汽车转向特性
汽车转向特性与交通安全分析
[ 1 ] 李东江 1 现代汽车电气设备 1 北京: 机械工业出版社 1 [ 2 ] 郭禧光, 李炳泉 1 桑塔纳 2000 型轿车使用与维修手册 1
表 1。 测量时拔下喷油器线束插头, 用欧姆表测量喷油 器两接线柱, 如正常应能导通, 其电阻值符合要求。 若 电阻值不符合要求, 则应更换喷油器。 各缸喷油器插头 2 脚与 ECU 插头的相应端子间 的导线电阻值小于 115 Μ。 各缸喷油器插头 2 脚之间无 短路, 电阻值无穷大。 插头各 1 脚之间无断路, 电阻值 小于 115 Μ。 导线间无短路, 电阻值无穷大。 ③ 喷油器喷油量的测量 测量喷油量需将喷油器拆下, 将喷油器放入一量 杯, 用专用连接线依次连接各喷油器和蓄电池, 使喷油 器喷油, 燃油压力为 250 kPa 时, 其 30 s 的喷油量为 78
L
C = R tan ∆2 =
L tan ∆2 L ∆2 ( 3) ≈ tan ∆2 + tan ( Η- ∆1 ) Η+ ∆2 - ∆1 假设汽车前后两轴的侧偏刚度分别为 K 1 和 K 2 ( 均
为常数) , 前后轴的载质量分别为 M 1 和 M 2 , 汽车质心 到前后轴的距离分别为 L 1 和 L 2 , 那么当汽车以速度 v 作等速圆周运动时前后轴所受的侧向力分别为:
当等速行驶的汽车在前轮转过 Η角 ( 内外轮的平均 转角) 后, 经过短暂时间, 汽车便作等速圆周行驶。假设 汽车的轮胎是刚性 ( 受力后不产生变形) 轮胎, 这时汽 车的运动参数如图 2 所示, 图中 O 为汽车的瞬时转向 中心。 汽车的转向半径为:
R = L L
tan Η
=
Η
( 1)
式中 L —汽车的轴距。 因为 Η较小, 所以 tan Η ≈ Η
汽车中心区转向特性试验简述
ｅ ｈａ ｒ ａ（ ’ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ （ ‘ｉ ｎ ｄｉ ｃ ‘ ａ ｔ ｏｌ ’ ｓ ．ａ ｕｔ ｏ ｍｏ ｂｉ ｌ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｐｅ ｒ ｓ ｏ ｎｎ ｅ ｌ ｃ ａ ｎ ｄｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｖ ｅ ｈ ｉ ｅ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ａ ｒ ｅ ａ ｔ ｈ ｒ ｏｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｏ ｈｉ ｅ ￣ ｔ ｉ ｖ ｔ ｔ ｅ ｓ ｌ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ｒ ｉ ｘ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ｕ ｇ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ａ Ｉ ｍ ｍ ｍｂ ｉ ｌ ｅ ｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ
．
ｒ ｎ ｇｉ ｎ ￣ ｔ ’ ｌ ｓ ．ｉ ｍｔ ａ ’ 【 ， 、 ’ ｌ ｕ ｇ、 ｅｈ ｉ （ 、 ｌ ｅ ｈａ ｎ ｄｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｈ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｈ ａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ； Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ： ０ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
２ ０ １ ７ （ ７ ）
Hale Waihona Puke ５ 汽 车 工 程 摘要 ： 在 汽 车 中心 区转 向特 性 试验 过程 中 ， 为使 试 验 人 员深刻 理 解 中心 区转 向特性 指 标表 征 意 义 ． 同时 解 决 中心 区 转 向特 性指 标数 据如 何 处理 的 问题 通过 结合 多年 汽车 试验 经验 ， 概 括 了转 向 特性 评 价指 标 定 义， 总 结 了指 标典 型值 对 驾驶 员主 观
汽车电动助力转向特性分析-标准排版的本科论文
汽车电动助力转向特性分析摘要：汽车电动助力转向系统(Electric Power Steering System简称EPS)是近年来发展起来的种新型动力转向系统，具有节能、质量轻、安全、环保等一系列优点，正逐步取代传统的液压助力转向系统，成为未来汽车转向系统的发展方向，其出现并迅速成为世界汽车技术研究的热点。
汽车转向系统的发展经历了从简单的纯机械转向系统、液压助力转向系统，电控液压助力转向系统，到更为节能、操纵性能更好的电动助力转向系统这几个阶段。
本文论述了EPS的特点、工作原理、结构组成、国内外的研究现状，通过对EPS各组成部分和汽车转向系统的分析出了EPS性能评价指标，并对三种助力特性曲线的特点进行了分析和比较。
EPS系统作为今后汽车转向系统的发展方向，这给EPS带来了更加广阔的应用前景。
关键词：电动助力转向；特性；发展Electric Power Steering Characteristics were AnalyzedAbstract ：EPS is a new type of automobile steering system，which has the advantages of saving fuel，light，safety and producing less pollution. EPS is taking the place of HPS gradually and becoming the trend of steering system. It is rapidly become the hotspots in the research of automobile technology of the world.The developing process of steering system has experienced several phases from the simple Mechanical Steering System, Mechanical-Hydraulic Steering System to Electric-Hydraulic Steering System，till the Electric Power Steering System(EPS) with lower energy consumption and higher performance.The article discusses the characteristics of EPS，working principle，composition and the research status of domestic and abroad. Through the analysis of components of EPS system and the steering system, then the state function of the combination system model was deduced and the model for simulation was built in this paper. Given the EPS performance evaluation，analysis and compare the three types of assist characteristic，and then design a new type of assist curve in order to reduce the steering force which based on the parameters of a certain type of car. EPS has a great use in future.Keyword: Electric power steering Characteristic Development目录1 绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展状况 (3)1.2.1国外发展状况 (3)1.2.2 国内发展状况 (4)2转向系统的概述 (6)2.1转向系统的发展过程 (6)2.1.1机械式转向系统 (6)2.1.2液压式助力转向系统(HPS) (7)2.1.3电液式助力转向系统(EHPS) (8)2.2电动助力转向系统 (10)2.2.1电动助力转向系统的结构 (10)2.2.2电动助力转向系统的工作原理 (11)2.2.3电动助力转向系统的类型 (13)2.2.4电动助力转向的关键技术 (14)2.2.5电动助力转向系统的优点 (15)3 电动助力转向系统受力与性能分析 (17)3.1电动助力转向系统受力 (17)3.2 理想转向盘力矩的研究 (18)3.3电动助力转向系统性能的主要评价指标 (19)3.3.1 转向回正能力评价 (19)3.3.2 转向轻便性评价 (19)3.3.3 转向盘中间位置操纵稳定性评价 (20)3.3.4 转向盘振动评价 (20)3.3.5 转向路感及路感强度 (21)4 电动助力转向助力特性研究 (22)4.1助力特性曲线定义 (22)4.2转向助力特性曲线设计概述 (22)4.3电动助力特性曲线类型 (23)4.3.1直线型 (24)4.3.2折线型 (25)4.3.3曲线型 (25)4.4不同助力特性曲线参数的影响 (26)5 结论与发展 (29)5.1结论 (29)5.2发展 (29)参考文献 (30)1绪论随着我国经济的持续发展，人民生活水平不断提高，汽车渐渐走入人们生活中，成为现代步伐的工具，而随着汽车保有量的增加以及由此带来的一系列问题，使得“安全、节能、环保”成为未来汽车发展的三大主题。
主观评价_转向性能
直道行驶的转向特性
项目
7.3.2响 应特性
行驶轨迹变化
车辆在稳定直线 行驶状态下，施 加正弦或者无规 则转向输入。转 角幅度从很小开 始逐渐增大，直 到车身产生明显 侧向运动。改变 车速后重复该工 况
速度范围
30km/h到 最高车速
评价内容
研发目标
车辆为保持行 驶路线采取的 转向动作，其 产生的车身响 应
转向回正的运 动学设计（主销 后倾、主销内倾）
轮胎特性（车轮 和轮胎尺寸，特 征参数，如轮胎 侧偏刚度等）
直道行驶的转向特性
项目 行驶轨迹变化 速度范围 评价内容
研发目标 影响因素
7.3.4转 向中位 感觉
车辆在不同车速 下保持直线行驶 状态，使车辆轻 微转向，以获得 最小的行驶路线 改变（根据车速 的不同，方向盘 转角介于3-10度 之间）。方向盘 在转动后首先会 回正。在其它行 驶工况中也将撒 手松开方向盘
0.00
Lateral Acceleration (g)
N300 Coil Initial Design (Design Mass, PAS) Optimised Coil Sprung (PAS) Optimised Coil Sprung (NO PAS)
Target (Design Mass) Suzuki APV (Design Mass) N300 Coil Initial Design (Design Mass, No PAS)
车辆应该自 发且线性的 对转向输入 做出响应。 时间和相位 延迟或车辆 的过度响应 都应避免
影响因素
静态和动态转向传 动比
伺服转向的转向特 性曲线
侧倾支承（弹簧、 稳定杆、阻尼）
前、后桥的侧倾运 动学
转向系主要性能参数及对汽车操纵稳定性的影响
第五章 汽车转向系设计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。
机械转向系依靠驾驶员的手力转动转向盘，经转向器和转向传动机构使转向轮偏转。
有些汽车还装有防伤机构和转向减振器。
采用动力转向的汽车还装有动力系统，并借助此系统来减轻驾驶员的手力。
对转向系提出的要求有：1)汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。
任何车轮不应有侧滑。
不满足2)汽车转向行驶后，在驾驶员松开转向盘的条件下，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
3)汽车在任何行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。
4)转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
5)保证汽车有较高的机动性6)操纵轻便。
具有迅速和小转弯行驶能力。
7)转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。
8)转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间隙的调整机构。
9)在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。
10)进行运动校核，保证转向盘与转向轮转动方向一致。
正确设计转向梯形机构，可以使第一项要求得到保证。
转向系中设置有转向减振器时，能够防止转向轮产生自振，同时又能使传到转向盘上的反冲力明显降低。
为了使汽车具有良好的机动性能，必须使转向轮有尽可能大的转角，并要达到按前外轮车轮轨迹计算，其最小转弯半径能达到汽车轴距的2～2.5倍。
通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。
没有装置动力转向的轿车，在行驶中转向，此力应为50～100N ；有动力转向时，此力在20～50N 。
当货车从直线行驶状态，以 10km ／h 速度在柏油或水泥的水平路段上转入沿半径为12m 的圆周行驶，且路面干燥，若转向系内没有装动力转向器，上述切向力不得超过250N ；有动力转向器时，不得超过120N 。
转向特性的几个等价评价指标及习题解答
ω r δ
s
ω δ
r
=
s
u / L 1 + k ⋅ u
2
∴
ωr δ
)
s
| u = u ch =
1 2
(
u ch L
)
而中性转向时， 而中性转向时，当 u = u ch 时，
∴
ωr δ s u =uch
)|
=( )
u ch L
所以， 所以，
∴
ωr k =0 δ s u =u ch
)|
转弯半径之比R/R0: 转弯半径之比
♦ 推导汽车的转弯半径之比
R/R0与稳定性因数 的关系： 与稳定性因数k的关系 的关系： R0为车速很低且方向盘转 角保持不变时汽车的转向半径， 角保持不变时汽车的转向半径， 此时， 因满足条件： 此时， 因满足条件： 车速很低； 车速很低； 侧向加速度a 较小； 侧向加速度 y较小； 轮胎侧偏角接近零； 轮胎侧偏角接近零；
∴ | α1 | − | α 2 |= | a y | ⋅L ⋅ k
工程上，常用前/ 工程上，常用前/后轮侧偏角之差表示汽车 稳态响应。 稳态响应。 可见，汽车的三种转向特性： 可见，汽车的三种转向特性：
– 当k>0时，| α 1|-| α 2 |>0, 汽车为不足转向； 汽车为不足转向； 时 – 当k=0时，| α 1|-| α 2 |=0, 汽车为中性转向； 汽车为中性转向； 时 – 当k<0时，| α 1|-| α 2 |<0, 汽车为过多转向； 时 汽车为过多转向；
=2
( )| )
ωr k >0 δ s u =uch
临界车速求解
解答： 解答： ω u r = L 2 可知， 可知， 由 δ s 1 + ku ωr 必须1+ku2 要使 → ∞ 必须 δ s
汽车的转向特性
§4 汽车操纵稳定性
重点 车辆坐标系的有关术语，影响侧
偏特性的因素，轮胎回正力矩与侧偏特性 的关系；汽车的稳态转向特性及其影响因 素
当K＞0时，横摆角速度增益比中性转向时小，即前轮 转过相同的角度，汽车横摆角速度ω要小些，是一条低于 中性转向汽车稳态响应线，后来又向下弯曲的曲线。具有 这样特性的汽车，称为不足转向汽车。K值越大，不足转 向量越大。
当K＜0时，横摆角速度增益比中性转向时大，即前轮 转过相同的角度，汽车横摆角速度要大。具有这样特性的 汽车，称为过多转向汽车。随车速增加，曲线向上弯曲。 K值越小，过多转向量越大。
§4 汽车操纵稳定性
说明 汽车的操纵稳定性，是汽车的
主要使用性能之一，随着汽车平均速 度的提高，操纵稳定性显得越来越重 要。它不仅影响着汽车的行驶安全， 而且与运输生产率与驾驶员的疲劳强 度有关。
§4 汽车操纵稳定性
提问：
有哪些因素会影响汽车的操纵稳定 性呢？
§4.1 汽车的转向特性
如：轮胎、转向装置、悬架等。 本堂课我们我们就对这些因素一一进行分析，
纵稳定性理论的出发点。 1、轮胎的坐标系与术语 （1）车轮平面 （2）车轮中心 （3）轮胎接地中心 （4）翻转力矩 （5）滚动阻力矩 （6）回正力矩 （7）侧偏角 （8）外倾角
二、轮胎的侧偏现象 轮胎的侧偏特性 三、 回正力矩（绕轴的力矩）
作业布置 1、什么是汽车的操纵性
（1）车轮平面 垂直于车 轮旋转轴线的轮胎中分平面。
（2）车轮中心 车轮旋转 轴线与车轮平面的交点。
阿克曼原理及转向
阿克曼原理与矩形化转向梯形设计一、阿克曼原理阿克曼原理的基本观点是：汽车在行驶(直线行驶和转弯行驶)过程中，每个车轮的运动轨迹，都必须完全符合它的自然运动轨迹，从而保证轮胎与地面间处于纯滚动而无滑移现象。
1.阿克曼理论转向特性以图1所示的两轴车为例，阿克曼理论转向特性，是以汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力为假设条件的。
出1该转向特性的特点为：①汽车直线行驶时，4个车轮的轴线都互相平行，而且垂直于汽车纵向中心面；②汽车在转向行驶过程中，全部车轮都必须绕一个瞬时中心点做圆周滚动，而且前内轮与前外轮的转角应满足下面关系式：KCtg/? 一Ctgff = y ( 1)式中，B —汽车前外轮转角a —汽车前内轮转角K —两主销中心距L—轴距2.阿克曼梯形阿克曼梯形即为满足阿克曼理论转向特性的四连杆机构，其底角Qa(见图2)由下式确定：其梯形臂的作用长度m=0. 11~0. 15K 阿克曼梯形是一个如图3所示的平面梯形，其特性为：①B a=f(a a)②梯形上底长度AB与两主销中心距及两主销中心线穿地点之距完全一致。
图4给出了阿克曼梯形特性曲线与阿克曼理论转向特性曲线的对比情况。
从图中可见，两条曲线基本重合，表明用上述方法确定梯形参数是可行的。
0 [a jo “图4人理论转向特性曲线比榛形持性曲统二、前轮定位参数及特性对转向梯形设计的影响1.前轮外倾特性对阿克曼理论转向特性的影响图S所示是主销内倾角为14度时的汽车前轮外倾特性。
它直接影响阿克曼理论转向特性式（1）。
当汽车前轮转角关系完全符合阿克曼理论转向特性式（1）时,1C10 10 20 由于受刖轮外倾的影响，使汽车刖轮的自然运动轨迹与实际运动轨迹不吻合， 如 图6所示。
因此，要想满足阿克曼原理的要求，必须减少内、外轮的转角差，即 汽车理论转向特性应为：ctg(/? — A/?) — ctg(a + Act)=工(3)其中△ a ，^ 3为汽车前内轮和前外轮瞬时外倾角的函数。
4-1 汽车的转向特征(二)
4-1 汽车的转向特征（二）导入新课：为是汽车转向时所有轮胎都保持纯滚动，减小轮胎磨损和提高汽车行驶的稳定性，汽车所有轮胎必须在同一瞬时围绕转向中心做曲线运动。
进行新课：一、稳态专项特性汽车操纵稳定性的重要特性“稳态转向特性”有中性转向特性、过度转向特性、不足转向特性。
二、中性转向特性当汽车以一定的车速转弯行驶，转向盘的转角保持不变时，汽车行驶的圆周半径也是不变的。
这时，如果让汽车逐渐加速，将会出现几种特性：有的会偏离圆周运动轨迹，向内、外跑偏，有的会保持原来的圆周运动轨迹，不跑偏。
转向加速时仍保持原有圆周运动轨迹的转向特性，叫做中性转向。
中性转向特性的汽车在本身和外界条件变化时（例如在后面装载的行李重），就容易转变为过多转向，难以操纵。
三、过多转向特性转向加速时向内跑偏，减小圆周运动半径的转向特性，叫做过多转向，或过度转向。
过多转向的原因是，后轮胎的侧偏角大于前轮胎的侧偏角，后轮按前轮行进的方向先滑动，所以转弯半径变小。
有过多转向特性的汽车，操纵稳定性不好。
这是因为，在汽车直线行驶时，受到侧向力后，车轮发生侧偏，但由于前轮的侧偏角小，汽车将向侧向力的反方向转弯，同时产生一个与侧向力同向的离心力，加重侧偏。
即使侧向力消失，离心力仍将使车轮侧偏，转向半径继续减小，只有将转向盘向侧偏方向转过某个角度，汽车才能恢复原方向行驶。
当车速较高时，还可能发生转向半径急剧减小的“激转”现象，汽车完全失去操纵而导致严重事故。
因此，这种汽车很难操纵，只有一些运动轿车才具有过多转向特性。
四、不足转向转向加速时向外跑偏，加大圆周运动半径的转向特性，叫做不足转向。
不足转向的原因是，后轮胎的侧偏角小于前轮胎的侧偏角，后轮按前轮行进的方向后滑动，所以转弯半径变大。
有适度不足转向的汽车，具有良好的操纵稳定性。
这是因为，在汽车直线行驶时，受到侧向力后，车轮发生侧偏，但由于前轮的侧偏角大，汽车将向侧向力的方向转弯，同时产生一个与侧向力反向的离心力，减轻侧偏。
超载对汽车转向特性的影响分析
图３ ２ ０ ０ ７ ． ３ ． Ｈ Ｅ Ａ Ｖ Ｙ Ｔ Ｒ Ｕ Ｃ Ｋ 《重型汽车》 １５
汽车安全 Ｑ ｉ ｃ ｈ ｅ ａ ｎ ｑ ｕ ａ ｎ
图４
把等效模型前、后轴作为隔离体（见图３ 、图４ ），列出下 式，可求出左右车轮垂直反力的变动量。
ΔＦｚ１ＬＢ１＝Ｆｓ１ ｈ１＋ＴΦ１＋Ｆｕ１ ｈｕ１ （４） ΔＦｚ１Ｌ ＝－ ΔＦｚ１ｒ
２ 车轮载荷重新分配后对轮胎侧偏刚度（绝对值）的 影响
根据轮胎侧偏特性可知，轮胎的侧偏刚度与它的垂直载荷 有关，在某一载荷下达到最大值，大于或小于这个载荷时，侧 偏刚度均下降，就一根车轴而言，在无侧向力作用于汽车时， 车轴左、右车轮的垂直载荷均为Ｗ０，如图５所示。
每个车轮的侧偏刚度均为ｋ０，在有侧向力作用于汽车和地 面有相应的侧向反作用力Ｆｙ作用于两轮胎时，若设左、右车轮
Ｆｓ２ ＝ Ｆｓａ ｓ／Ｌ 前、后悬架作用于车厢的恢复力矩为
ＴΦ１＝ＫΦ１Φ （２ ） ＴΦ２＝ＫΦ２Φ （３ ） 式中，Ｋ Φ１ 、Ｋ Φ２ 为前、后悬架的侧倾角刚度；Φ为侧倾角
图１
把汽车简化为如图１所示的模型。工型车架代表车厢（悬挂 质量），Ｍｓ为车厢质量。工字型车架由前后铰链连接于侧倾轴 线ｍ０１、ｍ０２上，经由弹性元件支承于刚性的前后轴上。在分析 时，把静止状态下汽车的重力及相应的四个车轮的地面垂直反
ｈｕ１、ｈｕ２——前、后非悬挂质量质心离地面高度； ｈ１、ｈ２——前、后侧倾中心高度 作用在前后轴左右轮上的垂直反力，是静止状态下的垂直 反力及由侧倾引起的垂直反力变动量之和。这个变动量在外侧 车轮是增加垂直反力的，而在内侧车轮则是减少垂直反力。因 此，我们可以求出车轮垂直载荷的重新分配，垂直载荷变动量 大小等于作用于车轮上垂直反力变动量的大小。 从上述式子可以看出，汽车在超载情况下，侧倾时垂直载 荷在左右车轮的重新分配的变动量会比正常装载要大，变动量 的大小是由装载的质量、装载位置、装载高度、行驶速度等决 定。
汽车转向特性
且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干
扰而保持稳定行驶的能力。
意义
行驶方向 干扰
操纵方便性 直线 路不平 侧风
高速安全性
转弯 货物或乘客偏载
3/11
回正性 转向半径 转向轻便性
侧向风稳定性 路面不平稳定性 弯道行驶性
4/11
zw
r
u
x p
q
车辆坐标系以及运动形式
5/11y4.1轮 Nhomakorabea的侧偏特性
6/11
0.95 r 0
sw
转向盘转角 sw0
t
r1 100 %超调量 r0
滞后时间 稳定时间
t
反应时间
最大横摆角速度
r1
r
稳态横摆角速度
0
18/11
汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。
驾驶员－汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过 程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。 路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶 员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽 车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反 馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环， 操纵汽车行驶前进。
13/11
具有适度不足转向特性的汽车才 有良好的操纵稳定性。因此，在使 用中一般前轮充气压力较后轮低， 以确保汽车的不足转向性。
14/11
K 0过度转向
15/11
4.3汽车的纵向、横向稳定性
1.汽车的纵向侧覆
b
hg
16/11
2.汽车的侧翻
B
2hg
17/11
T
r1
r0
1.05 r 0
r (t)
路面条件 交通状况
汽车的常用转向系统的性能分析
汽车转向系统的 性能优化
优化设计方法
优化转向系统结构 改进转向系统零部件材料 引入智能控制技术 优化转向系统参数匹配
优化实例分析
优化目标：提高转向系统的响应速度和稳定性 优化方法：采用先进的控制算法和传感器技术 优化过程：对转向系统的结构和动力学进行分析，找出瓶颈和优化潜力 优化效果：通过实验验证，优化后的转向系统性能得到显著提升
转向系统的分类
机械转向系统 液压转向系统 电动转向系统 线控转向系统
汽车转向系统的 性能指标
转向力矩特性
定义：转向力 矩是指汽车在 转向时，方向 盘所施加的力
矩大小。
影响因素：转向 力矩受到转向器 传动比、轮胎尺 寸和转向角度等
因素的影响。
性能指标：转向 力矩特性是评价 汽车转向性能的 重要指标之一， 包括转向力矩的 灵敏度、稳定性 和回正性能等。
单击此处添加标题
未来发展：随着智能交通和自动驾驶技术的不断发展，智能转向系统的应用将越来 越广泛，未来将成为汽车转向系统的重要发展方向。
感谢您的观看
汇报人：XX
智能转向系统
单击此处添加标题
简介：智能转向系统是一种先进的汽车转向技术，通过集成传感器、控制器和执行 器，实现车辆的自动转向控制。
单击此处添加标题
优势：提高驾驶安全性，减少交通事故；提高驾驶舒适性，减轻驾驶疲劳；提高车 辆操控性能，增强驾驶乐趣。
单击此处添加标题
应用场景：自动驾驶汽车、智能网联汽车等。
线控转向系统
定义：线控转向系统是一种新型的汽车转向系统，通过电线传递信号，实现转向操作。
特点：取消了方向盘与转向轮之间的机械连接，提高了转向系统的响应速度和操控性能。
(整理)四章安全性
四章安全性一、填空1、 具有不足转向特性的汽车，其转向半径 大于 同样条件下装刚性轮时的 中性 转向半径，故称为不足转向。
2、 当汽车车轮作纯滚动时，滑移率S ＝ 0 ；当汽车车轮抱死时，滑移率S ＝ 1 。
3、 汽车制动距离随制动初速度的 增加 、车重的增加、和附着系数的 减小 而增长。
4、 汽车转向特性分为： 不足转向 、 过多转向 和中性转向。
5、 汽车制动距离随制动初速度的 增加 、车重的增加、和附着系数的 减小 而增长。
二、简答题1、 某汽车（装有ABS 装置）在实施紧急制动后，在路面上留下有规律的制动拖痕斑块，即不连续的短拖痕，请分析出现该现象的原因。
答：ABS 装置控制器根据车轮角速度传感器确定制动管路压力，使得管路的压力呈脉动状态，即车轮处于抱死和不抱死之间变化，从而使轮胎在路面上留下不连续的斑块。
2、 汽车具有几种转向特性？并分析汽车三种转向特性的稳定性。
答：汽车的三种稳态转向特性分别为不足转向、中性转向和过度转向。
对于不足转向，汽车转向灵敏度随车速增加而下降，是一种稳定转向特性;对于过度转向，汽车转向灵敏度随车速增加而增加，是一种不稳定转向特性;对于中性转向，汽车转向灵敏度不随车速变化，也是一种稳定转向特性，但是在实际中容易变为过度转向。
3、 在划有中心线的双向双车道的本行车道上，汽车以68km/h 的初速度实施紧急制动，仅汽车左侧轮胎在路面上留下制动拖痕，但是汽车的行驶方向仅轻微地向右侧偏离，请分析该现象。
答:出现这种现象的原因是因为道路带有一定的横向坡度（拱度），使得左侧车轮首先达到附着极限，（ 3分 ）而右侧车轮地面法向力较大，地面制动力尚未达到附着极限，因此才会出现左侧有制动拖印，而右侧无拖印的现象。
（ 3分 ）4、 有几种方式可以判断或者表示汽车的稳态转向特性？请简单叙述之。
（至少答4项，每项要点1.5分）答:5种方式。
（1）的比较与αα21。
（2）K M K M 2211与的比较。
汽车-转向系统解析资料
改变或恢复汽车行驶方向 的专设机构。
2、组成： 转向操纵机构
转向摇臂 转向节臂
转向器 转向传动机构
梯形臂
转向盘 转向器 万向节
传动轴 转向轴
转向直拉杆 前轴
转向横拉杆
梯形臂
转向摇臂 转向直拉杆 转向节臂
转向器
转向轴
转向万向节
转向盘
转向节
梯形臂
横拉杆
转向梯形
机械转向器 转向摇臂
转向拉杆
球头销
球头座
限位销 调整螺塞
弹簧
⑷、转向减振器 作用：是克服汽车行驶时转向轮产生的摆振，并提高汽车行
驶的稳定性和乘座的舒适性。
1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞 杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成 10.橡胶储液缸
1、什么是动力转向器？
1、 与非独立悬架配用的转向传动机构
与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆 转向节臂和转向梯形。
1—转向器 2—转向摇臂 3—转向直拉杆 4—转向节臂 5—梯形臂 6—转向横拉杆
当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动， 因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形 也必须是断开式的。
用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能， 并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件 施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的 一系列零部件，总称为动力转向器。
2、动力来源：
采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下， 只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机) 驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。
超载对汽车转向特性的影响分析
前 、后悬架作用于车厢的恢复力矩为
＝
。
中
（） ２
＝ 中
式中， 。 、 ： 为前 、后悬 架的侧倾角刚度 ；
（） ３
为侧倾角
图１
把汽车简化为如图 １ 所示的模型。工型车架代表车厢（ 悬挂
质量） ，胎 为车厢质量 。工字型车架 由前后铰链连接于侧倾轴
线 、 上 ，经 由弹性元件支承于 刚性 的前后轴上。在分析
向 ，转弯后又不能及时回正方向。
２ 车轮载荷重新分配后对轮胎侧偏刚度 （ 绝对值 ） 的 若后轴左、右车轮垂直载荷变动量较大 ，汽车趋于增加过 影 响 多转 向（ Ｋ＜０ ，在汽车的车速较高时 ，只要有极其微小的前轮 ）
根据轮胎侧偏特性可知 ，轮胎的侧偏刚度与它的垂直载荷 有关 ，在某一载荷下达到最大值 ，大于或小于这个载荷时 ，侧 偏 刚度均下降，就一根车轴而言 ，在无侧 向力作用于汽 车时 ， 车轴左 、右车轮 的垂 直载 荷均 为 ，如图５ 所示 。 每个车轮的侧偏刚度均为 ，在 有侧 向力作用于汽车和地 面 有相应的侧向反作用 力 作 用于两轮胎时 ，若设左、右车轮
（） ６
而实际上 ，在侧向力作用下 ，左、右车轮垂 直载荷均发生
： （） ５
△ ： ＝
＋ 。 ＋变化 。内侧车轮减 来自 △ 外侧车轮增加 △
两个车轮 的侧
△ ２ ＝ 一 Ａ １ Ｌ ｒ
偏 刚度随之变 为丘、丘。由于左、右车轮 的侧偏角相等 ，故有 ＝丘ａ＋ ａ，即 丘 ＝ ／（ 丘） ＋
令 ＝（ ） ２ ＋ ／ ，
式中， △ 。 △ 、
△
、△ ＿—‘ 前、后轴，左、右车
轮垂直反力 的变动量 ； 。 ２ 、 —— 前 、后轴非 悬挂 质量历 、２ 产生 的离心 ｌ ７２ ２
汽车的操纵稳定性分析和评价指标
32
以上分析可知： 具有适度不足转向的汽车具有良好的操作稳定性； 过度的不足转向会加剧轮胎的磨损。
FY k
k—侧偏刚度。
FY一定时希望侧 偏角越小越好，所 以 |k| 越大越好。
（1）扁平率小，k大 （2）垂直载荷大，k大 （3）轮胎气压高，k大
垂直载荷过 大时，轮胎与 地面接触区的 压力分布不均 匀，使 k反而有 所减小。
18
α一定时， W大，FY大。
FY = k ，即k 大。
19
（3）轮胎气压高，k大
20
（4）FX 越大，FY 越小
FY1
FY2
FX2
FX1
21
（5）路面干湿状态
22
轮胎胎面、路面粗糙程度、水层厚度与滑水现象的关系
转向油泵
转向减振器 转向直拉杆 转向器 转向摇臂
转向横拉杆
转向油管 转向控制阀
转向节臂
3
4
5
操纵稳定性的研究方法
将汽车作为开路控制系统 人—汽车系统作为闭路系统
6
操纵稳定性的两种试验评价方法
开路系统
人—汽车闭路系统
客观评价法
主观评价法
通过仪器测出横摆角 速度、侧向加速度、侧 倾角及转向力。
让试验评价人员根 据试验时自己的感觉 进行评价。
7
4.1 汽车的转向特性
➢轮胎的侧偏特性 ➢汽车的转向特性
一、轮胎的侧偏现象和侧偏力—侧偏角曲线 1.侧偏力FY
地面作用于车轮的侧向反作用力。
8
1）在刚性轮上作用侧向力 F y
c
c
u
u
u'
汽车转向系统ppt课件
06
总结与展望
课程总结回顾
转向系统基本概念
转向系统类型与特点
介绍了汽车转向系统的定义、作用及基本 组成。
详细阐述了机械转向系统、液压助力转向 系统、电动助力转向系统等不同类型的转 向系统的结构、工作原理及特点。
转向系统性能评价
转向系统故障诊断与排除
讲解了转向系统性能评价的主要指标，如 转向轻便性、转向灵敏性、转向稳定性等 ，以及相应的评价方法。
评价指标
常用指标包括横摆角速度增益、侧向加速度增益、方向盘转角速度增益 等。
转向稳定性评价方法及指标
转向稳定性定义
指汽车转向时，车辆保持稳定行驶的能力。
评价方法
通过测量车辆转向时的横摆角速度波动、侧向位移波动等稳定性参 数，以及驾驶员输入的方向盘转角波动等参数，计算转向稳定性指 标。
评价指标
常用指标包括横摆角速度标准差、侧向位移标准差、方向盘转角标准 差等。
优势
03
04
05
改善了车辆的操控性能 ，使驾驶员能够更准确 地控制车辆的行驶轨迹 。
提高了车辆的稳定性， 减少了在高速行驶或紧 急情况下的失控风险。
增强了车辆的主动安全 性，有助于减少交通事 故的发生。
其他新型转向技术简介
后轮转向技术
通过在后轮上增加转向机构，实现前后轮的协同转向。它可以提高车辆的灵活性和稳定性 ，尤其适用于大型车辆和SUV等车型。
优势
03
04
05
提高了转向的灵活性和 精确性，使驾驶员能够 更轻松地操控车辆。
减少了机械连接部件， 降低了故障率和维护成 本。
便于实现与自动驾驶技 术的集成，为未来智能 驾驶发展奠定基础。
主动前轮转向技术原理及优势分析
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10/11
1、无侧向偏离
R0
L
tan
R0
L
11/11
2.有侧向偏离
L R
tan( 1) tan2
R
L
(1 2 )
12/11
3.稳态转向特性分析
R
L
(1 2 )
(1)如1 2，则R RO，中性转向性能 （2）如 1 2 ,则R RO，不足转向性能 （3）如1 2 ,则R RO，过多转向性能
handling performa11
4 汽车操纵稳定性
4.1 概 述 4.2 轮胎侧偏特性 4.3 汽车的转向特性 4.4 汽车操纵稳定性与悬架、转向系的关系
2/11
定义：在驾驶员不感觉过分紧张、疲
劳的条件下，汽车能按照驾驶员通过
转向系及转向车轮给定的方向行驶，
且当受到外界干扰时，汽车能抵抗干
扰而保持稳定行驶的能力。
意义
行驶方向 干扰
操纵方便性 直线 路不平 侧风
高速安全性
转弯 货物或乘客偏载
3/11
回正性 转向半径 转向轻便性
侧向风稳定性 路面不平稳定性 弯道行驶性
4/11
zw
r
u
x p
q
车辆坐标系以及运动形式
5/11
y
4.1轮胎的侧偏特性
6/11
反应时间 ,衰减振动圆频率
横摆角速度频率响应特 性：
共振频率f ,1Hz时的相位滞后角 汽车因数
21/11
0.95 r 0
sw
转向盘转角 sw0
t
r1 100 %超调量 r0
滞后时间 稳定时间
t
反应时间
最大横摆角速度
r1
r
稳态横摆角速度
0
18/11
汽车时域响应是把汽车作为开环控制系统的控制特性。
驾驶员－汽车系统是一个闭环控制系统：在汽车行驶过 程中，驾驶员根据需要，操纵转向盘使汽车做转向运动。 路面的凹凸不平、侧风、偏载等影响汽车的行驶。驾驶 员根据道路、交通等情况，通过眼、手及身体感知的汽 车运动状况（输出参数），经过头脑的分析、判断（反 馈），修正其对转向盘的操纵。如此不断地反复循环， 操纵汽车行驶前进。
13/11
具有适度不足转向特性的汽车才 有良好的操纵稳定性。因此，在使 用中一般前轮充气压力较后轮低， 以确保汽车的不足转向性。
14/11
K 0过度转向
15/11
4.3汽车的纵向、横向稳定性
1.汽车的纵向侧覆
b
hg
16/11
2.汽车的侧翻
B
2hg
17/11
T
r1
r0
1.05 r 0
r (t)
路面条件 交通状况
气候
驾驶员
驾驶员 的手脚
侧风 路面不平
汽车
驾驶员－汽车闭环系统 19/11
3. 评价方法
客观评价法：用测试仪器测物理参数：
主观评价法: 凭借主观感觉的评价 转向盘角阶跃输入下进入的稳态响应：
20/11
转向盘角阶跃输入下的 瞬态响应：
瞬态横摆角速度响应曲线r
t或
r r0
100%－t
1.侧偏现象
侧偏角:车辆行驶 过程中，在侧向 力作用下，轮胎 实际偏离中心对 称线之间的夹角。
7/11
2.侧偏特性
Y K
K—侧偏刚度 a—侧偏角， 一般不超过5°
8/11
侧偏刚度是决定操纵稳定性的 重要参数，其数值与轮胎尺寸、型 式、结构参数、气压、轮胎上垂直 载荷有关
9/11
4.2汽车的转向特性