§汽车的转向特性
论述汽车转向原理
论述汽车转向原理汽车转向是指在行驶过程中，通过操纵转向系统，使车辆改变行驶方向的过程。
正确的转向原理和操作可以保证车辆行驶的安全和稳定性。
本文将从转向系统的组成部分、转向原理、转向系统的类型以及转向系统的故障等方面进行论述。
一、转向系统的组成部分转向系统主要由转向轴、转向节、转向臂、转向杆、转向机构、转向齿轮、转向助力装置、转向传感器等组成。
转向轴是连接前轮的核心部件，它通过转向节将转向力传递给前轮。
转向臂则是连接悬挂系统和转向节的部件，通过转向杆和转向机构将驾驶员的操纵力传递给转向臂，从而使车辆转向。
转向齿轮是转向机构的核心部件，它通过与转向杆的齿轮传动，实现转向力的放大和转向角度的控制。
转向助力装置可以根据驾驶员的操纵力大小，提供相应的助力，减轻驾驶员的操纵负担。
转向传感器则可以实时监测转向角度和转向力的大小，为其他系统提供必要的信息。
二、转向原理转向原理是指通过转向系统将驾驶员的操纵力转化为前轮的转向力，从而使车辆改变行驶方向。
在传统的机械转向系统中，驾驶员通过转动方向盘，使转向杆与转向机构产生相对转动。
转向机构中的转向齿轮将转动的力量传递给转向轴，再通过转向节传递给前轮，从而使车辆转向。
在现代的电动助力转向系统中，驾驶员的操纵力通过转向杆传递给转向助力装置，装置根据驾驶员的操纵力大小提供相应的助力。
助力装置通过电动机或液压泵等方式提供助力，使转向力更加轻便灵活，提高驾驶舒适性和安全性。
三、转向系统的类型根据转向机构的不同，转向系统可以分为机械转向系统、液压助力转向系统和电动助力转向系统等几种类型。
机械转向系统简单且可靠，适用于小型车辆。
它通过机械传动方式将驾驶员的操纵力传递给前轮，实现转向。
液压助力转向系统在机械转向系统的基础上增加了液压助力装置，通过液压泵和液压缸的作用，提供一定的助力，使转向更加轻便。
电动助力转向系统是目前汽车转向系统的主流。
它通过电动机驱动助力泵，通过电子控制单元控制助力装置，根据驾驶员的操纵力大小提供相应的助力，使转向更加灵活和舒适。
汽车转向系统结构及特点PPT课件
三、动力转向器
1. 齿轮齿条式液压动力转向器
2. 循环球式动力转向器
循环球式动力转向器由循环球式的机械转向器、动力缸、 转阀式转向控制阀、行程卸荷阀、部分管路等组成。
循环球式汽车动力转向器
（1）转向控制阀的作用是控制转向液压油的流向、实 现转向助力。
转向直拉杆
3. 转向横拉杆
转向横拉杆用钢管制成，其两端切有螺纹，一端为右旋， 一端为左旋，与横拉杆接头旋装连接。
4. 转向节臂和梯形臂
转向节臂和梯形臂 1—左转向梯形臂 2—转向节 3—锁紧螺母 4—开口销 5—转向节臂 6—键
二、与独立悬架配用的转向传动机构
与独立悬架配用的转向传动机构示意图
要实现正确的转向，必须有一个转向中心，同时满足 内转向轮偏转角β 和外转向轮偏转角α 的关系是：
ctgα=ctgβ+B/L 式中： B——两主销中心距离，
L——汽车轴距。
第二节 转向操纵机构 学习目标
1.掌握转向操纵机构的工作原理。 2.掌握转向操纵机构主要零部件的结构。
转向操纵机构的作用是产生转动转向器所必需的操纵 力，并具有一定的调节和安全性能。
三、转向管柱
1. 可分离式安全转向操纵机构
上海桑塔纳轿车可分离式安全转向操纵机构 a)正常工作位置 b)转向盘受撞击时转向操纵机构工作情形 1—下转向轴 2—上转向轴 3—转向管柱 4—可折叠安全元件
5—转向盘 6—凸缘 7—驱动销 8—半月形凸缘盘
2. 缓冲吸能式转向操纵机构
钢球滚压变形管柱
波纹管
2. 转阀式转向控制阀
通过阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀， 称为转阀式转向控制阀，简称转阀。
汽车电动助力转向特性分析-标准排版的本科论文
汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。
汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。
本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。
EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。
关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。
主观评价_转向性能
直道行驶的转向特性
项目
7.3.2响 应特性
行驶轨迹变化
车辆在稳定直线 行驶状态下，施 加正弦或者无规 则转向输入。转 角幅度从很小开 始逐渐增大，直 到车身产生明显 侧向运动。改变 车速后重复该工 况
速度范围
30km/h到 最高车速
评价内容
研发目标
车辆为保持行 驶路线采取的 转向动作，其 产生的车身响 应
转向回正的运 动学设计（主销 后倾、主销内倾）
轮胎特性（车轮 和轮胎尺寸，特 征参数，如轮胎 侧偏刚度等）
直道行驶的转向特性
项目 行驶轨迹变化 速度范围 评价内容
研发目标 影响因素
7.3.4转 向中位 感觉
车辆在不同车速 下保持直线行驶 状态，使车辆轻 微转向，以获得 最小的行驶路线 改变（根据车速 的不同，方向盘 转角介于3-10度 之间）。方向盘 在转动后首先会 回正。在其它行 驶工况中也将撒 手松开方向盘
0.00
Lateral Acceleration (g)
N300 Coil Initial Design (Design Mass, PAS) Optimised Coil Sprung (PAS) Optimised Coil Sprung (NO PAS)
Target (Design Mass) Suzuki APV (Design Mass) N300 Coil Initial Design (Design Mass, No PAS)
车辆应该自 发且线性的 对转向输入 做出响应。 时间和相位 延迟或车辆 的过度响应 都应避免
影响因素
静态和动态转向传 动比
伺服转向的转向特 性曲线
侧倾支承（弹簧、 稳定杆、阻尼）
前、后桥的侧倾运 动学
车转向原理
车转向原理车辆的转向原理是指车辆在行驶过程中如何实现转向操作的机理和原理。
车辆的转向系统是车辆操控系统中的一个重要组成部分，它直接关系到车辆的行驶稳定性和安全性。
了解车辆的转向原理对于驾驶员来说是非常重要的，因此本文将从车辆转向的基本原理、转向系统的组成部分以及转向系统的工作原理等方面进行详细介绍。
首先，我们来了解一下车辆转向的基本原理。
车辆转向的基本原理是利用转向系统将驾驶员的操纵指令传达给车辆的转向装置，通过转向装置的作用，使车辆产生转向运动。
在转向时，车辆的前轮产生转向角，从而改变车辆的行驶方向。
车辆转向的基本原理可以简单概括为，驾驶员操纵方向盘，方向盘通过转向机构传达转向指令，转向机构通过转向装置使车辆产生转向运动。
其次，我们来了解一下车辆转向系统的组成部分。
车辆转向系统主要由转向机构、转向装置和转向控制装置三部分组成。
转向机构是将驾驶员的操纵指令传达给转向装置的装置，主要包括转向柱、转向齿轮、传动杆等部件。
转向装置是将转向机构传来的转向指令转化为车辆转向运动的装置，主要包括转向节、转向销、转向臂等部件。
转向控制装置是用来控制转向系统工作的装置，主要包括转向阻尼器、转向助力装置、转向稳定装置等部件。
最后，我们来了解一下车辆转向系统的工作原理。
车辆转向系统的工作原理是通过转向机构传达驾驶员的操纵指令，通过转向装置使车辆产生转向运动。
在转向时，转向机构将驾驶员的操纵指令传达给转向装置，转向装置将转向指令转化为车辆的转向运动。
在转向过程中，转向控制装置起到控制和辅助转向的作用，使车辆的转向运动更加稳定和安全。
总之，车辆的转向原理是车辆转向系统工作的基本原理，了解车辆的转向原理对于驾驶员来说是非常重要的。
通过本文的介绍，相信读者对车辆的转向原理有了更深入的了解，希望能对大家有所帮助。
转向系主要性能参数及对汽车操纵稳定性的影响
第五章 汽车转向系设计转向系是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。
机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。
有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。
采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。
对转向系提出的要求有：1)汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。
任何车轮不应有侧滑。
不满足2)汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
3)汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。
4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
5)保证汽车有较高的机动性6)操纵轻便。
具有迅速和小转弯行驶能力。
7)转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。
8)转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
9)在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10)进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。
正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。
转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。
为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2.5倍。
通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。
没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50～100N ；有动力转向时，此力在20～50N 。
当货车从直线行驶状态，以 10km ／h 速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m 的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N ；有动力转向器时，不得超过120N 。
转向特性的几个等价评价指标及习题解答
ω r δ
s
ω δ
r
=
s
u / L 1 + k ⋅ u
2
∴
ωr δ
)
s
| u = u ch =
1 2
(
u ch L
)
而中性转向时， 而中性转向时，当 u = u ch 时，
∴
ωr δ s u =uch
)|
=( )
u ch L
所以， 所以，
∴
ωr k =0 δ s u =u ch
)|
转弯半径之比R/R0: 转弯半径之比
♦ 推导汽车的转弯半径之比
R/R0与稳定性因数 的关系： 与稳定性因数k的关系 的关系： R0为车速很低且方向盘转 角保持不变时汽车的转向半径， 角保持不变时汽车的转向半径， 此时， 因满足条件： 此时， 因满足条件： 车速很低； 车速很低； 侧向加速度a 较小； 侧向加速度 y较小； 轮胎侧偏角接近零； 轮胎侧偏角接近零；
∴ | α1 | − | α 2 |= | a y | ⋅L ⋅ k
工程上，常用前/ 工程上，常用前/后轮侧偏角之差表示汽车 稳态响应。 稳态响应。 可见，汽车的三种转向特性： 可见，汽车的三种转向特性：
– 当k>0时，| α 1|-| α 2 |>0, 汽车为不足转向； 汽车为不足转向； 时 – 当k=0时，| α 1|-| α 2 |=0, 汽车为中性转向； 汽车为中性转向； 时 – 当k<0时，| α 1|-| α 2 |<0, 汽车为过多转向； 时 汽车为过多转向；
=2
( )| )
ωr k >0 δ s u =uch
临界车速求解
解答： 解答： ω u r = L 2 可知， 可知， 由 δ s 1 + ku ωr 必须1+ku2 要使 → ∞ 必须 δ s
车辆的转向特性与阿卡曼转向原理的分析
后置后轮驱动 ) , 因发动 机装在 后部, 故转向 特性一 般为过 度 转向 ( O S)。
图 6为汽车不足转向时的转向特性测 量结果。该图 显示 当汽车最初在半径 R0 = 20. 92m 时, 进行低速圆周旋转运动状 态, 加速时的离心力与转弯半径比 R /R 0的变化趋势。
当车速为 23km /h时, 产生的离心力为 0. 2G, 转弯半 径增 至 1. 1倍。当车速为 44km /h时, 所产生的 离心力为 0. 5G, 转 弯半径增加到 1. 4倍, 说明该车的转向 特性为不足转向。
转向装置是一 种通 过改 变前 轮的 方向 (侧 滑角 ) 来增 加 或减少 CF, 使车辆以旋 转速 度 V, 沿 旋转 半径 R, 做 圆周运 动 的力 (离心力 与向心力 ), 取得平衡 装置。
图 1 作用在进 行圆周旋转运动 图 2 侧滑的轮胎产 生
车辆上的 力的关系
的侧抗力
图 3 侧滑角与侧抗力的关系
关键词: 车辆; 转向原理; 转向特性; 阿卡曼; 几何原理
中图分类号: U 461. 5+ 1
文献标识码: A
文章编号: 1007- 4414( 2007 ) 04- 0036 - 03
Analysis of turn ing characteristic and the princip le of A ckerm an turn ing for veh icle
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§4 汽车操纵稳定性
说明
汽车的操纵稳定性，是汽车 的主要使用性能之一，随着汽车平均 速度的提高，操纵稳定性显得越来越 重要。它不仅影响着汽车的行驶安全 ，而且与运输生产率与驾驶员的疲劳 强度有关。
§4 汽车操纵稳定性
提问：
有哪些因素会影响汽车的操纵稳
定性呢？
§4.1 汽车的转向特性
（ 4 ）翻转力矩
地面作用于轮胎 上的力，绕轴的力矩。图示方向为 正。 （ 5 ）滚动阻力矩 地面作用 于轮胎上的力，绕轴的力矩。图示 方向为正。 （6）回正力矩 地面作用于轮 胎上的力，绕轴的力矩。图示方向 为正。 （ 7 ）侧偏角 轮胎接地中心 位移方向（车轮行驶方向）与轴的 夹角。图示方向为正。 （ 8 ）外倾角 平面与车轮平 面的夹角。图示方向为正。
图4.3 轮胎的侧偏现象 a)静止 b)滚动
3、 轮胎的侧偏特性
图4.4
轮胎的侧偏特性
图4.4所示为一轮胎的侧偏力～侧偏角关系曲线
。曲线表明，侧偏角不超过3°～4°时，可认为 与成线性关系。随着的增大，增大较快，轮胎产 生滑移。汽车正常行驶时，侧向加速度一般不超 过（0.3～0.4）g，侧偏角不超过4°～5°，故 可认为侧偏力与侧偏角成线性关系，可用下式表 示： Fy k
图4.2 有侧向力作用时刚性车轮的滚动
当车轮有侧向弹性时，即使没有达到附着极限，车轮行驶 方向也将偏离车轮平面的方向，这就是轮胎的侧偏现象。 下面讨论具有侧向弹性车轮，在垂直载荷为的条件下，受 到侧向力作用后的两种情况： （1）车轮静止不动时 由于车轮有侧向弹性，轮胎发生 侧向变形，轮胎与地面接触印迹长轴线与车轮平面不重合， 错开Δh，但仍平行于，如图4.2a所示。 （2）车轮滚动时 接触印迹的长轴线，不只是和车轮平 面错开一定距离，而且不再与车轮平面平行。图5.5b示出 车轮的滚动过程中，车轮平面上点Al、A2、A3、…依次落 在地面上，形成点、、…，点、、的连线与的夹角，即为 侧偏角。车轮就是沿着方向滚动的。显然，侧偏角的数值 是与侧向力有关的。
§4 汽车操纵稳定性 §4.1 汽车的转向特性
姜 泽 林
§4 汽车操纵稳定性
任务引入
汽车在其行驶过程中，会碰到各 种复杂的情况，有时汽车会沿直线行驶，有时 汽车会沿曲线行驶（如弯路）。在出现意外情 况时，驾驶员还要作出紧急的转向操作，以求 避免事故。此外，汽车还要经受来自地面不平、 坡道、大风等各种外部因素的干扰。对不对？ 这些都要求汽车有操纵上的稳定，因此今天我 们通过分析影响汽车操纵稳定性各方面的因素， 掌握他们的检测方法，为我们今后的工作打下 扎实的基础。
§4 汽车操纵稳定性
图4.1
车轮坐标系
图 4.1 示出车轮的坐标系，其 中车轮前进方向为轴的正方向， 向下为轴的正方向，在轴的正 方向的右侧为轴的正方向。 （ 1 ）车轮平面 垂直于 车轮旋转轴线的轮胎中分平面。 （ 2 ）车轮中心 车轮旋 转轴线与车轮平面的交点。 （ 3 ）轮胎接地中心 车 轮旋转轴线在地平面（平面） 上的投影（轴），与车轮平面 的交点，也就是坐标原点。
重点
车辆坐标系的有关术语，影响 侧偏特性的因素，轮胎回正力矩与侧偏特 性的关系；汽车的稳态转向特性及其影响 因素 影响侧偏特性的因素，轮胎回 正力矩与侧偏特性的关系；汽车的稳态转 向特性及其影响因素
难点
§4 汽车操纵稳定性
§4.1
汽车的转向特性 一、轮胎的侧偏特性 轮胎的侧偏特性是研究汽车操纵 稳定性理论的出发点。 1、轮胎的坐标系与术语
4、 回正力矩（绕轴的力矩）
图4.6 回正力矩的产 生
在轮胎发生侧偏时，还会产生图
4.3 所示作用于轮胎绕轴的力矩。 圆周行驶时，是使转向车轮恢复 到直线行驶位置的主要恢复力矩 之一，称为回正力矩。
§4 汽车操纵稳定性
所以一辆操纵性能良好的汽车必须要具备以下的能力：
（1）根据道路、地形和交通情况的限制，汽车能 够正确地遵循驾驶员通过操纵机构所给定的方向行驶的 能力——汽车的操纵性。
（2）汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶 方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力——汽车的稳 定性。 操纵性和稳定性有紧密的关系：操纵性差，导致汽车侧 滑、倾覆，汽车的稳定性就破坏了。如稳定性差，则会 失去操纵性，因此，通常将两者统称为汽车的操纵稳定 性。
2、轮胎的侧偏现象
如果车轮是刚性的，在车轮中心垂直于车轮 平面的方向上作用有侧向力。当侧向力不超过 车轮与地面的附着极限时，车轮与地面没有滑 动，车轮仍沿着其本身行驶的方向行驶；当侧 向力达到车轮与地面间附着极限时，车轮与地 面产生横向滑动，若滑动速度为Δu，车轮便沿 某一合成速度u′方向行驶，偏离了原行驶方向， 如图4.2所示。
图4.5 垂直载荷对侧偏特性的影响 a)图 b) 图
轮胎的型式和结构参数对轮胎侧偏特性有
显著影响。尺寸较大的轮胎，侧偏刚度一 般较大。尺寸相同的子午线轮胎和斜交轮 胎相比，子午线轮胎具有较大的侧偏刚度。 同一型号、同一尺寸的轮胎，帘布层越多、 帘线与车轮平面的夹角越小、气压越高、 侧偏刚度越大。另外，轮辋的型式对侧偏 刚度亦有影响。装有宽轮辋的轮胎，侧偏 刚度较大。
如：轮胎、转向装置、悬架等。
本堂课我们我们就对这些因素一一进行分 析，希望通过学习， 大 家 能掌握车辆坐标系的 有关术语，了解影响侧偏特性的因素，掌握轮 胎回正力矩与侧偏特性的关系；熟练掌握汽车 的稳态转向特性及其影响因素；了解汽车转向 轮的振动。这也是我们本堂课学习的目标。
§4 汽车操纵稳定性
式中
（4.1） k——侧偏刚度[N/（°）]，其值应为负 值，汽车用低压轮胎k值在300～1000N/(°）。 试验表明，潮湿地面上最大侧偏力减小，但 直线段的侧偏刚度无多大变化。
垂直载荷对侧偏特性有很大影响。图
4.5表明，垂直载荷增大后，最大侧偏 力增加。侧偏刚度随垂直载荷的增加 而加大。这是因为，轮胎的垂直载荷 越大，附着力就越大，轮胎侧滑的倾 向就越小，最大侧偏力增大。但垂直 载荷过大时，轮胎产生剧烈的径向变 形，侧偏刚度反而有所下降。