汽车主动前轮转向控制系统系统设计

致谢参考文献英文文章翻译相关毕业设计表格目录第章绪论汽车主动前轮转向系统概述汽车主动前轮转向系统目的和意义汽车主动前轮转向系统研究现状和发展趋势汽车主动前轮转向系统主要研究内容第二章主动前轮转向系统的机械结构和理想可变传动比转向器的转动效率转向系的转动比变化特性转向器的传动间隙特性第三章奥迪动态转向系统汽车的转向系统机械转向系统简介动力转向系统奥迪动态转向系统的功能可变的传动比转向灵活性功能奥迪动态转向系统的组成结构主动转向控制单元执行元件动态转向锁基准传感器传感器与传感器奥迪动态转向系统的工作过程以及控制策略叠式传动装置的构造随速助力转向系统奥迪动态转向系统与系统的配合优势奥迪动态转向系统与宝马主动转向系统的对比第四章主动前轮转向动力学控制横摆角速度的控制控制侧倾稳定性控制可变转向传动比的控制第五章主动前轮转向动力学控制展望参考文献致谢第章绪论汽车主动前轮转向系统概述汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。

汽车转向系统的功用是保证能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。

转向系统的好坏直接影响汽车的操作稳定性，对于保证汽车的安全行驶减少交通事故保护驾驶员的工作条件起着十分重要的作用。

按转向能源的不同，汽车转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。

机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件是机械的，主要由转向操纵机构转向器和转向传动机构三大部分组成。

动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机或电动机的动力作为转向能源的转向系统。

机械转向系统在前轮负荷过大时往往导致转向沉重，很难协调轻便性和灵敏性二者之间的矛盾，采用变传动比的转向器只能部分地缓解二者之间的矛盾，并不能从根本上解决问题动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设套动力转向装置如液压动力转向系统中的转向油罐油泵控制阀动力缸而形成的。

由于液压作用较大，驾驶员施加于转向盘上很小的力矩，便可克服地面作用于转向轮上的转向阻力距，这样便可很大程度上减轻驾驶员的操纵力。

在传统转向系统中，转向盘到前轮的转向传动比是严格固定的。

转向系定传动比设计的缺陷主要表现为低速或停车工况下驾驶员需要大角度地转动转向盘，而高速时又不能满足低转向灵敏度的要求，否则车辆的稳定性和安全性会随之下降。

因此，同时满足转向系统在低速时的灵活性要求与高速时的稳定性要求是当今车辆转向系统设计的核心问题之。

汽车主动前轮转向系统的目的和意义主动前轮转向系统不仅可以调节转向力大小，同时还可根据驾驶情况对转向系统的转向比进行无级调节。

在高速行驶状态下，间接转向比和高转向扭矩可保证卓越的驾驶舒适性和直线稳定性。

相反，在蜿蜒道路及中低速行驶状态下如调头或泊车入位，转向比会更加直接，以便实现更高的转向精度和轻松的转向操作。

此外，宝马主动前轮转向系统还可与电子稳定程序相配合，提供双重主动安全保护宝马主动前轮转向系统的主动转向修正和电子稳定程序的主动制动介入。

当车辆高速紧急变道时，主动转向修正会立刻产生作用，根据不同的情况自动选择最佳转向角度辅助力纠正力和转向比，使轮胎直保持足够安全的抓地力，主动转向修正反应时间仅为主动制动介入的三分之，速度甚至要比富有经验的职业车手更为迅速，车辆通常无需制动便能平稳的转危为安。

论文研究的理论价值在于通过系列的理论研究以及对比国外同行的先进技术，通过对主动前轮转向系统的各种机制进行分析，为我国的相关领域提供借鉴。

论文研究的现实意义在于以为驾驶者提供更好的操控性与安全性并且能够根据不同的情况自动选择最佳转向辅助力和转向比，使轮胎直保持足够安全的抓地力。

操控更为轻便，使转向更为直接的驾驶体验的主动前轮转向系统的理论和结构研究，为国内的相关行业提供借鉴，具有重大的意义。

主动前轮转向系统国内外研究及发展现状国外研究及发展现状国外对主动转向的研究早在上世纪年代末就开始了，德国宝马公司也直走在前列，直致力于主动转向的研究，德国宝马公司和公司球从此孔塞入螺旋形通道内。

转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的对通孔中。

导管内也装满了钢球。

这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自的封闭的钢球流道。

转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。

同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成球流。

在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。

蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器的传动副以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。

转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。

转向传动机构转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

动力转向系统使用机械转向装置可以实现汽车转向，当转向轴负荷较大时，仅靠驾驶员的体力作为转向能源则难以顺利转向。

动力转向系统就是在机械转向系统的基础上加设套转向加力装置而形成的。

转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的作用力。

转向能源来自驾驶员的体力和发动机或电动机，其中发动机或电动机占主要部分，通过转向加力装置提供。

正常情况下，驾驶员能轻松地控制转向。

但在转向加力装置失效时，就回到机械转向系统状态，般来说还能由驾驶员承担汽车转向任务。

动力转向系统由于使转向操纵灵活轻便，在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大，能吸收路面对前轮产生的冲击等优点，因此已在各国的汽车制造中普遍采用。

但是，具有固定放大倍率的动力转向系统的主要缺点是如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减小汽车在停车或低速行驶状态下转动转向盘的力，则当汽车以高速行驶时，这固定放大倍率的动力转向系统会使转动转向盘的力显得太小，不利于对高速行驶的汽车进行方向控制反之，如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了增加汽车在高速行驶时的转向力，则当汽车停驶或低速行驶时，转动转向盘就会显得非常吃力。

电子控制技术在汽车动力转向系统的应用，使汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。

电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便灵活当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵稳定性。

电子控制动力转向系统简称，根据动力源不同又可分为液压式电子控制动力转向系统液压式和电动式电子控制动力转向系统电动式。

液压式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，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，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等信号，控制电动机扭矩的大小和方向。

电动机的扭矩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，使之得到个与工况相适应的转向作用力。

液压式动力转向系统液压式动力转向系统属于转向加力装置的部件是转向液压泵转向油管转向油罐以及位于整体式转向器内部的转向控制阀及转向动力缸等。

当驾驶员转动转向盘时，通过机械转向器使转向横拉杆移动，并带动转向节臂，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。

与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操作。

由于有转向加力装置的作用，驾驶员只需比采用机械转向系统时小得多的转向力矩，就能使转向轮偏转。

液压动力转向系按系统内部的压力状态分，有常压式和常流式两种。

第种为常压式液压动力转向系。

常压式液压动力转向系如图所示。

在汽车直线行驶，转向盘保持中立位置时，转向控制阀经常处于关闭位置。

转向油泵输出的压力油充入储能器。

当储能器压力增长到规定值后，油泵即自动卸荷空转，从而储能器压力得以限制在该规定值以下。

当转动转向盘时，机械转向器即通过转向摇臂等杆件使转向控制阀转入开启位置。

此时储能器中的压力油即流入转向动力缸。

动力缸输出的液压作用力，作用在转向传动机构上，以助机械转向器输出力之不足。

转向盘停止运动，转向控制阀便随之回复到关闭位置。

于是，转向加力作用终止。

由此可见，无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，该系统工作管路中总是保持高压。

第二种为常流式液压动力转向系。

不转向时，转向控制阀保持开启。

转向动力缸的活塞两边的工作腔，由于都与低压回油管路相通而不起作用。

转向油泵输出的油液流入转向控制阀，又由此流回转向油罐。

因转向控制阀的节流阻力很小，故油泵输出压力也很低，油泵实际上处于空转状态。

当驾驶员转动转向盘，通过机械转向器使转向控制阀处于与转弯方向相应的工作位置时，转向动力缸的相应工作腔方与回油管路隔绝，转而与油泵输出管路相通，而动力缸的另腔则仍然通回油管路。

地面转向阻力经转向传动机构传到转向动力缸的推杆和活塞上，形成比转向控制阀节流阻力高得多的油泵输出管路阻力。

于是转向油泵输出压力急剧升高，直到足以推动转向动力缸活塞为止。

转向盘停止转动后，转向控制阀随即回复到中立位置，使动力缸停止工作。

上述两种液压动力转向系相比较，常压式的优点在于有储能器积蓄液压能，可以使用流量较小的转向油泵，而且还可以在油泵不运转的情况下保持定的转向加力能力，使汽车有可能续驶定距离。

常流式的优点则是结构简单，油泵寿命长，漏泄较少，消耗功率也较少。

转向油罐转向油泵储能器转向动力缸转向控制阀机械转向器图常压式液压动力转向系示意图优缺点能耗较高，尤其早低速转弯的时候，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。

又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害