金属薄带轧机设计开题报告(8)
扭杆是整个扭杆扭矩传感器的重要部件，因而扭杆式扭矩传感器的设计关键是扭杆的设计。扭杆通过细齿形渐开线花键和方向盘轴连接，另外的一端通过径向销与转向输出轴连接。
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。
（2）电磁式扭矩传感器
该扭矩传感器的测量方法基于磁感应原理。使用时在被测的转向柱扭力轴上相距一定距离的两端处各安装一个齿形转轮，靠近转轮沿径向各放置一个感应式脉冲发生器（在永久磁铁绕线而成，又称电磁检测器）。当转轮旋转时，便在两个脉冲发生器中产生正弦信号，而这两个正弦信号的相位差与外加转矩成正比，所以通过检测这个相位差，即可测量出扭力轴所传递的扭矩。这种扭矩传感器也是非接触测量，测量精度高，转速范围大，结构简单、可靠，对工作环境要求不高，可测起动和低速转矩，但该扭矩传感器很难满足一定的电磁兼容性。另外，电动助力转向系统的转向扭力轴实际的转动角度范围比较小，倘若采用此类传感器，就要考虑解决传感器占据的空间和测量角度范围不能过小这对矛盾。
（3）光电式扭矩传感器
目前在电动助力转向系统采用的光电扭矩传感器主要是光电编码器。光电编码器是在平板玻璃圆盘或其他透明材料上，通过光学刻划和照相复制，对盘面按一定的数学模式分割，形成明暗相同的刻线或刻区而制成的传感器。基本上可以分为两类：一类是圆光栅编码器，也即增量式光电式编码器；另一类是在很多同心圆上刻制了绝对位置码，做成的绝对式编码器，码盘实际是转角的数字编码器，该类传感器是通过测量扭杆的相对扭转角来获得作用在转向柱上扭力的大小。应用于电动助力转向系统时，在光电编码器盘的一侧放上光源，向盘投射可见光或红外光，在盘的另一面设置一组光电器件。转动方向盘时，带动圆盘转动，光电器件就可以把透过圆盘和指标光撮或狭缝的光信号转换成电信号。经过放大、整形等后续处理，就将转动信号传递给控制单元，从而获得转向轴上的扭矩的大小。其输出多为格雷码，转化也比较方便。既可以采用硬件译码，也可以采用软件译码，所设计系统中的光电扭矩传感器是采用软件译码的方法。其工作示意图如下图所示。
图3.8 光电式扭矩传感器
在转轴4上固定两只圆盘光栅3，在不承受扭矩时，两光栅的明暗区正好互相遮挡，光源1的光线没有透过光栅照射到光敏元件2，无输出信号。当转轴受扭矩后，转轴变形将使两光栅出现相对转角，部份光线透过光栅照射到光敏元件上产生输出信号。扭矩愈大，扭转角愈大，穿过光栅的光通量愈大，,输出信号愈大，从而可实现扭矩测量。
(4) 应变式扭矩传感器
应变型传感器是目前国内外使用最多的一种扭矩传感器.它采用在旋转轴表面贴应变片的传统方法，利用适当的电路取得信号，然后进行分析处理。此种传感器广泛使用在静态和低速旋转系统的扭矩测量上，测量精度可达 0.1%FS，量程范围可覆盖所有需求，广泛应用在扭矩测量上。该类扭矩传感器应用时需要妥善解决在旋转条件下的可靠供电和信号传输问题。目前在供电方面已经采用和正在研究的有电池、集流滑环、 旋转变压器和射频耦合方式等。
图3.9应变式扭矩传感器
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