机电组合控制四轮转向系统的特性分析及仿真(附件)【字数：11016】
摘 要现代汽车的行驶速度越来越高，所以对汽车的行驶稳定性具有很高的要求，这关系到车内人员的人身安全和财产安全。对汽车的行驶稳定性具有很高的要求，所以四轮转向技术应运而生。四轮转向技术是在普通前轮转向的基础上增加了一个后轮主动控制。也就是说后轮的转角可以根据车辆的行驶状况选择合适的转向角度，所以这大大的增强了汽车在高速行驶时的稳定性。四轮转向利用不同的控制方式对后轮进行独立控制，这对后轮控制机构的设计是一个巨大的挑战。所以到目前为止，正是这项技术的制约，四轮转向技术才没有广泛的应用到乘用汽车上。虽然很多人在买车的时候更多的考虑汽车的动力性能，但是现在的人买车更加注重汽车的操控性和舒适性以及安全性。对于汽车的操控性来说汽车的转向系统是最直接的影响因素。所以，很多汽车公司越来越注重转向系统的研究。虽然很多公司都已经研发出了比较成熟的四轮转向系统，但是由于这一系统还存在许多的问题，所以还没有广泛推广。
目 录
第一章 绪论 1
1.1汽车四轮转向技术的发展历史 1
1.2汽车四轮转向技术的研究现状 2
1.3汽车四轮转向系统的非线性动力学研究现状 3
1.4转向方式的分类 3
1.4.1机械式转向 3
1.4.2动力转向系 3
第二章 设计方案选择 8
2.1各传感器确定 8
2.2转向机构的设计要求 9
2.3转向梯形设计 9
2.4本章小结 11
第三章 齿轮齿条电动助力转向器设计计算 12
3.1转向器的效率 12
3.2转向器正效率 12
3.3转向器逆效率 12
3.4传动比的变化特性 13
3.4.1力传动比与角传动比的关系 13
3.5参数选择 14
3.5.1转向轮侧偏角计算 15
3.6转向系载荷确定 16
3.7转向器的主要元件设计 18
3.7.1选择齿轮齿条材料 18
3.7.2齿轮齿条基本参数 19
3.7.3转向横拉杆及其端部 20
3.7.4齿条调整 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.8齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 22
3.9齿轮齿条传动受力分析 23
3.10弹簧的设计计算 26
3.11齿轮轴轴承的校核 28
3.12电机选择 29
3.12.1助力转矩的计算 29
3.12.2电动机参数的选择和计算 30
3.13本章小结 30
第四章 后轮转向执行器设计计算 31
4.1执行器结构设计 31
4.2齿条设计计算 31
4.3回位弹簧的设计计算 31
4.4电机选择 32
4.4.1助力转矩的计算 32
4.4.2电动机参数的选择和计算 33
4.5本章小结 33
第五章 三维模型设计与仿真 34
5.1引言 34
5.2三维模型 34
5.3仿真分析 37
5.4本章小结 38
结束语 39
致谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1汽车四轮转向技术的发展历史
前轮转向做为传统的转弯方式，直到如今也一直在使用。但是，人们并不满足这种转弯方式。因为这种转弯方式存在许多的缺点，比如：转弯半径大，转向不灵活，高速行驶时的稳定性大，对于新手来说把车停到规定的位置都是一个考验。所以这就要求汽车具有更高的转向灵活性，才能符合人们对汽车使用的要求。汽车只有具有轻便灵敏的转向系统才能增加汽车行驶的稳定性。汽车设计的重要环节就是汽车的转向系统。无论是那种转向系统必须通过人来操纵方向盘使前轮发生转向，汽车前轮方向的改变直接改变汽车的行驶方向，由于后轮是固定不动的，所以后轮与车身产生一个偏离角，汽车的转弯原理由此而来。从日常生活中得知，前轮转向汽车有时候在使用中非常的不方便，比如说有些情况下我们必须使用倒车的方法来使汽车进入预定的位置，这是因为倒车时转弯半径比前轮转向要小很多。所以前轮转向存在转弯半径大，高速行驶稳定性差等缺点。但是如果我们把后轮也作为转向轮，这种转弯方式有利于提高汽车转弯时的稳定性。汽车车身只有达到零偏角才会是汽车行驶更加稳定。因此，许多汽车公司为提高汽车在行驶时的稳定性研发出了四轮转向系统，主要是增加了后轮转向功能。后轮转角通过一系列的控制装置实现。
四轮转向技术作为一种新技术，在未来的汽车上必定会得到广泛的应用。在20世纪初期，日本公布了一个专利证书，这个证书是关于四轮转向系统的，这套系统的原理是将一根轴把前后轮转向机构相连接。这是四轮转向技术的最初概念。四轮转向系统很早就用在军用和工业用车的转向系统上，以减小转弯半径。但是这种设计对汽车的灵活性具有很大的限制，所以乘用汽车并没有广泛的采用四轮转向技术，直到相关研究人员分析表明，可以通过控制后轮转角来改善汽车的操纵和稳定性，特别是汽车在中高速行驶时，人们才逐渐开始将四轮转向技术应用到乘用车上。日本在研究四轮转向方面投入了大量人力和物力，很多日本的汽车企业也取得了很大的成果，许多的日本大公司几乎都研究出了比较成熟完整的四轮转向技术。但是并没有广泛的使用。第一个将四轮转向技术应用到小客车上的公司是日产。日产公司在生产的大批量汽车中广泛采用了主动控制悬挂。日产公司研发的这套系统主要是通过电控液压系统来控制后轮的转角，汽车的操纵稳定性也大大的提高了。之后日产公司又推出了一系列的新产品，进一步提高了汽车的使用性能。
四轮转向虽然已经被开发出来，但是还不是很成形。所以，并没有将这项技术广泛的应用到乘用车上，日本虽然在四轮转向取得了不小的进步，但是日本每年生产的汽车仅仅只有一小部分安装了四轮转向技术，由此可知，四轮转向技术并不能大规模生产使用，所以说作为一种转向的新技术，四轮转向在很多方面仍有很多的不足，关键在于控制技术还有待完善，还不能大批量的生产应用。由于生产的成本高，国家越来越提倡家用轿车轿车小型化、环保化，这也很大程度上制约了四轮转向汽车的发展。尽管如此，随着人们生活水平的提高，越来越多的人注重精神上的需求，人民对汽车的安全性和舒适性具有更高的要求，所以这个技术还有很大的发展空间。
目 录
第一章 绪论 1
1.1汽车四轮转向技术的发展历史 1
1.2汽车四轮转向技术的研究现状 2
1.3汽车四轮转向系统的非线性动力学研究现状 3
1.4转向方式的分类 3
1.4.1机械式转向 3
1.4.2动力转向系 3
第二章 设计方案选择 8
2.1各传感器确定 8
2.2转向机构的设计要求 9
2.3转向梯形设计 9
2.4本章小结 11
第三章 齿轮齿条电动助力转向器设计计算 12
3.1转向器的效率 12
3.2转向器正效率 12
3.3转向器逆效率 12
3.4传动比的变化特性 13
3.4.1力传动比与角传动比的关系 13
3.5参数选择 14
3.5.1转向轮侧偏角计算 15
3.6转向系载荷确定 16
3.7转向器的主要元件设计 18
3.7.1选择齿轮齿条材料 18
3.7.2齿轮齿条基本参数 19
3.7.3转向横拉杆及其端部 20
3.7.4齿条调整 21 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.8齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 22
3.9齿轮齿条传动受力分析 23
3.10弹簧的设计计算 26
3.11齿轮轴轴承的校核 28
3.12电机选择 29
3.12.1助力转矩的计算 29
3.12.2电动机参数的选择和计算 30
3.13本章小结 30
第四章 后轮转向执行器设计计算 31
4.1执行器结构设计 31
4.2齿条设计计算 31
4.3回位弹簧的设计计算 31
4.4电机选择 32
4.4.1助力转矩的计算 32
4.4.2电动机参数的选择和计算 33
4.5本章小结 33
第五章 三维模型设计与仿真 34
5.1引言 34
5.2三维模型 34
5.3仿真分析 37
5.4本章小结 38
结束语 39
致谢 40
参考文献 41
第一章 绪论
1.1汽车四轮转向技术的发展历史
前轮转向做为传统的转弯方式，直到如今也一直在使用。但是，人们并不满足这种转弯方式。因为这种转弯方式存在许多的缺点，比如：转弯半径大，转向不灵活，高速行驶时的稳定性大，对于新手来说把车停到规定的位置都是一个考验。所以这就要求汽车具有更高的转向灵活性，才能符合人们对汽车使用的要求。汽车只有具有轻便灵敏的转向系统才能增加汽车行驶的稳定性。汽车设计的重要环节就是汽车的转向系统。无论是那种转向系统必须通过人来操纵方向盘使前轮发生转向，汽车前轮方向的改变直接改变汽车的行驶方向，由于后轮是固定不动的，所以后轮与车身产生一个偏离角，汽车的转弯原理由此而来。从日常生活中得知，前轮转向汽车有时候在使用中非常的不方便，比如说有些情况下我们必须使用倒车的方法来使汽车进入预定的位置，这是因为倒车时转弯半径比前轮转向要小很多。所以前轮转向存在转弯半径大，高速行驶稳定性差等缺点。但是如果我们把后轮也作为转向轮，这种转弯方式有利于提高汽车转弯时的稳定性。汽车车身只有达到零偏角才会是汽车行驶更加稳定。因此，许多汽车公司为提高汽车在行驶时的稳定性研发出了四轮转向系统，主要是增加了后轮转向功能。后轮转角通过一系列的控制装置实现。
四轮转向技术作为一种新技术，在未来的汽车上必定会得到广泛的应用。在20世纪初期，日本公布了一个专利证书，这个证书是关于四轮转向系统的，这套系统的原理是将一根轴把前后轮转向机构相连接。这是四轮转向技术的最初概念。四轮转向系统很早就用在军用和工业用车的转向系统上，以减小转弯半径。但是这种设计对汽车的灵活性具有很大的限制，所以乘用汽车并没有广泛的采用四轮转向技术，直到相关研究人员分析表明，可以通过控制后轮转角来改善汽车的操纵和稳定性，特别是汽车在中高速行驶时，人们才逐渐开始将四轮转向技术应用到乘用车上。日本在研究四轮转向方面投入了大量人力和物力，很多日本的汽车企业也取得了很大的成果，许多的日本大公司几乎都研究出了比较成熟完整的四轮转向技术。但是并没有广泛的使用。第一个将四轮转向技术应用到小客车上的公司是日产。日产公司在生产的大批量汽车中广泛采用了主动控制悬挂。日产公司研发的这套系统主要是通过电控液压系统来控制后轮的转角，汽车的操纵稳定性也大大的提高了。之后日产公司又推出了一系列的新产品，进一步提高了汽车的使用性能。
四轮转向虽然已经被开发出来，但是还不是很成形。所以，并没有将这项技术广泛的应用到乘用车上，日本虽然在四轮转向取得了不小的进步，但是日本每年生产的汽车仅仅只有一小部分安装了四轮转向技术，由此可知，四轮转向技术并不能大规模生产使用，所以说作为一种转向的新技术，四轮转向在很多方面仍有很多的不足，关键在于控制技术还有待完善，还不能大批量的生产应用。由于生产的成本高，国家越来越提倡家用轿车轿车小型化、环保化，这也很大程度上制约了四轮转向汽车的发展。尽管如此，随着人们生活水平的提高，越来越多的人注重精神上的需求，人民对汽车的安全性和舒适性具有更高的要求，所以这个技术还有很大的发展空间。
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