汽车转向梯形机构设计中的参数定义

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5.5转向梯形机构确定、计算及优化

5.5转向梯形机构确定、计算及优化转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有联系。

无论采用哪一种方案，必须正确选择转向梯形参数，做到汽车转弯时，保证全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的纯滚动运动。

同时，为达到总体布置要求的最小转弯直径值，转向轮应有足够大的转角。

5.5.1转向梯形结构方案分析1.整体式转向梯形图5－14 整体式转向梯形1—转向横拉杆2—转向梯形臂3—前轴整体式转向梯形是由转向横拉杆1，转向梯形臂2和汽车前轴3组成，如图5－14所示。

其中梯形臂呈收缩状向后延伸。

这种方案的优点是结构简单，调整前束容易，制造成本低；主要缺点是一侧转向轮上、下跳动时，会影响另一侧转向轮。

当汽车前悬架采用非独立悬架时，应当采用整体式转向梯形。

整体式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或前轴前(称为前置梯形)。

对于发动机位置低或前轮驱动汽车，常采用前置梯形。

前置梯形的梯形臂必须向前外侧方向延伸，因而会与车轮或制动底板发生干涉，所以在布置上有困难。

为了保护横拉杆免遭路面不平物的损伤，横拉杆的位置应尽可能布置得高些，至少不低于前轴高度。

2.断开式转向梯形转向梯形的横拉杆做成断开的，称之为断开式转向梯形。

断开式转向梯形方案之一如图5－15所示。

断开式转向梯形的主要优点是它与前轮采用独立悬架相配合，能够保证一侧车轮上、下跳动时，不会影响另一侧车轮；与整体式转向梯形比较，由于杆系、球头增多，所以结构复杂，制造成本高，并且调整前束比较困难。

图5－15断开式转向梯形横拉杆上断开点的位置与独立悬架形式有关。

采用双横臂独立悬架，常用图解法(基于三心定理)确定断开点的位置。

其求法如下(图5－16b)：1)延长与，交于立柱AB 的瞬心P 点，由P 点作直线PS 。

S 点为转向节臂球销中心在悬架杆件(双横臂)所在平面上的投影。

当悬架摇臂的轴线斜置时，应以垂直于摇臂轴的平面作为当量平面进行投影和运动分析。

汽车转向梯形机构设计中的参数定义

汽车转向梯形机构设计中的参数定义在汽车的转向系统中，梯形机构起着至关重要的作用。

它是将驾驶员的转向输入转化为车辆前轮的转向角度的关键部件。

梯形机构的设计涉及到多个参数的定义，这些参数直接影响着汽车的转向性能和安全性。

本文将围绕汽车转向梯形机构设计中的参数定义展开讨论，以期帮助读者更好地了解梯形机构的设计原理和优化方法。

1. 转向比（Steering Ratio）转向比是指驾驶员转动方向盘一定角度时，前轮转动的角度比例。

转向比的大小直接影响着汽车的转向灵活性和稳定性。

一般来说，转向比越大，驾驶员转动方向盘的力度越小，但转向的角度也相应较小。

而转向比较小的车辆则需要驾驶员施加更大的力量来完成转向操作，但转向的角度相对较大。

因此，在梯形机构的设计中，需要合理选择转向比，以平衡灵活性和稳定性的要求。

2. 转向机构总传动比（Total Steering Gear Ratio）转向机构总传动比是指从方向盘到前轮转角的传动比。

它由多个参数组成，包括转向机构内部的传动比和梯形机构的传动比等。

转向机构总传动比的大小决定了驾驶员转动方向盘的力度与前轮转动角度之间的关系。

通常情况下，总传动比越大，驾驶员需要施加的力量越小，但前轮转动的角度也相应较小。

因此，在设计中需要综合考虑驾驶员的操作习惯和车辆的转向需求，选择合适的总传动比。

3. 梯形机构长度比（Length Ratio）梯形机构长度比是指梯形机构各杆长的比值。

梯形机构的长度比直接影响着前轮的转向角度。

一般来说，长度比越大，前轮转向的角度也越大。

但同时，长度比的增大也会增加梯形机构的长度，增加了转向机构的复杂性和重量。

因此，在梯形机构的设计中，需要权衡转向角度和机构的尺寸，选择适当的长度比。

4. 梯形机构的安装角度（Installation Angle）梯形机构的安装角度是指梯形机构与车辆纵向轴线的夹角。

安装角度的大小直接影响着汽车的转向稳定性和操控性能。

一般来说，安装角度越小，转向的稳定性越好，但操控性能可能会受到一定的影响。

汽车转向梯形优化设计

转向梯形的优化设计1.转向梯形机构概述 (3)2.整体式转向梯形结构方案分析 (3)3.整体式转向梯形机构优化分析 (4)4.整体式转向梯形程序编写 (7)5.转动传动机构强度计算 (12)6.转向梯形的优化结果 (13)7.转向梯形结构设计图形 (13)8.结论 (15)转向梯形机构优化设计方案一、转向梯形机构概述转向梯形机构用来保证汽车转弯行驶时所有车轮能绕一个瞬时转向中心，在不同的圆周上做无滑动的纯滚动。

设计转向梯形的主要任务之一是确定转向梯型的最佳参数和进行强度计算。

一般转向梯形机构布置在前轴之后，但当发动机位置很低或前轴驱动时，也有位于前轴之前的。

转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有联系。

同时，为达到总体布置要求的最小转弯直径值，转向轮应有足够大的转角。

二、整体式转向梯形结构方案分析图5.1 整体式转向梯形1—转向横拉杆 2—转向梯形臂 3—前轴整体式转向梯形是由转向横拉杆1，转向梯形臂2和汽车前轴3组成，如图5.1所示。

其中梯形臂呈收缩状向后延伸。

这种方案的优点是结构简单，调整前束容易，制造成本低；主要缺点是一侧转向轮上、下跳动时，会影响另一侧转向轮。

当汽车前悬架采用非独立悬架时，应当采用整体式转向梯形。

整体式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或前轴前(称为前置梯形)。

对于发动机位置低或前轮驱动汽车，常采用前置梯形。

前置梯形的梯形臂必须向前外侧方向延伸，因而会与车轮或制动底板发生干涉，所以在布置上有困难。

为了保护横拉杆免遭路面不平物的损伤，横拉杆的位置应尽可能布置得高些，至少不低于前轴高度。

三、整体式转向梯形机构优化分析汽车转向行驶时，受弹性轮胎侧偏角的影响，所有车轮不是绕位于后轴沿长线上的点滚动，而是绕位于前轴和后轴之间的汽车内侧某一点滚动。

汽车转向梯形机构设计中的参数定义

汽车转向梯形机构设计中的参数定义1.汽车转向梯形机构的几何关系在汽车以低速转弯行驶忽略离心力影响和轮胎侧偏影响的情况下,两轴汽车转向轴的理想内、外轮转角关系如图1所示.此时各车轮绕同一瞬时中心进行转弯行驶,两转向前轮轴线的延长线交于后轴的延长线上，这一几何学关系称为阿克曼几何学，可用公式（1）表示。

图2所示为整体式后置转向梯形示意图.2.汽车转向梯形机构参数定义分析对于公式(1）和图1，图2中各参数符号的意义,在《汽车工程手册》和吉林工业大学所编的《汽车设计》两本书中是如下定义的：O为瞬时转向中心；θ0为转向轮外轮转角；θi为转向轮内轮转角;K为两主销中心线延长线到地面交点之间的距离;L为汽车轴距;α为车轮转臂（在《汽车设计》第4版中，α为主销偏移距）;D为转弯直径；γ为梯形底角；m为梯形臂。

本人认为两本书对参数符号“K"和“α”的定义是不准确或错误的。

说它不准确是因为这样的定义唯一只适用于主销内倾角和后倾角为零时，也就是主销垂直于地面时的状态，对于汽车的转向梯形机构来说这只是一种理想化的状态。

说它是错误的,因为现有汽车的转向节主销都是有内倾角的（多数汽车还有后倾角），转向梯形机构也并不一定处于水平面和只在一个平面内运动。

所以，实际上图1和图2反映的都只是转向梯形机构中各个构件在地面的投影。

在这种情况下，只要车轮转过一个角度，两本书对参数符号“K"和“α"的定义就有问题了。

首先对车轮的转向过程进行简单的运动分析.在这个过程中车轮一边绕其自身的轴线旋转，一边绕主销轴线作公转，而车轮轴线与主销轴线始终都相交于一点，这个交点且称为“转向节中心”或“主销中心"。

在转向过程中，“转向节中心”在车轴上的位置及其与车轮的相对位置是不会改变的。

因此，可以说在图1和图2中转向轮的回转中心只能是“转向节中心"在地面的投影而不可能是主销中心线延长线到地面的交点.图3所表示的是在有主销内倾角的转向梯形机构中车轮转过一定角度后的情况。

汽车转向梯形机构最佳方案的设计

三、注意油压参数的变化。在负荷基本不变的情况下, 油粘度的下降, 必然会造成控制油压上升, 加重磨损的发生; 在摩擦片本身有磨损的情况下, 要传递不变的扭矩 (负荷) , 必须要提高控制油压才能做到。可以说, 在运行过程中, 监视控制油压是判定液粘调速离合器状态是否正常的一个重要判据。以 M C400A 液粘调速离合器为例 ( 正常换油的前提下) , 在满负荷下, 初始工作时, 控制油压为 0. 5M Pa 左右, 工作 5 年后, 控制油压达到 0. 9M Pa, 接近了溢流阀设定的最高工作压力 1. 0M Pa, 可以判定摩擦片有较明显的磨损, 应进行检查更换。冷却油压
K 0 —主动转臂两球头销中心的距离 Η与 Ε—任意位置专线梯形的底角 Η0 与 Ε0—中间位置转向梯形的底角 Α—内轮转角 Β—外轮转角 ΒL —理论外轮转角 ΒS—实际外轮转角 ∆—转向偏差
3 最佳方案的设计
最佳方案的设计用两步完成, 第一步: 用计算机采用优选法确定最优区间。第二步: 用计算机采用公式法在最优区间内确定最佳方案。如果只用公式法, 计算太繁琐, 时间化费太长, 有的复杂问题要花几十个小时, 才能出结果, 所以要用优选法确定最优区间。如果只采用优选法, 在变量多时有漏点的缺点。优选法的结果并不是峰值、顶点。为了进一步提
x
3 i
x
y
2 i
i
i=
1至n
使实际特征线的斜率与理论特征线的斜率相差
最小,
即: ∆k= K (实) - K (理)
在偏差 ∆k 给定一个计算精度, 即可利用计算机进行优化, 求出转向梯形机构各杠杆的尺寸和相应
的底角的数值系列, 从中选出最优杆件尺寸和底角
区间。

转向梯形机构设计报告

采用齿轮齿条式转向器的转向梯形机构优化设计报告指导老师：***学生：黄志宇学号：********专业班级：车辆工程04班重庆大学方程式赛车创新实践班二〇一七年二月赛车转向系统是关系到赛车性能的主要系统，它是用来改变或恢复汽车行驶方向的系统的总称，通常，车手通过转向系统使转向轮偏转一定角度实现行驶方向改变。

赛车转向系统一股由方向盘、快拆、转向轴、转向柱、万向节、转向器、转向拉杆、梯形臂等部分组成。

其中，方向盘用于输入转向角度，快拆用于快速分离方向盘与转向柱，转向柱、转向轴、万向节共同将方向盘输入角度传递到转向器，转向器通过内部传动副机构将旋转运动转化为转向拉杆的直线运动，转向拉杆与梯形臂作用于转向节，实现车轮转向。

图1展示了转向系梯形结构，图2展示了赛车转向系统构成。

图1转向梯形机构图2赛车转向系统构成由于大赛组委会规则里面明确规定不允许使用线控或者电动转向，考虑到在赛车转向系统布置空间有限，且有严格的成本限制，以及轻量化的赛车设计目标，将赛车转向器范围限定机械式转向器。

目前，国内外的大多数方程式赛车采用齿轮齿条式转向器和断开式转向梯形结构。

●齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器的传动副为齿轮齿条，其中，齿轮多与转向柱做成一体，齿条多与转向横拉杆直接连接，连接点即为断开点位置。

根据输出位置不同，分为两端输出式和中间输出式。

其主要优点是：结构简单，体积小，易于设计制作；转向器可选材料多样，壳体可选用招合金，质量轻；传动效率较高；容易实现调隙，当齿轮齿条或者齿条与壳体之间产生间隙时，可以通过安装在齿条背部的挤压力可调的弹簧来消除间隙；转向角度大，制造成本低。

其主要缺点是：传动副釆用齿轮齿条，正效率非常髙的同时，逆效率非常高，可以到达当汽车在颠簸路面上行驶时，路感反馈强烈，来自路面的反冲力很容易传递到方向盘；转向力矩大，驾驶员操纵费力，对方向盘的反冲容易造成驾驶员精神紧张，过度疲劳。

●断开式转向梯形结构根据转向器和梯形的布置位置的不同，断开式转向梯形又分为四类，分别为：转向器前置梯形前置，转向器后置梯形后置，转向器前置梯形后置，转向节后置梯形前置。

矿用汽车转向梯形的设计

矿用汽车转向梯形的设计陈风帆北京科技大学摘要：文中采用了传统的计算方法对矿用汽车的转梯形进行了优化。

以一定外转角范围内理论内转角和实际内转角差值的绝对值的和为目标函数的终值，利用EXCEL软件编得出了不同梯形底角、梯形臂长下，转过各个外转角时，理论内转角与实际内转角的关系。

并在ADAMS中建立了本文设计的转向梯形及原有矿用汽车转向梯形的模型，对两种转向梯形的原地转向过程进行仿真，得到两个转向梯形外轮转角与内轮转角间的关系。

关键词：转向梯形，内转角，仿真优化。

The Design of Steering Linkage for TruckChen FengfanUniversity of Science and Technology BeijingAbstract：In the article ,the author used the traditional computational method to carry on the optimization to the mineral product automobile extension trapezoid. Took the certainty outside the corner of a certain theory within the framework of the corner and the actual difference in the absolute value of the corner and as the objective function of the terminal value, using the EXCEL to obtain that under the different trapezoidal angle of dead rise, the trapezoidal reach, when transferred each outside corner, theory inside lock and actual inside lock relations. According to the objective function, the author determined the steering trapezium parameter after the analysis.The author has established the steering trapezium and the original mineral product motor turning trapezoid model in ADAMS which this article designs. Steering linkage of the two steering the process of in situ simulation, obtained from the two steering trapezoid outer and inner corner of the relationship between rotation angles.Keywords：Steering linkage, Inside corner, Simulation and Optimization1 转向梯形的介绍转向梯形机构用来保证转弯行驶时汽车的车轮均能绕同一瞬时转向中心在不同半径的圆周上作无滑动的纯滚动。

汽车转向梯形机构设计中的参数定义

汽车转向梯形机构设计中的三大参数定义汽车转向梯形机构是现代汽车生产中用于转向控制的一种重要机构，其设计中有三大关键参数需要定义，分别是梯形臂长度、中心距和转向角。

首先，梯形臂长度是指梯形机构两个臂的长度差，它的大小直接关系到车辆的转向灵活性和稳定性。

一般来说，梯形臂长度越大，转向灵活性越高，但车辆稳定性可能会受到影响。

在设计中，需要根据车身尺寸和转向要求来确定梯形臂长度。

其次，中心距是指车轮中心到转向梯形机构中心的距离，也是一个重要的参数。

中心距的大小决定了车辆转向半径，过大过小都会影响到车辆的稳定性。

因此，在设计中需要根据车轮轴距和转向灵活性要求来确定中心距。

最后，转向角是指车轮转动一定角度时，转向臂的角度变化。

转向角大小决定了车轮的转向范围，也是影响车辆稳定性的重要因素。

需要在设计中考虑车辆的转向要求来确定转向角大小。

综上所述，梯形臂长度、中心距和转向角是汽车转向梯形机构设计中三大关键参数，需要针对车身尺寸、转向灵活性和稳定性要求来进行定义和计算。

只有合理的参数设计，才能保证汽车在不同路况下的安全性和舒适性。

汽车前轮梯形转向机构说明书

机械原理课程设计
设计计算说明书
项目名称：汽车前轮转向梯形机构
姓名：孙野电话：13458543549 学号：20081268 班级：08 级车辆工程 2 班指导教师：谢进 2011 年 5 月 26 日
目录
第 1 章绪论.....................................................................................................................................1 1.1 设计背景.............................................................................................................................1 1.2.1 功用..........................................................................................................................1 1.2.2 转向传动机构的一般组成 ......................................................................................1 1.2.3转向机构各部件简介 ...............................................................................................2 1.2.4 转向梯形 ...............................................

汽车转向梯形优化设计

转向梯形机构优化设计课程设计题目：汽车转向梯形臂优化设计指导老师：郭朋彦华北水利水电大学转向梯形的优化设计.1. 向梯形机构概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32.整体式向梯形构方案分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3整体式向梯形机构化分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4整体式向梯形程序写⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7转动传动机构强度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12转向梯形的优化结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13转向梯形结构设计图形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯15;.转向梯形机构优化设计方案一、转向梯形机构概述转向梯形机构用来保证汽车转弯行驶时所有车轮能绕一个瞬时转向中心，在不同的圆周上做无滑动的纯滚动。

设计转向梯形的主要任务之一是确定转向梯型的最正确参数和进行强度计算。

一般转向梯形机构布置在前轴之后，但当发动机位置很低或前轴驱动时，也有位于前轴之前的。

转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有联系。

同时，为到达总体布置要求的最小转弯直径值，转向轮应有足够大的转角。

二、整体式转向梯形结构方案分析图整体式转向梯形;.1—转向横拉杆2—转向梯形臂3—前轴整体式转向梯形是由转向横拉杆1，转向梯形臂2和汽车前轴3组成，如图所示。

其中梯形臂呈收缩状向后延伸。

这种方案的优点是结构简单，调整前束容易，制造本钱低；主要缺点是一侧转向轮上、下跳动时，会影响另一侧转向轮。

当汽车前悬架采用非独立悬架时，应当采用整体式转向梯形。

整体式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或前轴前(称为前置梯形)。

对于发动机位置低或前轮驱动汽车，常采用前置梯形。

前置梯形的梯形臂必须向前外侧方向延伸，因而会与车轮或制动底板发生干预，所以在布置上有困难。

汽车转向梯形机构设计

汽车转向梯形机构设计及matlab/simMechanics 仿真汽车转向梯形机构设计及matlab/simMechanics 仿真Trapezoidal steering mechanism design matlab simMechanics Simulation 一、汽车转向梯形机构设计1.设计模型与要求:已知汽车梯形转向机构如下图所示。

该车车型为沃尔沃，转向节跨距M 为1305mm ，前轮距D 为1535mm ，轴距L 为2640mm 。

该车最小的转弯半径R 为5300mm ，并且具有良好的传力性能。

2．结构概述与条件分析根据题目条件，转向节跨距M ，前轮距D ，轴距L 均已知，则设计梯形转向机构只需要确定连架杆a ，连杆b 和轮与连架杆之间的夹角0α即可。

由于aM b 2cos 0-=α 根据最小转弯半径R=11000，以及公式：)(21sin max M D R L--=α求出m ax α=30.61313．两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的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求车轮作纯滚动。

显然只有在车轮轴线交于O 点才能实现。

此时的α和β满足以下关系式：LM +=βαcot cot 为此要精心地确定转向梯形机构的参数。

实际设计中，所有汽车的转向梯形都只能设计得再一定的车轮偏转角范围内，使两侧车轮偏转角的关系大体上接近于理想关系。

4．转向传动机构的优化设计4.1 传动机构连架杆与车轮轴线夹角0α的确定根据经验公式：︒±=5)34arctan(0ML α 带入数据得 0α=67.4161︒～77.4161︒，初步设计取的是72︒。

4.2 理论曲线与实际曲线焦点位置的确定以及连架杆a 的确定根据经验得交点一般发生在0.8m ax α～0.95m ax α=24.49°～29.0824°之间，实验中取α=26︒。

此时实际理论ββ==)tan tan arctan(ααM L L -=32.728°，带入实际公式，则可以确定连架杆a 值。

汽车转向梯形机构图解解析

汽车转向梯形机构图解解析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：轮式车辆转向梯形结构的图解解析常州工业技术学院钨华芝常州市政工程管理处魏晓静摘要介绍几种简单实用的车辆转向梯形结构的图解解析设计法。

通过事先设定内、外转向轮实际特性曲线与理论特性的交点位置来控制转角偏差的方法，选择转向梯形机构参数，可以大大减少图次数，提高工作效率，减小转角误差。

关键词：转向梯形机构解析图解1 引言轮式车辆一般都是依靠转向车轮偏转一个角度来实现转弯或曲线行驶。

转向是的基本要求是保证所有车轮滚动而不发生滑动，这一要求通常由平面四杆机构来达到。

传统的设计都采用图解转向梯形的方法。

这种方法需要按经验数据选择机构的几何参数，然后作图校核该梯形机构在运动过程中转向轮的转角偏差是否大于允许偏差，若大于允许偏差，则重新选择或调整几何参数，再校核图，直至转角偏转小于允许偏差为止。

这实际上是一种试凑的方法，带有较大的盲目性，工作量大。

随着计算机的发展，解析法得到了较好的应用，但是传统的图解法仍有它直观、方便的优点，因此仍然被工程设计人员广泛采用。

本文介绍一种简单高效且实用的图解解析设计法，可以大大减少作图校核的次数，提高工作效率。

2 转向理论特性机动车辆或装卸搬运车辆的转向大多采用双轴线式转向方式，见图1。

为了满足纯滚动条件，转向时所有车轮必须以不同的半径围绕同一转向中心滚动，各个车轮的轴线交于瞬时转向中心O点。

虽然两个转向轮偏转的角度不同，但是两个转角之间应满足下列几何关系：ctgß-ctga=M/L （1）式中ß-外轮转角 a-内轮转角 M-转向轴两主销中心距 L-车辆前后轴轴距为了满足运动学上的这一几何关系，一般都是通过设计转向梯形机构来实现的。

式（1）称为转向理论特性。

3 转向梯形的图解设计及其转角误差转向梯形四杆机构中，固定件长度（两主销中心距）M是由车辆总体设计给出的，两梯形臂长相等。

汽车转向梯形机构图解解析

汽车转向梯形机构图解解析(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除轮式车辆转向梯形结构的图解解析常州工业技术学院钨华芝常州市政工程管理处魏晓静摘要介绍几种简单实用的车辆转向梯形结构的图解解析设计法。

关键词：转向梯形机构解析图解1 引言轮式车辆一般都是依靠转向车轮偏转一个角度来实现转弯或曲线行驶。

转向是的基本要求是保证所有车轮滚动而不发生滑动，这一要求通常由平面四杆机构来达到。

传统的设计都采用图解转向梯形的方法。

这实际上是一种试凑的方法，带有较大的盲目性，工作量大。

随着计算机的发展，解析法得到了较好的应用，但是传统的图解法仍有它直观、方便的优点，因此仍然被工程设计人员广泛采用。

本文介绍一种简单高效且实用的图解解析设计法，可以大大减少作图校核的次数，提高工作效率。

2 转向理论特性机动车辆或装卸搬运车辆的转向大多采用双轴线式转向方式，见图1。

为了满足纯滚动条件，转向时所有车轮必须以不同的半径围绕同一转向中心滚动，各个车轮的轴线交于瞬时转向中心O点。

虽然两个转向轮偏转的角度不同，但是两个转角之间应满足下列几何关系：ctg-ctga=M/L （1）式中 -外轮转角 a-内轮转角 M-转向轴两主销中心距 L-车辆前后轴轴距为了满足运动学上的这一几何关系，一般都是通过设计转向梯形机构来实现的。

式（1）称为转向理论特性。

3 转向梯形的图解设计及其转角误差转向梯形四杆机构中，固定件长度（两主销中心距）M是由车辆总体设计给出的，两梯形臂长相等。

整体式转向梯形机构几何参数的确定

时, 仅用一种几何参数的转向梯形机构已不能满足各种车型对内、外转向轮转角关系符合性的需求。红岩 4 2、6 4 汽车目
前采用了两种几何参数的转向梯形机构。从运动和受力的角度
分析, 增大梯形底角可增大转向轮的转角, 汽车的机动性因此
得以提高。在满足转向轮转角关系和结构允许的前提下, 宜采用底角较大的转向梯形机构。
利用图 1 中的 EC 线, 即可用 CAD 作图校核初选的梯形底
角和梯形臂长能否满足式 ( 1) 。作法是: 如图 1, 作出 EC 线; 以
AB 线为底边, 画出一系列外轮转角、 o1 o2 ))( 因通常用外轮
最大转角计算最小转弯直径, 故以 oi 为自变量) , 交 EC 线于
F1、F2 ) ); 连接 F1A、F2A ) ), 测量对应的、 i1 i2 ) ), 从而得
图 1 理论的 4 2 汽车转向轮转角关系
如图 1 所示, 过 F 点作 FG 平行于 AC
ctg
i=
AG FG
=
AE- EG , FG
ctg
o=
BG FG
=
BE + EG FG
ctg
o-
ctg
i=
BE +
EG- AE+ FG
EG =
2EG = FG
2AE = AC
K L
(&∋
EFG ( ∋ECA)
等。现以红岩汽车为
例, 说明上述方法的实
际应用。红岩汽车采用
的 6. 5t 级前轴现有两
种几何参数的转向梯图 3 红岩 6. 5t 前轴转向梯形机构
形机构, 见图 3。其中,
几何参数
O 型是原有的几何参数 , N 型是 1999 年开发红岩

基于阿克曼理论的转向梯形设计分析

43.831
34.455
34.382
39.424
47.601
38.142
5 4 0 4 5 0 3 5 0 3 5 0 2 5 2
1 1
.
5 10 15 20 25 30
右前轮转角/(毅）
图3 转角关系曲线
U7 O O O O O O6
5 4 3 2
C1
5 10 15 20 25 30
右前轮转角/(毅）
关键字：阿克曼原理;转向梯形结构;转角差比率
中图分类号： U 461
文献标志码:A
文章编号：1 0 0 2 - 2 3 3 3 ( 2 0 1 7 ) 0 5 - 0 0 6 9 - 0 2
1 阿克曼原理
2 前轮定位参数对转向梯形的影响
阿克曼原理的假设条件是转向轮定位角度都等于
为满足车辆行驶稳定性，降低轮胎磨损，主销需要有
⑵
m=(0.11耀0.15)K 。
⑶
■/=.1+/2+7.3。
（5)
式中：为转向梯形影响因子；为阿克曼梯形影响因子；2
为空间梯形影响因子；为转向轮外倾影响因子。
进行转向传动机构设计时，转向梯形影响因子/，可
使用下面公式计算：
j =0.7+(1.3~1.5)tanw。
零、行走系统为刚性、汽车行驶过程无侧向力。阿克曼转后倾角和内倾角等定位角度。因为主销有后倾角、内倾
向特性的基本观点是车辆在转弯过程中，每个车轮绕同角，所以理论平面转向梯形变成了空间转向梯形。因而使
一个中心转动，从而保证轮胎与地面间无滑动摩擦而处用阿克曼原理设计汽车转向四连杆机构时，需要根据前轮

汽车断开式转向梯形机构的优化设计

汽车断开式转向梯形机构的优化设计1. 断开式转向梯形数学模型推导理想的左右转向轮转角关系图1为汽车前轮转向示意图。

为了避免在汽车转向时产生的路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎磨损过快，要求转向系统即可能保证在汽车转向时，所有的车轮均作纯滚动。

显然，这只有在所有车轮的轴线都相交于一点时方能实现。

此交点被称为转向中心。

如图所示，汽车左转弯时，内侧转向轮转角α应大于外侧车轮的转角β。

当车轮被视为绝对刚体的假设条件下，左右转向轮转角α和β应满足Ackermann 转向几何学要求，如式（1）所示。

LB-=βαcot cot (1)其中：α－内侧转向轮转角； β－外侧转向轮转角；B －两侧主销轴线与地面相交点之间的距离； L －汽车前后轴距； R －转弯半径。

根据式（1）可得理想的右轮转角，如式（2）。

0tan arctan 1tan BLαβα=+⨯（2）同理，当汽车右转向时，Ackermann 转角关系如式（3）所示。

LB+=βαcot cot （3）根据式（3）可得理想的右轮转角，如式4所示。

0tan arctan1tan BLαβα=-⨯（4）实际的左右转向轮转角关系图2是一种含有驱动滑块的常用断开式转向梯形机构。

轮齿条转向机构将方向盘的旋转运动转化成齿条（滑块）的直线运动，继而驱动转向梯形机构实现左右前轮转向。

vαββαBLR图1 汽车转向示意图图2 由齿轮齿条转向机驱动的断开式转向梯形机构图中：1L －转向机齿条左右球铰中心的距离; 2L －左右横拉杆的长度； 3L －左右转向节臂的长度； w L －车轮中心至转向主销的距离；1S －转向齿条从中心位置向左的位移量； 2S －转向齿条从中心位置向左的位移量；y －转向齿条左右球铰中心连线与左右转向主销中心连线之偏距，图示位置取正值，反之取负值； 0S －直线行驶时，转向齿条左球铰中心和左转向主销的水平距离；0α－转向节臂与汽车纵轴线的夹角。

运用余弦定理和三角函数变换公式，经推导可得：222223cos cos()2()Cy S A B C AOB BOY L S y α--+-=∠+∠=+A 点的坐标值为：2222222222()2()C S y A B C BXa y S C y S A B C Ya y S ⎧⨯-⨯+-=⎪⎪⨯+⎨⨯+⨯+-⎪=⎪⨯+⎩其中：32A L S =-⨯，32B L y =-⨯，222223C L L y S =---；S －表示转向齿条左球铰中心和左转向主销中心的实际距离，对于直线行驶时，0S S =；转向时，对于左转向轮：0S S S =-右转向轮：0S S S =+。

转向梯形

转向梯形一、转向系的设计应满足下列要求：１、保证汽车具有高的机动性；２、内、外轮转角间的匹配应保证当汽车转弯行驶时，全部车轮绕同一瞬时转向中心旋转，各车轮只有滚动而无侧滑。

二、转向梯形的作用及各尺寸参数之间的关系两轴汽车在转向时，若不考虑轮胎的侧向偏离，则为了满足上述转向系的第２条要求，其内、外转向车轮的理想转角关系如式：图１cot θ0 － cot θi =LK 内、外转向轮转角的合理匹配是由转向梯形来保证，因此，在设计中，首先要确定转向梯形机构的几何尺寸参数。

转向梯形机构的几何尺寸参数有：两转向主销中心线与地面交点间的距离Ｋ，转向横拉杆两端球铰接中心间的距离n ，转向梯形臂长m 和梯形底角θ。

一、第一种计算方法：根据汽车的总体布置或转向桥的布置图，首先可找出汽车的轴距Ｌ及转向主销间距Ｋ，再按经验取y ＝m ∕n ＝0.12（0.14，0.16）得出x 值。

从而决定了转向梯形各尺寸参数，关系式如下：图２θ＝arctan()[]K xL 5.0/n=K/(1+2ycos θ)m/n=y在实际的运动中，转向梯形只是近似的接近理想状态而不可能完全精确的满足上式的要求，所以实际的轴距就不是满足关系的轴距Ｌ，而是Ｌ′，因Ｌ′＜Ｌ，令Ｌ′／Ｌ＝λ，则λ的大小就反映了汽车转向性能的好坏，λ越接近１，则转向越顺畅。

从以上的各关系对比１３０Ｔ前桥（3.2米平板货厢）及红塔１０３０前桥(红塔微卡)如下表：前桥（配3.2米平板板厢车型）各尺寸参数严重不符合前桥转向机构的要求。

二、用另一种方法校核，一般经验值取：x=2/3m=(0.11-0.15)Kθ =arctanKL 34 可得到１３０Ｔ前桥和１０３０前桥各参数值为：从上表也可以得出，１０３０前桥各参数基本相符，而１３０Ｔ前桥各参数与经验数相差太多。

三、汽车的最小转弯半径m in R 是衡量汽车机动性的主要参数。

汽车的最小转弯半径m in R 与内外轮在最大转角max i θ与max 0θ、轴距Ｌ、主销距Ｋ及转向轮的转臂a （如图１所示）等尺寸有关。

汽车转向梯形机构设计中的参数定义

汽车转向梯形机构设计中的参数定义
蔡武
【期刊名称】《专用汽车》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】《汽车工程手册》及《汽车设计》教材是目前国内许多汽车及零部件制造企业技术人员设计时的主要参考书籍,但这两本书对汽车转向梯形机构设计中的参数定义存在一些问题.对有问题的参数定义进行了分析并提出了正确的设计方法.【总页数】2页(P40-41)
【作者】蔡武
【作者单位】湖北汉新特种汽车有限公司,湖北随州,441300
【正文语种】中文
【中图分类】U4
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