汽车转向系统性能评价及其影响因素

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：左右车轮的运动状态是否协调一致，转向中心是否为同一中心均会影响操纵稳定性。震动降低了汽车操纵稳定性，使轮胎磨损加剧，增加了转向机构的动载荷，降低了零件的使用寿命，影响行驶安全。

【知识引导】

转向系统对汽车行驶的安全性能和操纵性能有极大的影响。随着汽车速度的提高，操纵稳定性显得越来越重要，它不仅影响着汽车的行驶安全，而且与运输生产率及驾驶员的疲劳强度有关。按照国家标准《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2017）的规定，对转向系统的一般要求主要有：

① 考虑我国内地规定车辆靠右侧行驶，在我国内地使用的方向盘不得设置于右侧（特殊车辆除外）。

② 要求方向盘应转动灵活、操纵方便。

③ 要求转向系统在任何操作位置上都不与其他部件出现干涉现象。

④ 转向轮转向后应能够自动回正，以使机动车具有稳定的直线行驶能力。

⑤ 机动车在平坦、干燥、坚实的路面上行驶时不应跑偏，方向盘不应有摆振或路感不灵等现象。

⑥ 转向节，转向臂，转向横、直拉杆以及球头销不允许有裂纹和损伤，球头销不得松旷，汽车改装或修理时横、直拉杆不允许拼焊。

以上要求都与转向系和行驶系的结构参数有关，一般采用人工方法或路试方法检验。

知识点一　汽车操纵性与汽车稳定性

汽车操作性和稳定性统称为车辆的操纵稳定性。

1.汽车操纵性的概念

汽车操纵性是指驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶以及按驾驶员愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的能力。

2.汽车操纵性的评价指标

（1）在规定车速下，汽车质心曲线轨迹与转向盘转角的关系；

（2）以规定角速度迅速转动转向盘以后，汽车转向横摆角速度随时间变化的关系；

（3）汽车在进行圆周行驶时其转向盘上的作用力与汽车侧向加速度的关系；

（4）为保证额定车速行驶的汽车轨迹曲率半径能按要求变化，必须在转向盘上施加作用力。

3.汽车稳定性的概念

汽车在行驶过程中具有抵抗力图改变其行驶方向的各种干扰，并保持稳定行驶的能力。

4.影响操纵稳定性的因素

（1）结构因素(https://www.chuimin.cn)

① 转向系统性能参数，包括转向系传动比、转向系效率、转向器的啮合特性、转向系刚度等。

② 整车参数，包括车辆的重心位置、轴距、轮距、质量分配系数、轮胎形式和气压、悬挂导向装置等。

（2）使用因素

① 道路状况。道路的宽窄、湿滑、附着系数等均会对操纵稳定性带来影响。

② 气候条件。例如阴雨天气、暴雨天气会降低路面的附着系数，对操纵稳定性带来考验。

③ 左右车轮运动状态。左右车轮的运动状态是否协调一致，转向中心是否为同一中心均会影响操纵稳定性。

知识点二　转向操纵轻便性

转向操纵轻便性是指驾驶员操纵转向盘的容易程度。转向沉重容易使驾驶员产生驾驶疲劳或使车辆操纵失控而导致交通事故，故通常采用转向助力装置。

常用的转向助力装置有液压助力式、气压助力式和电动机助力式等。

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图3-1　汽车转弯半径示意图

知识点三　最小转弯直径

车辆在转向过程中，转向盘向左或向右转到极限位置时，车辆外转向轮印迹中心在其支承面上的轨迹圆直径中的较大者，称为车辆最小转弯直径，如图3-1 所示，图中O 点即为转向中心，转向中心距车辆外转向轮印迹中心的距离即为转弯半径。

最小转弯半径表示车辆在最小面积印迹中心内的回转能力和通过狭窄弯曲地带或绕过障碍物的能力。最小转弯半径越小，表明汽车的机动性能越好。表 3-1 表明了不同的汽车类型的最小转弯半径。

表3-1　汽车最小转弯半径统计表

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知识点四　转向车轮的稳定效应

当车轮在偶然受外力作用或转向盘稍微转动而偏离直线行驶时，转向轮应有自动回正恢复直线行驶的能力。转向车轮具有的保持自动返回直线行驶的能力，称为转向车轮的稳定效应。转向车轮的稳定效应与车轮定位角和轮胎的横向弹性有关。

知识点五　汽车转向轮的震动

汽车转向轮的震动是指汽车在行驶时，转向轮出现左右摆动和上下跳动。震动降低了汽车操纵稳定性，使轮胎磨损加剧，增加了转向机构的动载荷，降低了零件的使用寿命，影响行驶安全。转向轮的摆动与车辆悬架技术状况、车辆定位、车轮平衡有密切关系。