汽车转向传动轴相位角的设计

冯帆 刘优

摘 要：转向力是评价汽车操纵稳定性的重要指标，转向时转向力会出现时轻时重的波动现象。文章阐明了传动轴相位角与转向力的关系， 对某转向力波动过大的重型卡车进行了相位角改进设计。

关键词：转向系统；相位角；硬点

中图分类号：TH113. 2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）06-0006-02

汽车转向操纵机构一般由转向盘、转向轴、转向管柱、转向传动轴及万向节组成。由于转向传动轴两端有两个不等速万向节，则必然就会产生转向力的波动问题。在本转向系统的设计中，汽车空间布置较为紧凑，转向系统硬点已经固定，所以不能通过系统硬点的改变来解决转向力波动问题，只能通过改变传动轴相位角来解决此问题。

1 转向传动机构等效夹角理论

定义转向轴与传动轴间的夹角为β1，β1∈[0 °，90 °）；转向传动轴与转向输入轴间的夹角为β2，β2∈[0 °，90 °）；转向轴与转向传动轴所在的平面（定义为平面Ⅰ）和转向传动轴与转向器输入轴所在平面（定义为平面Ⅱ） 间的夹角为α，α∈（-90 °，90 °），当平面Ⅰ由平面Ⅱ逆时针旋转而得，α为正；当平面Ⅰ由平面Ⅱ顺时针旋转而得，α为负；上端十字叉面与下端十字叉面的夹角为转向传动轴相位角ψ，ψ∈（-90 °， 90 °），转向传动轴上端的十字叉由下端的十字叉逆时针旋转而得，为正；当顺时针旋转而得，为负。转向传动机构所对应的夹角，分别如图1和图2所示。

转向传动机构等效夹角的计算公式：

对函数进行分析，如图3和图4所示。

当x=0时，A（x）取得最小值。即当ψ=-α，βe最小，则对于增函数F（βe）取最小，转向力波动最小。

3 某车型转向轴相位角的确定

①某车型转向系统硬点布置，见表1。

②根据表1对转向系统进行三维建模，如图5所示。

③对本车转向传动轴相位角改变前后转向力波动进行比较见表2，如图6所示。

4 结 语

当？追=-a，？茁emin=最小，则对于增函数F（？茁e）取最小转向力波动最小，所以在本转向轴传动设计时，相位角尽量接近角。如果相位角调整后波动力还不能满足设计要求，则需要调整？茁1和？茁2，使得最小以使波动力最小。

参考文献：

[1] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

[2] 裴锦华，李明.汽车转向系统力矩波动的匹配研究[J].汽车科技，2010，（3）.

[3] 张华中，马明旭，马世友.汽车转向力波动与传动轴相位角间关系的理 论分析[A].第九届河南省汽车工程技术研讨会[C].2012.