下载文档原格式
汽车前轮转向原理
汽车前轮转向原理是指汽车在行驶过程中，通过转向系统使车辆前轮产生转向运动，从而改变车辆行驶方向的原理。
汽车前轮转向原理的实现，是通过转向系统和悬挂系统共同完成的。
下面将从转向系统和悬挂系统两个方面来详细介绍汽车前轮转向原理。
转向系统是汽车前轮转向的关键部件，它由方向盘、转向齿轮、传动杆、转向节、转向臂、转向销等组成。
当驾驶员通过方向盘施加转向力时，转向齿轮通过传动杆将转向力传递给转向节，再通过转向臂和转向销使车辆前轮产生转向运动。
转向系统通过这样的工作原理，实现了对车辆前轮的控制，从而改变了车辆的行驶方向。
悬挂系统是汽车前轮转向的支撑系统，它由弹簧、减震器、悬挂臂、横拉杆等组成。
在车辆行驶过程中，悬挂系统能够有效地减少路面颠簸对车辆的影响，保证车辆稳定性和行驶舒适性。
同时，悬挂系统还能够根据路面情况对车辆前轮进行调节，使车辆前轮保持与地面的良好接触，从而保证转向系统的正常工作。
汽车前轮转向原理的实现，需要转向系统和悬挂系统的协同配合。
当驾驶员通过方向盘施加转向力时，转向系统将转向力传递给车辆前轮，同时悬挂系统保证车辆前轮与地面的良好接触，从而使车辆前轮产生转向运动，改变车辆的行驶方向。
这样，汽车前轮转向原理就得以实现。
总的来说，汽车前轮转向原理是通过转向系统和悬挂系统的协同配合，使车辆前轮产生转向运动，从而改变车辆行驶方向的原理。
转向系统通过方向盘施加转向力，悬挂系统保证车辆前轮与地面的良好接触，两者共同完成了汽车前轮转向的任务。
汽车前轮转向原理的实现，不仅是汽车行驶的基础，也是驾驶员操控车辆的关键。
图解汽车（11）汽车转向系统结构解析【太平洋汽车网技术频道】我们平时开车，控制好方向盘就能让车往我们想要的方向行驶，很少会探究方向盘是如何使车轮转向的。
也经常听到“液压助力转向”、“电动助力转向”、“主动转向”这些名词，它们到底是如何工作的？又有什么不同？下面我们一起来了解一下吧。
●何为助力转向?所谓助力转向，是指借助外力，使驾驶者用更少的力就能完成转向。
起初应用于一些大型车上，不用那么费力就能够轻松地完成转向。
现在已经广泛应用于各种车型上，使得驾驶更加轻松、敏捷，一定程度上提高了驾驶安全性。
助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种。
●机械式液压助力转向机械式液压助力系统主要包括齿轮齿条转向结构和液压系统(液压助力泵、液压缸、活塞等)两部分。
工作原理是通过液压泵(由发动机皮带带动)提供油压推动活塞，进而产生辅助力推动转向拉杆，辅助车轮转向。
那具体是怎样动作的呢？首先位于转向机上的机械阀体（可随转向柱转动），在方向盘没有转动时，阀体保持原位，活塞两侧的油压相同，处于平衡状态。
当方向盘转动时，转向控制阀就会相应的打开或关闭，一侧油液不经过液压缸而直接回流至储油罐，另一侧油液继续注入液压缸内，这样活塞两侧就会产生压差而被推动，进而产生辅助力推动转向拉杆，使转向更加轻松。
在液压转向系统中，如车轮的剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时，可以通过液压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动，使传递到方向盘上的震动大大减少。
机械液压助力技术成熟稳定，可靠性高，应用广泛。
但结构较复杂，维护成本较高。
而且单纯的机械式液压助力系统助力力度不可调节，很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求。
●电子式液压助力转向电子式液压助力的结构原理与机械式液压助力大体相同，最大的区别在于提供油压油泵的驱动方式不同。
机械式液压助力的液压泵直接是通过发动机皮带驱动的，而电子式液压助力采用的是由电力驱动的电子泵。
电子液压助力的电子泵，不用消耗发动机本身的动力，而且电子泵是由电子系统控制的，不需要转向时，电子泵关闭，进一步减少能耗。
浅谈线控转向系统前轮主动转向控制策略摘要：汽车线控转向控制技术去除了汽车中转向车轮与方向盘之间的机械连接，这一技术的推行，有效提升了汽车整体性能，确保车辆操控的稳定性和安全性，有效减轻驾驶员的驾驶负担，是目前汽车领域研究的热点。
关键词：线控技术；汽车前轮主动转向；控制策略1汽车线控转向系统的基本组成1.1.汽车线控转向系统的基本组成汽车线控转向有多种实现方式，例如：前、后轮的线控转向以及四轮的线控转向。
其中前轮的线控转向又被分成多种，比如，汽车运用轮毂对电机形成的牵引力会使绕主销的转向力矩得以产生，实现汽车的转向；或是利用两个相对独立的电机对汽车左右两个轮胎进行驱动，完成阿克曼转角。
当前比较常用的线控转向系统，采用的是转向电机对齿轮齿条转向器驱动的方式，具体结构如图1所示。
关于汽车线控转向系统，主要由控制器、前轮子系统以及转向盘子系统等几个部分组成。
针对控制器，其包含如下算法：转向盘前车轮的转角算法以及正力矩的算法，分别对前轮子系统的协调处理及转向盘子系统加以控制；针对前轮子系统，其包含转向电机等系统，具有如下作用：追踪参考前轮的转角，给转向盘子系统反馈相关信息内容，如汽车行驶状况以及车胎受到外界作用力的实际情况。
图1汽车线控转向系统基本结构2前轮主动转向控制策略2.1前轮转角控制策略分析线控转向系统可以根据车速的变化获得此时的理想传动比，进而获得理想的前轮转角，该方法可以称为基于理想传动比的前馈控制。
这种方法应用在汽车处于稳态工况下具有较好的控制效果。
但在实际的驾驶过程中，汽车也会遇到非稳定工况，所以单单依靠基于理想传动比的前馈控制策略并不能满足汽车运行的多种工况，在此引入基于状态跟踪的反馈控制算法。
2.2前轮主动转向控制策略设计2.2.1理想传动比下的前馈控制算法目前在较多的研究过程中是依据横摆角速度增益不变的前提下获得理想的传动比。
在低速工况下采用该方法较为合理。
然而当汽车高速行驶且失去稳定时很容易发生侧滑和甩尾。
汽车转向系统各部分结构作用图解[ 04-11-8 17:37 ]太平洋汽车网来源: 清华大学CAR 责任编辑: shenyunfeng一.机械转向系统l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器上图是一种机械式转向系统。
驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输入转向器8。
从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。
二.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，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
三.机械转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。
1.转向横拉杆2.防尘套3.球头座4.转向齿条5.转向器壳体6.调整螺塞7.压紧弹簧8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承两端输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-5所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。
与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。
弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。
弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。
当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。
中间输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-6所示，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6与左右转向横拉杆7相连。
乘用车主动前轮转向系统的控制研究王天婷;杨标;宋志鹏;田杰【摘要】在电动助力转向系统的基础上设计了一种全新的主动前轮转向系统,不仅可以实现转向系统的变传动比,而且还可以弥补转向干预时方向盘力矩的突变.建立了整车动力学模型以及转向盘反力矩模型,设计了模型参考变结构滑模控制器以及转向干预时的力矩补偿控制策略.仿真结果表明,基于主动前轮转向的模型参考变结构滑模控制器能够较好地实现实际车辆对理想车辆的跟踪,可以有效地避免行车过程中人为因素造成的不必要的事故;此外基于电动助力转向系统的力矩补偿控制能较好地改善转向盘反力矩突变导致的驾驶员不适应.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2019(048)002【总页数】4页(P123-126)【关键词】乘用车;主动前轮转向;变传动比;模型参考变结构滑模控制;力矩补偿控制【作者】王天婷;杨标;宋志鹏;田杰【作者单位】南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037;南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037;南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037;南京林业大学汽车与交通工程学院,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】U463.40 引言主动转向主要包括变传动比控制和横摆角速度控制，其本质都是施加了一个独立于驾驶员的附加转角，即改变了转向系统的角位移传递特性[1]。
目前，仅有的主动前轮转向系统为ZF公司和德国宝马公司联合开发的行星齿轮式主动前轮转向结构。
该系统由液压助力转向部分和双行星变传动比机构两部分组成，其中后者包括：双自由度行星齿轮组、蜗轮蜗杆和助转角电动机。
该系统的工作原理是通过一个机械传动装置将驾驶员和助转角电动机对方向盘的控制叠加在一起以实现变传动比操纵和稳定性控制。
虽然宝马主动前轮转向能够实现变传动比，但它是建立在液压助力转向技术的基础之上，存在系统复杂、需要通过伺服机构调节液压油输入与输出以及液压油泄漏等不足与弊端。
汽车转向系统各部分结构作用图解一.机械转向系统l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器上图是一种机械式转向系统。
驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输入转向器8。
从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。
二.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，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
三.机械转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。
1.转向横拉杆2.防尘套3.球头座4.转向齿条5.转向器壳体6.调整螺塞7.压紧弹簧8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承两端输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-5所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节*10和转向轴连接。
与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。
弹簧7通过压块9将齿条压*在齿轮上，保证无间隙啮合。
弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。
当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。
中间输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-6所示，其结构及工作原理与两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6与左右转向横拉杆7相连。
在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。
（d-zx-6）1.万向节*2.转向齿轮轴3.调整螺母4.向心球轴承5.滚针轴承6.固定螺栓7.转向横拉杆8.转向器壳体9.防尘套10.转向齿条11.调整螺塞12.锁紧螺母13.压紧弹簧14.压块循环球式转向器循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一，一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。
汽车转向机构设计方案1.1课程设计目的和任务机械原理课程设计能够培养机械类专业学生创新能力，是学生综合运用机械原理课程所学理论知识和技能解决实际问题，获得工程技术训练的必不可少的实践性教学环节。
机械原理课程设计教学所要达到的目的是：1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械原理课程的理论知识，并结合生产实际来分析和解决工程问题的能力。
2、通过制定设计方案、合理选择机构的类型、正确地对机构的运动和受力进行分析和计算，让学生对机构设计有一个较完整的概念。
3、训练学生收集和运用设计资料以及计算、制图和数据处理及误差分析的能力，并在此基础上利用计算机基础理论知识，初步掌握编制计算机程序并在计算机上计算来解决机构设计问题的基本技能。
机械原理课程设计教学的任务是：机械原理课程设计通常选择一般用途的机构为题目，根据已知机械的工作要求，对机构进行选型与组合，设计出几种机构方案，并对其加以比较和确定，然后对所选定方案中的机构进行运动和动力分析，确定出最优的机构参数，绘制机构运动性能曲线。
1.2课程设计容和基本要求机械原理课程设计是在机械原理课程完成后集中进行的教学环节，它是在教师指导下由学生独立完成的。
每个学生都应明确课程设计的任务和要求，拟定设计计划，保证设计进度、设计质量，按时完成课程。
在设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计工作。
要求设计态度严肃认真、一丝不苟，反对不求甚解，这样才能确保课程设计达到教学基本要求，并在设计思想、方法和技能等方面得到良好的训练和提高。
1)机械原理课程设计步骤（1）机构运动方案设计。
即根据给定的原始数据和工艺要求，构思并选定机构方案；（2）设计上述各机构。
根据选定的方案采用各机构，如凸轮机构、连杆机构、齿轮机构、间歇运动机构及其组合机构等，即具体机构的尺度综合，求出机构的主要尺寸；（3）根据上面求得的尺寸，按比例画出全部机构的运动简图及运动循环图；（4）据此对上述机构进行运动分析，并进行基于ADAMS软件的机构建模与运动仿真。
前轮转向原理
车辆的前轮转向原理是通过转向系统控制车辆的行驶方向。
转向系统主要由方向盘、转向柱、转向机构和悬挂系统组成。
当驾驶员通过方向盘施加转向力矩时，力矩被传递到转向柱上。
转向柱连接到转向机构上的齿轮，通过齿轮的传动作用，将驾驶员的转向力矩转化为转向机构的操作力。
转向机构由一系列齿轮和连杆组成，它们的作用是将转向力从转向柱传递到车轮上。
在传递过程中，转向机构会根据车辆的需要进行减速或增速，以确保转向的顺畅和准确性。
最后，转向机构将转向力传递到车轮上，使车轮产生转向运动，从而改变车辆的行驶方向。
转向机构的设计使得驾驶员可以轻松地控制车辆的转向，并根据需求进行精确的转向操作。
除了转向系统，悬挂系统也对车辆的前轮转向起到重要的作用。
悬挂系统通过支撑车轮和减震减振，保持车轮的接地性能和稳定性，从而确保转向的准确性和安全性。
总的来说，车辆的前轮转向原理是通过转向系统和悬挂系统的协同作用，将驾驶员的转向力转化为车轮的转向运动，从而改变车辆的行驶方向。
这使得驾驶员可以轻松地控制车辆的转向，并确保行驶的安全和平稳。
一.机械转向系统l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器上图是一种机械式转向系统。
驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输入转向器8。
从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。
经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。
二.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，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。
三.机械转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。
1.转向横拉杆2.防尘套3.球头座4.转向齿条5.转向器壳体6.调整螺塞7.压紧弹簧8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承两端输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-5所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键和万向节*10和转向轴连接。
和转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3和转向横拉杆1相连。
弹簧7通过压块9将齿条压*在齿轮上，保证无间隙啮合。
弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。
当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使和之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。
中间输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-6所示，其结构及工作原理和两端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓6和左右转向横拉杆7相连。
在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架和转向横拉杆相连。
（d-zx-6）1.万向节*2.转向齿轮轴3.调整螺母4.向心球轴承5.滚针轴承6.固定螺栓7.转向横拉杆8.转向器壳体9.防尘套10.转向齿条11.调整螺塞12.锁紧螺母13.压紧弹簧14.压块循环球式转向器循环球式转向器是目前国内外使用最广泛的结构型式之一，一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。
