转向力计算
汽车动力转向器转向力矩的分析与计算
轮转向角! " 的大小来决定是否给以助力及给予多大的助力系数 ) （/） 快速曲线行驶时 （汽车速度" 较高） ， 汽车转向力矩可由式 （*） 和式 （&） 简化为 （ ’ ! % ’ "） ［ # #$ $!%! * 2 ( 3 # ( ,， $!%! & ’ %（ (- ， $ "（ & ’ " + ( # ） #］%（ ! ! % ! "） 4 $ ! % (- ， "）（6） " ! 考虑到快速曲线行驶时车轮转向角并不 大， 式中第一行的重力回正项和第二行比较起 来无关重要 ) 同时考虑到此时内外车轮侧向 力之差 （ !! 7 !"） 及内外车轮回正力矩之差 34;） 即汽车转向力矩可 + !" + !、 (- ， ! + (- ， " + (， 进一步简化为 * 2 ( 3 # ( ,， & !& ’ % (- ） 4 $（ （.） 即在汽车快速曲线行驶时， 进行转向器有 效控制的关键是计算转向力矩 & （ !&2 - (- ） 这 一主要部分 ) 实验和理论分析表明， 在一定的 条件下， 轮胎的侧向力 ! 、 回正力矩 (- 、 相对
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三峡大学学报 （自 然 科 学 版）
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程应用提供了直接的参考 !
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与向心加速度有关的部分转向力矩 （ 的最小二乘拟合 ! !" " # # $ ）
在图 " 所示的实验曲线拟合过程中， 首先将实验曲线离散化， 即利用实验曲线读取拟合数据点， 考
虑到既要保证拟合精度， 又不使工作量过大， 可将横、 纵坐标每格各划分成 # 份， 即横坐标的读数误差为 纵坐标的读数误差 " ! $ % " ! # % $! （ )* ・ （ )* ・ （其中 " ! $ 表示是最 " ! $ % " ! # % & " $ ’ & " &"$(， +） ’ & , "$(! +） 小读数单位的一半） ! 然后将读取的实验数据点坐标组成矩阵， 输入到利用目前工程应用中最流行的 -./0.1 软件编成的 程序中进行处理 ! 在处理过程中， 首先逐个处理每一具体情况下的数据点， 对低于 "& 次的各次多项式 逐个同时画出实验曲线和拟合曲线进行比较， 保证两曲线在同一相对向心加速度 # 下的部分转向力矩 （ 之差不大于纵坐标读数误差 & " "$(! （ )* ・ ， 同时要使在大于实验相对向心加速度 # 的一 $ $% ) 2 &’ ） +） 定范围内 （ 3 "， 的拟合曲线走势和实验曲线走势一致， 并对大于实验相对向心加速 # 的拟合曲 "" " &4(） 为了适应工程应用的要求， 在满足上述 线数据点进行比较， 取数据走势更为满意的拟合多项式 ! 最后， 条件下的拟合多项式中， 选取较低次的多项式作为最终这种情况下的拟合多项式解析式 ! 经上述最小二乘拟合后， 根据实验曲线拟合出的部分转向力矩 （ 与相对向心加速度 # 的 $ $% ) 2 &’ ） 解析式关系如下： 当车胎内压 ( ’ "!4( 大气压、 结构引迹 % ) ’ $! 5+ 时 （ $ $% ) ) &’ ）* "6 " &&67 # 7 + 7& " 7&8" # 8 ) $" " (&87 # $ ) "4 " "($( # ) & " &47$ 结构引迹 % ) ’ "! 5+ 时 当车胎内压 ( ’ " " 4( 大气压、 （ $ $% ) ) &’ ）* "8 " $"8( # 7 + 87 " 6944 # 8 ) "4 " #"66 # $ ) "$ " $99# # ) & " "7$9 结构引迹 % ) ’ &! 5+ 时 当车胎内压 ( ’ " " 4( 大气压、 （ $ $% ) ) &’ ）* "$ " 777( # 7 + 8" " &8&4 # 8 ) "7!("98 # $ ) 4 " 6(#( # ) & " &989 结构引迹 % ) ’ : "! 5+ 时 当车胎内压 ( ’ " " 4( 大气压、 （ $ $% ) ) &’ ）* "7!64"4 # 7 + 84!$6($ # 8 ) "9 " 89"6 # $ ) " " &"(( # ) & " "$6( 结构引迹 % ) ’ &! 5+ 时 当车胎内压 ( ’ " " ( 大气压、 （ $ $% ) ) &’ ）* "( " "88" # 7 + 8" " (""4 # 8 ) 4 " (&4( # $ ) "$ " 7977 # ) & " &"68 当车胎内压 ( ’ $ 大气压、 结构引迹 % ) ’ &! 5+ 时 （ $ $% ) ) &’ ）* "" " #6"( # 7 + 8& " (&$9 # 8 ) "7 " 9(($ # $ ) 6 " 6696 # ) & " # （"$） 图 " 为在不同的结构引迹时， 与向心加速度有关的部分转向力矩和相对向心加速度的关系曲线， 其 中， 实线为实验曲线， 虚线为拟合多项式曲线 ! 这表明， 在实验相对向心加速度 # 的范围内实验曲线和 拟合多项式曲线符合很好， 精度较高 （由于两条曲线非常逼近， 这时在图中已分不清虚实线） ， 可以说拟 合很有效 ! （""） （"&） （9） （#） （4）
转向系统设计计算匹配
1 转向系统的功能1.1 驾驶者通过方向盘控制转向轮绕主销的转角而实现控制汽车运动方向。
对方向盘的输入有两种方式：对方向盘的角度输入和对方向盘的力输入。
装有动力转向系统的汽车低速行驶时，操作方向盘的力很轻，却要产生很大的方向盘转角输入，汽车的运动方向纯粹是由转向系统各杆件的几何关系所确定。
这时，基本上是角输入。
而在高速行驶时，可能出现方向盘转角很小，汽车上仍作用有一定的侧向惯性力，这时，主要是通过力输入来操纵汽车。
1.2 将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶者。
这种反馈，通常称为路感。
驾驶者可以通过手—---感知方向盘的震动及运转情况、眼睛—---观察汽车运动、身体—---承受到的惯性、耳朵—---听到轮胎在地面滚动的声音来感觉、检测汽车的运动状态，但最重要的的信息来自方向盘反馈给驾驶者的路感，因此良好的路感是优良的操稳性中不可缺少的部分。
反馈分为力反馈和角反馈从转向系统的功能可以得知：人、车通过转向系统组成了人车闭环系统，是驾驶者对汽车操纵控制的一个关键系统。
2 转向系统设计的基本要求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。
转向系的基本要求如下：2．1 汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时回转中心（瞬心）旋转，任何车轮不应有侧滑。
不满足这项要求会加剧轮胎磨损，并降低汽车的操作稳定性。
实际上，没有哪一款汽车能完全满足这项要求，只能对转向梯形杆系进行优化，一般在常用转向角内（内轮15°～25°范围）使转向内外轮运动关系逼近上述要求。
2．2 良好的回正性能汽车转向动作完成后，在驾驶者松开方向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
转向轮的回正力矩的大小主要由悬架系统所决定的前轮定位参数确定，一般来说，影响汽车回正的因素有：轮胎侧偏特性、主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾、转向节上下球节的摩擦损失、转向节臂长、转向系统的逆效率等。
转向器最大齿条力的计算与验证
转向器最大齿条力的计算与验证
王文建;张雷
【期刊名称】《客车技术与研究》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】乘用车转向系统的匹配设计中，齿条力的确定至关重要，最大齿条力的计算为转向系统匹配设计提供依据。
本文结合实际工作经验，对转向系统最大齿条力的计算进行研究和验证。
该方法在CAE整车模型建立之前即可计算出最大齿条力值，从而节省开发时间。
【总页数】3页(P34-36)
【作者】王文建;张雷
【作者单位】江淮汽车技术中心乘用车研究院，合肥 236001;江淮汽车技术中心乘用车研究院，合肥 236001
【正文语种】中文
【中图分类】U463.43+1
【相关文献】
1.齿轮齿条式液压助力转向器的力特性曲线优化 [J], 万里;郑勇
2.汽车转向器齿条齿扇传动副的几何和啮合计算（续1） [J], 张锡顺;唐俊;张伟;
3.汽车转向器齿条齿扇传动副的几何和啮合计算(续1) [J], 张锡顺;唐俊;张伟
4.齿轮齿条式转向器齿条力测试方法研究 [J], Su Qiao;Chen Hao;Xia Enping;Zhang Wenlong
5.虚拟主销悬架转向齿条力的计算及验证 [J], 季梅霞
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矿用自卸车转向设计计算说明书
矿用自卸车转向设计计算说明书设计：陈琼校核：审核：批准：目录一、转向系统相关参数 (2)二、最小转弯半径计算 (3)三、理论转角和实际转角关系 (4)四、转向阻力矩计算 (5)五、转向机的选择计算 (5)六、转向动力缸的选择计算 (8)七、转向油泵的匹配计算 (9)1、转向机理论流量计算2、动力缸理论流量计算3、油泵排量计算4、油泵的选择八、转向升缩轴升缩量计算 (13)九、动力缸行程计算 (14)十、转向系的运动校核 (17)设计原则本车转向系统的设计应使得整车具有良好的操纵稳定性，转向轻便性，并使得上述性能达到国外同类车型的先进水平，保证车辆行驶安全性。
一、转向系统相关参数表一整车参数前轮胎采用14.00-25，轮辋偏置距207.5mm，负荷下静半径为640mm，满载下前胎充气压力850kpa二、最小转弯半径：对于只用前桥转向的三轴汽车，由于中轮和后轮的轴线总是平行的，故不存在理想的转向中心。
计算转弯半径时，可以用一根与中、后轮轴线等距离的平行线作为似想的与原三轴汽车相当的双轴汽车的后轮轴线。
图一转弯半计算图最小转弯半径R=9975+（2471-2100）/2=10160.5mm二、理论转角和实际转角关系图2 内外轮实际转角关系图图3 内外轮理论转角关系图根据图2和图3得出表二数据表二外轮转角(°) 0 5 10 15 20 25 27.3 阿克曼理论内轮转角(°) 0 5.1 10.6 16.4 22.8 30.7 34.1由上图可见在外轮转角在0°—27.3°范围内，实际转角关系与阿克曼转角关系较接近，与阿克曼理论值差值在2°以内，转向桥梯形臂符合设计要求。
四、转向力计算1.转向阻力矩计算转向时驾驶员作用到转向盘上的手力与转向轮在地面上回转时产生的转向阻力矩有关。
影响转向阻力矩的主要因素有转向轴的负荷、轮胎与地面之间的滑动摩擦系数和轮胎气压。
汽车原地转向阻力矩计算方法的探讨
ｅ ｍｐ ｉ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｉ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ． Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｌ ｏ ａ ｄｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｆ ｉ ｒ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ； ｓ ｔ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ
第 ４ ２卷 第 ３ 期
ＶｏＩ ． ４２ Ｎ ｏ． ３
时
代月
Ｍ ａｎ２０１５
Ｔ Ｉ Ｍ ＥＳ Ａ Ｇ Ｒ Ｉ ＣＵＬ Ｔｕ ＲＡ Ｌ Ｍ Ａ ＣＨ Ｉ Ｎ ＥＲＹ
汽 车原地转 向阻力矩计算 方法 的探讨
赵 玉 霞， 张 志 显
（ 河南 机 电职 业学 院 ， 河南 新郑
摘
４ ５ １ １ ９ １ ）
要： 通过对汽 车静 止转向状 态下汽车转向 阻力矩 的研 究分析 ， 介 绍 了常用的转 向 系统设计 时选用的转 向阻
力矩公 式 。 并 引入摩擦模型进行 比较 。 在 此基 础上 ， 根据常 用的轮胎模型 ， 引入两种 不同的轮胎载荷分布 ， 利 用载荷 与 轮胎接 触斑点模 型相 结合进行计算 ， 并将计 算结果与经验公 式结果进 行 比较 ， 得 出了汽车轮胎 的载 荷分布 比较接 近 的理 论模 型 。 该模型对 实际计 算过程 中不 同汽车不 同轮 胎的经验参数的选择具有重要 意义。
ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｔ ｉ ｒ ｅ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｈｅ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｏ ｆ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｔ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
基于MATLAB的汽车转向力矩实时计算方法
万方数据图ｌＢＰ网络结构２．１．２隐层神经元数通过分析发现网络响应是多个（和隐层神经元数一样多）对数一Ｊｓ函数之和［３］．每个对数一Ｓ函数可近似构成一个余弦波波峰的一侧。
２ｎ个对数一Ｓ函数相加最多可构成尼个余弦波，即要有忍个余弦波函数，隐层中最少要有加个神经元。
通过大量验证，以上确定神经元数的办法可信度很高。
为保证网络可靠性．需要给隐层神经元数取安全系数。
由文献［２］知道，转向盘角输入的截止频率一般不超过２～２．５Ｈｚ。
因此作为输出响应的汽车横摆角速度、车身侧倾角和侧向加速度（滤波后）等的振荡频率也不会超过２～２．５Ｈｚ。
即无论转向盘如何操纵，响应输出曲线中的余弦波不会多于特定试验下对应余弦波的２—２．５倍。
一般情况下转向盘输入频率在ｌＨｚ附近．故神经元数按照一般试验下最大余弦数的１．５倍取值就能满足要求。
从转向盘脉冲试验可知．任意时刻输入的响应特性在４ｓ内基本能完全显现，故取汽车操纵稳定性试验数据的有效采集时间为４ｓ。
一般情况下４ｓ内振荡余弦波约为４个，故初选隐层神经元数为１２个。
２．２训练集和网络训练２．２．１训练集训练集包括滤波后的实车试验数据和由前一种训练集派生出的数据两种。
其中实车试验数据为不同车载质量、不同车速情况下的多组汽车转向瞬态响应试验（转向盘转角脉冲输入、转向盘转角阶跃输入）和转向稳态响应试验数据，选取时尽量选取转向盘转角范围较大的数据，而且转向盘左转和右转时的输入都要有。
派生的训练集是对前一种训练集数据进行求导后得到的数据。
在网络训练时这两种训练集数据作为两个序列同时输入。
为减少训练集中的冗余量。
需对训练集数据２次采样，根据转向盘角输入的截止频率。
每秒数据量为２０个即可。
２．２．２网络训练在ＭＡ’１１ＬＡＢ下借助神经网络工具箱ＮＮＴｏｏｌ—ｂｏｘ构建神经网络并进行训练．训练集数据从命令２００９年第９期行工作空问导入。
网络训练函数取“ｔｒａｉｎｌｍ”。
目标误差为０．００１，训练时间步取１０００，其它参数取默认值。
汽车动力转向器转向力矩的分析与计算
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汽车转向力矩影响因素的分析
［*］ 由于影响汽车转向力矩的因素很多， 首先根据汽车转向机构的受力分析 ， 可以推导出汽车方向盘
上的转向力矩为 ! 2， 3 " ! 6 % ! 7 $ ! 5， # 0 ! $ ! 5， $ ! 5， 4 " 4 #4 2 #. #4 （#）
式中， 转向机传动比； ! 2 为作用在转向臂上的转向力矩；# .、 # 4 分别为转向杆系、 ! 5， ! 5， 0、 4 分别为相对 转向节销轴线、 转向机的摩擦力矩 & 作用在两个转向节销上的力矩之和 （ ! 6 8 ! 7） 为 （ ! 6 % ! 7） （ ’ ;， ［ )* " ( ) " % # & "（ ! 6 % ! 7） !# % 96:!! % 96:!" " ｛ !］% 6 ( ’ ;， 7） + ) 96:" $， （ , 6 ( , 7） ［ )* " ( ) " % # !］%（ !+ ， "( + 596:" 6 % !+ ， 7） $， %" 96:" （ !+ ， （ !+ ， !96:" "｝%（ !+ ， !96:" "）% 6 ( !+ ， 7） 6 % !+ ， 7）% 6 ( !+ ， 7） $96:" $96:" # # （ ’ ;， ［ )* " 96:" )&" (（ , 6 % , 7） 96:" ! (（ ’ ;， ! % - " 96:" "］ "( 6 % ’ ;， 7） 6 ( ’ ;， 7） $) 96:" $ # # （ , 6 ( , 7） ［ ) "* ( - " （ . 6 % . 7） ［ - < % )" + ］% + ］( $， $， # #
基于AMESim的插秧机液压转向系统设计与仿真
文章编号：1673-887X(2023)03-0030-04基于AMESim 的插秧机液压转向系统设计与仿真田延豹（娄底职业技术学院，湖南娄底417000）摘要文章分析了传统插秧机液压转向系统使用中泵在的问题，发现传统插秧机存在窄小空间调头困难、转向阻力大和结构自动化水平低的问题，提出了新型插秧机液压转向系统设计方案，从液压系统总体控制设计出发，设计液压转向系统回路，计算相关参数。
并基于AMESim 就所设计的插秧机液压转向系统进行建模，并仿真分析设计的可行性和正确性。
经验证，设计参数与仿真分析结果存在一致性，说明系统可行，能够提升控制精度。
关键词AMESim 建模仿真；插秧机；液压转向系统中图分类号S223.91+2文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.03.011Design of Hydraulic Steering System of Rice Transplanter Based on AMESimTian Yanbao(Loudi Vocational and Technical College,Loudi 417000,Hunan,China)Abstract ：This paper analyzed the problems of the pump in the use of the hydraulic steering system of the traditional rice transplant ‐er,and found that the traditional rice transplanter has some problems,such as the difficulty of turning in a small space,the large steer ‐ing resistance and the low automation level of the structure.The design scheme of the hydraulic steering system of the new type of rice transplanter is put forward.Based on the overall control design of the hydraulic system,the hydraulic steering system circuit is designed and the related parameters are calculated.The hydraulic steering system of the transplanter is modeled based on AMESim,and the feasibility and correctness of the design are analyzed by simulation.It is verified that the design parameters are consistent with the simulation analysis results,which indicates that the system is feasible and can improve the control accuracy.Key words ：AMESim,modeling and simulation,rice transplanter,hydraulic steering system我国是水稻种植大国，为顺应智能化、现代化和自动化农业发展理念，需就现有传统农业机械设备予以革新。
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（1）助力转矩的计算
汽车的转向阻力矩为：
P G T w 3
13μ= （1） 式中1G ----前轴载荷；
μ----轮胎和路面的摩擦因数，一般取0.7；
P ----轮胎气压。
此时，需要转向盘提供的转矩为：
+=ηω0i T T w
h （2）
式中0ωi ——为转向系角传动比；
+η——转向系正效率，对齿轮齿条式转向器，+η一般在70％～85％[27]，这
里取+η＝0.8。
根据推荐值，转向盘操纵力不应大于30～50N,在10N 以下则转向很轻便,因此作用在转向盘上的转矩为
2
00h h h D F T ⋅= （3） 式中0h F ——作用在转向盘上的力，这里取0h F ＝30N ；
h D ——转向盘直径；
所以作用在转向轴上的最大助力转矩max a T 为：
0max h h a T T T -=＝00h w
T i T -+ηω
（2）电动机参数的选择和计算
这里采用永磁直流电动机，转向轴驱动的结构形式，考虑到电动机的转速过大，需要减速增矩，故电动机的输出转矩经减速机构后再驱动转向轴。
因此电动机的额定输出转矩为
G
T T a e max = （4）
式中G 为减速机构的减速比。
转向盘（即转向轴）的转动速度一般取h n =1.2r/s=72r/min,为了使电动机在转向盘转速较快的时候能够跟得上，所需电动机的最大额定转速为
G n n h e ⋅= （5） 由式（4）和（5）可得到电动机的额定功率
9549
e e e n T P ⋅= 计算得到LC 车型的电机额定功率为117.7W<125W ，EK 车型115.7W<125W 。