最新 转向盘受力分析
汽车转弯的力学分析
编号2010021223毕业论文（14届本科）论文题目：汽车转弯的力学分析学院：电气工程学院专业：物理学班级：10本（二）作者某：王久飞指导教师：杨丽寰职称：工程师完成日期：2014年4月25 日目录诚信声明 (1)论文题目 (2)中文摘要 (2)英文摘要 (2)1 引言 (2)1.1 历史背景及意义 (2)1.2 主要研究问题及目的 (3)2 汽车结构力学简易 (3)3 汽车转弯时析 (4)3.1 侧翻 (6)3.2 漂移 (6)4 综合分析 (7)5 结论 (7)参考文献 (8)致谢 (9)陇东学院本科生毕业论文诚信声明本人X重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
作者签名：二O一四年月日汽车转弯的力学分析王久飞，杨丽寰（陇东学院 电气工程学院，某 庆阳 745000）摘 要：本文用理论分析的方法，对汽车转弯时发生侧翻、漂移等情况进行了受力分析。
并推出了汽车转弯时的运动学公式。
接着结合实际情况进行了讨论，导出汽车安全转弯条件。
当汽车车轮距一定时，汽车和路面的摩擦系数越大，汽车的安全速率越大。
关键词:安全车速；汽车转弯；侧翻；漂移the Mechanic Analysis of Car TurningWANG Jiu-fei, YANG Li-huan(Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu )Abstract: It is based on the method of theoretical analysis to analyze rollover and drift of carturning. Then the formula of vehicle cornering are derived. bined with the actual situation, the safety conditions of car turning are deduced. The friction coefficient of car and road is greater, the rate of security is greater when the distance of wheel is fixed. Key Words: safe vehicle speed; vehicle cornering ; rollover; drift1 引 言1.1 历史背景及意义在现代这个科技高度发达的时代，汽车作为一项简便快捷的交通工具被人们广泛使用，这就涉及到了汽车安全行使的问题了。
基于转向阻力矩和回正力矩的方向盘手力计算-汪寅
（2.4）
（其中： 为转向系统的传递效率，D 为方向盘直径， i 为传动比。 ） 3 动态手力计算 轮胎在滚动时受到滚动摩擦远小于静摩擦， 因此不难推测， 动态手力会远小于静态手力。 根据民用车无助力转向，前载荷 1.5 吨时测得的数据显示静态手力 50Nm 而动态手力则不到 1Nm。 但这不到 1Nm 的力矩却来源复杂，一般可以认为来自滚动阻力矩和自回正力矩，其中 自回正力矩包括内倾回正力矩、后倾回正力矩和阻力回正力矩。下面对他们一一计算。 3.1 滚动阻力矩 滚动阻力矩来自轮胎绕主销轴线旋转时地面给轮胎的阻力， 属于滚动摩擦。 我们知道轮 胎前进既有滚动又有滑动，可以想象纯滚动时是没有滚动阻力矩的，而我们计算的“滚动阻 力矩”实则是那部分滑动造成的，也可称之为“滑动阻力矩” 。我们可以通过滑动摩擦公式 得到滚动阻力矩：
第 1 页 共 5 页
图符合。所以正确的公式应该是这样的：
Mr P00.28
1 .5 2 f G1 0.78 3 p
（2.3）
于是，我们很容易就能得到静态手力（双手）的表达式：
F静态手力
1 .5 2 Mr 2 2 f G1 P00.28 0.78 Di Di 3 p
首先，我们分析一下作者思路，作者认同 Mr 与 G1 的 1.5 次方成正比，通过修正 Mr 与 p 的 n 次方来修正图像使其与实测所得图像（红线）拟合。根据论文中给出的拟合数据，我 们可以认为 n 确定为 0.78，但让人费解的是前面的量纲系数 P 0
( n 5 )
。为了调整整个式子的
量纲应该把 P0 的次数设为（n-0.5）次，与原公式保持一致。 带入图像中的数据 G1 取 2000N 时 Mr=6.807Nm，G1 取 8000N 时，Mr 取 54.462Nm 与原
汽车转向系统摩擦分析与优化
汽车转向系统摩擦分析与优化摘要：汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，其功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。
转向系统摩擦是转向系统中一个重要的参数，它影响着转向盘力矩对驾驶员的操纵感觉，同时对车辆回正起到一定的影响。
本文分析了汽车转向系统摩擦力对转向力和回正力的影响，与此同时，对某一实车进行了转向系统摩擦优化。
关键词：转向系统；摩擦；转向力；回正力前言随着时代的进步，汽车已成为现代生活必不可少的出行工具。
汽车行业逐步发展的同时，人们对驾驶感觉要求越来越高。
转向系统作为影响驾驶感觉的重要部分，得到了越来越多的重视。
本文主要是对转向系统中影响驾驶感觉的参数-转向系统摩擦进行分析和优化。
1转向系统介绍1.1转向系统的类型转向系统分为机械转向系统和动力转向系统。
其中，完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为机械转向系统；借助动力来操纵的转向系统称为动力转向系统。
动力转向系统可分为液压动力转向系统和电动助力转向系统。
1.2机械转向系统简介机械转向系统是由驾驶员的力量驱动的，所有这些都是机械的。
机械转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成。
1.2.1转向操纵机构转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成。
该功能是将驾驶员的力量由方向盘传向转向器。
1.2.2转向器转向器是将旋转运动转到直线（或近似直线）运动，同时也是转向系统中的减速装置。
目前，常见的有齿轮齿条式、圆球曲柄销式、蜗杆曲柄销式、圆球齿条式、蜗轮式等。
1.2.3转向传动机构转向传动机构的功能是转向器输出的力和运动传到转向桥两边转向节，使两边转向轮偏转，两个转向轮偏转角按一定关系改变，以确保车轮在汽车方向盘和地面的相对滑动尽可能小。
1.3动力转向系统简介当转向轴载荷较小时，汽车转向系统使用机械转向装置可以实现顺利转向，当转向轴载荷较大时，仅仅依靠驾驶员的身体力量作为动力就难以转向。
动力转向系统是在机械转向系统的基础上形成的，即在机械转向系统上增加了助力装置。
转向盘中间位置操纵稳定性试验评价指标分析
转向盘力矩为零处的横坐标迟滞区
该指标描述了转向盘作用力矩为零时，即回正力矩与转向系统摩擦力矩相等时，转向盘转角的大小，该指标类似于回正性能试验中的“残留转向盘转角”。反映了转向盘转角相对于转向盘力矩的滞后，属于“滞后”特性范畴。
转向盘中间位置操纵稳定性评价指标
迟滞回线
评价指标
指标描述
反应问题
转向盘力矩与转角关系曲线
平均转向刚度
转向盘转标描述了车辆系统在中心区范围内，转向盘力矩关于转向盘转角的平均增益，很大程度上反映了车辆在中心区范围内的转向盘作用力水平，受助力特性影响较大，对驾驶员高速行驶时操纵车辆的体力负担具有一定的影响，属力矩的“灵敏度”特性范畴。
转向盘中间位置转向刚度
转向盘转角为零处的斜率
该指标描述了车辆系统在直线行驶位置时，转向盘力矩关于转向盘转角的增益，反映了车辆驶离直线行驶状态初始时刻的转向盘力矩增益。将该指标与“平均转向刚度”相联系，对于描述车辆高速行驶时，在驶离中心区过程中转向力感觉具有较大意义。该指标属力矩的“灵敏度”特性范畴。
转向摩擦力矩
转向盘转角为零处的纵坐标迟滞区
该指标描述了由转向系统机械结构摩擦引起的转向盘力矩相对于转向盘转角的超前，很大程度上反映了高速行驶状态下转向系统及轮胎的摩擦力水平，由于中心区工况下轮胎受到的侧向力较小，因此“转向摩擦力矩”对转向盘力矩水平有较大的影响。该指标属于“滞后”特性范畴。转向系统的摩擦主要来自于车轮绕主销的摩擦、球头销处的摩擦、转向器机械结构中的摩擦和万向节的摩擦。
简述检测转向盘自由转动量和转向力的操作方法
简述检测转向盘自由转动量和转向力的操作方法
检测转向盘自由转动量和转向力是保证汽车行驶安全的重要步骤。
以下是详细的操作方法：
1. 检测自由转动量
步骤一：将车辆停放在平坦的地面上，并确保车轮处于直线状态。
步骤二：打开引擎盖，找到转向泵，检查是否有漏油情况。
步骤三：进入车内，将方向盘从左到右旋转，并注意观察方向盘旋转时是否存在卡顿、不灵活等情况。
步骤四：检查方向盘旋转的自由度。
用手指轻轻推动方向盘，感受是否存在阻力或卡顿现象。
步骤五：测试完毕后，关闭引擎盖并将车辆移开。
2. 检测转向力
步骤一：将车辆停放在平坦的地面上，并确保车轮处于直线状态。
步骤二：进入车内，启动引擎并将方向盘固定在中央位置不动。
步骤三：踩下刹车踏板，挂入适当档位，并松开手刹。
步骤四：缓慢踩下油门加速，同时观察方向盘的转动情况。
如果方向盘转动不灵活或存在卡顿现象，则需要进行进一步检查。
步骤五：测试完毕后，关闭引擎并将车辆移开。
总结：
以上就是检测转向盘自由转动量和转向力的详细操作方法。
通过这些步骤的检测，可以确保车辆行驶时的安全性和可靠性。
在进行这些操作时，需要注意安全，并确保所有仪器和工具都处于良好状态。
汽车转向盘摆振故障分析
汽车转向盘摆振故障分析摘要: 在汽车行驶中～方向盘摆振最为常见～方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵～也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及安全性。
本文首先介绍了汽车转向系统的发展及结构～并且从汽车高速、中速、低速以及减速行驶状态中～分析了方向盘摆阵故障的原因及其诊断、排除方法,简单分析了液压助力转向系统液压部分发生故障的诊断方法～并浅谈了电子转向系统,最后通过案例对汽车转向盘摆振故障加以分析。
关键词:转向;摆振;故障;电控11引言随着社会进步科学的发展，汽车已经进入各家各户，人们对汽车的了解也越来越深。
有的时候你的爱车在行驶过程中会出现各种问题或故障，对您造成不可避免的损失。
而汽车行驶系统作为汽车的基本组成系统，它在行驶中也会出现各种问题。
其中方向盘摆振最为常见，方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵，也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及安全性。
为解决此问题，不但需要平时加强对汽车转向系的保养，汽车转向系的改良也占据了重要的一部分。
因此这也促进了汽车转向系的发展。
2汽车转向系的发展及分类在汽车发展的100多年里，到今天，转向系统也经历了长时间的演进，很大程度上促进了汽车的发展。
目前已经有电液转向系，电控转向系和电子转向系。
应用电子转向系的汽车可能不会出现方向盘摆振。
但是由于该转向系的造价高并没有得到广泛应用。
所以目前大部分汽车还在应用传统转向系电液转向系和电控转向系，因此汽车方向盘摆振故障依然存在。
2.1传统转向系统传统的汽车转向系统是机械系统。
汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向轮上而实现的。
通常根据机械式转向器的形式可以分为:齿轮齿条式，循环球式，涡杆滚轮式，涡杆指销式。
而最常用的是齿轮齿条式和循环球式。
从上世纪四十年代起，为了减轻驾驶员的体力负担，在机械转向系统的基础上制造出液压助力转向系统。
它是在机械转向系统的基础上额外增加了一套液压助力系统，一般由液压油泵、V形带轮、液压油管、供油装置、助力装置和控制阀。
看了这里的转向系统，遇到转向问题不慌了
看了这里的转向系统，遇到转向问题不慌了第二十三章汽车转向系统第一节概述•汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。
·一、汽车转向系统的类型和组成·按转向能源的不同·机械转向系统·以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的·转向操纵机构·从转向盘到转向传动轴这一系列零部件，均属于转向操纵机构。
·转向器·转向传动机构·由转向摇臂至转向梯形这一系列零部件（不含转向节），均属于转向传动机构。
·动力转向系统·动力转向系统是一套兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统。
·二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式·为了避免在汽车转向时产生路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系统能保证在汽车转向时所有车轮均作纯滚动。
这只有在所有车轮的轴线都相交于一点时才能实现·多轴车·多轴车最小转角等于两轴车的1/2·三、转向系统角传动比·基本概念转向系统角传动比主要取决于转向器角传动比·转向盘的转角增量与相应的转向摇臂转角增量之比称为转向器角传动比·货车的转向器角传动比i约为16~32，轿车约为12~20。
采用传动比可变的转向器只能在一定程度上改善转向“轻”与“灵”之间的矛盾。
·转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节相应的转角增量之比₂称为转向传动机构角传动比；·对于一般汽车而言，转向传动机构角传动比i，大约为1。
·转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比i。
则为转向系统角传动比。
·两个转向轮所受到的转向阻力与驾驶员作用在转向盘上的手力之比称为转向系统的力传动比，它与角传动比成正比。
第二节转向器及转向操纵机构转向梯形就是由前桥，左右转向节臂，转向横拉杆组成的梯形。
汽车转向沉重的原因分析及排除
合传动副 啮合间 隙过 小； 转 向垂 臂轴与衬套 间隙过小 等。应进行 调整 或修 理。若有轻重不匀 ， 或有 卡住 现象 ， 应拆下转 向器检查 、 清洗， 并更 换润 滑油。根据需要修理 或更换 损坏零件。另外 ， 在转 动转 向盘时 ， 若 口 斤 到有碰擦 声响 ， 一般是 由 于转 向轴弯 曲、 管柱 凹瘪 ， 或是转 向盘摩 擦
、
使用单位未 按《 特种设备 安全监察 条例》 规 定落实 １ ５ 日一 一 一 次的 日常 维 护保 养等制 度或维护保 养工作不到位 ， 个别维 护人员不按 技术规范操 作， 从而导致 电梯 的门系统 、 安全装 置 、 曳 引系统等主要部 件在使用 中
损坏 、 变化 ， 且 未能及 时修 复而形 成。 例 如某 电梯公 司维保人员 给一单位 的电梯进 行维护保养 时 ， 因责 任 心不强 ， 急 于下班 ， 使制动 器调整 不当 ， 又没有检 查试 车 ， 就 投 入使 用 。结果该梯制动 力不足 ， 载 客时溜 车蹲底 ， 致 使多名乘客受伤。 使 用管理方 面的缺陷往往 是 由于使用 单位管 理者思想认 识不足 ， 不重视对 电梯进行科学 、 安全 的使用 ， 管理工作存 在漏洞等原 因造成事 故 。如不按 时申请 定期检验 ， 导致检验不及 时 ； 对维护保养单位监督不 力等 。另外 ， 电梯 司乘人员缺乏电梯使用常识 ， 遇到电梯因停 电或故障
电梯是 指动力 驱动 ， 利用 沿刚性导 轨运行 的箱体或者 沿 固定线 路 运行 的梯级 （ 踏步） ， 进行 升降或者平行 送人 、 货 物的机 电类 特种设备 。 它 像其 他交通工 具一样 ， 已经成为人们 工作 和 日常生 活中不 可缺少 的 重要设备 。随着城 市建设步伐 的加快 ， 电梯 数量 也 日益剧增 ， 如何保证 电梯安全运行 ， 防止伤亡事故发生 ， 已经 成为特种设备安全监察工作 的 重点。在用 电梯 的非 正常运行 ， 可诱发安全事 故 ， 从 而导致人员伤 亡和 财产损失 。根据近 年来对在用 电梯 的安全检 查和定期检验 中发现 的事 故隐患及 存在问题 的部位显示 ， 易 引发 安全事故 的原 因大致 可分 为电 梯本体 缺陷和使用管理缺 陷两大类 。 在用 电梯易引发安全事故 的原 因 １ 、 电梯 本体缺陷
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2017/7/17
解析法
Fx F cos Fy F sin
若已知Fx、Fy值，可求出F的大 小和方向，即
F Fx2 Fy2 t an Fy Fx
2017/7/17 8
3．平面汇交力系合成的解析法
设刚体上作用有一个平面汇交力系 F 1 、 F2、…、Fn，据式（1-2-1）有 FR= F1+ F2+…+ Fn = ∑Fi 将上式两边分别向x轴和y轴投影，即有
转向盘受力分析
任务二 转向盘受力分析
任务描述：
转向盘是汽车转向机构的重要执行部件，它的 受力如何分析。 本任务要求学生掌握平面力系中几种特殊的简 单的力系，并运用这些知识分析汽车机械中简 单的受力情况。
2017/7/17
2
学习目标：
熟悉平面汇交力系合成的两种方法
掌握力偶大小的计算及方向的判断
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解析法
Fx F cos Fy F sin
若已知Fx、Fy值，可求出F的大 小和方向，即
F Fx2 Fy2 t an Fy Fx
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例1-2-1
一固定于房顶的吊钩上有三个力F1、F2、 F3，其数值与方向如图所示。用解析法 求此三力的合力。
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力偶
常见到某些物体同时受到大小相等、方向相反、作用线互相平行的 两个力作用的情况
例：1.人用手拧水龙头2.司机用双手转动方向盘
这样一对等值、反向、不共线的平行力组成的特殊力系，称为力偶,记作
M（F，F，）
m o F’ B F
d
A
力偶对物体的作用效应仅仅是产生转动d 力偶的两力作用线所决定的平面称为 力偶的作用面 两力作用线间的垂直距离称为力偶臂
FRx F1x F2 x Fnx Fx FRy F1 y F2 y Fny Fy
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例1-2-1
一固定于房顶的吊钩上有三个力F1、F2、 F3，其数值与方向如图所示。用解析法 求此三力的合力。Leabharlann 解1： 按力对点之矩的定义，有
d M（ Fn h Fn cos 28.2 N m o Fn） 2
解2：按合力矩定理（自己思考）
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例: 分别计算图所示的F1、F2对O点的 力矩。
解：
例1－2所示每1m长挡土墙所受土压力的合力为R，它的大小R=200kN， 方向如图所示，求土压力R使墙倾覆的力矩。
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一、平面汇交力系的简化与平衡方程
按照力系中各力的作用线是否在同一平面内，
可将力系分为平面力系和空间力系。
若各力作用线都在同一平面内并汇交于一点， 则此力系称为平面汇交力系。
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5
平面汇交力系的合成结果是一个合力， 合力的作用线通过汇交点，其大小和方 向由力系中各力的矢量和确定。
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解： 建立直角坐标系Axy，并应用式（1-2-4），求出 FRx = F1x + F2x + F3x = 732 N + 0 – 2000 N×cos30° = - 1000 N FRy = F1y + F2y + F3y = 0 – 732 N – 2000 N×sin30° = - 1732 N 再按式（1-2-5）得
因合力与力系等效，故平面汇交力系的 平衡条件是该力系的合力为零。
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6
2．力在坐标轴上的投影
过F两端向坐标轴引垂线得垂足a、b 、 a‘ 、 b’ 。 线段ab和a‘b’分别为F在x轴和y轴上投 影的大小，投影的正负号规定为：从a到 b（或从a‘到b’）的指向与坐标轴正向 相同为正，相反为负。 F在x轴和y轴上的投影分别计作Fx、Fy 。
1、力矩的概念
力的转动作用不仅与力的大小、方向有关，还与转动中心
到力的作用线的垂直距离有关
定义Fd为力对物体对点O之矩，简称力矩，用
M(F),M(F)=±Fd
二、力矩的性质 1、力F对o点的力矩，与F的大小有关，还与力臂有关
2、力的大小等于零或力的作用线通过矩心时，力矩等于零
力臂d是中心点o到F作用线之间的距离。
掌握力偶及力偶系的合成
能分析转向盘的受力情况
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1．平面汇交力系的合成的解析法
连续应用力的平行四边形法则 先合成力F1与F2（图中未画出力平行四边形），可得力 FR1，即 FR1＝ F1 + F2 ；再将FR1与F3合成为力FR2，即FR2 ＝FR1+ F3；依此类推，最后可得 FR＝F1+ F2+…+ Fn＝∑Fi
解：土压力R可使挡土墙绕A点倾覆，求R使墙
倾覆的力矩，就是求它对A点的力矩。由于R 的力臂求解较麻烦，但如果将R分解为两个分 力F1和F2，则两分力的力臂是已知的。为此， 根据合力矩定理，合力R对A点之矩等于F1、F2 对A点之矩的代数和。则：
1．力偶的概念
一对等值、反向、不共线的平行力组成 的力系称为力偶。 此二力之间的距离称为力偶臂。
FR ( Fx ) 2 ( Fy ) 2 2000N tan
F F
y
x
1.732
60
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1．力对点之矩
力F对某点O的矩等于力的大小与点O到力的作 用线距离h的乘积。 Mo（F）＝ ±Fd
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式中，点O称为矩心，d称为力臂，Fd表示力使 物体绕点O转动效果的大小，而正负号则表明： Mo（F）是一个代数量，可以用它来描述物体 的转动方向。 通常规定：使物体逆时针方向转动的力矩为正， 反之为负。力矩的单位为牛顿·米
B
M(F)=±Fd
mo(F)
r
O d A
F
2．合力矩定理
平面汇交力系的合力对平面上任一点之矩，等 于所有各分力对同一点力矩的代数和。
Mo（FR）＝∑Mo（Fi）
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例1-2-2
图1-24所示圆柱直齿轮的齿面受一啮合角α＝ 20°的法向压力Fn＝1 kN的作用，齿面分度圆 直径d＝60 mm。试计算力对轴心O的力矩。