四轮转向汽车的转向机构设计+文献综述(2)
4.1 整车性能参数 . 11
4.2 齿轮齿条式转向器的设计和计算 . 12
4.2.1 齿轮齿条转向器计算载荷的确定 .. 12
4.2.2 转向器基本部件设计 15
4.2.3 齿轮轴和齿条的材料选择及强度校核 20
4.2.4 齿轮齿条转向器转向横拉杆的运动分析 .. 24
4.2.5 间隙调整弹簧的设计计算.. 25
4.2.6 齿轮轴轴承的校核 . 26
4.2.7 键的计算 . 27
4.3 电动助力转向系统的关键部分选型 28
4.3.1 电动机 .. 28
4.3.2 电磁离合器 . 28
4.4 本章小结 29
5 后轮转向执行器设计计算 . 30
5.1 齿条设计计算 . 30
5.1.1 转向器计算载荷的确定 .. 30
5.1.2 齿条传动受力分析 . 30
5.2 回位弹簧的设计计算 .. 33
5.3 电动机与离合器的选择 . 34
5.4 本章小结 35
结 论 . 36
致 谢 . 37
参 考 文 献 . 38
1 绪论
1.1 论文研究课题的提出
随着现代交通系统的越趋复杂以及汽车技术的不断发展，汽车的主动安全也日益
受到重视，特别是先进的主动底盘控制技术更是汽车发展的重要方向。而四轮转向技
术则是主动底盘控制中的一种类型[1]
。自发明汽车后，前轮转向一直是汽车转向的主
要方式。但是前轮转向汽车有其固有的缺陷：低速时转向响应慢、转弯半径大、转向
笨重；高速时转向稳定性差、超车变道困难等。特别是随着汽车的增加，小区停车空
间越来越拥挤，汽车泊车、掉头的空间越来越小；高速公路网络纵横延伸，汽车行驶
速度越来越高速化，人们对汽车高速行驶操纵稳定性和安全性的要求越来越严格。在
这些情况下，前轮转向的缺陷就越来越明显，急需新的技术来解决。由此，四轮转向
技术得到了快速的发展和应用[2]
。四轮转向较前轮转向具有明显的优势：高速时，提
高了汽车高速行驶的安全性；低速时，转弯半径小，转向操作的机动灵活性提高；超
车时，变换车道更容易，减小了汽车产生摆尾和侧滑的可能性；抗侧向干扰的稳定性
效果好[3]
。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
最早的四轮转向技术要追溯到 1907 年，当年日本颁发了第一个四轮转向的专利
证书，它是通过一根轴把前轮转向机构与后轮转向机构相连，带动后轮转向机构运动
的。当车辆低速行驶转向时，后轮与前轮反向转向来获得较小的转弯半径，从而提高
车辆的机动性灵活性[4]
。
随着对车辆动力学的进一步研究，发现四轮转向系统（4WS）不仅在低速有优势，
在高速下，对车辆的操纵稳定性也有重要意义。特别是日本的研发尤为突出，日本学
者 Furukawa 通过研究提出，在高速情况下，后轮与前轮同方向转向会使汽车质心侧
偏角减小，从而减小侧向加速度响应的相位滞后，在很大程度上改善汽车的操纵稳定
性[5]
。在1985年Nissan公司首先在乘用车上应用了世界上第一套四轮转向系统。该
系统使用电控液压系统主动控制后轮转角，明显的改善了汽车在高速情况下的操纵稳
定性。
随着车辆动力学的不断深化和控制理论的不断进步，目前学者纷纷提出各种复杂