評價
臺架驗證分析
特殊試驗道路驗證
環(huán)境適應性驗證
8、異響問題分析流程和方法
9、異響的預防
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)異響問題是個系統(tǒng)性的問題(設計、制造、檢控等方面)，涉及的控制要素 多(結構、尺寸、材料、工藝、制造、檢測、驗證、裝配等)，分析和驗證能力要求 高，所以各環(huán)節(jié)都要進行對策和控制，才能實現(xiàn)好的結果.
更希望通過理論建模和試驗測試相結合的思路，對EPS的異響問題進行深入的研 究，通過前期的設計預防、CAE分析、試驗評價等方法，對轉(zhuǎn)向異響問題提前預 防，從而實現(xiàn)EPS異響問題解決從被動改進轉(zhuǎn)向正向開發(fā).
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