重型载货汽车转向系统设计的研究

重型载货汽车转向系统设计的研究

王浩1   ,王光政1   ,朱文文2

1.青岛理工大学    山东临沂   273400 2.临沂市工程学校  山东临沂   273400

摘要：重型载货汽车凭借着其极高的运输效率和低廉的运输成本优势，已成为了道路运输的第一选择，汽车转向系统关系着汽车基本的行驶安全，其对提高汽车操纵性和驾驶舒适性等都有重要的影响。所以合理匹配并应用好重型载货汽车的转向系统，对于保证车辆的行驶安全而言至关重要。本文分析了转向系统基本设计要求，介绍了汽车转向系统的类型，最后介绍了转向系和转向梯形的选择方案。

关键词：重型载货汽车；转向系统；转向器

随着国内外经济的迅速增长，基础建设、物流等行业的发展势头也越来越猛，重型载货汽车凭借其极高的运输效率和相对便宜的运输成本优势，已经成为了公路运输的第一选择，这使得我国重载汽车的生产开发也变得越来越重要。重型载货汽车使用者对车辆的要求也逐渐向驾驶舒适性、操纵稳定性和行驶时的安全性方向靠拢。转向系统是重型载货汽车最主要的部分之一，是确定其自身安全特性的关键部件，转向特性的研究设计，以保证其良好的驾驶性能。

1  转向系统基本设计要求

（1）为了保证车辆全部的车轮都不会侧滑，全部转向轮在汽车转向时都要绕瞬时转动中心旋转。如果没有满足此标准,将会使轮胎磨损速度增加,从而大大降低了车辆的驾驶稳定性。

（2）当车辆转弯后，司机放开方向盘后，转向轮应自动回正到直行状态，并稳定行驶。

（3）车辆在行进时，方向盘不能出现晃动情况，且转向轮也不能突然自振。

（4）无论发生何种情况，转向轮都应该能做到尽可能的减小或消除其摆动。

（5）在确保车辆的高机动性的前提下，若车辆想要转弯，转向系统都应该能够快速响应、精确控制，从而在最大程度上减少它的转弯角度。

（6）当车辆应该转向时，司机应该能够手感良好的轻松完成转向。

（7）在车轮与障碍相撞后，应尽量减少其传给方向盘的反冲。

（8）汽车上应该有配有调节机构，用来消除因为磨损而形成的间隙。

（9）车辆遭受撞击时，当转向系统由于车架以及车体结构的扭曲，而使转向轴、转向轮同时向后移位时，转向系统应有防伤装置来阻止或减少其对驾驶员的损伤。

（10）在转动转向盘时，必须保证转向轮和转向盘的旋转方位能够保持一致。

要想实现上述要求的关键就是要合理设计转向系统，确保左、右转向车轮之间有着协调的转角关系。执行动作检查，确保操舵和方向盘的旋转方向是一致的。

2重型载货汽车转向系设计方案的选择

汽车转向系统可以分为机械转向系统和助力转向系统两类。这两类转向系统在结构和功能上都有着很大的不同，传统机械转向系统基本上都是机械部件，完全依靠人力操纵；而助力转向系统在转动转向盘时，只需消耗一小部分的驾驶员体力，大部分转向力来源于其他助力能源，从而使汽车进行转向时，让驾驶员产生十分轻快的感觉。在本次设计中，选择传统机械转向系统。

就目前情况而言，循环球式转向器是应用的最为广泛的转向器，其具有工作效率高、结实耐用、运转稳定等优点；而齿轮齿条式主要突出的地方就在于它那极为简单的构造和其极其低廉的生产成本，除此之外它还非常便于操纵；蜗杆曲柄销式可被分为两种，一种是单销，另一种则是双销，其拥有可以发生改变的角传动比，但由于它的构造过于复杂，一旦有所损伤，维修的难度也非常的大，而且其还非常笨重。故在此重型载货汽车转向系统设计中，选择循环球式转向器。

循环球式转向器主要有两种结构形式，分别是循环球-齿条齿扇式和循环球-曲柄销式，其中，最常用的是循环球-齿条齿扇式转向器。循环球式转向器的传动效率相当高，甚至能够达到七成以上；其结构拥有良好的强度和耐磨损的特性，因此能够增加其工作寿命；转向器传动比也能够进行适当调节；运行时稳定、安全；齿条和齿扇内部的间隙的调节动作十分简便；因此，将其作为整体式动力转向器相对而言将会非常恰当。循环球式转向器的缺点是：逆效率高，零件构造也相对复杂化，而且还需要极高的工艺精密度，所以导致其生产难度也比较大。循环球式转向器一般在商用车辆中应用。

3 转向梯形的选择

转向梯形分为整体式和断开式两种类型，在重型载货汽车转向系统设计方案中选用整体式转向梯形。它的主要优点是：转向梯形的存在能够有效的帮助车辆调节转向轮的前束，使得这个过程更加方便快捷。而且它的构造也非常简单。但它也存在几个弊端：当司机驾驶车辆开在崎岖的道路上时，如果其一边的轮胎出现上下跳动的情况，另一边的车轮也会受到这边转向轮情况的影响，降低车辆的行驶稳定性。

重型载货汽车设计选用的转向器是循环球-齿条齿扇式转向器。此转向器在现代汽车设计当中十分的流行，它的构造尽管有稍许的复杂，而且关于其内部少许重要的零件，其加工的精密度要求也非常之高，但是它在工作的过程中，效率极其的高，使用寿命和耐用性相比于其他转向器也有很大程度的提升，且其工作还十分的稳定可靠。变厚齿扇拥有一个独一无二的特性，就是其会随着齿宽的方向变化而发生改变的齿扇齿厚的特性。

4  结束语

本文以重型载货汽车为研究对象，主要完成了一款重型载货汽车的转向系统设计。本文主要从重型载货汽车的操纵稳定性、舒适性和行车安全性等角度出发，对重型载货汽车转向系统、转向器及其他相关零部件、转向梯形等内容进行了方案选择研究。

参考文献：

[1]马骏.汽车四轮定位参数及转向梯形的优化设计[D].合肥工业大学,2012.

[2]朱俊.液压助力转向与整车匹配的研究[D].吉林大学,2008.

[3]方志刚.液压助力转向系统与整车的匹配[D].武汉理工大学,2011.

[4]杨学敏.卡车液压助力转向系统匹配研究[D].湖南大学,2016.

[5]毕大宁.重型汽车整体式转向系统的设计概念[J].国外汽车,1979.

[6]古玉锋,方宗德,张国胜,戚玉轩.重型车辆多轴转向系统设计综述[J].汽车技术,2009.

[7]周广凤,王凤杰,程莉.重型汽车电控液压转向系统设计[J].重型汽车,2020.

[8]马健.某重型汽车液压助力转向系统的AMESim仿真研究[D].齐鲁工业大学,2016.

[9]（德）BOSCH公司.BOSCH汽车工程手册[R].北京∶北京理工大学出版社，2004.

[10]高峰.多轴汽车的操纵稳定性研究及转向机构优化[D].辽宁工业大学,2015.