汽车转向特性
汽车转向特性与交通安全分析
[ 1 ] 李东江 1 现代汽车电气设备 1 北京: 机械工业出版社 1 [ 2 ] 郭禧光, 李炳泉 1 桑塔纳 2000 型轿车使用与维修手册 1
表 1。 测量时拔下喷油器线束插头, 用欧姆表测量喷油 器两接线柱, 如正常应能导通, 其电阻值符合要求。 若 电阻值不符合要求, 则应更换喷油器。 各缸喷油器插头 2 脚与 ECU 插头的相应端子间 的导线电阻值小于 115 Μ。 各缸喷油器插头 2 脚之间无 短路, 电阻值无穷大。 插头各 1 脚之间无断路, 电阻值 小于 115 Μ。 导线间无短路, 电阻值无穷大。 ③ 喷油器喷油量的测量 测量喷油量需将喷油器拆下, 将喷油器放入一量 杯, 用专用连接线依次连接各喷油器和蓄电池, 使喷油 器喷油, 燃油压力为 250 kPa 时, 其 30 s 的喷油量为 78
L
C = R tan ∆2 =
L tan ∆2 L ∆2 ( 3) ≈ tan ∆2 + tan ( Η- ∆1 ) Η+ ∆2 - ∆1 假设汽车前后两轴的侧偏刚度分别为 K 1 和 K 2 ( 均
为常数) , 前后轴的载质量分别为 M 1 和 M 2 , 汽车质心 到前后轴的距离分别为 L 1 和 L 2 , 那么当汽车以速度 v 作等速圆周运动时前后轴所受的侧向力分别为:
当等速行驶的汽车在前轮转过 Η角 ( 内外轮的平均 转角) 后, 经过短暂时间, 汽车便作等速圆周行驶。假设 汽车的轮胎是刚性 ( 受力后不产生变形) 轮胎, 这时汽 车的运动参数如图 2 所示, 图中 O 为汽车的瞬时转向 中心。 汽车的转向半径为:
R = L L
tan Η
=
Η
( 1)
式中 L —汽车的轴距。 因为 Η较小, 所以 tan Η ≈ Η
汽车中心区转向特性试验简述
ｅ ｈａ ｒ ａ（ ’ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ （ ‘ｉ ｎ ｄｉ ｃ ‘ ａ ｔ ｏｌ ’ ｓ ．ａ ｕｔ ｏ ｍｏ ｂｉ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐｅ ｒ ｓ ｏ ｎｎ ｅ ｌ ｃ ａ ｎ ｄｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｅ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ａ ｒ ｅ ａ ｔ ｈ ｒ ｏｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｏ ｈｉ ｅ ￣ ｔ ｉ ｖ ｔ ｔ ｅ ｓ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ｒ ｉ ｘ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ａ Ｉ ｍ ｍ ｍｂ ｉ ｌ ｅ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ
．
ｒ ｎ ｇｉ ｎ ￣ ｔ ’ ｌ ｓ ．ｉ ｍｔ ａ ’ 【 ， 、 ’ ｌ ｕ ｇ、 ｅｈ ｉ （ 、 ｌ ｅ ｈａ ｎ ｄｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｈ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｈ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ； Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ： ０ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ７ （ ７ ）
Hale Waihona Puke ５ 汽 车 工 程 摘要 ： 在 汽 车 中心 区转 向特 性 试验 过程 中 ， 为使 试 验 人 员深刻 理 解 中心 区转 向特性 指 标表 征 意 义 ． 同时 解 决 中心 区 转 向特 性指 标数 据如 何 处理 的 问题 通过 结合 多年 汽车 试验 经验 ， 概 括 了转 向 特性 评 价指 标 定 义， 总 结 了指 标典 型值 对 驾驶 员主 观
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
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
汽车的转向特性
§4 汽车操纵稳定性
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
当K＞0时，横摆角速度增益比中性转向时小，即前轮 转过相同的角度，汽车横摆角速度ω要小些，是一条低于 中性转向汽车稳态响应线，后来又向下弯曲的曲线。具有 这样特性的汽车，称为不足转向汽车。K值越大，不足转 向量越大。
当K＜0时，横摆角速度增益比中性转向时大，即前轮 转过相同的角度，汽车横摆角速度要大。具有这样特性的 汽车，称为过多转向汽车。随车速增加，曲线向上弯曲。 K值越小，过多转向量越大。
§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
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，
纵稳定性理论的出发点。 1、轮胎的坐标系与术语 （1）车轮平面 （2）车轮中心 （3）轮胎接地中心 （4）翻转力矩 （5）滚动阻力矩 （6）回正力矩 （7）侧偏角 （8）外倾角
二、轮胎的侧偏现象 轮胎的侧偏特性 三、 回正力矩（绕轴的力矩）
作业布置 1、什么是汽车的操纵性
（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。
阿克曼原理及转向
阿克曼原理与矩形化转向梯形设计一、阿克曼原理阿克曼原理的基本观点是：汽车在行驶(直线行驶和转弯行驶)过程中，每个车轮的运动轨迹，都必须完全符合它的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面间处于纯滚动而无滑移现象。
1.阿克曼理论转向特性以图1所示的两轴车为例，阿克曼理论转向特性，是以汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力为假设条件的。
出1该转向特性的特点为：①汽车直线行驶时，4个车轮的轴线都互相平行，而且垂直于汽车纵向中心面；②汽车在转向行驶过程中，全部车轮都必须绕一个瞬时中心点做圆周滚动，而且前内轮与前外轮的转角应满足下面关系式：KCtg/? 一Ctgff = y ( 1)式中，B —汽车前外轮转角a —汽车前内轮转角K —两主销中心距L—轴距2.阿克曼梯形阿克曼梯形即为满足阿克曼理论转向特性的四连杆机构，其底角Qa(见图2)由下式确定：其梯形臂的作用长度m=0. 11~0. 15K 阿克曼梯形是一个如图3所示的平面梯形，其特性为：①B a=f(a a)②梯形上底长度AB与两主销中心距及两主销中心线穿地点之距完全一致。
图4给出了阿克曼梯形特性曲线与阿克曼理论转向特性曲线的对比情况。
从图中可见，两条曲线基本重合，表明用上述方法确定梯形参数是可行的。
0 [a jo “图4人理论转向特性曲线比榛形持性曲统二、前轮定位参数及特性对转向梯形设计的影响1.前轮外倾特性对阿克曼理论转向特性的影响图S所示是主销内倾角为14度时的汽车前轮外倾特性。
它直接影响阿克曼理论转向特性式（1）。
当汽车前轮转角关系完全符合阿克曼理论转向特性式（1）时,1C10 10 20 由于受刖轮外倾的影响，使汽车刖轮的自然运动轨迹与实际运动轨迹不吻合， 如 图6所示。
因此，要想满足阿克曼原理的要求，必须减少内、外轮的转角差，即 汽车理论转向特性应为：ctg(/? — A/?) — ctg(a + Act)=工(3)其中△ a ，^ 3为汽车前内轮和前外轮瞬时外倾角的函数。
- 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)。
10/11
1、无侧向偏离
R0
L
tan
R0
L
11/11
2.有侧向偏离
L R
tan( 1) tan2
R
L
(1 2 )
12/11
3.稳态转向特性分析
R
L
(1 2 )
(1)如1 2，则R RO，中性转向性能 （2）如 1 2 ,则R RO，不足转向性能 （3）如1 2 ,则R RO，过多转向性能
handling performa11
4 汽车操纵稳定性
4.1 概 述 4.2 轮胎侧偏特性 4.3 汽车的转向特性 4.4 汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系
2/11
定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲
劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过
转向系及转向车轮给定的方向行驶，
且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干
扰而保持稳定行驶的能力。
意义
行驶方向 干扰
操纵方便性 直线 路不平 侧风
高速安全性
转弯 货物或乘客偏载
3/11
回正性 转向半径 转向轻便性
侧向风稳定性 路面不平稳定性 弯道行驶性
4/11
zw
r
u
x p
q
车辆坐标系以及运动形式
5/11
y
4.1轮胎的侧偏特性
6/11
反应时间 ,衰减振动圆频率
横摆角速度频率响应特 性：
共振频率f ,1Hz时的相位滞后角 汽车因数
21/11
0.95 r 0
sw
转向盘转角 sw0
t
r1 100 %超调量 r0
滞后时间 稳定时间
t
反应时间
最大横摆角速度
r1
r
稳态横摆角速度
0
18/11
汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。
驾驶员－汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过 程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。 路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶 员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽 车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反 馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环， 操纵汽车行驶前进。
13/11
具有适度不足转向特性的汽车才 有良好的操纵稳定性。因此，在使 用中一般前轮充气压力较后轮低， 以确保汽车的不足转向性。
14/11
K 0过度转向
15/11
4.3汽车的纵向、横向稳定性
1.汽车的纵向侧覆
b
hg
16/11
2.汽车的侧翻
B
2hg
17/11
T
r1
r0
1.05 r 0
r (t)
路面条件 交通状况
气候
驾驶员
驾驶员 的手脚
侧风 路面不平
汽车
驾驶员－汽车闭环系统 19/11
3. 评价方法
客观评价法：用测试仪器测物理参数：
主观评价法: 凭借主观感觉的评价 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：
20/11
转向盘角阶跃输入下的 瞬态响应：
瞬态横摆角速度响应曲线r
t或
r r0
100%－t
1.侧偏现象
侧偏角:车辆行驶 过程中，在侧向 力作用下，轮胎 实际偏离中心对 称线之间的夹角。
7/11
2.侧偏特性
Y K
K—侧偏刚度 a—侧偏角， 一般不超过5°
8/11
侧偏刚度是决定操纵稳定性的 重要参数，其数值与轮胎尺寸、型 式、结构参数、气压、轮胎上垂直 载荷有关
9/11
4.2汽车的转向特性