汽车转向系统
在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的行驶意图。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。
汽车发展了一百多年，到今天，转向系统也历经了长时间的演进，很大程度上也促进了汽车的发展。
一、汽车转向的发展
两百年前在汽车刚刚诞生的初期，其转向操纵是仿照马车和自行车的转向方式，即用一个操纵杆或手柄直接使前轮偏转。1817年，德国人林肯斯潘杰(Len Ken Sperger)发明了转向梯形机构，并将在英国获得的专利权转让给了阿克曼(Ru-dolph Ackerman)。现在人们常将转向梯形的特性关系式称为阿克曼公式。
为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满足阿克曼特性，即在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的前提下，整个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于地面作圆周滚动，例如对于图1所示两轮转向情况，前内轮转角与前外轮转角之间应满足如下阿克曼转向特性公式：
(1)
图1 阿克曼两轮转向要求
车轮的偏转是通过转向机构带动的。对于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式(1)关系。因此从运动学角度
来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技术主要是：(1)机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的机构结构组成；(2)机构的尺度设计，即确定能近似再现式(1)关系的机构运动尺寸。从系统和机构学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图2表示，其中转向机构是该系统的执行机构。
图2 转向传动系统的组成
二、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车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的，目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。
虽然传统转向系统工作最可靠，但是也存在很多固有的缺点，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷：①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重；②转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患；③液压助力转向系统经济性差，一般轿车每行驶一百公里要多消耗0.3~0.4升的燃料；另外，存在液压油泄漏问题，对环境造成污染，在环保性能被日益强调的今天，无疑是一个明显的劣势。
动力转向系统是指将发动机输出的部分机械能转变成压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或者转向器中某一传动件施加液压或气压作用力，以减轻驾驶员转向操纵力的一套零部件。
根据助力能源的不同，动力转向系统分为：
气压助力：工作压力比较低（一般不高于0.7MPa），尺寸庞大，主要用于载货汽车。
液压助力：工作压力可以超过10MPa，其部件尺寸不大，无噪声，工作滞后时间短，且能够吸收来自路面的冲击，在汽车上广泛应用。
电动机助力：利用直流电机驱动电动机对转向系统施加助力。
动力转向系统由于使转向操作灵活、轻便，在中型载货汽车、尤其在重型载
货汽车上得到广泛的应用。但是，具有固定放大倍率的动力转向系统不能随着汽车不同的工况予以调整，其助力作用不协调。假如为减小汽车在低速行驶状态下转动转向盘的力，要求助力作用强，但是当汽车以高速行驶时，强助力不利于汽车的稳定性控制但是随着现代汽车
电子技术的快速发展，对汽车的安全性、舒适性的要求越来越高。
汽车动力转向系统从传统的液压助力转向系统、电控液压转向系统，发展到现在
逐渐推广应用的电动助力转向。
三、电液助力转向系统
电液助力转向系统可以分为电控液压助力转向系统(ECHPS)和电动液压助力转向系统(EHPS)。ECHPS主要是在传统液压助力转向系统上增加了一套电控装置，以改变系统工作时助力大小，其主要应用于大型商务车上。EHPS主要由储油罐、控制器、液压泵、转向电机、助力转向传感器等构成，排除助力转向传感器。EHPS将传统液压助力转向系统中发动机驱动液压泵改变成单独的电机驱动液压泵。该措施在一定程度上减少了发动机的燃油消耗量.此外，EHPS所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。由此驾驶员在车辆启动或低速行驶时可以获得助力转向系统提供的较大助力，而当车速偏高时助力减少，驾驶员更不会有车身发飘的感觉。
EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS则是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速信号，控制电机输出扭矩。电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。
EHPS系统控制器通过接收来自车速传感器以及转向盘转向角速度传感器的信号，对电机转速做出决策。在实际车辆行驶时，发动机点火信号启动控制器，随后电机进入怠速工作状态。当驾驶员无转向操作时，电机将始终保持在这一状态。在某一时刻，如果驾驶员进行转向操作，则控制器根据当前车速大小以及转向盘转向角速度的大小锁定电机目标转速，并迅速调节当前电机转速以达到该目标电机转速。
EHPS从控制方式可以分为以下几种类型：
第（1）种和第（2）种类型是EHPS发展初期的控制方式，主要的控制目标都是将系统中的动力泄荷掉一部分以实现高速时减小助力，但这样做的弊病就是浪费了动力，不利于车辆省油，而且，还有急转弯反应迟钝的缺点，需要安装特别装置才能解决，现在已很少采用。
第（3）种油压反馈控制式现在使用的比较普遍，其根据车速传感器，控制反力室油压，改变压力油的输入、输出的增益幅度以控制操舵力。操舵力的变化量，按照控制的反馈压力，在油压反馈机构的容量范围内可任意给出，急转弯也没问题，但是其结构复杂，各部分的加工精度要求较高，价格也较高。第（4）种阀特性控制式是近几年开发的类型，是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）以控制油压的新方法。这种控制方式使来自油泵的供给流量没有浪费，结构简单，部件少、价格便宜，有较大的选择操舵力的自由度，可获得自然的操舵感和最佳的操舵特性。又因其阀结构简单，在传统的液力转向系统上不须做太多的改动就可实现，所以成为EHPS今后发展的主流。
对于EHPS，其研究已有20余年，早在1987年日本富士重工株式会社成功地在SubaruXT 型汽车上装配了该助力转向系统。另外，美国的Delphi公司、Visteon公司、Dana公司以及德国的ZF公司和日本的KOYO公司也相继开发了EHPS系统。在国内，上海大众生产的Polo 于2002年装备了由TRW公司提供的电控液压助力转向系统，一定程度上改善了助力特性，提高了整车在高速行驶中的操控性。
1989年，日本KOYO公司曾在法国设计了第一台没有控制器控制的电动液压泵。该套助力转向系统解决了发动机驱动液压泵的能耗问题，但由于不存在电机转速控制，因此助力不可变。随后KOYO集团又于1998年设计了一套由直流有刷电机控制液压泵输出的助力转向系统，该产品可以认为是EHPS助力转向系统的第二代产品。该电机没有使用外部传感器，而是通过控制器内部一个电机电流检测电路来计算电机电流的变化，从而对转向状况作出判断，并对电机转速进行控制。通过这样一种低成本的控制器控制方式，提高了对电动泵的执行效率，并减少能源的消耗。第二代EHPS控制器的控制策略可以简单描述如下:首先驾驶员无转向操作时，电机维持在预备状态(等待模式)。而车辆在转弯行驶时，电机转速迅速增加，电机的工作模式改为助力模式，即通过控制电机转速实现电机从等待模式过渡到助力模式。电机在助力模式下电流的变化量与变化率和电机转速具有一定的函数关系。然而该控制策略在转换电机工作模式的过程中反应速度较慢，转向手感容易变坏。第三代EHPS助力转向系统集一台无刷直流电机、液压泵、储油罐和控制器于一体.
车速感应式电子控制动力转向系统概要简介
该系统在传统的液压动力转向器的转阀上做了局部改进，并增加了比例电磁阀、电子控制单元、车速传感器等实现。转阀的可变油口分为低速油口和高速油口两种，高速油口的前后设有低速油口。在高速油口之后设有旁通回路，在旁通回路中又设置了比例电磁阀，根据车速开启电磁阀，改变电磁阀的灵敏度以控制操纵力。系统备有故障安全保险功能，当电气系统发生故障时，具有确保高速工况的操作特性。典型的系统如图所示。
1发动机 2前轮 3、17动力转向泵 4齿轮齿条机构 5、19油箱 6、18比例电磁阀 7、20电控单元（ECU） 8车速传感器 9车灯开关 10空挡开关 11离合器开关12保险丝 13蓄电池 14动力缸 15外体 16内体
电磁阀:下图示出了电磁阀的一种结构。该阀设有控制流量的旁通油路，是可变节流阀。在低速时电磁线圈通过最大的电流，可变油口关闭，随着车速的提高，顺次减小通电电流，可变油口开启，在高速时开启面积达到最大值。该阀在左右转向时，液压油的流动方向可以逆转，所以在上下流动方向中，可变油口必须具有相同的特性。为确保高压时流体力作用于阀，必须提供稳定的油压控制。
电子控制单元（ECU）接受来自车速传感器的信号，换算后向电磁阀的电磁线圈中输出相应的电流，同时，ECU还监测自
身及附件的工作情况，一旦出现异
常会立刻作出反应。图8示出了控
制力特性图。
图8 车速—电流特性EHPS系统优点:
1.助力大小的可变性。由于电
机转速和车速信号以及转向角速
度信号密切相关，通过编程，可以
使电机转速随着车速和转向角速
度的变化而变化，为驾驶员提供舒适的转向手感。
2.系统结构的紧凑性。由于EHPS系统集电机、液压泵、储油罐和控制器于一体，采用密封式包装，结构紧凑，相对传统HPS系统而言节省了安装空间。
3.节能性。传统HPS系统通过发动机带动液压泵提供助力，无论车辆在行驶过程中是否
需要提供助力，液压泵都需要保持在工作状态，这必然增加了能源的额外消耗。而对于EHPS 系统，液压泵完全脱离了发动机，而是通过一台独立的电机驱动，这样只有在需要助力的情况下系统才进入工作状态，极大地节省了能源的消耗。
EHPS系统的缺点
虽然电液助力转向系统克服了液压助力转向的一些缺点。但是由于液压系统的存在，它一样存在液压油泄漏的问题，而且电液助力转向系统引入了驱动电机，使得系统更加复杂，
成本增加，可靠性下降,并且环保程度受限。
四、电动助力转向系统
电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。
电动助力转向系统利用电动机作为动力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元完成助力控制。根据电动机布置位置不同，可分为转向柱助力式、齿轮助力式和齿条助力式三
种类型。
1、电动助力转向系统的作用
电动助力转向系统的最大特点就是能实现“精确转向”，它能够在汽车转向过程中根据不同车速和转向盘转动的快慢，精确提供各种行驶路况下的最佳转向助力，减小由路面不平引起的对转向系统的扰动。不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力，而且可大大提高高速行驶时的操纵稳定性，并能精确实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的转向助力。通过控制助力电机，可降低高速行驶时的转向助力，增大转向手力，解决高速发飘问
题，成本相对较低。
2、电动助力转向系统的组成
电动助力转向系统的组成主要包括硬件和软件两个方面。
硬件方面主要涉及传感器、电机和ECU。传感器是整个系统的信号源，其精度和可靠性十分重要。电机是整个系统的执行器，电机性能好坏决定了系统的表现。ECU是整个系统的运算中心，因此ECU的性能和可靠性至关重要。
软件方面主要包括控制策略和故障诊断与保护程序两个部分。控制策略用来决定电机的目标电流，并跟踪该电流，使得电机输出相应的助力矩。故障诊断与保护程序用来监控系统的运行，并在必要时发出警报和实施一定的保护措施。
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-方向盘
-带方向盘转角传感器的转向柱控制单元
-转向柱
-转向力矩传感器
--转向齿轮
-电子机械助力转向电机
-助力转向控制单元
图1 电动助力系统的组成
EPS 主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（
ECU ）等组成。
3、电动助力转向系统的工作过程
图2电动助力转向系统的工作过程
1、当司机旋转方向盘时助力转向系统开始工作。
2、作用在方向盘上的转矩引起了转向小齿轮的旋转，转向力矩传感器察觉的旋转
并将计算出的转向力传给控制单元。
3、方向盘转角传感器将方向盘转动的角度传给控制单元，同时转子传感器将转动
速度传给控制单元 。
4、根据转向力、发动机转速、车速、方向盘转角、方向盘转速以及存储在控制单
元中的特性曲线图，控制单元计算出助力力矩并控制电机开始工作。
5、由电机驱动的第二个小齿轮提供能量产生转向助力，从而驱动转向齿条产生助
力。
6、助力转向力矩和方向盘上的力矩的总和是最终转向力矩。
4、电动助力转向系统的优点
与传统的液压助力转向系统HPS（Hydraulic Power Steering）相比，EPS系统具有很多优点。没有液力转向泵、油管、油罐、机油虑清器等
?没有液体的流动
?减少装配空间
?降低噪音
?没有复杂的管线系统
那么助力转向的元件都装在转向齿轮上，并且可以直接操作。
值得注意的是能量的节约；液力助力系统无论是否转向时都需要一个连续不断的液力回路，而电子机械助力转向系统仅在真正施加转向力时才消耗能量。这直接导致减少燃油的消耗。电动助力转向系统每100Km最大可节省0.2L的燃油。
五、线控转向控制系统
(一)SBW发展概述
线控转向控制系统（Steering by Wire-SBW）是最新一代的汽车电子转向系统，它与上述各种转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接（如图4.1所示），完全由电能实现转向，摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。
图4.1 SBW结构
该项技术的概念始于转向系统开发商TRW公司，真正开始研究是德国奔驰公司在1990年把前轮线控转向系统应用于概念车F400Carving上，之后世界各大汽车厂家、研发机构包括Daimler-Chrysler、宝马、本田汽车公司以及美国斯坦福大学等都对其进行了深入的研究，而国内对于线控转向系统的研究起步比较晚，技术研究主要集中在高校，如同济大学、吉林大学和武汉理工等，并取得了较多的研究成果。
(二)线控转向系统的结构及工作原理
a)线控转向系统的结构
汽车线控转向系统主要是由方向盘总成、转向执行总成、主控制器（ECU）三个主要部分，以及自动防故障系统和电源等辅助系统组成，其结构如图4.2所示。
图4.2汽车线控转向系统结构
1.方向盘总成
方向盘总成主要包括方向盘、方向盘转角传感器、力矩传感器、方向盘回正力矩电机。方向盘总成的主要功能是将驾驶员的转向意图（通过测量方向盘转角）转换成数字信号，并传递给主控制器；同时接受主控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供给驾驶员相应的路感信息。转向执行总成包括前轮转角传感器、转向执行电机、转向电机控制器和前轮转向组件等组成。转向执行总成的功能是接受主控制器的命令，通过转向电机控制器控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。
2.主控制器
主控制器对采集的信号进行分析处理，判别汽车的运动状态，向方向盘回正力电机和转向电机发送指令，控制两个电机的工作，保证各种工况下都具有理想的车辆响应，以减少驾驶员对汽车转向特性随车速变化的补偿任务，减轻驾驶员负担。同时控制器还可以对驾驶员的操作指令进行识别，判定在当前状态下驾驶员的转向操作是否合理。当汽车处于非稳定状态或驾驶员发出错误指令时线控转向系统会将驾驶员错误的转向操作屏蔽，而自动进行稳定控制，使汽车尽快地恢复到稳定状态。示意图如图4.3所示。
图4.3 SBW示意图
3.自动防故障系统
自动防故障系统是线控转向系的重要模块。它包括一系列的监控和实施算法，针对不同的故障形式和故障等级做出相应的处理，以求最大限度地保持汽车的正常行驶。它采用严密的故障检测和处理逻辑，以更大地提高汽车安全性能。
4.电源
电源系统承担着控制器、两个执行电机以及其它车用电器的供电任务。
b)线控转向系统的工作原理
汽车线控转向系统的工作原理如图4.4所示。驾驶员转动方向盘，把转动信息通过方向盘转角传感器传送给ECU，ECU根据各种车辆当前状态的信息进行分析计算，向前轮转向子系统发出控制指令，启动转向电机。电机拖动前轮转向横拉杆，拖动前轮转向。前轮转向系统控制车轮转到需要的角度，并将车轮的转角和轮胎回正力矩反馈给系统的其他部分，以使驾驶员或得路感，这种路感的大小可以根据不同的情况由转向控制系统计算，传给转向盘子系统中的路感电机，模拟路感。
图4.4 线控转向系统的工作原理
1.前轮转向驱动的控制
前轮转向的驱动控制是线控转向系统的主要部分，它是转向能执行的核心。包括转向执行单元、驱动器、桥式电路、执行电机、减速齿轮和横拉杆等执行机构。转向执行单元从控制器中得到目标前轮转角，运用模糊自适应PID控制算法，计算输出PWM波，对执行电机调速。完成前轮转向或者前轮回正的控制。
2.驾驶员路感控制
包括转向盘对驾驶员的路感控制和转向盘的回正控制。控制器由前轮轮胎回正力矩获得反馈信号，通过控制路感电机传给转向盘，使得驾驶员或得路面情况。
3.控制器原理
线控转向系统控制包括上层控制及下层控制。如图4.5控制器原理，上层控制又包括转向控制（根据转向盘转角得到目标前轮转角）和路感控制（根据轮胎回正力矩得到目标转向盘回正力矩）。下层控制分别对目标前轮转角与实际前轮转角的偏差、目标转向盘力矩与实际转向盘力矩的偏差进行作用，得到转向电机电压和路感电机电压。
图4.5 控制器原理图
与此同时，自动防故障系统对整个系统进行监控。它对各个传感器、执行电机和电源等进行故障分析。发现器件故障后，与主控单元通信，并启用冗余器件，保证系统正常运行。它也对ECU监控和查询，确定ECU正常工作。同时也检查ECU的输出信号并把它与自己的计算结果进行比较，如果发现故障，立即启动故障离合器，保证转向系统的安全性。
(三)SBW优点
（1）安全。线控系统取消了转向柱等机械连接，减少了碰撞事故中由于转向柱的后倾而对驾驶员造成的伤害。
（2）舒适。由于消除了机械结构连接，地面的不平和转向轮的不平衡不会传递到转向轴上，从而减缓了驾驶员的疲劳；驾驶员的腿部活动空间和汽车底盘的空间明显增大。（3）经济。消除转向柱等机械连接，减轻了转向机械机构的重量，降低了汽车零部件的制造成本，改善了整车燃油经济性。
（4）操纵稳定性好。改善了传统汽车所不能解决的汽车转向过程中转向力和转向响应时间的矛盾，使得转向系统和转向盘同步工作，控制更加灵敏。
（5）改善驾驶员的路感。由于转向盘和转向车轮之间无机械连接，驾驶员“路感”通过模拟生成。可以从信号中提出最能够反应汽车实际行驶状态和路面状况的信息，作为转向盘回正力矩的控制变量，使转向盘仅向驾驶员提供有用信息，从而为驾驶员提供更为真实的“路感”。
(四)线控转向的应用
应用于奥迪A2概念车上的线控转向如下图4.6所示。
图4.6 奥迪线控转向
汽车线控转向技术以求获得最佳的汽车转向性能，提高汽车的操纵性、稳定性和安全性，使汽车具有一定的智能化。汽车线控转向技术的发展代表未来汽车转向技术的发展方向，并将在汽车转向领域中占据主导地位。
毕业设计 题目：越野车转向系统设计与优化学生姓名： 学号： 专业: 年级: 指导老师: 完成日期:
目录 第一章电动转向系统的来源及发展趋势 (1) 第二章转向系统方案的分析 (3) 1.工作原理的分析 (3) 2. 转向系统机械部分工作条件 (3) 3.转向系统关键部件的分析 (4) 4.转向器的功用及类型 (5) 5.转向系统的结构类型 (5) 6.转向传动机构的功用和类型 (7) 第三章转向系统的主要性能参数 (8) 1. 转向系的效率 (8) 2. 转向系统传动比的组成 (8) 3. 转向系统的力传动比与角传动比的关系 (8) 4. 传动系统传动比的计算 (9) 5. 转向器的啮合特征 (10) 6. 转向盘的自由行程 (11) 第四章转向系统的设计与计算 (12) 1. 转向轮侧偏角的计算（以下图为例） (12) 2. 转向器参数的选取 (12) 3. 动力转向机构的设计 (12) 4. 转向梯形的计算和设计 (14)
第五章结论 (16) 谢辞 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
转向系统设计与优化 摘要 汽车在行驶过程中，需要按照驾驶员的意志经常改变行驶方向，即所谓汽车转向。用来改变或保持汽车行驶方向的机构称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全是至关重要的。因此需要对转向系统进行优化，从而使汽车操作起来更加方便、安全。本次设计是EPS电动转向系统，即电动助力转向系统。该系统是由一个机械系统和一个电控的电动马达结合在一起而形成的一个动力转向系统。EPS系统主要是由扭矩传感器、电动机、电磁离合器、减速机构和电子控制单元等组成。驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。因此，电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。 关键词：机械系统，扭矩传感器，电动机，电磁离合器，减速机构，电子控制单元。
综 述 汽车转向系统的技术发展趋势 武汉理工大学机电学院 赵 燕 周 斌 张仲甫 [摘要]多年来,转向系统经历了从舒适性到安全性再到环保性的演变。本文简要回顾了转向系统的技术发展趋势以及对其未来发展的预测。 关键词: 转向系统 电动转向器 1 概述 汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。其作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向,并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时,能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此,转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。以往转向器的生产厂商主要在质量、价格、舒适性及其他因素之间寻找平衡点,而且将改进汽车的舒适性、易操作性和安全性作为转向器的发展方向。然而,随着全球汽车总量的不断增加,汽车技术的发展在给人们带来便利和舒适的生活方式的同时,也导致了对环境的破坏。在21世纪,汽车技术的发展必须全方位考虑环保的问题。在此情况下,对转向系统的大量需求不仅仅是针对性能的改善,还应对更高层次的安全及环保要求采取相应的对策。本文展示了转向系统相关的技术趋势,包括当前的成果及对未来的展望。 2 汽车转向系统的发展概况 2.1 汽车的产品数量 汽车是在一个世纪前出现的,大规模的汽车制造可以远溯到1911年。相关技术的发展及二次世界大战中的技术更新促进了汽车工业的发展和进步。今天,汽车工业在世界上大部分国家的经济中起到了中心作用。1999年,全球轿车的总产量大约为3866万辆,比1998年增加大约2.2%;2000年世界汽车产量达5733万辆,比1999年增长2.8%[1],创历史新纪录。汽车生产大国日本在1999年生产了810万辆汽车,比1998年增加了0.6%[2]。由于中国及其他亚洲国家汽车市场的扩大,这种增长趋势还会持续下去。1992～2001年的10年里,我国汽车产量平均年增长15%,是同期世界汽车年均增长率的10倍。2000年我国生产汽车206.82万辆。2002年1～9月我国国产汽车实现销售237.11万辆,销售拉动生产,1～9月累计生产汽车234.15万辆,年底突破300万辆已胜券在握。我国“十五”计划的最后一年即2005年,汽车产量的预期目标是320万辆,其中轿车为110万辆[3]。然而,这种增长也具有负面影响,那就是会导致空气污染和其他负面的社会和环保问题。因此,随着汽车产量的增加,人们对具有更高水平的环保、节能、安全性的转向系统及其他汽车零部件的需求会越来越大。 2.2 转向系统的技术状况 对转向系统产品的需求随着汽车化的提高而发生着变化。最初驾驶员们只希望比较容易地操纵转向系统,而后则追求在高速行驶时的稳定性、舒适性和良好的操纵感。动力助力转向器系统应运而生。 在上世纪50年代,通用汽车公司推出循环球式液压动力转向系统。由油泵产生的液压力帮助驾驶员克服负载施加在转向系统上的操纵阻力。在过去的50年里,转向系统主要使用液压力来帮助驾驶员操纵汽车。汽车厂家已经为不同尺寸、不同质量、不同类型的汽车——从经济型到大的运动型汽车及大货车的液力和电液动力转向系统做了超凡的工作,使之成为当今动力转向系统的主力。 上世纪80年代出现的电动转向系统(EPS)则为动力转向器增添了新品种。EPS不仅可以提供汽车在高 ? 22 ?汽车研究与开发
石家庄科技信息职业学院顶岗实习岗位技术工作论文 汽车转向器的故障分析 学号:131208038 姓名: 李鹤 专业:汽车检测与维修技术 年级:13 级 企业指导老师:王振华 校内指导老师:乔晓英
转向系是汽车行驶的指南针，它的好坏关系着汽车能否安全行驶。本文首先讲述了汽车动力转向系的整体结构；具体介绍了它的功用；分类和工作原理。然后具体对轿车动力转向系统常见的几种故障：一转向沉重，二转向时有噪声, 三方向盘自由行程过大，四左右转向时轻重不一，五转向时转向盘强烈抖动，六汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏。最后讲述了轿车动力转向系中转向盘的自由行程，转向储液罐的液面高度，液压泵的泵送压力，液压系统的密封性, 转向柱的检查方法以及通过轿车动力转向系的故障现象进行了诊断分析和检修。对使用和维护汽车有着很现实的意义。 关键词轿车，转向器，故障分析，检查维修
引言 (4) 1汽车转向系统的简介 (5) 1.1汽车动力转向系的组成 (5) 1.2汽车动力转向系的工作原理 (6) 2轿车动力转向系故障诊断分析 (9) 2.1转向沉重 (9) 2.2 转向时有噪声 (10) 2.3方向盘自由行程过大 (10) 2.4左右转向时轻重不一 (11) 2.5转向时转向盘强烈抖动 (11) 2.6汽车直线行驶时，转向盘发飘或跑偏 (12) 3轿车动力转向系的检查与维修 (12) 3.1转向盘的自由行程的检查 (12) 3.2转向储液罐的液面高度的检查 (13) 3.3液压泵的泵送压力的检查 (13) 3.4液压系统的密封性的检查 (13) 3.5转向柱的检修 (13) 4 汽车故障事例分析 (14) 4.1故障事例一 (14) 4.2故障事例二 (15) 结论 (15) 参考文献 (16)
论文（设计）题目：汽车自动变速器的发展现状 摘要 液力传动于20世纪初发明于欧洲，最初用于船舶制造工业，在第一次世界大战后，便开始应用于陆用车辆。起先，液力传动主要应用于公共汽车，到第二次世界大战期间，又应用在许多军用汽车和专用汽车上。 起初液力传动直接采用船用变矩器。随后美国GM汽车公司采用这种变矩器用于内燃机车，此后，美国开始了ef研制工作，液力传动的研究中心从欧洲移到厂美国，并在美国得到筒反大的发展。作为最初批量生产的液力自动变速器是1938年推出的，它将行星齿轮式变速器与液力偶合器组合．用液压力进行自动变速，是现在自动变速器的原型。1950年期间，汽车液力传动进入一个新阶段，出现了可根据车速和加速踏板位置进行自动换档的自动变速器，此时液力自动变速器已基本定型，近40年自动变速器得到了空前的发展，装有自动变速器的车辆己越来越多，特别是高级轿车基本全部装用电控自动变速器。从发展趋势上来看，自动变速器是采用简单的液力传动与多档机械自动变速器组合，在控制方式上，由于动—半自动—全自动—电子操纵控制系统，并向智能化方向发展，自动变速器的档位数从二速—三速—四速，五速自动变速器也即将出现，问时利用各种方法，扩大与改善液力传动的自动调节性能范围，以实现简化操纵的目的。 关键词：液力传动，变矩器，液力偶合器，行星齿轮式变速器
Abstract Hydraulic transmission in the early 20th century, invented in Europe, initially for the shipbuilding industry after World War I, they began to be used for land use vehicles. At first, the hydraulic transmission is mainly used in the bus, during the Second World War, also used in many military vehicles and special vehicles. At first, direct use of marine hydraulic torque converter transmission. GM U.S. auto companies then use this converter for diesel, then, ef the United States began development work, hydraulic transmission plant research center to move from Europe to the United States, and in the United States against big development by tube. As the first mass-produced hydraulic automatic transmission is introduced in 1938, it will planetary gear transmission combined with fluid couplings. Fluid pressure with automatic transmission, automatic transmission is now the prototype. During 1950, cars entering a new phase of hydraulic transmission, there may be under the accelerator pedal position and vehicle speed automatic transmission automatic transmission, automatic transmission fluid at this time have been in shape, automatic transmission, nearly 40 years has been unprecedented development , equipped with automatic transmission has been more and more vehicles, especially all the basic equipment limousine automatic transmission power control. From the development trend point of view, automatic transmission is the use of a simple hydraulic transmission and multi-file combination of mechanical automatic transmission, the control, due to moving - Semi - Automatic - Electronic Steering Control System, to the intelligent direction, automatic transmission the number of stalls from the two-speed - three-speed - four speed, five-speed automatic transmission is also about to appear, asked when the use of various methods to expand and improve the performance of hydraulic transmission range of the automatic adjustment in order to achieve the purpose of simplifying manipulation. Key words:hydraulic transmission, torque converter, fluid coupling, planetary gear transmission
引言 汽车自19世纪末诞生至今100余年的时间，汽车工业从无到有，以惊人的速度发展，在人类近代文明史写下了的重要篇章。汽车是数量最多、最普及、活动范围最广、运输量最大的现代化交通工具。可以断言，没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深远的影响。 汽车，已从“没有马的马车”的雏形经过了无数的精心的雕琢而演化成精妙绝伦的高薪科技产品。近20年来，计算机技术、设计理论、测试技术、新型材料、工艺技术等诸方面的成就，不但改变了汽车的面貌，而且也是汽车产品的结构和性能焕然一新。汽车产品的现代化，首先是汽车操纵控制的电子化。在80年代初，电子设备还只占汽车成本的2﹪，而现在，在一些先进的汽车上，这个指标已经超过了15﹪。汽车上几乎每一个系统都可以采用电子装置改善性能和实现自动化。 近年来人们对汽车的安全性、舒适性和可靠性提出了更高的要求，特别是对主动安全性的有着很高的期望。转向系统是汽车主动安全性的最关键总成，所以对转向系统的研究显得尤为重要。而如何设计汽车的转向特性，使得汽车具有良好的操纵性能，始终是我们汽车技术人员、各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆的高速化、驾驶人员的非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计是十分重要的。
第一章转向系统概述 1.1汽车转向系统 汽车在行使过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行使方向，即所谓的汽车转向。就我们常见的轮式汽车而言，实现转向的方法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车的转向桥（一般是前桥）上的车轮（转向轮）相对于汽车的轴线偏转一定的角度。在汽车直线行使时，往往由于转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变原来的行使方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使汽车恢复原来的行使方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系。因此，汽车转向系的功能是保证汽车按驾驶员的意志而进行转向行驶。 汽车转向系统可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系。机械转向系由驾驶员的体力作为转向能源，其中所有的传力件都是机械的。机械转向系统由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。动力转向系是兼用驾驶员的体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需的能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过转向加力装置提供的。但在转向加力装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车的转向任务。因此，动力转向系统是在机械转向系统得基础上加设一套转向加力装置而形成的。 汽车转向系统是决定主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向系统的转向特性，使得汽车具有良好的操纵性能，始终是我们汽车技术人员、汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是近年来车辆的高速化、驾驶员的非职业化、车流的密集化的趋势，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵系统的设计显得尤为重要。 1.2 汽车转向系统的发展 转向系统是在车辆系统是必要的基本制度，通过方向盘司机操纵和控制汽车的方向旅行，以实现他的驾驶意图。在超过100年，汽车与机械和电子技术的发展和进步的产业。今天，汽车是不是单纯的机械感的汽车，它是机械，电子，材料等综合产品。转向系统随着汽车产业的发展后，长期的演变。 正如20世纪50年代，液压动力转向系统在汽车应用，标志着转向系统的开始。传统的汽车转向系统是机械系统，汽车转向系统的运转是由驾驶员操纵转向
汽车转向系统的运作原理研究 当汽车驾驶人员转动方向盘时，我们知道，车轮就会随之转动。这是一种机械传动关系，而且，为了使车轮转向，方向盘和轮胎之间存在许多有趣的运动。我们将了解一种最常见的方向盘与汽车前轮的位置转向器的工作原理：齿条齿轮式转向系统。 当汽车转向时，两个前轮并不指向同一个方向，对此你可能会感到奇怪。根据力学分析可知，在汽车转向时会存在离心力的作用，为了消除离心力的影响，汽车的自重会分出来做向心力抵消影响。而且，两个前轮并不指向同一个方向，可以加大摩擦力抵消离心力影响。根据运动学可知，两个前轮并不指向同一个方向，其合方向是汽车重心转动的方向。转向原理是：当汽车转向时，每个轮胎的运动轨迹和汽车的运动轨迹一样，都是圆弧。要让汽车顺利转向，每个车轮都必须按不同的圆圈运动。由于内车轮所经过的圆圈半径较小，因此它的转向角度比外车轮要大。而转向拉杆具有独特的几何结构，可使内车轮的转向角度大于外车轮。 齿条齿轮式转向系统已迅速成为汽车、小型货车等普遍使用的转
向系统，其工作机制非常简单。齿条齿轮式转向系统工作原理：小齿轮连在转向轴上，转动方向盘时，齿轮就会旋转，从而带动齿条运动。齿条各齿端的横拉杆连接在转向轴的转向臂上。齿条齿轮式齿轮组有两个作用：一是将方向盘的旋转运动转换成车轮转动所需的线性运动。另一个是提供齿轮减速功能，从而使车轮转向更加方便。 在大多数汽车中，一般要将方向盘旋转三到四周，才能让车轮从一个锁止位转到另一个锁止位（从最左侧转到最右侧）。汽车转向角度是有限的，一般在45度。方向盘的三到四周把车轮从一个锁止位转到另一个锁止位的角均分，以免转动过激发生危险。向盘转向程度与车轮转向程度之比就定义为转向传动比。例如，如果将方向盘旋转一周（360 度）会导致车轮转向30度，则转向传动比就等于360除以30，即12:1。比率越高，就意味着要使车轮转向达到指定距离，方向盘所需要的旋转幅度就越大。但是，由于传动比较高，旋转方向盘所需要的力便会降低。这关乎省力与省距离。不同类型的车辆应该选择其合适的传动比。一般而言，轻便车和4运动型汽车的转向传动比要小于大型车和货车。比率越低，转向反应就越快，只需小幅度旋
摘要 本课题的题目是转向系的设计。以齿轮齿条转向器的设计为中心，一是汽车总体构架参数对汽车转向的影响；二是机械转向器的选择；三是齿轮和齿条的合理匹配，以满足转向器的正确传动比和强度要求；四是动力转向机构设计；五是梯形结构设计。因此本课题在考虑上述要求和因素的基础上研究利用转向盘的旋转带动传动机构的齿轮齿条转向轴转向，通过万向节带动转向齿轮轴旋转，转向齿轮轴与转向齿条啮合，从而促使转向齿条直线运动，实现转向。实现了转向器结构简单紧凑，轴向尺寸短，且零件数目少的优点又能增加助力，从而实现了汽车转向的稳定性和灵敏性。在本文中主要进行了转向器齿轮齿条的设计和对转向齿轮轴的校核，主要方法和理论采用汽车设计的经验参数和大学所学机械设计的课程容进行设计，其结果满足强度要求，安全可靠。 关键词：转向系；机械型转向器；齿轮齿条；液压式助力转向器 1.绪论 1.1汽车转向系统概述 转向系统是汽车底盘的重要组成部分，转向系统性能的好坏直接影响到汽车行驶的安全性、操纵稳定性和驾驶舒适性，它对于确保车辆的行驶安全、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要作用。随着现代汽车技术的迅速发展，汽车转向系统已从纯机械式转向系统、液压助力转向系（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS），发展到利用现代电子和控制技术的电动助力转向系统（EPS）及线控转向系统（SBW）。 按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。 机械转向系的能量来源是人力，所有传力件都是机械的，由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构，是转向系的核心部件[2]。 动力转向系除具有以上三大部件外，其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统，因此也就离不开泵、油管、阀、活
汽车转向系统工作原理 本文包括： 我们知道，当转动汽车方向盘时，车轮就会转向。这是一种因果关系，不是吗？但是，为了使车轮转向，方向盘和轮胎之间发生了许多有趣的运动。 在本文中，我们将了解两种最常见的汽车转向系统的工作原理：齿条齿轮式转向系统和循环球式转向系统。随后，我们将介绍动力转向，并了解一些有趣的转向系统发展趋势，这些趋势大多源于人们对汽车省油功能的需求。不过，让我们先看一下让汽车转向所必须执行的操作。这并不像您想像的那么简单！ 当汽车转向时，两个前轮并不指向同一个方向，对此您可能会感到奇怪。
要让汽车顺利转向，每个车轮都必须按不同的圆圈运动。由于内车轮所经过的圆圈半径较小，因此它的转向角度比外车轮要大。如果对每个车轮都画一条垂直于它们的直线，那么线的交点便是转向的中心点。转向拉杆具有独特的几何结构，可使内车轮的转向角度大于外车轮。 转向器分为几种类型。最常见的是齿条齿轮式转向器和循环球式转向器。 齿条齿轮式转向系统 作者：Karim Nice （本文为博闻网版权所有, 未经许可禁止以任何形式转载或使用。违者必究。） 推荐到： 本文包括： 齿条齿轮式转向系统已迅速成为汽车、小型货车及SUV上普遍使用的转向系统类型。其工作机制非常简单。齿条齿轮式齿轮组被包在一个金属管中，齿条的各个齿端都突出在金属管外，并用横拉杆连在一起。
小齿轮连在转向轴上。转动方向盘时，齿轮就会旋转，从而带动齿条运动。齿条各齿端的横拉杆连接在转向轴的转向臂上（请参见上图）。 齿条齿轮式齿轮组有两个作用： ?将方向盘的旋转运动转换成车轮转动所需的线性运动。 ?提供齿轮减速功能，从而使车轮转向更加方便。 在大多数汽车中，一般要将方向盘旋转三到四周，才能让车轮从一个锁止位转到另一个锁止位（从最左侧转到最右侧）。 转向传动比是指方向盘转向程度与车轮转向程度之比。 例如，如果将方向盘旋转一周（360度）会导致车轮转向 20度，则转向传动比就等于360除以20，即18:1。比率 越高，就意味着要使车轮转向达到指定距离，方向盘所需 要的旋转幅度就越大。但是，由于传动比较高，旋转方 向盘所需要的力便会降低。 一般而言，轻便车和运动型汽车的转向传动比要小于大型 车和货车。比率越低，转向反应就越快，您只需小幅度 旋转方向盘即可使车轮转向达到指定距离。这正是运动型 汽车梦寐以求的特性。由于这些小型汽车很轻，因此比 率较低，转动方向盘也不会太费力。 有些汽车使用可变传动比转向系统，在此系统中，齿条齿轮式齿轮组的中心与外侧具有不同的齿距（每厘米的齿数）。这不仅能提高汽车转向时的响应速度（齿条靠近中心位置），还能减少车轮在接近转向极限时的作用力。
中国乘用车变速器配套市场现状及发展趋势 朱向雷王静 汽车变速器是影响整车动力性、经济性、舒适性的重要总成。近年来，中国乘用车变速器市场正处于高速发展期，2006年我国乘用车变速器市场总体规模在300亿元人民币左右，其中国产变速器市场规模达180亿元人民币，并且5年来以每年超过25%的速度不断扩大。随着乘用车销售量的快速增长，乘用车变速器市场规模将越来越大。 目前，在中国乘用车手动变速器市场，国产品牌已占主导地位，但在设计、制造、工艺水平更高的自动变速器市场，却是进口产品的天下。2006年我国乘用车用自动变速器进口量超过126万台，进口金额高达16.37亿美元。近年来，随着中国乘用车市场的快速发展，对变速器的要求无论从数量上还是从技术水平上均不断提高，但技术落后严重阻碍着国产品牌变速器企业的发展。《中国汽车零部件行业“十一五”专项发展规划》已把提高变速器总成核心技术的掌控能力作为技术创新目标的重点，CVT、AMT、AT、DCT 变速器被列为未来中国企业发展的重点。 1．乘用车变速器市场空间 中国乘用车市场自2002年以来，经历了2002～2004年的井喷式增长和2005～2006年调整式增长两个阶段，2006年乘用车共销售514.85万辆，较2005年增长29.57%。2007年乘用车销售量继续猛增，2007年1～9月份中国乘用车销量为458.29万辆，较2006年同期增长24.74%。表1、图1列出2005年至2007年9月份中国乘用车市场月度销量变化情况，可以看出，中国乘用车销量保持着稳定快速增长的态势。 表1 2005～2007年9月份中国乘用车月度销量表 单位：万辆年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月合计2005年24.31 21.35 35.58 33.70 31.74 37.55 31.56 29.24 35.40 31.99 39.36 45.58 397.36 2006年41.89 34.45 48.60 46.84 39.36 39.64 33.26 37.80 45.57 41.00 49.97 56.48 514.85 2007年55.25 41.77 56.70 54.58 48.85 51.19 45.72 48.13 56.10 －－－458.29 数据来源：中国汽车工业信息网，以下同。 图1 2005～2007年9月份中国乘用车月度销量变化情况
汽车转向系统的现状及发展趋势 王常友董爱杰 2007-07-20 [ 字体：大中小 ] 作为汽车的一个重要组成部分，汽车转向系统是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车生产厂家和科研机构的重要研究课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的操纵设计显得尤为重要。汽车转向系统经历了纯机械式转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统3个基本发展阶段。 1 纯机械式转向系统 机械式的转向系统，由于采用纯粹的机械解决方案，为了产生足够大的转向扭矩需要使用大直径的转向盘，这样一来，占用驾驶室的空间很大，整个机构显得比较笨拙，驾驶员负担较重，特别是重型汽车由于转向阻力较大，单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向，这就大大限制了其使用范围。但因结构简单、工作可靠、造价低廉，目前在一部分转向操纵力不大、对操控性能要求不高的微型轿车、农用车上仍有使用。 2 液压助力转向系统 1953年通用汽车公司首次使用了液压助力转向系统，此后该技术迅速发展，使得动力转向系统在体积、功率消耗和价格等方面都取得了很大的进步。 80年代后期，又出现了变减速比的液压动力转向系统。在接下来的数年内，动力转向系统的技术革新差不多都是基于液压转向系统，比较有代表性的是变流量泵液压动力转向系统(Variable Displacement Power Steering Pump)和电动液压助力转向(Electric Hydraulic Power Steering，简称EHPS)系统。变流量泵助力转向系统在汽车处于比较高的行驶速度或者不需要转向的情况下，泵的流量会相应地减少，从而有利于减少不必要的功耗。电动液压转向系统采用电动机驱动转向泵，由于电机的转速可调，可以即时关闭，所以也能够起到降低功耗的功效。 液压助力转向系统使驾驶室变得宽敞，布置更方便，降低了转向操纵力，也使转向系统更为灵敏。由于该类转向系统技术成熟、能提供大的转向操纵助力，目前在部分乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用。 但是液压助力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面存在不足。 3 汽车电动助力转向系统(EPS) EPS在日本最先获得实际应用，1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统，并装在其生产的Cervo车上，随后又配备在Alto上。此后，电动助力转向技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方向发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽
汽车转向系统各部分结构作用图解（二）[图片] [ 04-11-8 17:37 ] 太平洋汽车网 四.转向传动机构 汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕一个中心点O 转动，如图d-zx-07所示。显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且左、右前轮也必须以这个中心点O为圆心而转动。 为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关系：
与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂2、转向直拉杆3转向节臂4和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆6和左、右梯形臂5组成的转向梯形一般布置在前桥之后，如图d-zx-08a所示。当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时，梯形臂5与横拉杆6在与道路平行的平面(水平面)内的交角＞90。 在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角＜90，如图d-zx-08b所示。若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在与道路平行的平面向左右摇动，则可将转向直拉杆3横置，并借球头销直接带动转向横拉杆6，从而推使两侧梯形臂转动， 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。 1.转向摇臂 2.转向直拉杆 3.左转向横拉杆 4.右转向横拉杆 5.左梯形 臂6.右梯形臂7.摇杆8.悬架左摆臂9.悬架右摆臂10.齿轮齿条式转 向器 转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂)。它所受的力既有拉力、也有压力，因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的，以保证工作可靠。直拉杆的典型结构如图十所示。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是
目录 汽车转向系统故障诊断与维修 (2) 摘要 (2) 绪论 (3) 1 概述 (4) 1.1 什么是汽车转向系统 (4) 1.2 汽车转向系统概述 (4) 1.3 转向系统简介及工作原理 (4) 2 汽车转向系统的故障诊断 (7) 2.1 机械转向系故障诊断 (7) 2.2 动力转向系故障诊断 (10) 2.3 转向系仪器检测 (13) 3对汽车转向系统的故障进行维修 (16) 3.1机械转向系的维修 (16) 3.2动力转向系的维修 (19) 4结论 (22) 谢辞 (23) 参考文献 (24)
摘要 本文阐述了汽车转向系统各个部分的作用、组成、主要构造、工作原理、及可能出现的故障，同时提出了对出现的故障进行维修的可行方案；采用了理论与实际相结合的方法，对每个问题都有良好的认识，对所学内容进行了良好的总结归纳，以此进一步熟悉掌握汽车转向系统的各方面知识，深化巩固所学知识，做到理论与实际相结合，在理论学习的前提下，用实际更好的理解所学内容。 关键词：汽车转向系统，工作原理，故障，维修。
绪论 汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。起作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。
1 概述 1.1什么是汽车转向系统 用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统(steering system)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。 1.2汽车转向系统概述 汽车在行驶的过程中,需按驾驶员的意志改变其行驶方向。就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是, 驾驶员通过一套专设的机构,使汽车转向桥(一般是前桥)上的车轮(转向轮)相对于汽车纵横线偏转一定角度。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，即称为汽车转向系统。 汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。 机械转向系统：完全靠驾驶员手力操纵的转向系统。 动力转向系统：借助动力来操纵的转向系统。动力转向系统又可分为液压动力转向系统和电动助力动力转向系统。 1.3转向系统简介及工作原理 机械转向系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。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成（如图1-1）。
汽车变速器简介和发展趋势 汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。 汽车变速器具有这样几个功用 ①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作； ②在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶； ③利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。 变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方式：按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。 一、各类变速器应用概况 电控机械式自动变速器(Automated manual transmission，AMT) 目前，国外有代表性的AMT产品主要有德国奔驰公司的Sprintshift、美国伊顿公司的Autoshift、德国ZF公司的ZF-AS Tronic等。 美国和欧洲的大多数重型汽车都装有液力机械式自动变速器和手动机械变速器。随着自动变速器技术的成熟，欧洲国家重型汽车装配机械式自动变速器的车型不断增多，如奔驰Actros系列车型和依维柯Eurotrakker4×4、6×6系列车型都装用了机械式自动变速器。奔驰公司的Actros车已由EPS发展为“TELLI-GENT”的电子换档机构，其换档阀、传感元件均为电子控制。电子控制单元能够根据当时的车速、汽车负载工况等选择最佳档位，从而在电子换档后使汽车处于发动机的最佳转速、最佳特性曲线以及最适宜的油耗区。近年来，采用电子控制系统的变速器技术性能得到了进一步的改善。
汽车转向传动技术及其发展 李睿扬（学号：02000404） （东南大学机械工程系） 改革开放30年来，中国机动车转向桥市场从无到有，从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。机动车转向桥市场规模比改革初期扩大了几倍乃至几十倍，其发展成就令世人瞩目。 1.引言 汽车在行驶过程中，经常需要换车道和转弯。驾驶员通过一套专门的机构——汽车转向系，使汽车改变行驶方向。转向系还可以修正因路面倾斜等原因引起的汽车跑偏。转向系统不仅关系到汽车行驶的安全，还关系到延长轮胎寿命、降低燃油油耗等。 随着科学技术的发展，市场对汽车性能的要求也越来越高,特别是汽车的操纵稳定性，成为当代汽车研究的一个重要方面.转向系的好坏直接影响到汽车的操纵稳定性、转向轻便性以及驾驶员的工作强度和工作效率，因此转向系统的设计是汽车设计中很重要的一个部分。 伴随着现代汽车工业的发展而不断进步，高速公路和高架公路的出现，同向并行车辆的增多和行驶速度的提高及道路条件的变化，要求更加精确灵活的转向系统。作为改善汽车操纵性能最有效的一种主动底盘控制技术——四轮转向技术，于二十世纪80年代中期开始在汽车上得到应用。 本文针对2WS，着重介绍转向系统的组成、归类、工作原理、工作情况，并且分析比较现有转向系统中的某些机构的优缺点极其应用场合。然后简要介绍4WS的技术发展情况，以及某些4WS的可行解决方案、技术要求及工作状况。也将2WS及4WS的特点性能做了一定的比较，提出转向系统有待解决的问题及未来发展趋势。 由于个人水平有限，文中难免未尽周全之处，望老师多予指正。 2.汽车转向基本要求及其关键技术 为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满足阿克曼特性，即在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的前提下，整个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于地面作圆周滚动，例如对于图1所示两轮转向情况，前内轮转角β与前外轮转角α之间应满足如下阿克曼转向特性公式： (1) 图1 阿克曼两轮转向要求 车轮的偏转是通过转向机构带动的。对于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式(1)关系。因此从运动学角度来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技术主要是：(1)机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的机构结构组成；(2)机构的尺度设计，即确定能近似再现式(1)关系的机构运动尺寸。从系统和机构 学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图2表示，其中转向机构是该系统的执行机构。
汽车动力转向系的原理与检修???????????????? 2 摘要???????????????????????????2 绪论???????????????????????????3 1 概述??????????????????????????4 1.1什么是汽车转向系统?????????????????4 1.2汽车动力转向系统概述????????????????4 1.3转向动力系统工作原理????????????????8 2汽车动力转向系统的故障诊断??????????????10 2.1动力转向系故障诊断????????????????10 2.2转向系仪器检测??????????????????13 3对汽车动力转向系统的故障进行维修???????????16 4结论?????????????????????????22 谢辞 ??????????????????????????23 参考文献???????????????????????? 24 摘要 本文阐述了汽车动力转向系统各个部分的作用、组成、主要构造、工作原理、及可能出现的故障，同时提出了对出现的故障进行维修的可行方案；采用了理论与实际相结合的方法，对每个问题都有良好的认识，对所学内容进行了良好的总结归纳，以此进一步熟悉掌握汽车转向系统的各方面知识，深化巩固所学知识，做到理论与实际相结合，在理论学习的前提下，
用实际更好的理解所学内容。 关键词：汽车动力转向系统，工作原理，故障，维修。 绪论 汽车转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。起作用是使汽车在行驶过程中能按照驾驶员的操纵要求而适时地改变其行驶方向，并在受到路面传来的偶然冲击及汽车意外地偏离行驶方向时，能与行驶系统配合共同保持汽车继续稳定行驶。因此，转向系统的性能直接影响着汽车的操纵稳定性和安全性。
汽车转向系统的发展及展望 近年来，随着社会生活的汽车化，汽车的保有量不断增加，由此造成交通情况错综复杂，使得驾驶员转向盘的操作频率增大，这就需要减轻驾驶疲劳，提高操纵的轻便性和灵活性，因此对动力转向系统的要求也越来越高。 至今，汽车转向系统经历了传统机械转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统4个发展阶段，未来则可能向线控动力转向系统发展。目前汽车转向系统正处在液压助力转向系统、电液助力转向系统向电动助力转向系统发展的过渡阶段[1]。 1 传统机械转向系统 传统机械转向系统（MS）主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3部分组成。转向操纵机构是驾驶员操纵转向器工作的机构，包括从方向盘到转向器输入端的零部件。转向器是把方向盘传来的转矩按一定传动比放大并输出的增力装置,转向器最早采用的是蜗轮蜗杆式，以后陆续出现了螺杆螺母式、齿轮齿条式、循环球式等形式。转向传动机构是把转向器输出的力矩传递给转向车轮的机构，包括从转向摇臂到转向车轮的零部件[2]。当汽车需要改变行驶方向时，驾驶员通过转动方向盘，转向力矩经由转向轴、转向器、直拉杆、横拉杆和梯形臂等机件使转向节偏转，实现汽车方向的改变。 传统机械转向系统的优点是结构简单、工作可靠、生产成本低。其缺点也非常明显：①随着汽车速度的提高和汽车质量的增大，转向操纵难度增大，转向越来越费力。②是其传动比是固定的，即角传递特性无法改变，导致汽车的转向响应特性无法控制，传动比无法随汽车转向过程中的车速、侧向加速度等参数的变化而进行补偿，驾驶员必须在转向之前就对汽车的转向响应特性进行一定的操作补偿，这样无形中增加了驾驶员的精神和体力负担[2]。 2液压助力转向系统 液压助力转向系统（HPS）是在传统机械转向系统基础上额外加装了一套液压助力系统，一般由油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀等组成。它以液压油为动力，通过液压泵产生的动力来推动机械转向器工作。 由于该系统通过液压力作用来推动传统机械转向机构的转向运动，从而减轻了驾驶员的劳动强度，在一定程度上解决了传统机械转向系统由于传动比固定而造成的转向“轻便”与“灵敏”之间的矛盾。但是，这类动力转向系统是靠方向盘转动时带动扭杆直接改变液压系统油路的通道面积来提供可变的助力。即助力大小与车速的高低没有关系，只与转向角度有关。转向盘转过的角度越大，液压系统提供的助力也越大。同时，该系统存在着以下缺点：①不管汽车转不转向，只要发动机工作，液压助力泵就会在发动机带动下工作，额外消耗发动机的能量。②转向助力特性不可调，高速和低速时助力特性相同。在低速转向需要较大助力时，往往因发动机转速低而助力效果差，而在高速转向需要较小助力时，会因发动机转速高而助力作用大，导致转向过于灵敏，使汽车的操纵稳定性变差。③液压系统本身所固有的液压油泄漏问题和转向噪声使得转向舒适性大大下降，同时对环境造成污染。 由于液压助力转向系统工作可靠、技术成熟，能提供大的转向助力，目前被广泛应用。 3电液助力转向系统 电液助力转向系统的转向助力特性在工作时可以改变。它主要有2种类型：电控液压助力转向系统(ECHPS)和电动液压助力转向系统(EHPS)。目前汽车上应用最多的是电动液压助力转自系统。 3.1 电子控制式液压动力转向系统 电控液压助力转向系统（ECHPS）是在液压助力转向系统基础上增加了控制液体流量的电磁阀、转矩传感器、车速传感器以及转向控制单元等元件。理想情况下，汽车在原地转向时要求转向尽量轻便，在汽车以不同的速度运行时，能实时提供相应的转向助力以克服该运行速度下的转向阻力，使驾驶员既能轻便地操纵方向盘，又有足够的路感。 在转向过程中，通过转矩传感器、车速传感器等感应器件将转向速率、车速等参数传递给转向控制单元。经解算后，控制电磁阀使液体流量随车速的变化而改变，进而改变助力矩的大小，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变，使操纵轻便性和稳定性达到和谐统一。但同时，ECHPS 也存在着由于油泵的持续工作所造成的多余能量消耗，整个液压系统占用空间大、容易泄漏、噪声大等缺点，而且增加了车速检测控制装置。而且控制阀的结构较HPS复杂且成本较高，目前主要应用于高级轿车及运动型乘用车上。 3.2 电动液压助力转向系统