載貨汽車轉向系統分析

于剛 湯凱輝

摘 要：本文主要簡單介紹了載貨汽車轉向系統的相關內容，闡述了轉向梯形的分類和結構，探討載貨汽車轉向系統的設計，以轉變傳統的載貨汽車轉向方式，優化其轉向系統，加強對載貨汽車轉向系統的研究，充分利用先進的科學技術，豐富載貨汽車技術理論體系，從而使載貨汽車的轉向更加輕便，提高載貨汽車的性能，保障駕駛人員的安全。

關鍵詞：載貨汽車;轉向系統;轉向梯形;系統設計

隨著我國社會經濟的高速發展，交通運輸行業也隨之蓬勃發展，取得了不錯的成績，受到人們的廣泛關注。在交通運輸行業發展過程中，載貨汽車是其中一項重要交通工具，為充分發揮載貨汽車的交通運輸作用，提高其運輸效率和安全性，應當予以高度重視，不容忽視。要加強對載貨汽車轉向系統的研究，幫助駕駛員更好地操作轉向盤，提升載貨汽車的轉向性能，保障其安全性。

1 載貨汽車轉向系統的相關內容

載貨汽車在行駛過程中，并不是一直保持直線行駛，其需要改變行駛方向，對于輪式汽車來說，想要改變行駛方向，要求駕駛員利用汽車中的專設機構，來改變車輪的偏移角度。應當注意的是，即使載貨汽車在直線行駛的時候，其車輪同樣會受到路面側向干擾力，而出現自動偏轉的狀況。轉向系統可以分為兩大類別，一類是機械轉向系統，另一類是動力轉向系統。機械轉向系統就是駕駛員通過手動控制方向盤，來達到轉向目的。部分汽車中會設置專門的動力轉向機構，來幫助駕駛員轉向，消除駕駛疲勞。載貨汽車轉向系統典型結構如圖1。在設計轉向系統的時候，要達到以下要求：一是所設計的轉向系統要便于操作，駕駛員在轉向的時候應當感到輕松便捷;二是要保障轉向時候汽車運行的安全性;三是在進行轉向之后，方向盤應當具備自動回正能力，以確保汽車能夠穩定的直線行駛;四是當前輪受到沖擊的時候，轉向系統傳遞的反向沖擊力要小[1]。

2 轉向梯形的分類和結構

轉向梯形可以分為兩種形式，一種是斷開式轉向梯形，另一種是整體式轉向梯形。在應用這兩種轉向梯形類型的時候，都必須根據實際情況來科學的設計各項參數，以保障載貨汽車在進行轉向的時候，其所有的輪胎都能圍繞一個瞬時中心運行，使之能夠形成純滾動運動，并且不會發生橫向的滑動。轉向輪的轉角應當控制在合理范圍內，以使總體布置的最小轉彎直徑值達到標準設計要求。整體式轉向梯形結構由三部分組成：一部分是轉向橫拉桿，一部分是轉向梯形臂，另一部分是汽車前軸。其結構特點在于制作成本比較低，缺點在于一側轉向輪上下跳動時會對汽車運行造成一定的影響;斷開式轉向梯形的結構特點主要體現在其橫拉桿是斷開的，斷開點的位置設計，需要考慮獨立懸架形式。

3 載貨汽車轉向系統的設計

3.1 雙前橋轉向機構原理應用

載貨汽車轉向系統的性能，直接影響著汽車的機動性、靈活性，也關系著汽車是否能夠保持平穩的直線行駛，是否能夠提高燃油的經濟性，延長輪胎的使用壽命，為此要設計有效的載貨汽車轉向系統。雙前橋轉向結構則是對載貨汽車轉向系統結構的一種優化，以促使載貨汽車在進行轉向的時候，所有輪胎保持純滾動狀態，減少輪胎磨損率，使之轉向阻力矩和轉彎直徑變小，與此同時還要避免載貨汽車輪胎在轉向的時候出現橫向滑移狀況。要求載貨汽車的每一個輪胎，都圍繞同一個中心點轉動。

3.2 優化雙前橋轉向系統轉向梯形模型

雙前橋轉向系統中，載貨汽車中的轉向同時進行，需要優化兩個轉向軸的梯形機構，其主要分為兩種機構類型，一種是整體式轉向梯形機構，另一種是斷開式轉向梯形機構。首先，要建立雙前橋轉向系統轉向梯形數學模型。作出基本的模型設定，需注意以下幾點：一是載貨汽車在轉向的時候，其行駛速度比直行的時候要慢，采取勻速行駛，車輛的側向慣性力小;二是在轉向的時候，應當設置車輪為剛性，忽視車輪彈性側偏對轉向運動產生的影響;三是車輛每一個車輪的瞬時轉向中心假定為后橋中心延長線上。根據上述三點，可利用函數知識，來進行目標函數推導工作。為使車輛在轉向時各輪胎的轉角滿足以下關系，將專項梯形結構期望函數表示為以下公式：一是θ1i=cot-1（cotθ1i-K/L1）;二是θ2i=cot-1（cotθ2i-K/L2），車輛內外角轉角關系圖如下：

其次，在選擇轉向梯形設計方法的時候，可采用平面轉向梯形設計法，也可以應用空間轉向梯形設計法。當載貨汽車車輪轉角數值在二十度之內時，增加梯形臂長度，或是減小梯形底角度數，都能提高轉向性能;當載貨汽車車輪轉角數過大的時候，轉向梯形性能也會隨之下降。因此，在設計和優化雙前橋轉向系統轉向梯形結構的時候，一定要進行綜合性考慮，不可只關注于某一個參數，而忽視了其他參數的影響。

4 結束語

在設計載貨汽車轉向系統的時候，一定要確保車輛行駛的穩定性，充分發揮現代科學技術的作用，應用動力轉向器，以達到良好的轉向效果。

參考文獻：

[1]周忠偉.汽車轉向系統模態分析研究[J].科技經濟導刊，2017（18）：60+63.