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電位計式扭矩傳感器的結構設計

電位計式扭矩傳感器

    電位計式扭矩傳感器主要可分為旋臂式、雙級行星齒輪式、扭桿式。

    其中扭桿式測量結構簡單、可靠性能較于比較高，在早期應用比較多。EPS中扭桿式扭矩傳感器的結構、原理扭桿式扭矩傳感器主要由扭桿彈簧、轉角-位移變換器、電位計組成。扭桿彈簧主要作用是檢測司機作用在方向盤上的扭矩，并將其轉化成相應的轉角值。轉角-位移變換器是一對螺旋機構，將扭桿彈簧兩端的較于轉角轉化為滑動套的軸向位移，由剛球、螺旋槽和滑塊組成。滑塊較于于輸入軸可在螺旋方向上移動，同時滑塊通過一個銷安裝到輸出軸上，可較于于輸出軸在垂直方向上移動。因此，當輸入軸較于于輸出軸轉動時，滑塊按照輸入軸的旋轉方向和較于于輸出軸的旋轉量，垂直移動。

    扭桿式扭矩傳感器的設計扭桿是整個扭桿扭矩傳感器的重要部件，因而扭桿式扭矩傳感器的設計關鍵是扭桿的設計。扭桿通過細齒形漸開線花鍵和方向盤軸連接，另外的一端通過徑向銷（直徑D）與轉向輸出軸連接，

     當轉動方向盤的時候，鈕矩被傳遞到扭力桿，輸入軸較于于輸出軸方向出現(xiàn)偏差。該偏差是滑塊出現(xiàn)移動，這些軸方向的移動轉化為電位計的杠桿旋轉角度，滑動觸點在電阻線上的移動使電位計的電阻值隨之變化，電阻的變化通過電位計轉化為電壓。這樣扭矩信號就轉化為了電壓信號。

扭桿細齒形漸開線花鍵端部結構外直徑 d0=(1.15~1.25)d ,長度 L=（0.5~0.7）d，為了避免過大的應力集中，采用過度圓角時，半徑 R=（3~5）d，扭桿的有效長度為l，d為扭桿有效長度的直徑。扭桿的扭轉剛度k是扭桿的一個重要的物理量，可參照下面的公式計算。扭桿式扭矩傳感器在早期的EPS中應用比較多，但由于是接觸式的，工作時產生的摩擦使其易磨損，影響其精度，將會被逐步淘汰。當其受到扭矩T的時候，其扭轉的切應力τ和變形角φ分別為：其扭轉剛度為：其中d-扭桿直徑，有效長度，Ip慣性矩，Zi抗扭截面系數(shù) 如圖3為某扭矩傳感器扭桿的試驗曲線，曲線的斜率即為扭轉剛度k。

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