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
汽车转向沉重故障的诊断与排除
2.转阀式控制阀
20
五、结构原理
其原理与整体式动力转向器的非常相似。主要的区别是从控制阀 出来的压力油是控制齿条总成的运动。动力缸和活塞总成与齿条安装 在一起（如下图）。从控制阀出来的压力油推动或者帮助齿条运动。 和其他的动力转向器一样，控制阀与小齿轮装在一起，并受到小齿轮 操控。
21
如图所示为一个完整的齿轮齿条式转向器及相关的部
32
2. 转向不稳 1) 现象：汽车行驶时方向不稳，前轮摆振。 2) 原因：（间隙大、松旷） • 转向器过松； • 其他连接部位磨损过度，松旷； • 前轮轮毂轴承松动； • 前轮变形严重； • 前束过大。
33
3. 单边转向不足 1) 现象：汽车转向时出现转向盘或车轮
左右转动不等。 2) 原因：（不对称） • 转向摇臂在摇臂轴的位置不对； • 该边限位螺钉过长； • 直拉杆弯曲变形； • 不对称钢板弹簧装反。
是
是否过低？
调整轮胎压力至规定值 调整液面至规定值
否 是
发动机附件皮带是否松动？
调整皮带张紧力至规定值
否 是
转向器转阀是否发卡？
排除转向器发卡故障
否 是
转向器内部是否泄漏过大？
排除转向器泄漏故障
否
结束
36
别克凯越汽车维修手册的使用
在维修手册的章节中包含有规格、示意图和布线图、部件定位、诊断信息和
程序、维修指南、说明与操作、专用工具和设备七个标题。
在右图中，齿扇轴是由活 塞和循环球螺母总成驱动的。 通常，转动转向盘，螺杆跟着 转动，从动力转向泵出来的压 力油进入转向器中。平衡位置 时，活塞两边均进油，使活塞 处于稳定位置。当汽车直线行 驶时，活塞两边的油压相等； 当转动转向盘时，高压油进入 活塞的一侧，另一侧回油，来 帮助活塞和循环球螺母总成的 移动，从而使驾驶员操纵转向 盘轻便。
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的操作方法1. 背景介绍在汽车行驶过程中，转向盘是驾驶员控制车辆转向的重要工具。
为了确保行驶安全和驾驶舒适性，需要对转向盘的自由转动量和转向力进行检测和调整。
本文将详细介绍检测转向盘自由转动量和转向力的操作方法。
2. 检测工具准备为了进行转向盘自由转动量和转向力的检测，需要准备以下工具：•转向盘力矩检测器：用于测量转向盘转动的力矩。
•扭矩扳手：用于调整转向盘力矩。
•线性位移传感器：用于测量转向盘的自由转动量。
•计算机软件：用于记录和处理检测数据。
3. 检测转向盘自由转动量的操作方法检测转向盘的自由转动量可以分为以下步骤：步骤 1：准备工作首先，将车辆停在平坦的地面上，确保车辆静止并且发动机处于熄火状态。
然后，打开车辆的前置舱盖，以便于接下来的检测操作。
步骤 2：安装线性位移传感器将线性位移传感器固定在转向盘上，确保传感器能够准确测量转向盘的转动量。
调整传感器的位置和角度，使其与转向盘的转动轴对齐。
步骤 3：连接传感器和计算机将线性位移传感器与计算机通过数据线连接起来。
确保连接稳固并且传感器能够正常工作。
步骤 4：进行转向盘的自由转动量检测启动计算机软件，进入转向盘自由转动量检测模式。
用手轻轻地旋转转向盘，让传感器记录下转动量的数据。
保持转向盘的转动平稳，避免快速或突然的转动。
步骤 5：记录和分析数据检测完成后，计算机软件会生成转向盘自由转动量的数据报告。
查看报告，分析转向盘自由转动量是否符合要求。
根据需要，可以对转向盘进行调整，以达到标准的自由转动量。
4. 检测转向力的操作方法检测转向盘的转向力可以分为以下步骤：步骤 1：准备工作同样，将车辆停在平坦的地面上，确保车辆静止并且发动机处于熄火状态。
打开车辆的前置舱盖，以便于接下来的检测操作。
步骤 2：安装转向盘力矩检测器将转向盘力矩检测器连接到转向系统的适当位置。
确保连接牢固并且能够准确测量转向盘的力矩。
步骤 3：调整转向盘力矩使用扭矩扳手，根据车辆制造商的规定，调整转向盘的力矩。
汽车动力转向器转向力矩的分析与计算
"
积简化为
2 (3 #
具有以下突出的优点： （#） 电动机和减速机构安装在转向柱或装在转向器内， 从而使整个动力转向器重 量减轻、 结构紧凑且安装方便； （!） 以电动机为动力， 不需要传统的液压元件— — —转向油泵、 油管及控制 通过传感器和控制系统， 能使直流电动机提供与汽车转向工况 阀等， 也不会发生液压油泄漏和损耗； （%） 相适应的驱动扭矩， 也就是说转向驱动扭矩可随转向阻力矩的变化 （增大或减小） 而变化， 而无控制系统 的动力转向器不可能实现； （-） 电动机只在需要时启动， 故耗用电能较少； （*） 可安装应用于各类车型 & 汽车转向力矩的分析与计算是进行汽车电动动力转向器测控系统的设计与软件开发的重要依据， 本文拟在这方面做些研究 &
!
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） ［ - < % )" + ］% + ］( $， $， # #
《汽车机械基础》汽车构件静力分析
汽车机械基础
约 束： 限制非自由体位移的周围物体。
约束反力： 约束对被约束体的反作用力，是被动力。 •列车是非自由体 •铁轨是约束 •铁轨作用在车轮上 的力为约束力
主 动 力： 约束力以外的力。重力、风力、推力等。
汽车机械基础
约束反力的分析和计算是力学中一个非常重要的基本问题。 确定约束反力三要素的原则： 作用点：总是在约束与被约束物体相互接触处； 方 向：必与约束所限制的运动方向相反； 大 小：根据平衡条件计算其大小。
汽车机械基础
例8-1 画出杆AB的受力图（不计杆重，假设接触面光滑）。
解：以AB杆为研究对象，画分离体，进行受力分析。
汽车机械基础
例8-2 试分别画出定滑轮结构中重物与滑轮的受力图。设滑轮 本身重力不计，滑轮与轴之间的摩擦忽略不计。
解：
汽车机械基础
画分离体与受力图应注意的问题:
①分析两物体间相互的机械作用时，应该注意运用作用力与反 作用力定理来判断和检查。
（2）合力投影定理 力系的合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。
FRy
F2
F3
F1
FRx
Fx F1x F2x Fnx Fy F1y F2y Fny
汽车机械基础
同理，对n个力组成的平面汇交力学，可得
FRx F1x F2x FRy F1y F2 y
即
Fbsin FPa 0
解得 FP 193.7N
方向如图所示。
汽车机械基础
（2）列平衡方程，支座O的约束反力。
Fx 0 即 FOx F sin 0
Fy 0
FOy Fcos FP 0
解得
FOx 1472.2N FOy 656.3N
项目一 力学分析
A
应力P是一个矢量，使用中常常将其分解 成垂直于截面的分量和相切于截面的分 量。称为正应力，称为切应力。
二、剪切和挤压的概念 1．剪切的概念
剪切变形：杆件受到一对垂直于杆轴方 向的大小相等、方向相反、作用线相距 很近的外力作用所引起的变形 。 若变形过大，杆件将在两个外力作用面 之间的某一截面m-m处被剪断，被剪断 的截面称为剪切面 。
两个物体间的作用力与反作用力，总是 大小相等，方向相反，作用线相同
限制被约束体运动的周围物体称为约束。 约束限制了物体本来可能产生的某种运 动，故约束有力作用于被约束体，这种 力称为约束反力。 约束反力总是作用在被约束体与约束体 的接触处，其方向也总是与该约束所能 限制的运动或运动趋势的方向相反
FR ( Fx ) 2 ( Fy ) 2 2000N tan
F F
y
x
1.732
60
二、力对点之矩 合力矩定理 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）＝ ±Fh 式中，点O称为矩心，h称为力臂，Fh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
再取板作为研究对象。板的自重不计， 故只有A、C、E处的约束反力。其中A处 为固定铰支座，其反力可用一对正交分 力FAx、FAy表示；C处为柔索约束，其反 力为拉力FT ；E处的反力为法向反力F′NE
画受力图可概括为
据要求取构件，主动力画上面；连接处 解约束，先分析二力件。
方向盘扭力计算公式
方向盘扭力计算公式方向盘扭力是指在驾驶汽车时，需要用力扭动方向盘的力量。
这个力量是由驾驶员用手臂和手腕施加在方向盘上的，它影响着车辆的转向性能和操控性。
在车辆设计和制造过程中，需要对方向盘扭力进行计算和测试，以确保车辆的操控性能符合标准要求。
本文将介绍方向盘扭力的计算公式及其影响因素。
方向盘扭力的计算公式如下：T = F r。
其中，T代表方向盘扭力，单位为牛顿米（N·m）；F代表施加在方向盘上的力量，单位为牛顿（N）；r代表方向盘的半径，单位为米（m）。
从这个公式可以看出，方向盘扭力与施加在方向盘上的力量和方向盘的半径有关。
施加在方向盘上的力量越大，方向盘扭力也越大；方向盘的半径越大，方向盘扭力也越大。
因此，在设计车辆的方向盘时，需要考虑这两个因素，以确保方向盘扭力符合驾驶员的操作习惯和操控要求。
影响方向盘扭力的因素有很多，下面将分别介绍这些因素。
1. 路面摩擦系数。
路面的摩擦系数是影响方向盘扭力的重要因素之一。
当车辆行驶在路面上时，路面的摩擦系数会影响车辆的转向性能和操控性。
如果路面的摩擦系数较大，车辆的转向时需要施加更大的方向盘扭力；如果路面的摩擦系数较小，车辆的转向时需要施加较小的方向盘扭力。
因此，在设计车辆的方向盘时，需要考虑不同路面摩擦系数下的方向盘扭力要求，以确保车辆在各种路况下都能够具有良好的操控性能。
2. 轮胎气压。
轮胎气压也是影响方向盘扭力的重要因素之一。
当轮胎气压较低时，车辆的转向性能会受到影响，需要施加更大的方向盘扭力才能完成转向；当轮胎气压较高时，车辆的转向性能会较好，需要施加较小的方向盘扭力才能完成转向。
因此，在设计车辆的方向盘时，需要考虑不同轮胎气压下的方向盘扭力要求，以确保车辆在不同轮胎气压下都能够具有良好的操控性能。
3. 车速。
车速也是影响方向盘扭力的重要因素之一。
当车辆以较高的速度行驶时，车辆的转向性能会受到影响，需要施加更大的方向盘扭力才能完成转向；当车辆以较低的速度行驶时，车辆的转向性能会较好，需要施加较小的方向盘扭力才能完成转向。
实验项目二--汽车转向参数检测
实验项目二汽车转向参数检测一、实验教学组织（1）集中讲授仪器、设备的结构和工作原理。
（2）讲解实验内容、注意事项及操作步骤。
（3）根据实验目的、要求进行分组。
（4）在教师指导下，各组学生自己独立操作，并对实验、检测数据进行记录。
（5）教师总结实验情况。
二、实验学时2学时。
三、实验目的（1）掌握汽车转向系统转向盘自由转动量、转向力、最大转向角等参数的检测方法。
（2）熟悉实验仪器、设备的工作原理及使用方法。
（3）熟悉GB7258—2012《机动车运行安全技术条件》及GB18565—2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》中有关规定及要求。
四、实验要求（1）遵守实验仪器、设备操作规程。
（2）记录实验数据，并根据数据分析实验车辆转向系统的可靠性与稳定性。
（3）结合实验数据完成实验报告。
五、实验内容测定实验车转向盘的自由转动量；测量转向轮的最大转向角；测量转向盘的最大转向力。
六、实验仪器、设备转向参数检测仪1台转盘（车轮定位仪附件）2个实验车1辆七、转向参数检测仪结构和工作原理图2.1所示为国产ZC-2型转向参数检测仪，该仪器由操纵盘、主机箱、连接叉和定位杆四部分组成，具有测试转向盘自由行程、转向角和转向力的功能。
操纵盘实际上是一个附加转向盘，用螺栓固定于三爪底板上；底盘与连接叉间装有力矩传感器，以测出转向时的操纵力矩；连接叉通过装在其上的长度可伸缩的活动卡爪与被测转向盘连接；主机箱固定在底盘中央，内装力矩传感器、接口板、微机板转角编码器、打印机和电池等；从底板下伸出的定位杆，通过磁座吸附在驾驶室内仪表盘上，其内端与装在主机箱下部的光电装置连接。
使用时，把转向测量仪对准被测转向盘中心，调整好三只伸缩爪的长度，使之与转向盘牢固连接后，转动操纵盘的转向力，通过底板、力矩传感器、连接叉传递到被测转向盘上，使转向轮偏转从而实现汽车转向。
此时，力矩传感器把转向力矩转变成电信号，定位杆内端所连接的光电装置将转向角的变化转换为电信号。
汽车转弯的受力特点
汽车转弯的受力特点
汽车转弯时会受到多种力的作用，这些力会影响车辆的转向性能和稳定性。
主要的受力特点如下：
1. 向心力：在转弯时，车辆会受到向心力的作用，这是由于车辆运动所产生的离心力在转向时被道路反作用力抵消而产生的。
向心力的大小与车速、质量以及转弯半径有关。
向心力的作用使得车辆向转弯的中心点靠近，保持稳定的转弯轨迹。
2. 侧向力：车辆在转弯时，侧向力会作用于车辆的侧面。
侧向力的大小取决于车辆的侧滑角度（偏离直线行驶方向的角度）和横向加速度。
侧向力通过增加轮胎与道路之间的横向摩擦力来提供横向稳定性。
过大的侧向力可能导致车辆失去控制。
3. 惯性力：当车辆转弯时，车身有向外的趋向，这是惯性力产生的结果。
惯性力会将车辆推向转弯方向的外侧。
通过正确控制转弯速度和方向，可以避免惯性力引起的失控情况。
4. 转向力：转向力是由驾驶员通过转向装置施加到轮胎上的力。
转向力的大小和方向直接影响车辆的转弯性能和操纵性。
综上所述，汽车在转弯时会受到向心力、侧向力、惯性力和转向力等多种力的作用，驾驶员需要正确掌握转弯技巧，通过合理施力控制车辆的转向并保持稳定性。
试述汽车转向盘摆振故障的分析处理
于车辆 的内部是机械元件与 电气设备共同应用组成 ， 在长时间的工 车辆运行过程 中转 向系方向盘摆 动故 障的出现并不是一成不 作下难免会出现疲劳状态 ， 这就直接导致了汽车故障的发生 ， 其 中 变 的， 在实际的故障排查过程中 ， 不能死用相关维修理论。 由于实际 传统转向系方 向盘摆振故障就是常见的一种 。 驾驶过程中 ， 驾驶路况 以及车辆的使用状况不同 ， 在 问题 出现 的同 ２ ． １ 什么叫方向盘摆振。汽车在行驶时方向盘左右摇摆或上下抖 时我们应该根据实际现象 ， 结合 实际 的现状 ， 具体 问题具体分析 。 动的现象称为方向盘摆振。 由于 电液动力转 向系和 电控助力转 向系都是在传统液压助力 ２ ． ２ 汽车低速行驶 时方 向盘摆振故障分析 。汽车低速行驶 时： １ ） 方 转 向系上发展起来 的， 其主要不同之处在于助力 的提供方式 和控制 向盘摆振的原因有 ： 路况不好 ， 车轮受路 面冲击较大 。２ ） 转 向系统 方式不同 ， 所 以在这两种系统中若出现转向盘摆振 故障 ， 则可 以传 中， 各传动件之 间的间隙过大 。 ３ ） 轴心套磨损严重。 ４ ） 转 向盘 自由行 统转 向系方 向盘摆振 的诊断方法来处理 。 由于电子转 向系 中方 向盘
分， 主要原因有 ： 液压系统进人空气； 分配阀反作用 弹簧弹力不足或 折断 ； 转向油泵流量过大或溢流 阀调整不当； 液压系统中严重缺油。
诊断与排除 ： 首先判断该故障是 出现在机械部分还是动力装置 部分 ， 可以先检查机械部分 ， 若无故障则表明出现在助力装置部分 。 首先检查助力油油量是否复合规定 ， 若油量过少则液压系统中有可 能漏油 ， 应进行检修 ， 同时液压系统 中有可能进入空气。 若油量符合 车辆运行过程中汽车的整体处在一种协调工作 的状态 ， 在整个 规定值则检查油泵流量或溢留阀 ， 若流量符合规定 ， 则检查分 配阀 驾驶过程 中汽车各部分组成 系统之间相互协调 ， 将 汽车 的动力源源 反作用弹簧。 ’ 的输 出， 并根据各部分不同的功能带动汽车的有效 的工作。但是 由 ３ 其他转向系方向盘摆振故障分析
方向盘前段力矩计算公式
方向盘前段力矩计算公式在汽车工程中，方向盘前段力矩是一个重要的参数，它直接影响到驾驶员操控车辆的感觉和操控的精准度。
方向盘前段力矩是指在转向过程中，驾驶员需要施加的力矩，它是由车辆的转向系统和转向助力系统共同决定的。
在设计车辆的转向系统时，需要精确计算方向盘前段力矩，以确保驾驶员能够轻松、准确地操控车辆。
方向盘前段力矩的计算公式如下：M = F r。
其中，M表示方向盘前段力矩，单位为牛顿·米（N·m）；F表示驾驶员施加在方向盘上的力，单位为牛顿（N）；r表示方向盘的半径，单位为米（m）。
在实际的车辆设计中，方向盘前段力矩的计算需要考虑多个因素，包括转向系统的机械结构、转向助力系统的工作原理、驾驶员的操控习惯等。
下面我们将分别介绍这些因素对方向盘前段力矩的影响。
一、转向系统的机械结构。
转向系统的机械结构直接影响到方向盘前段力矩的大小。
通常情况下，转向系统采用齿轮、传动杆等机械装置来实现转向功能，这些机械装置会对方向盘前段力矩产生阻力。
因此，在设计转向系统时，需要合理选择机械结构，以降低方向盘前段力矩的大小，提高驾驶员的操控舒适度。
二、转向助力系统的工作原理。
转向助力系统通过液压、电动等方式来减小驾驶员对方向盘的施加力量，从而降低方向盘前段力矩。
不同的转向助力系统工作原理不同，对方向盘前段力矩的影响也不同。
例如，液压助力系统通过液压泵和液压缸来实现对方向盘力矩的补偿，而电动助力系统则通过电机来实现对方向盘力矩的补偿。
在设计转向助力系统时，需要根据车辆的使用环境和驾驶员的操控习惯，合理选择助力系统的工作原理，以确保方向盘前段力矩的准确补偿。
三、驾驶员的操控习惯。
驾驶员的操控习惯也会对方向盘前段力矩产生影响。
一般来说，驾驶员对方向盘的施加力量与车辆的速度、路况等因素有关。
在设计车辆的转向系统时，需要考虑到不同驾驶员的操控习惯，以确保方向盘前段力矩能够适应不同的驾驶环境。
综上所述，方向盘前段力矩的计算涉及到转向系统的机械结构、转向助力系统的工作原理和驾驶员的操控习惯等多个因素。
方向盘作用力计算
方向盘上作用力的计算过程：
f=0.8 g1=300*9.8*681/1600=1251.3375N p=0.26Mpa(轮胎气压)
转向阻力矩 Mr=r
M
L1 L2忽略，D就是方向盘直径270，iw=5，效率取0.9算出来Fh=38.11N
出现的问题
一、
L1 为转向摇臂的长度我们设计的转向机构为独立悬架无此结构 L1可忽略。
L2 为转向节臂的长度我们的转向节臂长度设计为 75mm 不知在此步计算中可不可忽略，我们按忽略L2长度计算得以上数据。
二、
I w为转向器的传动比。
（其值我们不确定）
1 、由于转向系统的传动比=转向器角传动比*转向传动机构角传动比。
按照我们设计，方向盘总共可打300°，外轮最大转角为30°。
故其转向系统传动比为5，转向机构的角传动比多为1，因而得转向器角传动比为5
2、应为设计的结构中无摇臂，故不能按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算。
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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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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。
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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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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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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。