汽车转向设计与计算.pdfVIP

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转向系统的计算设计：

这次设计的电动车用的是麦弗逊式独立悬架，采用分段式转向梯形机构。对于采

用独立悬架的汽车转向车轮，转向梯形中的横拉杆应是分段式的，以避免运动干涉，

防止一个车轮的上下跳动影响另一个车轮的跳动。

（图一）

这种转向系统的结构大多如图1所示。转向轴1的末端与转向器的齿轮轴2直接

相连或通过万向节轴相连;齿轮图2与同装于一壳体内的齿条3啮合。外壳则固定于车

身或车架上。齿条通过两端的球铰接头与两根分开的横拉杆4相连,两横拉杆又通过球

头销与左右车轮上的梯形臂5、6相连。这里齿条3既是转向器的传动件又是转向梯形

机构中三段式横拉杆的一部分。

齿轮—齿条式转向器具有结构简单紧凑,制造工艺简便等优点,不仅适用于整体式

前轴也适用于前轮采用独立悬架的断开式前轴,目前广泛地被采用于轿车、轻型客货

车、微型汽车等车辆上。但与之相配的转向梯形机构与传统的整体式转向梯形机构相

比有其特殊之处。故有必要加以研究和探讨。

绝大多数齿轮一齿条式转向器都布置在前轴后方,这样既可避让发动机的下部,又

便于与转向轴下端连接。安装时齿条中心线应与汽车纵向对称轴垂直;并且当转向器处

于中立位置时,齿条两端球铰中心应对称地处于汽车纵向对称轴的两侧。对于给定的汽

车,其轴距L、主销后倾角口以及左右两主销轴线延长线与地面交点间

距离K均为已知定值。对于选定的转向器,其齿条两端中心距M也为已知定值.故

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在设计中需确定的参数为梯形底角、梯形臂长l以及齿条中心线到梯形底边的安装距

1

离，而横拉杆长度l可由上述参数确定其表达式为。

2

转动转向盘时,齿条便向左或向右移动,使左右两边的杆系产生不同的运动,从而

使左右车轮分别获得一个转角。以汽车左转弯为例,此时右轮为外轮,外轮一侧的杆系

运动如图2所示。设齿条向右移过某一行程S,通过右横拉杆推动右梯形臂,使之转过。

（图二）

取梯形右底角顶点O为坐标原点,X、Y轴方向如图2所示,则可导出齿条行程S与

外轮转角的关系：

另外，有图像可知：

而

+arctan-

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（图三）

取梯形左底角顶点O为坐标原点,X、Y轴方向如图3所示,则同样可导出齿条行程

1

S与内轮转角的关系,即:

-arctan

众所周知,在不计轮胎侧偏时,实现转向轮纯滚动、无侧滑转向的条件是内、外轮

转角具有如图4所示的理想的关系,即

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（图四）

(6)

式中T—计及主销后倾角夕时的计算轴距

主销后倾角3°

计算得T=2800+693/2tan3=2818

L—汽车轴距2800mm

r—车轮滚动半径346.5mm

由(6)式可将理想的内轮转角民,表示为

设计变量：

对于给定的汽车和选定的转向器,转向梯形机构尚有梯形臂长1、底角y和安装距