1、汽車轉(zhuǎn)向系功能要求與其相應(yīng)機(jī)構(gòu)的分析汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能即很大程度地決定了對(duì)汽車操縱的輕便 舒適性和平安行駛的穩(wěn)定平順性，也是減少交通事故和提高 道路通行能力的重要因素。隨著現(xiàn)代汽車及其相關(guān)技術(shù)的發(fā) 展，對(duì)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能提出了越來(lái)越高的要求，現(xiàn)結(jié)合 其相應(yīng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理分析如下：.對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操縱要求即輕便靈活又有穩(wěn)定的操作感受由于車輪轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎與地面的摩擦阻尼隨車速降低而增大。 即在汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)，對(duì)無(wú)助力傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系的方向盤操 縱會(huì)相當(dāng)費(fèi)力，為此目前基本已均采用了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系。并對(duì) 轉(zhuǎn)向助力的控制要求隨車速增加而減小。而在車速很高時(shí)由 于方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力會(huì)很輕，為防止對(duì)轉(zhuǎn)向盤微小的干擾力而 引

2、起汽車偏離方向，削減因路面不平撞擊轉(zhuǎn)向輪的沖擊傳到 轉(zhuǎn)向盤而造成“打手”現(xiàn)象，并在轉(zhuǎn)向結(jié)束時(shí)轉(zhuǎn)向盤能有自 動(dòng)回正功能使汽車保持穩(wěn)定直線行駛，使駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向盤 對(duì)轉(zhuǎn)向過(guò)程中車輪與地面之間的運(yùn)動(dòng)狀況能始終保持適當(dāng) 的“路感”，在汽車高速行駛時(shí)又希望能對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有一種 “反向”助力，即適當(dāng)增加轉(zhuǎn)向系的阻尼。.對(duì)轉(zhuǎn)向操控有較高的靈敏性并能簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)以減小能耗對(duì)轉(zhuǎn)向系操縱時(shí)要求車輪快速響應(yīng)使車身能及時(shí)轉(zhuǎn)向。這除 了盡可能減小轉(zhuǎn)向系各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的空行程間隙外，還要求用 于轉(zhuǎn)向助力的動(dòng)力控制裝置響應(yīng)快。目前所用的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)主要有液壓、氣壓和電動(dòng)三種，前兩種存在能耗大、響應(yīng) 慢等缺點(diǎn)。雖然液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

3、是目前傳統(tǒng)汽車較為普遍 采用的裝置。但隨電動(dòng)汽車的開展，以及按各相關(guān)控制的特 點(diǎn)，需采用電子控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (EPS,ElectricPowerSteering)較為合適由于省去了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn) 向系所須的常運(yùn)轉(zhuǎn)油泵、儲(chǔ)油罐、管路等，電機(jī)只在需轉(zhuǎn)向 期間才接通電源轉(zhuǎn)動(dòng)，即降低了能耗又使結(jié)構(gòu)緊湊減輕車載 自重，并不必補(bǔ)充油液和擔(dān)憂漏油等，使工作更可靠。這對(duì) 車載能源不富裕的純電動(dòng)汽車尤為適用。而現(xiàn)有電動(dòng)助力轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)EPS采用的是旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)，需經(jīng)電磁離合器、齒輪減 速傳動(dòng)等機(jī)械機(jī)構(gòu)，還存在機(jī)構(gòu)龐雜，占用空間大，響應(yīng)速 度較慢等缺點(diǎn)。根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂的橫拉桿均 為左右直線運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)，

4、為此本文提出用直線步進(jìn)電機(jī)直接 帶動(dòng)左右橫拉桿，使控制更直接，動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快。.要求轉(zhuǎn)向車輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律正確穩(wěn)定 即要求內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角以及驅(qū)動(dòng)輪的差速比正確穩(wěn) 定，兩者的比值與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角始終保持一定的關(guān)系，以確 保在轉(zhuǎn)向時(shí)各個(gè)車輪只有滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)汽車轉(zhuǎn) 向時(shí)其內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，為保證各 車輪只滾動(dòng)無(wú)滑動(dòng)，要求四車輪均應(yīng)繞同一圓心轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)L 為汽車軸距，B為汽車輪距，a、B分別為外、內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪 的偏轉(zhuǎn)角，那么要求車輪作純滾動(dòng)條件為：。說(shuō)明了外轉(zhuǎn)向輪 偏轉(zhuǎn)角a須小于內(nèi)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角B ,并同時(shí)要求內(nèi)、外側(cè)驅(qū) 動(dòng)輪還需滿足相應(yīng)的差速條件。為滿足內(nèi)、外側(cè)轉(zhuǎn)向輪的偏

5、轉(zhuǎn)角要求，需使其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的左、右橫拉桿與轉(zhuǎn)向節(jié)臂成相 應(yīng)角度的梯形即非平行四邊形關(guān)系，這也是各類轉(zhuǎn)向系普遍 采用的基本方法。為滿足驅(qū)動(dòng)輪差速要求有采用機(jī)械差速和 電子差速兩種。機(jī)械差速是傳統(tǒng)汽車普遍采用的方法，其機(jī) 構(gòu)龐大而復(fù)雜。而電子差速系統(tǒng)EDS是采用電子控制來(lái)實(shí)現(xiàn), 有諸多優(yōu)點(diǎn)，隨電動(dòng)汽車的開展，特別是輪轂電機(jī)的應(yīng)用， 它將是汽車驅(qū)動(dòng)輪差速控制的開展方向。.有相應(yīng)的平安可靠性當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，轉(zhuǎn)向盤等裝置應(yīng)能減輕或防止對(duì)駕駛員 的傷害。而當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效或發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)能保證通 過(guò)人力轉(zhuǎn)向仍能進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱。.盡可能減小轉(zhuǎn)彎半徑和提高高速轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)定性為減小低速轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑，便于低速選位停車或窄道轉(zhuǎn) 向行駛；以及改善高速轉(zhuǎn)向或在側(cè)向風(fēng)作用時(shí)的行駛穩(wěn)定性, 還需采用高性能的四輪轉(zhuǎn)向來(lái)滿足。通過(guò)上述分析，根據(jù)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂的橫拉桿均 為左右直線運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)，為提高轉(zhuǎn)向系的快速響應(yīng)性和滿足 在