【正文】 向輪純滾動(dòng)、無(wú)側(cè)滑轉(zhuǎn)向的條件是內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)角具有如圖44所示的理想的關(guān)系, 即: (46)式中 T——計(jì)及主銷后傾角時(shí)的計(jì)算軸距詳細(xì)D=W=G圖=紙：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六全 套 資 料 低 拾10快起 L——汽車軸距r——車輪滾動(dòng)半徑由式(46)可將理想的內(nèi)輪轉(zhuǎn)角表示為的函數(shù), 即: (47)反之, 取內(nèi)輪轉(zhuǎn)角為自變量時(shí), 理想的外輪轉(zhuǎn)角也可表示為的函數(shù), 即: (48)而由轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)所提供的內(nèi)、外實(shí)際轉(zhuǎn)角關(guān)系為前述的θi=F(θ0)或 θ0=Φ(θi),因此, 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是要在規(guī)定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)使實(shí)際的內(nèi)或外輪轉(zhuǎn)角盡量地接近對(duì)應(yīng)的理想的內(nèi)或外輪轉(zhuǎn)角。為了綜合評(píng)價(jià)在全部轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)兩者接近的精確程度, 并考慮到在最常使用的中小轉(zhuǎn)角時(shí)希望兩者盡量接近, 因此建議用兩函數(shù)的加權(quán)均方根誤差作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。即： （49） （410）兩式中的加權(quán)因子、為：(49)、(410) 兩式是等價(jià)的, 可根據(jù)具體情況任取其中之一作為極小化目標(biāo)函數(shù)。圖44理想的內(nèi)、外輪轉(zhuǎn)交關(guān)系 設(shè)計(jì)變量與約束條件對(duì)于給定的汽車和選定的轉(zhuǎn)向器, 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尚有梯形臂長(zhǎng)、底角γ和安裝距離h三個(gè)設(shè)計(jì)變量。其中底角γ可按經(jīng)驗(yàn)公式先選一個(gè)初始值,然后再增加或減小, 進(jìn)行優(yōu)化搜索。而及h的選擇則要結(jié)合約束條件來(lái)考慮。第一, 要保證梯形臂不與車輪上的零部件(如輪胎、輪輛或制動(dòng)底板)發(fā)生干涉, 故要滿足：式中 Aoy——梯形臂球頭銷中心的Y坐標(biāo)值（見(jiàn)圖43）Aymin——車輪上可能與梯形臂干涉部位的Y坐標(biāo)值因，所以可知當(dāng)選定時(shí)的可取值上限為： (411) 第二, 要保證有足夠的齒條行程來(lái)實(shí)現(xiàn)要求的最大轉(zhuǎn)角。即有:式中 Smax——最大轉(zhuǎn)角或所對(duì)應(yīng)的齒條行程[S]——轉(zhuǎn)向器的許用齒條行程因所以由公式(1)或(3)可知：一般來(lái)說(shuō){ }內(nèi)的數(shù)值很小, 故在估算齒條行程時(shí)可略去不計(jì), 即可粗略地認(rèn)為：所以當(dāng)選定時(shí)，的可取值范圍為： （412） 或 （413）(412)式和(413)式是等價(jià)的，使用時(shí)可根據(jù)具體情況任取其中之一作為約束條件。第三，要保證有足夠大的傳動(dòng)角。傳動(dòng)角是指轉(zhuǎn)向梯形臂與橫拉桿所夾的銳角。隨著車輪轉(zhuǎn)角增大, 傳動(dòng)角漸漸變小。而且對(duì)應(yīng)于同一齒條行程, 內(nèi)輪一側(cè)的傳動(dòng)角總是比外輪一側(cè)的傳動(dòng)角要小。由圖42可知：由圖43可知:最小傳動(dòng)角發(fā)生在內(nèi)輪一側(cè), 當(dāng)達(dá)到最大值時(shí), 也達(dá)到最大值, 故此時(shí)為最小值。傳動(dòng)角過(guò)小會(huì)造成有效分力過(guò)小,表現(xiàn)為轉(zhuǎn)向沉重或回正不良。對(duì)于一般平面連桿機(jī)構(gòu), 為了保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)良好, 設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使176。, 但一般后置式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的都偏小。這是由于汽車正常行駛中多用小轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向, 約有80％以上的轉(zhuǎn)角在20176。以內(nèi)即使是大轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向, 也是從小轉(zhuǎn)角開(kāi)始, 而且速度較低, 所以取23176。時(shí)的內(nèi)輪一側(cè)傳動(dòng)角作為控制參數(shù)。以176。作為約束條件, 這樣一般均能保證在176。時(shí)176。轉(zhuǎn)向器安裝距離h對(duì)傳動(dòng)角的影響較大, h越小, 占也小, 可獲得較大的。在選擇h時(shí)應(yīng)充分注意到這一點(diǎn), 但h過(guò)小會(huì)造成橫拉桿與齒條間夾角ζ過(guò)大。由圖4圖43可知： 為保證傳動(dòng)良好一般希望176。, 以此作為約束條件即要滿足聯(lián)立不等式： 由此可解得：由于轉(zhuǎn)向器處于中立狀態(tài)時(shí)（即），值較小，故可近似地認(rèn)為：于是可得h的取值范圍：＜h≤(414) 研究結(jié)論研究得到，對(duì)于同一，隨著γ增大，σi略有減小，但要求安裝距離h相應(yīng)地增大，同時(shí)ζmax也隨之加大。隨著的減小，也略有減小，不過(guò)小轉(zhuǎn)向力臂也小，操縱力會(huì)有所增大?？偟目磥?lái)，只要、γ和h三者選配的恰當(dāng)，其差別是很小的。本章小結(jié)本章介紹了與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，介紹了該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的選取范圍。結(jié)論在道路上行駛的各種機(jī)動(dòng)車輛中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是它們必備的一個(gè)重要組成部分。汽車的轉(zhuǎn)向系就是用來(lái)改變或保持汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，它由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向輪和專用機(jī)構(gòu)組成。汽車的轉(zhuǎn)向性能是汽車的主要性能之一，它能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，對(duì)于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。隨著時(shí)間的推移，高科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)慢慢地被電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所取代。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用全新的控制模式，最新的電子技術(shù)和高性能的電機(jī)控制技術(shù)，能夠根據(jù)車輛不同的行駛狀況調(diào)節(jié)助力，擁有更好的轉(zhuǎn)向操控性和節(jié)能效果。隨著車輛進(jìn)入家庭步伐的加快以及對(duì)節(jié)能、駕駛舒適性要求的提高，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文就是對(duì)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)做了初步的研究，主要以電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為研究對(duì)象。本文采用理論研究和借鑒研究相結(jié)合的方法，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了初步的理論研究和設(shè)計(jì)。本論文完成的主要內(nèi)容如下：(1) 汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的介紹。介紹了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，重點(diǎn)研究了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展前景及與其他轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較，總結(jié)出EPS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在將來(lái)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車尤其是豪華轎車和貨車中必定會(huì)有廣泛的應(yīng)用。(2) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。對(duì)EPS系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了研究，并對(duì)EPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成元件進(jìn)行了細(xì)致、深入的研究。(3) EPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)。介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法。對(duì)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和計(jì)算，根據(jù)任務(wù)要求完成了齒輪軸和齒條的部分計(jì)算。(4) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器的研究。簡(jiǎn)單的介紹了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器組成和工作原理。(5) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。與齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器配用的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。介紹了轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，研究了其可行性，給出了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的選擇范圍。由于時(shí)間緊張和水平有限，對(duì)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究不是十分的完善，對(duì)于EPS系統(tǒng)的分析還有待更進(jìn)一步的深入研究，比如對(duì)EPS系統(tǒng)的仿真分析、電機(jī)的控制原理和EPS系統(tǒng)模型的建立等內(nèi)容?？傊?，這次的研究工作還只是對(duì)汽車的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)開(kāi)了個(gè)頭，還有更多的內(nèi)容需要更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。致謝 參考文獻(xiàn)1 :6152 ，2010 3 ，20084 王黎欽，20085 余志生，20106 王連明，20107 ，20048 (ECU)的研究. 武漢理工大學(xué)，20079 ，200410 ，200511 ，200612 劉敏，田超，200813 馮櫻，肖生發(fā)，200114 張輝，2007附錄1 43