載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析

于剛 湯凱輝

摘 要：本文主要簡單介紹了載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，闡述了轉(zhuǎn)向梯形的分類和結(jié)構(gòu)，探討載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計，以轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的載貨汽車轉(zhuǎn)向方式，優(yōu)化其轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，加強(qiáng)對載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，豐富載貨汽車技術(shù)理論體系，從而使載貨汽車的轉(zhuǎn)向更加輕便，提高載貨汽車的性能，保障駕駛?cè)藛T的安全。

關(guān)鍵詞：載貨汽車;轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)向梯形;系統(tǒng)設(shè)計

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸行業(yè)也隨之蓬勃發(fā)展，取得了不錯的成績，受到人們的廣泛關(guān)注。在交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展過程中，載貨汽車是其中一項重要交通工具，為充分發(fā)揮載貨汽車的交通運(yùn)輸作用，提高其運(yùn)輸效率和安全性，應(yīng)當(dāng)予以高度重視，不容忽視。要加強(qiáng)對載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，幫助駕駛員更好地操作轉(zhuǎn)向盤，提升載貨汽車的轉(zhuǎn)向性能，保障其安全性。

1 載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)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(shè)機(jī)構(gòu)，來改變車輪的偏移角度。應(yīng)當(dāng)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?zhèn)认蚋蓴_力，而出現(xiàn)自動偏轉(zhuǎn)的狀況。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為兩大類別，一類是機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，另一類是動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是駕駛員通過手動控制方向盤，來達(dá)到轉(zhuǎn)向目的。部分汽車中會設(shè)置專門的動力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，來幫助駕駛員轉(zhuǎn)向，消除駕駛疲勞。載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)如圖1。在設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的時候，要達(dá)到以下要求：一是所設(shè)計的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)要便于操作，駕駛員在轉(zhuǎn)向的時候應(yīng)當(dāng)感到輕松便捷;二是要保障轉(zhuǎn)向時候汽車運(yùn)行的安全性;三是在進(jìn)行轉(zhuǎn)向之后，方向盤應(yīng)當(dāng)具備自動回正能力，以確保汽車能夠穩(wěn)定的直線行駛;四是當(dāng)前輪受到?jīng)_擊的時候，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞的反向沖擊力要小[1]。

2 轉(zhuǎn)向梯形的分類和結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)向梯形可以分為兩種形式，一種是斷開式轉(zhuǎn)向梯形，另一種是整體式轉(zhuǎn)向梯形。在應(yīng)用這兩種轉(zhuǎn)向梯形類型的時候，都必須根據(jù)實(shí)際情況來科學(xué)的設(shè)計各項參數(shù)，以保障載貨汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)向的時候，其所有的輪胎都能圍繞一個瞬時中心運(yùn)行，使之能夠形成純滾動運(yùn)動，并且不會發(fā)生橫向的滑動。轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角應(yīng)當(dāng)控制在合理范圍內(nèi)，以使總體布置的最小轉(zhuǎn)彎直徑值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求。整體式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)由三部分組成：一部分是轉(zhuǎn)向橫拉桿，一部分是轉(zhuǎn)向梯形臂，另一部分是汽車前軸。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于制作成本比較低，缺點(diǎn)在于一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上下跳動時會對汽車運(yùn)行造成一定的影響;斷開式轉(zhuǎn)向梯形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其橫拉桿是斷開的，斷開點(diǎn)的位置設(shè)計，需要考慮獨(dú)立懸架形式。

3 載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 雙前橋轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)原理應(yīng)用

載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能，直接影響著汽車的機(jī)動性、靈活性，也關(guān)系著汽車是否能夠保持平穩(wěn)的直線行駛，是否能夠提高燃油的經(jīng)濟(jì)性，延長輪胎的使用壽命，為此要設(shè)計有效的載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。雙前橋轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)則是對載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化，以促使載貨汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)向的時候，所有輪胎保持純滾動狀態(tài)，減少輪胎磨損率，使之轉(zhuǎn)向阻力矩和轉(zhuǎn)彎直徑變小，與此同時還要避免載貨汽車輪胎在轉(zhuǎn)向的時候出現(xiàn)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(diǎn)轉(zhuǎn)動。

3.2 優(yōu)化雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向梯形模型

雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，載貨汽車中的轉(zhuǎn)向同時進(jìn)行，需要優(yōu)化兩個轉(zhuǎn)向軸的梯形機(jī)構(gòu)，其主要分為兩種機(jī)構(gòu)類型，一種是整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，另一種是斷開式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)。首先，要建立雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向梯形數(shù)學(xué)模型。作出基本的模型設(shè)定，需注意以下幾點(diǎn)：一是載貨汽車在轉(zhuǎn)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(cè)向慣性力小;二是在轉(zhuǎn)向的時候，應(yīng)當(dāng)設(shè)置車輪為剛性，忽視車輪彈性側(cè)偏對轉(zhuǎn)向運(yùn)動產(chǎn)生的影響;三是車輛每一個車輪的瞬時轉(zhuǎn)向中心假定為后橋中心延長線上。根據(jù)上述三點(diǎn)，可利用函數(shù)知識，來進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)推導(dǎo)工作。為使車輛在轉(zhuǎn)向時各輪胎的轉(zhuǎn)角滿足以下關(guān)系，將專項梯形結(jié)構(gòu)期望函數(shù)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(nèi)外角轉(zhuǎn)角關(guān)系圖如下：

其次，在選擇轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計方法的時候，可采用平面轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計法，也可以應(yīng)用空間轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計法。當(dāng)載貨汽車車輪轉(zhuǎn)角數(shù)值在二十度之內(nèi)時，增加梯形臂長度，或是減小梯形底角度數(shù)，都能提高轉(zhuǎn)向性能;當(dāng)載貨汽車車輪轉(zhuǎn)角數(shù)過大的時候，轉(zhuǎn)向梯形性能也會隨之下降。因此，在設(shè)計和優(yōu)化雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)的時候，一定要進(jìn)行綜合性考慮，不可只關(guān)注于某一個參數(shù)，而忽視了其他參數(shù)的影響。

4 結(jié)束語

在設(shè)計載貨汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的時候，一定要確保車輛行駛的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的作用，應(yīng)用動力轉(zhuǎn)向器，以達(dá)到良好的轉(zhuǎn)向效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]周忠偉.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模態(tài)分析研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（18）：60+63.