汽车电动助力转向系统的设计

1、汽车电动助力转向系统的设计汽车电动助力转向系统的设计第 1 章 绪论1、 1 汽车转向系统简介汽车转向系就是用来保持或者改变汽车行驶方向的机构, 在汽车转向行驶时 , 保证各转向轮之间有协调的转角关系。它由转向操纵机构、转向器与转 向传动机构组成。转向系统作为汽车的一个重要组成部分, 其性能的好坏将直接影响到汽车的转向特性、稳定性、与行驶安全性。目前汽车转向技术主要有七大类: 手动转向技术(MS)、液压助力转向技术(HPS)、电控液压助力转向技术(ECHPS 电动助力转向技术(EPS)、四轮转向技术(4WS)、主动前轮转向技术(AFS)与线 控转向技术(SBW)。转向系统市场上以 HPS EC

2、HPS EPS应用为主。电动助力 转向具有节约燃料、有利于环境、可变力转向、易实现产品模块化等优点, 就是一项紧扣当今汽车发展主题的新技术, 她就是目前国内转向技术的研究热点。1、 1、 1 转向系的设计要求(1) 汽车转弯行驶时, 全部车轮应绕瞬时转向中心旋转, 任何车轮不应有侧滑。不满足这项要求会加速轮胎磨损, 并降低汽车的行驶稳定性。(2) 汽车转型行驶后, 在驾驶员松开转向盘的条件下, 转向轮能自动返回到直线行驶位置, 并稳定行驶。(3) 汽车在任何行驶状态下, 转向轮都不得产生共振, 转向盘没有摆动。(4) 转向传动机构与悬架导向装置共同工作时, 由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小

3、。(5) 保证汽车有较高的机动性, 具有迅速与小转弯行驶能力。(6) 操纵轻便。(7) 转向轮碰撞到障碍物以后, 传给转向盘的反冲力要尽可能小。(8) 转向器与转向传动机构的球头处, 有消除因磨损而产生间隙的调整机构。(9) 在车祸中, 当转向轴与转向盘由于车架或车身变形而共同后移时, 转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。(10) 进行运动校核, 保证转向轮与转向盘转动方向一致。1、 2 EPS 的特点及发展现状1、 2、 1 EPS 与其她系统比较对于电动助力转向机构(EPS), 电动机仅在汽车转向时才工作并消耗蓄电池能量 ; 而对于常流式液压动力转向机构, 因液压泵处于长期工作状

4、态与内泄漏等原因要消耗较多的能量。两者比较, 电动助力转向的燃料消耗率仅为液压动力转向的16%- 20%液压动力转向机构的工作介质就是油, 任何部位出现漏油, 油压将建立不起来 , 不仅失去助力效能, 并对环境造成污染。当发动机出现故障停止工作时 , 液压泵也不工作, 结果也会丧失助力效能, 这就降低了工作可靠性。电动助力转向机构不存在漏油的问题, 只要蓄电池内有电提供给电动助力转向机构,就能有助力作用, 所以工作可靠。若液压动力转向机构的油路进入空气或者贮油罐油面过低, 工作时将产生较大噪声, 在排除气体之前会影响助力效果; 而电动助力转向仅在电动机工作时有轻微的噪声。电动助力转向与液压动力

5、转向比较, 转动转向盘时仅需克服转向器的摩擦阻力 , 不存在回位弹簧阻力与反映路感的油压阻力。电动助力转向还有整体结构紧凑、部件少、占用的空间尺寸小、质量比液压动力转向约轻20%25%以及汽车上容易布置等优点。1、 2、 2 EPS 的特点(1)EPS 节能环保。由于发动机运转时, 液压泵始终处于工作状态, 液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了 3%5%而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件，可独 立于发动机工作,EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向 系统的燃油泄漏问题,EPS 通过电子控制,对环境几乎没有污染。(2)EPS 装配方便。EPS 的主要部件可以集成在一起

6、,易于布置,与液压动力转向相比减少了许多原件 ,没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等,原件数目少,装配方便 ,节约时间。(3)EPS 效率高。液压动力转向系统效率一般在 60%70%而EPS得效率较高，可高达90%乂上。(4)EPS 路感好。传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数, 工作驱动力大, 但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性与路感。而EPS系统的滞后性可以通过EPS空制器的软彳加以补偿,就是汽车在各种速度下都能得到满意的转向助 力。(5)EPS 回正性好。EPS系统结构简单,不仅操彳简便，还可以通过调整EPS控制器的软件，得 到最佳的回正性, 从而改善汽车

7、的操纵稳定性与舒适性。(6) 动力性。EPS 系统可随车速的高低主动分配转向力, 不直接消耗发动机功率, 只在转向时才起助力作用，保障发动机充足动力。(不像HPS液压系统，即使在不转 向时 , 油泵也一直运转处于工作状态, 降低了使用寿命)1、 2、 3 EPS 在国内外的应用状况国外EPS的发展之路：因为微型轿车上狭小的发动机舱空间给液压助力转向系统的安装带来了很大的麻烦，而EPS原件比较少，重量轻，装配方便，比较适合在微型轿车上安 装。因此在国外，EPS系统首先就是在微型轿车上发展起来的。上世纪80年代初期，日本铃木公司首次在其Cervo轿车上安装了 EPS系统, 随后还应用在其Alto车

8、上。此后,EPS在日本得到迅速发展。出于节能环保的 考虑，欧、美等国的汽车公司也相继对EPS进行了开发与研究。虽然比日本晚了十年时间, 但就是欧美国家的开发力度比较大, 所选择的产品类型也有所不同。日本起初选择了技术相对成熟的有刷电机。有刷电机比较成熟, 在汽车上的应用较广, 比如雨刷、车窗等部分, 稍作改进就适应了 EPS的要求，因此研发周期较短，上世纪80年代末期就开始产业化，主要装配在微型车上。而欧美则选择了难度较大的无刷电机, 但就是电子控制系统比较复杂, 延长了研发周期。直到90年代中期欧美才开始量产。从长远发展瞧 , 有刷电机存在一定弊端, 比如电机产生的噪声较难克服, 磨损较严重

9、, 存在电磁干扰等问题。因此，日本现在国内装配的 EPS也逐渐转向无刷电机了。国内EPS的发展现状：我国汽车电子行业的总体发展相对滞后, 但就是 , 随着汽车对环保、节能与安全性要求的进一步提高，代表着现代汽车转向系统的发展方向的EPS电动助力转向系统已被我国列为高新科技产业项目之一, 国内各大院校、科研机构与企业在进行EPSft术的研究,也有少数供应商能批量提供转向轴式的 EPS系 统。但总的来讲目前国内EPS技术还不成熟；供应商所提供的EPS系统还未达 到产品级的要求, 且类型单一, 还不能满足整车厂需要。据悉, 自主品牌研发的EPS系统离产业化就差整车厂批量装车认可这一台阶了，相信很快就

10、可以实现量产。EPS系统就是未来动力转向系统的一个发展趋势。1、 3 本课题的研究意义随着科技的发展与人们生活水平及环保意识的提高, 汽车转向助力肯定会向更轻便、更节能、更安全的方向发展, 而本课题正就是沿着这个方向对汽车的转向系统进行了研究。现存的汽车,大部分都就是传统液压助力转向系统,甚至没有助力转向系统,电动助力转向系统能提供比其更安全、更舒适的转向操控性与节能效果。本课题对该系统的进行了深入的研究,并将其应用于实践,这对于推动该系统的发展与最终的产品化应用,对于推动机械、传感器技术与电子器件制造等相关产业的发展,对于提高我国汽车电子化水平与加快转向系统产业化发展具有十分重要的意义。在可

11、预见的将来,电动助力转向系统在汽车领域必定会有广泛的应用。本章小结这一章介绍了现在应用的汽车转向技术,并对电动助力转向系统与液压助力转向系统进行了分析比较。还阐述了EPS的国内外发展状况。汽车电动助力转向系统的设计第2章电动助力转向系统的总体组成2、1电动助力转向系统的机理及类型近年来,电动助力转向机构在乘用车上得到应用，并有良好的发展前景。电 动助力转向机构，除去应当满足对液压式动力转向机构机构的一些相似要求以 外，同时还应当满足：具有故障自诊断与报警功能；有良好的抗振动与抗干扰能 力等;当地面与车轮之间有反向冲击力作用时，电动助力转向机构应迅速反应 ，制止转向盘转动；在过载使用条件下有过载

12、保护功能等。2、1、1电动助力转向系统的机理电动助力转向机构由机械转向器与电动助力部分相结合构成。电动助力部分包括电动机、电池、传感器与控制器（ECU）及线束，有的还有减速机构与电磁离合器等（图2-1）图2-1电动助力转向机构示意图目前用于乘用车的电动助力转向机构的转向器，均采用齿轮齿条式转向器。其功能除用来传递来自转向盘的力矩与运动以外，还有增扭、降速作用转向过程中，电动机将来自蓄电池的电能转变为机械能向转向系输出而构成 转向助力矩，并完成助力作用。与电动机连接的减速机构有蜗轮蜗杆、滚珠螺 杆螺母或行星齿轮机构等，其作用也就是降速、增扭。装在减速机构附近的离 合器（通常为电磁离合器）就是为了

13、保证电动助力转向机构只在预先设定的行 驶速度范围内工作。在车速达到某一设定值时 ，离合器分离，并暂时停止电动 机的助力作用。与此同时，转向机构也暂时转为机械式转向机构。当电动机发 生故障时，离合器也自动分离。离合器分离后再行转向时，可不必因带动电动机而消耗驾驶员体力。单片式电磁离合器包括主动轮、从动轴、压盘、磁化 线圈与滑环等。1、主动轮2、磁化线圈3、压盘4、花键5、从动轴6轴承7滑环8电动机图2-2电磁离合器工作原理简图其工作原理如图所示，装有磁化线圈2的主动轮1与电动机轴固定连接， 来自控制器的控制电流经滑环 7输入磁化线圈，于就是主动轮产生电磁吸力， 将压盘3吸到主动轮上，然后电动机的

14、动力经主动轮、压盘及压盘毂上的花键 传给从动轴5,实现助力作用。汽车以较高车速转向行驶，作用在转向盘上的力矩将减小，以至于达到无 需助力的程度，此时可设定：达到此车速时，电磁离合器停止工作。还有，在电 动机停止工作以后，电磁离合器在控制器的控制下也要分离或者自动分离。此后,在进行再进行转向将不存在助力作用 ，直至电动机恢复工作为止。电动助力转向机构的工作原理如下 ：当驾驶员对转向盘施力并转动转向盘时，位于转向盘下方与转向轴连接 的转矩传感器将经扭杆弹簧连接在一起的上、下转向轴的相对转动角位移信 号转变为电信号传至控制器，在同一时刻车速信号也传至控制器。根据以上两 信号，控制器确定电动机的旋转方

15、向与助力转矩的大小。之后，控制器将输出的数字量经D/A转换器，转换为模拟量，并将其输入电流控制电路。电流控制 电路将来自微机的电流命令值同电动机电流的实际值进行比较后生成一个差 值信号，同时将此信号送往电动机驱动电路 ，该电路驱动电动机，并向电动机 提供控制电流，完成助力转向作用。2、1、2电动助力转向系统的类型EPS系统依据电动机布置位置的不同可分为转向轴助力式、小齿轮助力 式、齿条助力式三个基本类型(图2-3)a)b)c)a)转向轴助力式 b)齿轮助力式c) 齿条助力式图2-3 EPS系统的类型(1)转向轴助力式 转向轴助力式电动助力转向机构的电动机布置在靠 近转向盘下方，并经蜗轮蜗杆机构

16、与转向轴连接(图2-3a)。这种布置方案的特点就是：由于转向轴助力式电动助力转向的电动机布置在驾驶室内，所以有良好汽车电动助力转向系统的设计的工作条件; 因电动机输出的助力转矩经过减速机构增大后传给转向轴, 所以电动机输出的助力转矩相对小些, 电动机尺寸也小, 这又有利于在车上布置与减轻质量; 电动机、转矩传感器、减速机构、电磁离合器等装为一体就是结构紧凑 , 上述部件又与转向器分开, 故拆装与维修工作容易进行; 转向器仍然可以采用通用的典型结构齿轮齿条式转向器; 电动机距驾驶员与转向盘近, 电动机的工作噪声与振动直接影响驾驶员; 转向轴等零件也要承受来自电动机输出的助力转矩的作用, 为使其强

17、度足够, 必须增大受载件的尺寸; 尽管电动机的尺寸不大, 但因这种布置方案的电动机靠近方向盘, 为了不影响驾驶员腿部的动作 , 在布置时仍然有一定的困难。(2) 齿轮助力式齿轮助力式电动助力转向机构的电动机布置在与转向器主动齿轮相连接的位置( 图 2-3b), 并通过驱动主动齿轮实现助力。这种布置方案的特点就是:电动机布置在地板下方、转向器上部, 工作条件比较差对密封要求较高;电动机的助力转矩基于与转向轴助力式相同的原因可以小些, 因而电动机尺寸小 , 同时转矩传感器、减速机构等的结构紧凑、尺寸也小, 这将有利于在整车上的布置与减小质量; 转向轴等位于转向器主动齿轮以上的零部件, 不承受电动机

18、输出的助力转矩的作用, 故尺寸可以小些; 电动机距驾驶员远些, 它的动作噪声对驾驶员影响不大, 但震动仍然会传到转向盘; 电动机、转矩传感器、电磁离合器、减速机构等与转向器主动齿轮装在一个总成内, 拆装时会因相互影响而出现一定的困难; 转向器与典型的转向器不能通用, 需要单独设计、制造。(3) 齿条助力式齿条助力式电动助力转向机构的电动机与减速机构等布置在齿条处( 图 2-3c), 并直接驱动齿条实现助力。这种布置方案的特点就是:电动机位于地板下方, 相比之下, 工作噪声与振动对驾驶员的影响都小些电动机减速机构等不占据转向盘至地板这段空间, 因而有利于转向轴的布置,驾驶员腿部的动作不会受到它们

19、的干扰; 转向轴直至转向器主动齿轮均不承受来自电动机的助力转矩作用, 故她们的尺寸能小些; 电动机、减速机构等工作在地板下方, 条件较差, 对密封要求良好; 电动机输出的助力转矩只经过减速机构增扭, 没有经过转向器增扭, 因而必须增大电动机输出的助力转矩才能有良好的助力效果, 随之而来的就是电动机尺寸增大、质量增加; 转向器结构与典型的相差很多, 必须单独设计制造; 采用滚珠螺杆螺母减速机构时, 会增加制造难度与成本; 电动机、转向器占用的空间虽然大一些, 但用于前轴负荷大 , 前部空间相对宽松一些的乘用车上不就是十分突出的问题。汽车电动助力转向系统的设计2、2电动助力转向系统的关键部件EPS

20、主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构与电子控制单元 EClffl 成。2、2、1扭矩传感器扭矩传感器检测扭转杆扭转变形，并将其转变为电子信号并输出至电子控制单元，就是电动助力转向系统的关键部件之一。扭距传感器由分相器单元 1、分相器单元2及扭杆组成（如图2-4）。图2-4扭距传感器转子部分的分相器单元1周定于转向主轴，转子部分的分相器单元 2固定 于转向传动轴。扭转杆扭转后，使两个分相器单元产生一个相对角度，电子控 制单元根据两个分相器的相对位置决定对 EPS电动机提供多少电压。2、2、2 车速传感器车速传感器的功能就是测量汽车的行驶速度。目前 ，轿车EPS控制器一般 都从整车CAN

21、总线中提取车速信号。2、2、3 电动机电动机由转角传感器、定子及转子组成（如图2-5）。将电动机与减速机构布置在齿条处，并直接驱动齿条实现助力。通过转角传感器检测电动机的旋转角度防止扭矩波动。图2-5电动机结构2、2、4减速机构减速机构采用滚珠式减速齿轮机构，将其固定在电动机的转子上。电动机 的转动传到减速机构，经过滚珠及蜗杆传到齿条轴上。滚珠在机构内部经过导 向进行循环。修政日期大小巴齿轮齿氟dwg2017/9/1& 10:45AutoCAD 囹形312 KBX转向操纵机构带班念dwg2017/5/1S 10:45AutoCAP盘彤137 KB目录dot2017/9/1 a 10:43Mic

22、rosoft Office.41 KB汽车电动电力晴向盂统的设比dw2017/9/1 a 10:45Microsoft Office,.,1.893 Cos30=138、564mmDC OC OD =160-138、564=21、436 mmAD OAsin30 =80 mmAA DC AEa CE BEb 340mm AC ADA EaAeA-AA2 = 3402 21.4362 =339、3mmCEa AEa AC =339、3-80=259、32mml1 CE CEa=340-259、32=80、7mm图3、4转向横拉杆的运动分析简图同理计算转向轮左转 30 ,转向节由OC绕圆心。转至O

23、B时，齿条左端点E移至Eb的距离为l2DB DA =80mm DC BB2222BEb BEb BB 34021.436 =339、3mml2 EEB CB B Eb CE =80+339、3-340=79、3mm齿轮齿条啮合长度应大于11 I2即L 11 l2=80、7+79、3=160mm取 L=200mm3、2、4齿轮齿条传动受力分析若略去齿面间的摩擦力，则作用于节点P的法向力Fn可分解为径向力Fr与分力F,分力F又可分解为圆周力Ft与轴向力Fa。Ft2Ti /di=2X35000/16=4375 NFrFt tan n / cos 4375tan20 /cos14二1641、12NFa

24、Ft tan4375tan14 =1090、8 N3、2、5齿轮轴的强度校核1、轴的受力分析画轴的受力简图(2)计算支承反力在垂直面上”.1F RAVl1F - a1 2I239 1641 1091788932NF RBVFr1F RAV1641 932 709 N在水平面上F RAHFrbh4375 2187.5N画弯矩图 在水平面上,a-a剖面左侧、右侧M aH M aHF RAHl12187.539 85312.5N mm在垂直面上,a-a剖面左侧MaVF RAV l1932 3936348 N mma-a剖面右侧MavFRBV l2709 3927651N mm合成弯矩,a-aMaa-

25、a剖面右侧剖面左侧,M【M 2V_22_.85312.53634892732.9N mmMa画转矩图 转矩由机械设计4查得1b60MPa, 0b100MPa ,册/ob =60/100=0、6。85312.52 276512 89681.7N mmT % d/2=4375X 16/2=46636、4 N mm2、判断危险剖面显然,a-a截面左侧合成弯矩最大、扭矩为 T,该截面左侧可能就是危险剖面。3、轴的弯扭合成强度校核a-a截面左侧2 ( T)2d33224.73 33231484 .8mm8056420.6 46636.41484.82MPa 57.4MPa 4、轴的疲劳强度安全系数校核查

26、得 b 650MPa ,1 300MPa ,1 155MPa ;0.2,0.1a-a截面左侧WT3d3一 2W 2 1484.8 2969.6mm316查得 K 2.10, K1.72;由表查得绝对尺寸系数0.91,0.89;轴经磨削加工，查得质量系数0=1、00则弯曲应力80564 .MPa 54.3MPa1484.8应力幅b 54.3MPa平均应力切应力Wt46636.4 MPa2969.615.7MPaMPa7.9MPa安全系数300 2.392.1054.3 0.2 01.0 0.91155- 10.151.72 7.9 0.1 01.0 0.892.39 10.152 一 2S22.

27、33.2.392 10.152查得许用安全系数S=1、31、5,显然SS,故a-a剖面安全本章小结本章就是电动助力转向系统的设计，主要内容如下：(1)介绍了电动助力转向系统的一种设计方法，这种设计方法就是有其可 行性的，能够设计出符合助力要求的电动助力转向系统，该设计方法在现实中就是比较合适的。(2)对电动助力转向系统中的齿轮齿条转向器的主要元件进行的详细的介绍，并且给出了一些参考的转向系参数汽车电动助力转向系统的设计(3) 根据已知条件, 对电动助力转向系统中的齿轮齿条式转向器进行了齿轮轴与齿条的设计计算。汽车电动助力转向系统的设计第4章 转向传动机构的优化设计4、1 结构与布置齿轮齿条式转

28、向器因结构简单紧凑、制造工艺简便等优点，既适用于整体式前轴，也适用于采用独立悬架的断开式前轴 ，被广泛地应用在轿车、轻型 客货车、微型汽车等车辆上。其中 ，与之配用的转向传动机构同传统的整体 式转向梯形机构相比有其特殊之处。一般来说，这种转向系统的结构大多如图 4-1所示。*$向轴1的末端与转 向器的齿轮轴2直接相连或通过万向节轴相连，齿轮2与装于同一壳体的齿条 3啮合，外壳则固定于车身或车架上。齿条通过两端的球较接头与两根分开的 横拉杆4、7相连,两横拉杆又通过球头销与左右车轮上的梯形臂5、6相连。因此，齿条3既就是转向器的传动件又就是转向梯形机构中三段式横拉杆的 一部分。绝大多数齿轮齿条式

29、转向器都布置在轴前后方，这样既可避让开发动机的下部，又便于与转向轴下端连接。安装时，齿条轴线应与汽车纵向对称轴 垂直，而且当转向器处于中立位置时，齿条两端球较中心应对称地处于汽车 纵向对称轴的两侧。图4-1转向系统结构简图对于给定的汽车，其轴距L、主销后倾角B以及左右两主销轴线延长线与 地面交点之间的距离 K匀为已知定值。对于选定的转向器,其齿条两端球较中心距也为已知定值。因而在设计转向传动机构时，需要确定的参数为梯形底角丫、梯形臂长li以及齿条轴线到梯形底边的安装距离 ho而横拉杆长12则可 由转向传动机构的上述参数以及已知的汽车参数K与转向器参数 确定。其关系式为:l2211cos ) (

30、l1sinh)2(4-1)4、2用解析法求内、外轮转角关系转动转向盘时，齿条便向左或向右移动，使左右两边的杆系产生不同的 运动，从而使左右车轮分别获得一个转角。以汽车左转弯为例，此时右轮为外轮，外轮一侧的杆系运动如图4-2所示。设齿条向右移过某一行程 S,通过 右横拉杆推动右梯形臂，使之转过0。图4-2外轮一侧杆系运动情况取梯形右底角顶点O为坐标原点，X、YW方向如图5-2所示，则可导出齿 条行程St外轮转角0的关系：c K M22S11cos() J2 痴(0)h (4-2)另外，由图4-2可知：arctg2hK M 2sarc/L 2. 2OE2 l222l1 OE1OE1S)2h2l2（

31、K7M S）2 h2 l2 o arccos2li （K M S）2 h2 2而内轮一侧的运动则如图4-3所示， 拉杆拉动左梯形臂转过，。2harctg ()K M 2s(4-3)齿条右移了相同的行程 S,通过左横图4-3内轮一侧杆系运动情况取梯形左底角顶点01为坐标原点，X、Y轴方向如图5-3所示，则同样可导 出齿条行程St内轮转角，的关系，即：S 11 cos( i) ,l 2 lsin(i) h2(4-4)l22hl1i arctg arccosK M 2S22S)2 h2K M 222l1；(2 S)2h2U (4-5)因此，利用公式（4-2）便可求出对应于任一外轮转角0的齿条行程S,

32、再将S代入公式（4-5）即可求出相应的内轮转 i角。把公式（4-2）与（4-5）结合起 来便可将i表示为0的函数，记作：i F（ 0）反之，也可利用公式（4-4）求出对应于任一内轮转角i的齿条行程S,再将S代入公式（4-3）即可求出相应的外轮转角0。将公式（4-4）与（4-5）结合起来可将0表示为i的函数，记作：0( i)4、3转向传动机构的优化设计4、3、1目标函数的建立众所周知，在不计轮胎侧偏时，实现转向轮纯滚动、无侧滑转向的条件 就是内、外轮转角具有如图4-4所示的理想的关系,即：Kctg 0 ctg it (4-6)式中 T 计及主销后倾角 时的计算轴距详细D=W=G图二纸:三二1爸爸

33、五四0六3231885406| 1!能福资科男19岁;7月13日(公巨鳖畦属虎照子树与尊u蓬的空间全套资料低拾10快起T L r tgL汽车轴距r车轮滚动半径由式(4-6)可将理想的内轮转角让表示为0的函数，即:it反之，取内轮转角数，即：一.、, K、f ( 0) arcctg(ctg 0 )i为自变量时，理想的外轮转角(4-7)Ot也可表小为i的函ot(i) arcctg (ctg i K)(4-8)而由转向梯形机构所提供的内、外实际转角关系为前述的9i =F( 8 0)或8 0=(8 i),因此，转向梯形机构优化设计的目标就就是要在规定的转角范围内使实际的内或外轮转角尽量地接近对应的理想

34、的内或外轮转角。为了综合评价在全部转角范围内两者接近的精确程度，并考虑到在最常使用的中小转角时希望两者尽量接近，因此建议用两函数的加权均方根误差作为评价指标。即：o maxI _2WoF(o) f ( o)(4-9)o max o 1 , 2i max.12，一、oWi( i)( i)(4-10) i max i 1 ,2两式中的加权因子W。、Wi为： _ o_ o1.5(0 o 10 ) _ ooW0 Wi1.0(10o20 )0.5(20o omax)（4-9）、（4-10）两式就是等价的，可根据具体情况任取其中之一作为极 小化目标函数。图4-4理想的内、外轮转交关系4、3、2设计变量与约束条件对于给定的汽车与选定的转向器，转向梯形机构尚有梯形臂长11、底角丫 与安装距离h三个设计变量。其中底角T可按经验公式先选一个初始值 ,然后 再增加或减小，进行优化搜索。而11及h的选择则要结合约束条件来考虑。第一，要保证梯形臂不与车轮上的零部件 （如轮胎、轮辆或制动底板）发生干涉，故要满足：Aoy Ay min 0式中 Aoy 梯形臂球头销中心的 Y坐标值(见图4-3)Aymin车轮上可能与梯形臂干涉部位的Y坐标值1311cosAymin0,所以可知当11选定时的可取值上限为arc