汽车转向管柱设计概述

汽车转向管柱设计概述转向系统是汽车底盘的重要系统之一，其中转向管柱是转向系统的重要部件，使驾驶员作用在转向盘上的力矩通过管柱、转向机、转向横拉杆等部件转化为车轮的运动，实现车辆转向的目的。

目前转向管柱的主要形式有液压助力、电动助力。

文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，根据不同车型特点，提出在开发过程中应注意的事项。

标签：转向系统；转向管柱；液压助力；电动助力前言转向管柱是车辆转向系统中的重要部件。

它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩，使方向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部件转化为车轮转动，实现车辆转向。

随着安全性的要求逐步提升，转向管柱还要承担二次碰撞中溃缩和能量吸收作用，以保护乘员的安全。

文章主要介绍转向系统中的转向管柱开发策略，提出了转向管柱特点及应注意的事项。

1 转向管柱开发的方向现代转向管柱集功能与节能环保为一体。

随着技术的不断发展，电动助力转向EPS日趋成熟，分为转向管柱式电动助力、齿轮轴式电动助力及齿条轴式电动助力。

其中带有助力电机的转向管柱式电动转向模式己经被逐步应用，该种方式是将助力电机安装在转向管柱上，电机的助力和驾驶员操纵力矩通过中间轴作用在转向机小齿上。

其最大优点是电机、ECU、减速机构等都安装在驾驶舱内，部件的工作环境较好。

但由于所有助力都将通过转向管柱传递到转向小齿轮和齿条上，转向管柱自身的受力较大，导致其助力的大小受到限制。

2 转向管柱的功能特征在确定开发方向采用机械式转向管柱后，需要确定管柱需实现的功能。

逆向设计不但可以减短开发周期，而且可以借鉴一些成熟的经验。

所以根据车型转向管柱布置硬点，通过借鉴市场上己有的成熟的结构进行开发。

在管柱开发中，针对多款竞争车型的产品进行样件分析，给出了分析报告，以全面了解转向管柱所应具有的功能（如表1所示）。

对标杆车型管柱对比分析，调节方式有手动调节和电动调节。

电动调节开发周期长，费用高。

轴向调节范围多在±25mm范围，角度调节在±30mm范围。

乘用车转向管柱及传动轴总成技术浅述摘要本文主要介绍了转向管柱的伸缩结构、倾角锁紧机构、吸能功能、倾角调节功能。

关键词转向管柱；转向轴组成；套管组成转向管柱是连接方向盘和转向器的传动元件，是汽车转向系统的核心部件。

主要用于控制汽车行进方向、传递扭矩、吸收汽车撞击时的能量。

1 性能要求转向管柱除具备上述基本功能外，还具有可调节方向盘的位置和防撞击并吸收部分有害撞击能量的功能，以起到适应驾驶员的操作习惯，并在汽车车发生正面碰撞时，能随汽车变形区域沿车体纵向同步阻尼收缩，使方向盘不向汽车乘员空间发生位移，避免侵入乘员空间，吸收部分撞击能量，降低驾乘人员受伤害的程度，使安全气囊有打开空间的作用。

管柱总成还具有一定的刚度，以保证车辆在正常行驶时驾驶人员有和使用原型转向管柱相同的“路感”。

要达到上述要求，一般乘用车转向管柱在方案设计时应达到下述性能：（1）管柱应能可靠地支撑、固定方向盘，有效传递驾驶人员通过方向盘施加的扭矩驱动方向机工作，以起到控制汽车行驶方向的作用。

（2）管柱自身摩擦扭矩值应在汽车行业规定的范围内。

（3）管柱方向盘端的位置，应能轻松地在一定范围内前后调节，调节结束后，应能方便、快速、有效地锁定管柱，使其不得有丝毫松动。

（4）管柱安装位置处于车体变形区，当车体变形，安装位置产生位移时，为使管柱不随变形车体发生位移，应有脱开装置使管柱和车体分离。

2 方案设计鉴于上述分析，一般乘用车转向管柱总成方案设计如图 1 所示，主要由上转向轴组成、套管组成、倾角锁紧机构、中间轴组成、上支架组成、下支架组成和传动轴组成七部分组成。

转向轴组成通过花键+锥面配合结构与方向盘连接，转向轴可以传递扭矩（转向启动力矩小于0.3Nm），其上焊接的方向锁套还担负锁车功能；中间轴组成设计成花键轴和花键套滑动配合结构，中间轴组成上还装有轴承架，轴承架与车身前围板连接；传动轴组成通过万向节叉上的花键与转向机连接。

套管组成是连接轴系与车体的纽带，套管组成主体是由套管（内部铆轴承）与两个冲压件焊接组成，内部通过轴承与轴系连接，外部安装有上、下支架组成。

方向盘的构成1. 骨架，一般为锌合金，或者铝合金，现在有些生产厂家正在尝试采用更便宜、更轻的镁合金。

骨架采用压铸生产。

少部分厂家还在使用钢材钣金做骨架，结构复杂。

2. 发泡，发泡材料在发泡机中生成，生产时骨架固定在发泡机中一以贯之的“一”化学教案可包括两层意义试卷试题一种是形式上的化学教案即逻辑上把观念、1和2组合起来就是最简单的方向盘了。

B试卷试题得归省视省：问候C试卷试题会合不可以期期：期待D试卷试题N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝＋68 kJ·mol-12C(s)＋O2(g)＝2C O(g) ΔH＝－221 kJ·mol-1方向盘3. 有些方向盘要求外表缝皮，国内一般由工人缝制完成，A试卷试题加入KSCN溶液显红色的溶液：K+、NH4+、Cl－、NO3－B试4. 有些方向盘要求有木料，使用专用机器将木片一层层叠积并最后上漆，郁试卷试题文中作者向好友倾诉了哪些心情？请简要概括试卷试题（4分）三、古诗词鉴赏（5. 有些方向盘的木料用假木代替，假木一般是用PP，ABS等塑料注塑完成，然后上水印孰化学教案固止高祖化学教案以为：“苻坚侵境化学教案谢太傅犹不自行试卷试题宰相远出化学教案倾动根本试卷试题”6. 方向盘上都会有和主驾驶气囊DAB对应的安装卡扣或螺钉孔教案某温度、压强下化学教案将一定量的反应物通入密闭容器中进行以上的反应(此条7. 有些方向盘上要求有喇叭触点，比较简单的方式就是把喇叭触点压入骨架中，还有一种方式就是做一个喇叭触点模块并集成一部分电气线束和电路板在上面中有关信息化学教案请补充完整的合成路线流程图试卷试题18试卷试题（10分）汽车尾8. 有些方向盘要求有开关，主要位于spoke shell或者主气囊两侧，功能一般为电台，加减速，巡航，声音，接电话等。

方向盘不仅要提供安装卡扣，还要提供线束接口。

化学教案承受了严酷化学教案适应了严酷化学教案保持而且繁衍着庞大的家庭化学教案便可骄9. 方向盘下一般会有多功能开关模块，或者paddle shift，这时候，需要考虑电气连接。

可调式液力吸能转向柱设计摘要：为了满足汽车行业《防止汽车转向机构对驾驶员伤害》标准法规的要求，这里在原有吸能式转向柱结构基础上进行综合，提出了一种改进方案。

此种改进后的转向柱具有防震吸能的特性，极大地降低了转向机构对驾驶员的伤害。

此外，该转向机构还可以调整方向盘的位置（通过对转向柱的长度和角度调节来实现）。

文章将主要从液力吸能原理及结构两方面来对该转向柱总成进行介绍。

关键词：可调式、液力、吸能、转向柱随着汽车市场的发展，汽车的驾驶舒适性和安全性要求日益提高。

在车辆碰撞事故中，最多的碰撞形式是正面碰撞。

在乘员没有系安全带或使用安全气囊的情况下，汽车转向盘可能会对乘员造成头部、颈部、肺部等伤害。

为了减轻这些伤害，在设计转向机构时必须考虑应用吸能式转向柱，在乘员撞向转向盘时，转向盘沿车体纵向阻尼方向收缩，吸收部分撞击能量，缩短汽车正面碰撞时转向盘后移尺寸，以减少对乘员的伤害。

同时，若转向管柱可使转向盘的位置在一定范围内调节以适应驾驶员的操作习惯，则可提高驾驶舒适性。

为此，在原有汽车转向管柱及其机构的基础上，开发设计出可调节转向盘位置并具有防碰撞、吸能性能的转向管柱，对提高汽车驾驶舒适性和被动安全性。

具有非常重要的意义。

1.现有转向柱的主要方案转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，并传递他们之间的转矩。

转向柱管安装在车身上，支承着转向盘。

转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。

转向机构的吸能装置主要靠转向轴和转向柱管来实现。

吸能装置的基本原理是，当受到巨大冲击时，转向轴产生轴向位移，使支架或某些支承件产生塑性变形，从而吸收冲击能量。

根据原理不同，转向柱及柱管的吸能装置主要有：1.变形架或变形支架式其均是利用金属的变形来吸收能量。

当变形架或变形支架受到一定大小的冲击载荷时，变形架或变形支架发生变形，从而吸收大量能量以及可使方向盘向后移动。

2.球和内套套筒式转向管柱分为上下两段，下转向管柱（小）空套在上转向管柱（大）内，其间间隙塞满钢球，靠钢球传递转矩。

ZG363型汽车转向管柱的吸能结构设计当汽车发生正撞时，碰撞能量使汽车的前部发生塑性变形。

位于汽车前部的转向管柱及转向轴在碰撞力的作用下要向后即驾驶员胸部方向运动。

这种运动的能量应通过转向柱以机械的方式予以吸收，防止或减少其直接作用于驾驶员身上，造成人身伤害。

另—方面，在汽车发生正碰时，驾驶员受惯性的影响有冲向转向盘的运动。

驾驶员本身的运动能量一部分由约束装置如安全带、气囊等加以吸收，另一部分传递给转向盘和转向管柱系统。

这部分能量也要通过转向盘及转向管柱系统予以吸收，以防止超出人体承受能力的碰撞力伤害驾驶员。

除了能满足转向管柱常规的功能外，在汽车发生正面碰撞时，能够有效地吸收碰撞能量，防止或减少碰撞能量伤害驾驶员的结构称为汽车转向管柱的吸能结构。

2 汽车转向管柱吸能结构的设计目的发生碰撞时，碰撞能量使汽车前部发生塑性变形，安装在汽车前部与转向器输入端相连的转向中间轴在碰撞力的作用下向后运动。

隔绝首次碰撞的影响可由转向中间轴来完成。

碰撞继续发展，碰撞力作用在转向管柱的下端，使转向管柱向后移动;同时驾驶员在本身的惯性作用下冲向转向盘。

尽管驾驶员本身有约束装置如安全带、气囊的约束，仍有一部分能量要传递给转向管柱系统。

吸收二次碰撞能量和驾驶员的部分惯性能量是汽车转向管柱吸能结构设计的目的。

3 常见的吸能结构3.1 转向轴吸能结构转向轴与转向轴套通过花键间隙配合传递转矩，转向轴上带有环形槽，转向轴套上带有圆孔，钢珠通过圆孔放入环形槽内并且完成压入装配，通过改变钢珠直径大小来调整该结构所能承受的载荷大小;当汽车发生正面碰撞时，碰撞力致使转向轴与转向轴套轴向剪切钢珠，产生轴向位移，从而起到吸能保护的作用。

如图1所示：图13.2 套筒总成吸能结构内外套管间隙配合，内套管上带有环形槽，外套管上带有两个圆孔，塑料通过圆孔填充到环形槽内形成塑料环形带，圆孔内形成塑料销，当碰撞载荷塑料销所能承受的临界值时，通过剪断尼龙销达到吸能的目的。

摘要随着福特第一辆T型车的出现，汽车越来越成为人么生活中的必需品，汽车改变了人们的生活，并且汽车也融入到了人们生活的方方面面，从人们出行驾驶的小型汽车、大巴车到运输货物的载货卡车，再到疾驰在赛场上的F1赛车，汽车都对我们的生活产生了巨大的影响。

小型汽车的产量也在不断的增加，据不完全统计，世界最大的汽车生产商丰田的年销量可以达到930万部。

虽然人们对小型汽车的需求是随着购买力的变化而变化的，但是人们对小汽车的性能的需求都是大致相同的，人们都希望小汽车有良好的驾驶体验，影响驾驶体验最直接的就是方向盘系统，在方向盘系统中，起到中枢作用的部件就是转向柱，方向盘的反馈的好换，转向时候的反应的快慢等因素都和转向柱的性能有着很大的关系。

转向柱在小汽车的方向盘系统中是连接方向盘和，转向柱下方的助力和转向系统的部件，其性能的好坏对整个小汽车的驾驶体验影响最直接。

本文以汽车方向盘的转向柱为研究对象，根据具体的需求对转向柱的结构进行了设计，并对转向柱里的标准件和关键件进行了校验，设计出了一个合理的转向柱。

关键词：转向柱、结构设计With the advent of the first vehicle of Ford's Model T cars, cars are more and become necessities of life car changed people's lives, and cars have come into people's life, from people to travel driving small cars and buses to transport goods by truck to gallop in the arena of F1 racing cars are on our life produced tremendous impact.Small car production is also increasing, according to incomplete statistics, the world's largest auto maker TOYOTA's annual sales can reach 9 million 300 thousand. Although the people's demand for small cars is changes with the variation of the force, but the needs of people on the car's performance is roughly the same, people hope that the car has good driving experience, driving under the influence of experience the most direct is the steering wheel system, in the square to the system disk to centrally acting parts is steering column, direction disc feedback for a good, to the speed of response time and other factors and steering column performance has a great relationship. Steering column in the car's steering wheel system is connected to the steering wheel and the steering column under the steering column under the power and steering components, its performance is good or bad for the entire car driving experience the most direct impact.The automobile steering wheel steering column as the research object, according to the specific needs of the steering column structure is designed and the steering column standard parts and key parts check, design a reasonable steering column.摘要 (1)1.绪论 (3)1.1汽车转向系统概述 (4)1.1.1机械式转向系统 (5)1.1.2液压助力转向系统（HPS） (6)1.1.3电控液压助力转向系统（EHPS） (7)1.1.4电动助力转向系统（EPS） (8)1.1.5线控转向系统（SBW） (9)1.2本章小结 (9)2. 转向系设计概述 (10)2.1主动转向系统特点 (10)2.2转向系结构分析 (11)2.2.1转向操纵机构 (11)2.2.2转向传动机构 (12)2.2.3转向器 (13)2.2.4转角及最小转弯半径 (13)3. 转向系设计计算 (15)3.1空心轴的设计 (15)3.1.1材料选择 (15)3.1.2空心轴的直径计算 (15)3.2 调节杆的设计 (16)3.2.1材料选择 (16)3.2.2调节杆的设计计算 (16)3.3转向柱轴承的选型计算 (17)3.3.1 选型 (17)3.3.2校核及寿命计算 (17)1.绪论汽车已经随着社会经济的发展人们生活水平的不断提高逐渐走向千家万户，汽车的普及率正逐年提高，对于许许多多的人来说，汽车已经从原先人们认为的的奢侈品变为了人们的出行必备的交通工具，汽车的存在给人们的生活提供了越来越多的便利。

图10引言电动助力转向系统（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，主要由扭矩传感器、角度传感器、电动机、减速机构和电子控制单元（ECU ）等组成[1]。

为了保证驾驶人的安全，同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系统，现代汽车（特别是轿车）通常在转向操纵机构上增设相应的安全、调整装置。

方向盘位置调整包括倾斜角度调整和轴向位置调整[2]。

因此，本文针对某SUV 四向可调转向操纵机构的设计原理进行探讨。

1调节原理1.1方向盘角度调节方向盘角度调节，也称为方向盘上下调节，其基本原理为方向盘在转向管柱上，随转向管柱上柱管绕通孔销轴角度旋转，以实现方向盘角度调整（图1）。

当驾驶员对方向盘上下高度有调整需求时，松开调节手柄6，此时调节支架9与上柱管1松开，两者之间产生间隙，此时驾驶员可根据自身需求调整方向盘高度，当调整至所需高度时，只需将调节手柄调整至锁紧位置即可（图2）。

1.2方向盘轴向调节方向盘轴向调节，又成为方向盘前后调节，其调节原理为方向盘随着芯轴沿着上柱管轴线方向实现前后距离调节（图3）。

当驾驶员对方向盘前后距离有需求时，同样需松开调节手柄，此时手握方向盘沿前后方向调整，然后将调节手柄调整至锁紧状态。

———————————————————————作者简介:曹俊芳（1991-），女，安徽黄山人，初级工程师，本科，从事底盘转向系统开发。

浅谈四向可调汽车转向管柱设计曹俊芳;黄巨成;汪伟（奇瑞商用车（安徽）有限公司，芜湖241006）摘要:针对某款SUV 车型，为提升品牌魅力和产品竞争力，设计开发方向盘四向调节电动转向管柱，即在原方向盘上下角度调节的基础上，增加前后距离调节。

关键词:转向管柱；调节；四向调节；四向可调然而，这种电磁制动装置有一个非常关键的影响因素，那就是温度。

在行驶过程中车轮所产生的温度和因制动而产生的温度将导致高温退磁。

汽车转向管柱的加工方法
汽车转向管柱是指连接方向盘和转向机构的重要零部件，其加工方法包括以下几个步骤：
1. 材料准备：根据设计要求，选择合适的材料，通常为钢材或铝合金材料，进行切割和加工成合适尺寸的工件。

2. 初加工：采用车削、铣削、钻孔等工艺，对工件进行初次加工，包括加工外形尺寸、孔位等。

3. 焊接：根据设计要求，对需要焊接的部分进行焊接工艺，可以采用氩弧焊、电阻焊等方法进行焊接。

4. 机械加工：对焊接后的工件进行机械加工，包括修整焊缝、磨光表面、孔加工等，以提高加工精度和表面质量。

5. 表面处理：根据需要，对工件进行表面处理，如喷涂防蚀涂层、镀铬等，以提高工件的耐腐蚀性和外观质量。

6. 装配：将各个加工过的部件进行装配，包括安装转向柱轴、球头、传感器等，以组装成最终的转向管柱。

总之，汽车转向管柱的加工方法涉及到多种工艺和步骤，需要根据具体要求和材料特性来选择合适的加工方法，以确保其质量和性能的需求。

转向柱解决方案是什么工程一、前言转向柱是汽车悬挂系统的重要组成部分，它起着支撑车辆重量、保证车辆稳定性和提供转向功能的作用。

随着汽车技术的不断发展，对转向柱的要求也越来越高，需要具备更好的耐久性、更高的安全性和更好的驾驶感受。

因此，对转向柱的解决方案进行研究和探讨，对于提高汽车悬挂系统的性能具有重要意义。

本文将从转向柱的特点、现存问题和解决方案等方面展开探讨。

二、转向柱的特点1. 结构复杂转向柱是汽车悬挂系统中的一个重要组成部分，它需要承受车辆的重量，并且需要具备转向功能。

因此，转向柱的结构比较复杂，需要具备一定的强度和刚度，以保证车辆行驶时的安全性和稳定性。

2. 耐久性要求高转向柱需要经受长时间的使用和高强度的振动，所以对于材料的选择和制造工艺都有很高的要求，需要具备良好的耐久性和抗疲劳性。

3. 对驾驶感受的影响大转向柱的设计和制造对于驾驶感受的影响很大，一个好的转向柱可以提供良好的操控性和舒适性，而一个不好的转向柱则会影响驾驶者的驾驶体验。

三、现存问题1. 耐久性不足目前市面上一些汽车的转向柱存在耐久性不足的问题，经过一段时间的使用后容易出现断裂或者变形的情况，严重影响了车辆的安全性。

2. 制造工艺不够先进一些汽车的转向柱制造工艺过于简单，没有采用先进的材料和工艺，导致了转向柱的质量不稳定，很难保证其性能。

3. 对车辆操控性和舒适性影响大一些转向柱设计不合理，导致了车辆操控性和舒适性较差，影响了驾驶者的驾驶体验。

四、解决方案1. 采用高强度材料为了提高转向柱的耐久性，可以采用高强度材料，比如钛合金、碳纤维等，可以大大提高其耐久性和抗疲劳性。

2. 优化设计通过优化转向柱的设计，可以提高其承载能力和刚度，减轻振动和噪音，提高车辆的操控性和舒适性。

3. 制造工艺改进采用先进的制造工艺，如铸造、锻造、热处理等，可以提高转向柱的质量稳定性和性能表现。

4. 采用智能技术通过采用智能技术，比如传感器和控制系统，可以提高转向柱的精度和稳定性，提高车辆的驾驶感受。

转向管柱带中间轴总成设计指南底盘部图1 转向管柱带中间轴总成示意图1.概述转向管柱带中间轴总成是连接转向盘与转向机的传动机构。

它基本上有两部分组成：一部分是转向管柱总成，另一部分是中间轴总成。

它的作用是将作用在转向盘上的手力传递给转向机，并将转向轮受到的力和冲击回传到转向盘使驾驶员能够感知路面情况，对汽车采取正确的操控。

转向管柱上一般固定有方向盘、时钟弹簧、组合开关、点火开关以及组合开关护罩等件，所以设计时要做好各件配合部分的尺寸链计算。

从结构方面可以分为可调转向管柱和不可调转向管柱，可调转向管柱一般分角度可调、高度可调以及角度和高度均可调三种。

2.转向管柱带中间轴总成的布置要求2.1空间角度要求整车布置时考虑到人机工程以及为了避免与其他件干涉，转向管柱与中间轴总成布置时存在空间角度，即转向芯轴中心线、中间轴中心线、转向机输入轴中心线形成的空间角度，它们形成的夹角影响力矩波动和传动效率。

转向芯轴中心线与中间轴中心线形成的角度为β1中间轴中心线与转向机输入轴中心线形成的角度为β2（如图2所示）对于多段式空间布置的传动轴形式，我们首先考虑相邻三段轴的计算，按照下列公式可求得相邻三段的等效夹角：βe 2＝（（β12-β22⨯cos2（2（ψα+）））2+β24⨯sin4（2（ψα+）））11β―――输入轴（转向芯轴）与中间轴夹角2β―――中间轴与输出轴（转向机输入轴）夹角α―――输入轴（转向芯轴）和中间轴所在平面与中间轴和输出轴（转向机输入轴）所在平面的夹角ψ―――中间轴相位角e β―――等效夹角为了达到最佳的传动性能，等效夹角βe 应尽可能小，从上式可以看出，当α+ψ＝0时，等效夹角βe 取得最小值(β12 - β22 )1/2，也即是说ψ＝－α为中间轴下端连接叉的最佳相位角，在把传动轴调整到最佳相位角的基础上，三段式的传动轴可以简化成下式计算：e β= (|β12-β22|)21a.对传动效率的影响 为了获得较高的传动效率，要求1β、2β锐角小于等于030，此角度越小越好。