液压式四轮转向系统设计

毕业设计（论文）开题报告
学生姓名 指导教师姓名 李龙泰 安永东 系部 职称 汽车与交通工程学 院 副教授 从事 专业 专业、班级 车辆工程 车辆 B07-2 班 是否外聘 □是■否
题目名称
一、课题研究现状、选题目的和意义 1.课题研究现状
液压式四轮转向系统设计
所谓四轮转向是指后轮也和前轮一样具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同相(同方向)转向， 也可以与前轮逆相(反方向)转向。在汽车低速行驶时其后轮和前轮逆相转向，可以减少转弯半径，使 车辆容易就位，改善汽车低速时的操纵轻便性和机动性。在汽车中高速行驶时其后轮与前轮同相转 向，有助于减少车辆侧滑或扭摆，对平衡车辆在超车、变道或躲避不平路面时的反应均有帮助，增强 了汽车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性。 鉴于四轮转向技术的诸多优点， 近十几年来国 外许多研究机构从不同的角度对四轮转向技术进行了大量研究， 使这项技术日趋成熟， 并发展出多于 四轮的转向技术，多轮转向技术主要适用于非紧凑型汽车，如多功能运动型车、卡车、多轴重型特种 车辆等。 随着汽车技术的发展， 汽车行驶速度的提高及道路行使密度的增大， 作为实现主动安全性的方法 之一的四轮转向技术日益受到重视。 四轮转向的主要优点是在转向时能够保持重心偏角基本为零， 极 大地改善了横摆角速度和侧向加速度的瞬态性能指标。 另外低速时能够减小汽车的转弯半径， 使汽车 在低速行使时更加灵活，而且还能独立地控制汽车的运动轨迹与姿态，使方向角与姿态角重合，提高 汽车的侧向稳定性；高速行驶时同相位转向，方向盘到后轮产生转弯力的时间相对滞后，使车身方向 与实际行驶方向的偏差减小， 从而具有较好的稳定感。 近几年， 载货车和专用作业车的吨位逐渐增大， 有的总重量已超过 30t，汽车车轴由两轴增加多轴，因而工程机械操纵的灵活性和稳定性要求显得越 来越重要。在电子技术不断提高，控制理论不断完善的前提下，开展四轮转向技术的研究已是众多汽 车厂商能否占有市场的关键。 汽车改变方向是通过驾驶员转动方向盘，前轮进行转动，从而带动车身转动，因此汽车的前轮肯 定是转向的。对于工程用多轴汽车，由于其整车轴距较长、车体重、重心高等特点，因而转向的灵活 性和稳定性差。同时工程用车一般调头、转向十分频繁，对于一般的汽车（非四轮转向的车辆） ，在 有限的工作空间掉头或转向时，司机要多次左右旋转方向盘，松合离合器和扳动前进档，还要不断地 加大油门。完成一次调头，往往需要前进后退反复好几次，驾驶员易疲劳，工作效率低，严重污染环 境和不必要的能源浪费。而对于四轮转向的汽车，只要左右旋转方向盘一次就能完成调头。如果是全 轮转向的隧道用车，建筑用起重机车和自卸车，不仅能提高工作效率，降低驾驶员的劳动强度，还能 充分利用空间，减小能耗。
为了提高汽车的操作灵活性， 降低驾驶员的重复操作而引起的疲劳， 增强车辆在坏路面上的适应 能力，近几年国内外都在积极开展四轮转向技术。从英国利兰公司 1934 年开始生产四轴载货汽车算 起，至今已有 60 多年的历史。然而在一些工业发达国家却由于法规方面的原因，在相当长的时间内 一直不允许使用四轴车， 在这方面较为典型的例子是原联邦德国和美国。 因此也就限制了四轴汽车的 发展。但是由于四轴汽车比三轴和两轴汽车装载质量大，有利于改善交通拥挤状况，1985 年原联邦 德国巴特勒研究所建议将四轴汽车作为改善交通流量的载货汽车,1989 年本茨公司生产了 1320 辆四 轴汽车，具有 90 年代先进水平。四轴汽车的转向灵活性差，于是有了双前轴转向汽车。进入 20 世纪 90 年代，电子技术的高速发展和微电脑在汽车上应用日趋成熟，使汽车开始进入智能化阶段。1985 年日产汽车公司推出世界上第一套用于轿车的四轮转向系统（电子控制液压工作式） ，并把它命名为 “高性能主动悬挂” 。同时本系统增加了滞后控制，即让后轮转向时间比前轮稍微延迟一些。这种控 制方法的应用避免了后轮和前轮在同一时间内做同相位转向时后轮防碍车身旋转的情况， 消除了转弯 开始时汽车偏摆的滞后，得到自然的转向反应性。 “高性能主动悬挂”是四轮转向系统控制方法的一 次突破。新的网络控制以及模糊神经网络控制，使得四轮转向技术设计理念模块化，智能化。 从 20 世纪初(1907 年)，日本政府颁发第一个关于四轮转向的专利证书开始，对于汽车四轮转向 的研究一直伴随着汽车工业的发展而进行着。 二战期间， 美国的一些军用车辆和工程车辆上采用一种 前、后轮逆相位偏转的简单机械式四轮转向系统，以适应恶劣的路况，改善汽车低速转向时的机动性 能。1962 年，在日本汽车工程协会的技术会议上，提出了后轮主动转向的四轮转向技术，开始了现 代四轮转向系统的研究。在 70 年代末，本田和马自达积极投入到四轮转向的开发。1985 年，日本的 尼桑在客车上应用了世界上第一例实用的四轮转向系统，应用在一种车型的高性能主动控制悬架上。 随着对四轮转向这一领域研究的不断进展， 出现了多种不同结构形式、 不同控制策略的实用四轮转向 系统。一般来说，四轮转向汽车在转向过程中，根据不同的行驶条件，前、后轮转向角之间应遵循一 定的规律。目前，典型四轮转向汽车的后轮偏转规律是： (1)逆相位转向 在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转 方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大(后轮最大转向角一般为 5°左右)。这 种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。便于汽 车掉头转弯、避障行驶、进出车库和停车场。 (2)同相位转向 在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏 转方向相同(后轮最大转角一般为 1°左右)。使汽车车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发 生动态侧偏的倾向， 保证汽车在高速超车、 进出高速公路、 高架引桥及立交桥时， 处于不足转向状态。 现在， 有许多四轮转向汽车把改善汽车操纵性能的重点放在提高汽车高速行驶的操纵稳定性上， 而不