CATIA某型电动汽车-转向系统设计(2)
汽车转向系统的发展经历了以下阶段：机械式转向系统—传统液压助力式转向系统—电液助力式转向系统—电动助力式转向系统—主动前轮转向系统和四轮转向系统—线控转向系统【4】。
机械式的转向系统, 采用纯粹的机械方案, 需使用大直径的转向盘来产生足够大的转向扭矩, 这样一来, 减少驾驶室的空间, 整个机构显得比较笨拙, 驾驶员负担较重, 特别是重型汽车由于转向阻力较大,单纯靠驾驶员的转向力很难实现转向, 这就大大限制了其使用范围[5]。
液压助力式转向系统主要由机械部分和液压助力装置两部分组成。机械部分由转向传动副、转向摇臂、纵拉杆总成、横拉杆总成、转向节臂、转向主销、转向节主销套、转向节压力轴承及转向节等组成。液压助力装置部分由液压助力器、贮油箱、转向油泵及管路等组成[6]。
电液助力式转向系统是在传统液压助力式转向系统基础上发展起来的，其特点是液压助力泵由电机驱动，取代了传统液压助力泵由发动机驱动的方式。电液助力转向系统具有优良的操纵轻便性和稳定性，助力特性随汽车行驶速度的变化而变化的有点[7]。
电动助力转向系统（EPS）是继液压助力转向系统后产生的一种动力转向系统，它依靠电动机提供辅助转矩，通过控制电动机电流的大小和方向，来调节电动机助力的大小和方向，从而同时满足汽车低速转向轻便性和高速转向路感的要求[8]。
主动转向系统（AFS）是随着汽车电子的发展而发展起来的一项新技术。它通过主动干预转向盘输入的转角，达到改变车轮转向角的目的，以提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性[9]。AFS 实质上是在传统EPS 的基础上增加了一套转角电机和双排行星轮系。AFS有两个作用：（1）路径跟随。（2）车辆姿态的保持[8]。
线控转向系统同时兼有EPS 和AFS 的特征和功能，它取消了转向盘和转向器之间的机械连接，摆脱了机械转向系统的限制，不仅可以对转向系统的力传递特性进行设计，还可以对其角传递特性进行设计[10]。
1.3国内外汽车转向系统的研究现状
1.4 研究内容
本文主要设计电动观光车的转向系统，根据电动车的参数主要从转向系统的转向器部分做研究分析。以齿轮齿条式转向器为中心，分析其效率、齿轮轴和齿条的设计及数据校核，以及以整体式转向梯形为中心，对阿克曼理论转向特性了解的基础上，对转向梯形机构进行数学模型分析。
2 转向系统设计概述
转向系统是汽车的重要组成部分，不仅影响到驾驶员的驾驶乐趣，更关系到驾驶员的生命安全。
按转向力的来源不同，可以将汽车转向系统分为机械转向系统和动力转向系统。机械转向系统就是驾驶员转动转向盘，然后通过转向器和转向机构使车轮偏转；动力转向系统就是汽车上加装动力系统，动力系统提供转向力以减轻驾驶员的负担。
通常对转向系统提出的要求有：
1）汽车转弯时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损，并降低汽车的行驶稳定性。
2）汽车转向行驶后，驾驶员松开转向盘，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶。
3）汽车在任何行驶状态下，转向轮都不得产生自振，转向盘没有摆动。
4）转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小。
5）保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力。
6）操纵轻便。
7）转向轮碰撞到障碍物以后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。