针对传统汽车机械转向系统转向特性差的特点,利用线控转向系统传动比灵活变化的优点,提出以变传动比为基础的主动转向控制策略,以提高汽车的操纵稳定性。首先分析稳态工况的转向特性,通过固定转向增益值的方法,设计随车速变化的理想转向传动比,从而改善汽车的转向特性。同时,为了提高瞬态工况下汽车转向时的响应速度,增加横摆角速度反馈的控制环节,采用模糊PID控制的方法处理反馈信息,实时补偿前轮转角,实现主动转向。对各控制方法建立Simulink模型,并与CarSim中的整车模型联合仿真,结果表明,以变传动比为基础的主动转向控制策略可以改善汽车转向过程中横摆角速度和质心侧偏角的响应结果,提高汽车的操纵稳定性。

为实现变间隙特性,循环球式转向器中摇臂轴上的齿扇通常设置了偏心距,该偏心齿扇是实现转向器变比传动的重要部件。由于齿扇存在偏心距,会使转向器输出的传动比曲线受到影响,尤其对变比曲线的影响更为明显,且会产生变异。以齿扇几何中心点和摇臂轴轴心点分别建立坐标系,计算分析了偏心齿扇在各转角点上所引起的传动比瞬时变化量,提出了用转向器期望的传动比减去该瞬时变化量来进行修正。依据瞬时修正后的传动比设计偏心齿扇的齿廓曲面,可使转向器输出期望的传动比曲线。同时,提出了定量修正传动比的简化方法,与期望值误差可控制在0.3%以内。

差动轮系助力传动机构传动比为定值的电动助力转向系统,在无电机助力时系统传递效率低,驾驶员体力消耗大。为了解决这一问题,提出了一种变比差动轮系助力传动机构。首先,通过动力学模型分析差动轮系助力传动机构传递效率低的原因,提出系统设计方案;然后,设计了一种连续可导的变传动比曲线函数,并对系统中的非圆齿轮进行设计;最后,建立数学模型对改进方案进行分析,对驾驶员体力消耗量进行计算。结果表明,改进方案后驾驶员体力消耗量降低了9.15%,证明了改进方案的合理性和有效性。

针对目前电动助力转向器在中型清扫车上的应用现状,为了解决电机尺寸过大、应用困难的问题,提出了新型的变传动比传动的设计方案。以某款车型的电动助力转向系统为例,研究了该车所用转向器传动方案及其电机输出力矩变化情况,建立了该转向系统数学模型;结合清扫车使用工况,确定了齿轮齿条变传动比设计参数,进行了相关计算、对比分析,验证了该方案的改进效果。采用新的设计方案可直接缩小助力电机的输出力矩变化范围,降低选取的电机功率值,达到了减小电机尺寸,扩大电动助力转向系统适用范围和节约能源的目的。

为满足汽车高速转弯行驶时的理想转向操控性和安全性、灵敏性,分析汽车双行星齿轮机构主动转向系统变传动比特性.通过选择合适的横摆角速度增益值设计理想变传动比曲线及转向角叠加曲线,并采用基于电流环、转速环的双环串级PID控制策略对主动转向助转角电机特性进行了仿真分析,结果表明该控制策略能有效改善汽车主动转向系统的助力转角电机的电流响应速度、超调量、峰值时间以及转速响应时间和车辆路径跟踪效果,从而提高汽车转向灵敏性和操稳性.

为了充分发挥线控转向可以自由设计角传动比的特性和四轮转向技术在提高汽车操纵稳定性的优点,提出了基于线控转向模糊变传动比和采用LQR最优控制四轮转向相互结合的方法。利用Matlab/Simulink软件对该方法进行建模仿真,并与相同参数的前轮转向、定前后轮转向比四轮转向以及转向系定传动比最优控制四轮转向仿真对比,结果表明,该方法不仅实现了低速时具有较高的转向灵敏性和高速时具有较好的转向稳定性的理想转向特性,而且能够保证在各种工况下质心侧偏角基本为零和横摆角速度瞬态响应的超调量很少,稳定时间缩短,并处于一个相对安全的位置。

介绍了变传动比液压助力转向器的结构和工作原理,比较变转动比转向器和液压助力转向器以及这两者组合后的性能特点,阐明了变传动比转向器与液压助力转向器组合后在城市公交车上的应用效果,提出了变传动比液压助力转向器在使用过程中应注意的问题。