汽车系统电动助力转向系统结构技术

一 概述

转向系统自汽车诞生起就开始了一步步的演化，与其他底盘部件相比，转向系统经历了最多迭代，且还在继续。与三十年前的车型相比，二十年前的车型在一个功能上就有了显著差异，液压转向系统转变为了电机驱动。在过去的十年中，又发生了另一种这样的转变，EPS经历了几次发展，已经成为了ADAS的一部分，不仅是车辆转向的一个因素，还会与操控、舒适性、安全性和转向感相关。转向系统对整车来说非常重要，很大程度上影响行车安全以及驾驶操控性。感受一辆车的操控性能，除了动力、底盘之外，更加直接的第一感触往往来自“路感”，也就是车辆的转向系统。转向系统性能好与不好，除了影响车辆操控性能之外，更关乎车辆的行驶安全。发展到今天，有了各种普遍使用的形式，汽车的转向系统经历了机械转向系统、机械液压助力转向系统、电控液压助力转向系统、电动助力转向系统的发展过程。传统纯机械转向系统几乎被替代，由机械液压助力转向系统（HPS），升级至电子液压助力转向系统（EHPS）之后，由电力驱动的电动助力转向系统（EPS）逐步占据主流。

在现代汽车系统及模块电子化的趋势下，转向系统电子化渗透率加速，电子控制执行系统技术不断涌现，电动助力转向逐步占据主流。

二 定义

汽车行驶中，驾驶员通过操纵转向盘，经过一套传动机构，使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向，确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一整套机构（装置）称为汽车转向系统(Steering System)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向，作用是通过驾驶员转动转向盘，根据需要改变汽车行驶方向。

汽车转向系统能够让汽车按照驾驶员的意愿改变行驶方向，也能让驾驶员利用这套机构，在汽车转向轮受到路面干扰作用自动偏转而改变行驶方向时，使转向轮向相反方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。毋庸置疑，汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要。汽车转向系统和之前介绍的制动系统，都是保证汽车行驶安全的重要系统。

1.转向系统的基本要求

（1）良好的操纵性

（2）合适的转向力和位置感

（3）具有回正功能

（4）适当的路感

（5）工作可靠

（6）节能

（7）低噪声

三 组成(以机械式转向系统为例)

机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，又称人力转向系。汽车转向时，驾驶员作用与转向盘上的力，经过转向轴（转向柱）传到转向器，转向器将转向力放大后，又通过转向传动机构的传递，推动转向轮偏转，致使汽车行驶方向改变。汽车的转向，完全由驾驶员所付的操纵力实现的，操纵较费力，劳动强度较大，无法同时满足转向轻便和转向灵敏，但其具有结构简单、工作可靠、路感性好、维护方便等优点，多应用于中小型货车或轿车上。

汽车机械式转向系统，是指不借助外在动力，依靠驾驶员操作，以驾驶员的体力作为转向动力来源，其中所有力学传递结构都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。其主要结构包括方向盘、转向轴、十字万向节、中间轴、转向器等，具体下图所示。

机械式转向系统结构图  

在汽车转向时，驾驶员转动方向盘，通过转向轴将力矩传递到转向器，经转向器降速增矩后，通过转向摇臂与转向直拉杆传递到转向节臂上，使左转向节以及与其固定的左转向轮绕主销进行偏转运动。同时，左转向节及装于其上的左转向轮发生偏转会将运动通过左转向梯形臂、转向横拉杆以及右转向梯形臂的传递到右转向节，使得右转向节以及与其固定的右转向轮产生相同的偏转运动，从而实现车辆的转向功能。作为完全依靠人力的机械式转向系统，在车辆行驶过程中，人力和机械双重动作的配合，为保证汽车灵活和稳定的形式起到关键作用。 

1.转向操纵机构

转向盘到转向器之间的所有零部件总称。转向操纵机构由方向盘、转向管柱、转向轴、转向传动轴、转向万向节、快拆器、快拆轴、轴承座等组成，它的作用是将驾驶员转动方向盘的力传给转向器。

（1）方向盘

古时候驾驭马车要控制好缰绳，现在驾驶汽车就要控制好方向盘。最早期的汽车方向控制是用舵柄来控制，那是连接在方向舵的控制杆。现在的汽车方向盘，结合安全气囊以及各种控制开关。时髦的环形，加上中间的喇叭，还有用来控制定速以及其他功能的开关。

方向盘是汽车中非常重要的组成部分，是汽车转向系统必不可少的组件，是每个人都非常熟悉的，也是我们开车时所掌握和控制的。因为它可以通过最大程度地控制车轮来确保更安全的驾驶，除了不时操纵的变速杆之外，您的手始终会放在方向盘上。简而言之，方向盘可让您控制汽车在道路上行驶的方向。过去的方向盘直径比较大，也相对较薄，并且主要由硬塑料制成。当今的方向盘设计很有舒适感，经过设计师设计，可以将方向盘设计得很“轻”，方便驾驶员使用，可以很好的握住方向盘。

▲ Audi steering wheel  

方向盘的尺寸在驾驶中很重要，因为尺寸与转动方向盘所需的力成反比。这意味着方向盘的直径越大，转动方向盘所需的力就越小。相反，方向盘的直径越小，转动方向盘所需的力就越大。

转向盘包括轮缘、轮辐、轮毂，轮毂细牙内滑花健与转向轴连接。

转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车的转向盘上还有车速控制开关和安全气囊。

转向盘集电环

转向盘电缆盘

（2）转向轴和转向柱 转向柱管固定在车身上，支承着转向盘；转向轴是连接转向盘和转向器的传动性；转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。 转向轴和转向柱统称为转向管柱，将方向盘连接到转向系统在车轮附近或车轮中的其余部分。大多数现代汽车都配有由两根钢管组成的伸缩式转向轴，其中一根是实心的，另一根是空心的。

1）万向传动装置（转向万向节和转向传动轴）作用：

① 方便布置

②消除安装误差和安装支架变形引起的不利影响

③可以方便的实现转向盘和转向器等部件的通用化和系列化。

2）吸能机构：弯曲支架式、球式、波纹管式等，使用较多的是弯曲支架式。

①弯曲支架式

②钢球滚压变形转向管柱

③波纹关吸能式转向管柱

④网络式吸能式转向管柱

转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量。 ① 转向轴错位缓冲：当发生猛烈撞车时，转向轴上的上、下凸缘盘的销子和销孔脱开，缓和冲击，吸收冲击能量。

②转向轴错位和支架变形缓冲 转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后，转向管柱和支架从仪表板上脱离下来向前移动。这时，一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。

③转向柱管变形吸收冲击能量并缓冲 

网格状或波纹管式转向柱吸能装置：当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时，网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形，吸收冲击能量。

3)可调整的转向机构-调整式

伸缩式转向管柱的调整

2.转向器

转向器(通常也叫转向机)是完成由旋转运动到直线运动的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。转向器是转向系的减速传动装置，一般有1~2个减速传动副。转向器包括齿轮、齿条、弹簧、调整螺钉、锁紧螺母、石墨压块、防尘罩及防尘罩支座、轴承、壳体等。

（1）转向器传动效率

转向器的输入功率与输出功率的比值称为转向器的效率。

转向器的正效率：功率由转向轴输入，由转向传动机构（如转向横拉杠或摇臂）输出的传动效率；

转向器的逆效率：功率由转向传动机构输入，由转向输出的传动效率。

（2）转向器作用

将驾驶员作用在转向盘上的力矩放大，传给转向传动机构。转向器的作用是增大由转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向，获得所要求的摆动速度和角度。即减速增扭、改变扭矩方向。

（3）转向器的分类

1）按其作用力的传递情况，可分为可逆式、不可逆式和极限式三种。

①可逆式转向器：逆效率很高的转向器，可以将路面阻力完全反馈到转向盘，驾驶员路感好，可以实现方向盘的自动回正，但可能易发生“打手”现象，常用。

②不可逆转向器：逆效率很低的转向器，让驾驶员丧失路感，无法根据路面阻力调整方向盘转矩；方向盘不会回正，易磨损，不用。

③极限可逆式转向器：逆效率略高于不可逆式的转向器，可以获得一定的路感，转向盘可自动回正，理想。

现代汽车一般不采用不可逆转向器，大部分采用可逆式转向器，部分越野车辆采用极限可逆式转向器。

2）按结构型式，可分为蜗杆曲柄指销式、循环球式和齿轮齿条式三种；循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、齿轮齿条式和蜗杆曲柄指销式等。从目前使用的普遍程度来看，主要的转向器类型有4种：齿轮齿条式(RP型)、循环球式(BS型)、蜗杆曲柄指销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)等。

据了解，在世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右，齿条齿轮式转向器占40%左右，蜗杆滚轮式转向器占10%左右，其它型式的转向器占5%。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中，齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大，日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用不同类型转向器。在公共汽车中使用的循环球式转向器，已由60年代的62.5%，发展到现今的100%了（蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰）。大、小型货车大都采用循环球式转向器，但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65%，齿条齿轮式占35%。

①齿轮齿条式转向器(RP型)

齿轮齿条式转向器是一种最简单的转向器。齿轮齿条式转向器是利用齿轮的旋转带动齿条左右移动。

a.组成

如下图所示轿车转向器主要由转向齿轮、转向齿条、转向器壳、调整螺钉等组成。

弹簧通过转向齿条压块将转向齿条压紧在转向齿轮上，以保证齿轮齿条始终无间隙啮合，有效地减小转向自由行程，提高操纵灵敏度，而其弹力的大小可由调整螺钉调整。

传动副：转向齿轮（主动件）、转向齿条（从动件）。

弹簧通过垫片、压块将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙配合。弹簧预紧力用调整螺钉调节，螺钉端部起到限位作用，防止跳齿。

转向齿条通过两点支承在壳体上，橡胶支承套、齿轮齿条啮合点。

转向器通过两个U形支架和橡胶管支承并固定在副车架上，转向齿轮与转向轴和转向盘连接，两个转向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。

齿轮齿条转向器的四种结构型式：侧面输入两端输出；中间输入两端输出；侧面输入中间输出；侧面输入一端输出。

两端输出式

中间输出式

转向拉杆用螺栓固定在转向齿条中部，齿条移动带动左右横拉杆移动，实现转向。

b.特点

它的优点是结构简单、紧凑，质量轻、刚度大；转向灵敏，正、逆效率都高，制造容易，成本低廉；省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机构简化，便于布置，而且特别适合于与烛式悬架和麦弗逊式独立悬架配用，还可以直接带动横拉杆，简化转向传动机构；具有结构轻巧，传力杆件少，维修方便，操纵灵敏等优点，目前广泛用于采用前轮独立悬架的轻、微型汽车和中、高级轿车上，如上海大宗桑塔纳、一汽奥迪、天津TJ7100等。

c.工作过程

驾驶员通过转向操纵机构，转向齿轮转动，从而使转向齿条移动，转向齿条通过转向直拉杆、转向摆杆和左右横拉杆，使两车轮绕主销偏转。

d.齿轮齿条转向机的设计

通过上面的介绍已经可以得到手力的大小，转向节臂的位置，断开点的位置，两个断开点之间的距离就是转向机的长度，同时也限制了转向机的布置。

通过需要的最小转弯半径，可以得到齿条的行程，通过方向盘最大转动角度可以得到齿轮的设计数据，通过齿轮齿条的配合得到相应的转动数据。

固定方式：通常采用螺栓螺母链接到车架。

②循环球式转向器(BS型)

循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一，循环球式转向器正、逆袭率都很高，故操纵轻便，寿命长，工作稳定可靠；但是由于逆袭率很高，导致容易将路面冲击力传到方向盘上。

a.组成

循环球式转向器一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道，通道中装入许多钢球。螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球U形导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中，导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球"流道"。

解放CA1092所采用的循环球式转向器由螺杆、螺母、齿条、齿扇、外壳等组成。

b.工作过程

当转动转向盘时，转向螺杆也随之转动，通过钢球将力传给转向螺母，使螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶（摩擦力矩）作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成"球流"。钢球在螺母内绕行两周后，流出螺母进入导管，再由导管流回螺母，随着螺母沿螺杆作轴向移动，其齿条带动齿扇运动，齿扇带动垂臂转动，从而使转向垂臂产生摆动，通过转向传动机构使转向轮偏转完成汽车转向。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。

解放CA1040系类轻型载货汽车循环球-齿条齿扇式转向器。转向螺杆支承在两个推力角接触球轴承上，轴承预紧度用调整垫片调整。

c.特点

正传动效率高达90%~95%，操纵轻便，转向省力；

寿命长，工作平稳可靠；

逆效率也很高，容易打手；

适合用于经常在平坦路面上行驶的中、轻型载货汽车上。

③蜗杆曲柄指销式(WP型)

蜗杆曲柄指销式转向器的传动副（以转向蜗杆为主动件），具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴转动。

a.组成

传动副 主动件：转向蜗杆 从动件：指销

具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上，蜗杆与锥形指销相啮合，指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。

东风EQ140型汽车采用的蜗杆双指销式转向器，主要由壳体、蜗杆、曲柄、指销、转向摇臂轴、上盖、下盖、调整螺塞及螺钉等组成。

双指销式转向器：

每个指销承受的载荷小，因此寿命长

一个指销脱离啮合，另外一个指销仍保持啮合，在采用同样的蜗杆时，运动范围大，所以当行程固定时蜗杆较短；

对蜗杆加工精度要求高

b.工作过程

汽车转向时，通过转向盘和转向轴使蜗杆转动，嵌于螺杆螺旋槽的锥形指销一边自转，一边绕转向摇臂轴摆动，并通过转向传动机构，使汽车转向轮偏转，实现汽车转向。

当转向蜗杆随转向盘转动时，指销沿蜗杆螺旋槽上下移动，并带动曲柄及摇臂轴移动。

3.转向传动机构

从转向器到转向节之间的所有传动杆件（不含转向节）总称为转向传动机构，包括转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向梯形结构等。

转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动（力矩放大）传到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，且使二转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。

（1）转向传动机构的组成和布置因转向器位置和转向轮悬架类型而异，有非独立悬架用转向传动机构和独立悬架用转向机构

1）与非独立悬架配用的转向传动机构

由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件组成，其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁构成。

2）与独立悬架配用的转向传动机构

为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及梯形臂相连。

采用循环球式转向器：摇杆前端固定于车架横梁中部，后端借球头销与转向直拉杆和左右横拉杆相连，转向横拉杆通过球头销与梯形臂连接。

（2）组成

1）转向摇臂

转向器传动副与直拉杆之间的传动件。

循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端与转向器摇臂轴采用锥形细三角花键连接，以调整安装位置到正确角度、同时起到压紧和定位的作用。小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。

2）转向直拉杆

转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件，具有传力和缓冲作用。

球头销连接避免空间运动的干涉，压缩弹簧补偿球头和座的磨损，保证无间隙配合，弹簧预紧力用端部螺塞调整，开口销固定螺塞位置。

3)拉杆

拉杆是转向系统的一部分，其中来自转向器的动力或力被传递到位于每个车轮处的转向节。这种动力的有效传递是使车轮转动的原因。拉杆的长度也可以调节，以便更精确地设置汽车的对准角度。

4)转向中间轴的设计

根据车手的位置，座舱的空间，我们应该尽量找到中间轴合适的布置方式。布置前提是在保证安全，可靠的范围内找到最合适的方式，比如单万向节，无万向节，等速万向节等等。

5)转向横拉杆

转向梯形机构的底边，由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。长度可调，可用来调整前轮前束。

上下球头座用聚甲醛制成，耐磨性好；弹簧保证球头与球头座紧密接触，预紧力由螺塞调整；两接头用螺纹与横拉杆体连接，一端为左旋，一端为右旋，当转动横拉杆体，可调整横拉杆的长度，可以调整前轮前束。

球头座是刚制的；螺孔切口两边无耳孔，用螺栓通过冲压制成的卡箍夹紧在横拉杆体上，简化接头的结构和制造工艺。

关于可调节横拉杆和横拉杆与转向机链接绞点设计与选点

可调节横拉杆的组成：钢管，调节螺母，防松螺母，鱼眼轴承，塞打螺栓螺母及螺栓垫片。

通过两个一正一反螺纹的鱼眼轴承，实现横拉杆长度可调。

关于断开时式转向系统，断开点的选择:

一般常用的断开点选择方式。

由于我们赛车采用的是独立悬架，所以转向梯形采用断开式转向梯形，其主要优点是它与前轮采用的独立悬架相配合，能够保证一侧车轮上、下跳动时不会影响到另一侧车轮。横拉杆上断开点的位置与独立悬架形式有关。采用双横臂独立悬架时，常采用图解法（基于三心定理）确定断开点的位置。如下图所示：

a、延长KBB与KAA，交于立柱AB的瞬心P点，  由P点作直线PS。S点为转向节臂球销中心在悬架杆件(双横臂)所在平面上的投影。当悬架摇臂的轴线斜置时，应以垂直于摇臂轴的平面作为当量平面进行投影和运动分析。

b、延长直线AB与KAKB，交于QAB点，连PQAB直线。

c、连接S和B点，延长直线SB。

d、作直线PQBS，使直线PQAB与PQBS间夹角等于直线PKA与PS间的夹角。当S点低于A点时，PQBS线应低于PQAB线。

e、延长PS与QBSKB,相交于D点，此D点便是横拉杆铰接点(断开点)的理想位置。

三维空间动态跳动确定断开点：

这一步需要在悬架的基础上来做这个转向，悬架的上下摆臂，转向支柱，以及减震器的位置先确定，转向工做才能更好展开的，找转向器的铰点位置需要悬架的摆臂以及转向支柱的硬点先出来，你才能在悬架的基础上来寻找这个铰点位置。

要避免悬架上下跳过程中中引起的跳动转向，你需要用三维来模拟，在悬挂跳动的范围内取三个点，比如说你悬挂跳动行程是上跳150，下跳150，你就取悬挂跳动为0时，转向节臂的铰点所在位置取一个点，然后再上跳120时，再取一个转向节臂的铰点，下跳120时，再取一个铰点。通过这三个点，就能画出一个圆，这个圆的圆心，就是你装向器与横拉杆的球头中心。这样做出来的装向器铰点是比较准的。要在三维里模拟，二维不太准，你的主销有内倾和后倾得角度。

这个梯形底角和转向节臂的长度首先你可以在二维里模拟，主要是通过你画的转向特性曲线来判别是否合理，二维跟三维还是有差别的，二维模拟得出来的梯形底角和你三维校核出来的还是有区别的，二维只是参考，三维用来校核。

当然，这首先需要你给一个转向节臂的长度和梯形底角。

6)转向臂 转向臂用于将由转向联动装置产生的来回运动转换成由转向节执行的旋转运动。转向臂的形状使得它们有助于车辆更有效地转向，而轮胎不会撞到任何车轮或转向机构。

转向节臂设计

转向节臂可以说是转向系统中最重要的部分，转向节臂的设计好坏往往决定了整个转向系统的指向性和转向效率。

转向节臂的设计需求和设计依据：

转向节臂的设计需要的数据有车重，前后轴配重比，轴距，轮距，轮胎数据（轮胎宽度，轮胎类型，接地面积），整车最大重量，主销倾角，摩擦系数。

通过最大车重，轮胎接地面积，摩擦系数，转向机数据，方向盘最大直径，可以得到不同节臂长度（绞点到转向轴线的实际距离）与不同方向盘直径的配合，得到合适的方向盘手力，得到较舒适的驾驶感受，

得到转向节臂的最大受力进行静力学分析，确保转向节臂是可靠性。

阿克曼梯形在转向节臂上的体现:

常规汽车前轮转向阿克曼梯形一般都是通过转向节臂来实现的，通过梯形臂狡点与前轮轴线，转向轴线的狡点之间的夹角来实现阿克曼梯形。

转向节臂在转向轴线上的布置:

通过悬架得到主销后倾角，主销内倾角，转向轴线。转向节臂的布置常规情况是链接到转向轴线上，但是因为轮边结构的复杂性和局限性，常常不能得到理想的布置位置，特别是在前轮独立悬架，双叉臂结构的设计中很难得到合适的位置，转向节臂的位置还会影响后面的横拉杆，转向机的位置，所以位置的选择需要更多的考虑。

7)转向摇臂

转向摇臂是转向器传动副与直拉杆间的传动件。

转向传动机构：转向横拉杆、U型叉、转向节臂。

8)转向梯形的分类：

转向梯形主要分为整体式和断开式。

整体式转向梯形由：转向横拉杆、转向梯形臂、汽车前轴组成，常应用于非独立悬架的汽车上。这种方案具有结构简单，调整前束容易，制造成本低等优点;同时缺点是侧转向轮向上、下跳动时，会影响另一侧转向轮。

断开式转向梯形常应用于独立悬架的汽车上。最主要的优点是能配合独立悬架，保证两侧车轮跳动而互不影响。转向横拉杆是断开的，所以便于布置。但是由于杆系增加，结构变复杂了。容易产生间隙，降低传动效率。

阿克曼梯形 

阿克曼转角的原理：

阿克曼原理的假设条件是转向轮定位角度都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程无侧向力。阿克曼转向特性的基本观点是车辆在转弯过程中，每个车轮绕同一个中心转动，从而保证轮胎与地面间无滑动摩擦而处于摩擦力最小的纯滚动状态。对于两轴乘用车来说，前轮是转向轮，转弯时2个前转向轮的转向中心与后轴轴线延长线相交在一点，即符合阿克曼转向原理。

阿克曼梯形分类：

阿克曼转向梯形（正阿克曼转向梯形）：如图(a)所示，转向时，内侧轮 转角比外侧轮转角大，两前轮轴线的交叉点始终在后轴的延长线上，这个几何 关系保证了所有轮子在没有滑动的情况下自由滚动，因为所有轮子只有一个转 向中心。 平行转向梯形：如图(b)所示，转向时，两前轮轴线互相平行，永远没有交 点。   反阿克曼转向梯形 ：如图(c)所示，转向时，外侧轮转角比内侧轮大，且其 内外轮转角差与阿克曼转向梯形的转角差相等。

对于侧向加速度较小的车（乘用车），为了减少轮胎的磨损，一般使用阿克曼转向梯形。平行转向梯形主要应用于卡车或者客车，而反阿克曼转向梯形，主要应用在侧向加速度较大的车（赛车），优先发挥外侧前轮的侧向力。

转向梯形结构设计

转向梯形结构形式主要有整体式和断开式，当汽车前悬架为非独立悬架时，应当采用整体式转向梯形结构，当前悬架是独立悬架设计时，一般采用断开式转向梯形结构。

对于整体式转向梯形，直拉杆可位于前轴后或前轴前。如果汽车发动机位置较低或者车辆采用前轮驱动，一般选择前置梯形结构。前置梯形结构的梯形臂需向前外侧方向延伸，会导致与制动底板或者车轮产生干涉现象，所以在空间布置上存在着一定的困难。为防止直拉杆在车辆行驶于不平路面上遭到损伤，故直拉杆的设计位置应尽可能高些，至少要超过前轴的高度。

对于断开式转向梯形，转向特性由内、外侧转向轮实际转角差来衡量，影响最大的参数是梯形臂布置角，因此在设计过程中应优化梯形臂布置角度，以使断开式转向梯形达到最佳性能。

4.转向减振器

随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振(转向轮绕主销轴线往复摆动，以至引起整车车身的振动)，这不仅影响汽车的稳定性，而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身(或前桥)铰接，另一端与转向直拉杆(或转向器)铰接。

1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成　10.橡胶储液缸

四 原理（以机械式转向系为例）

1.转向系工作原理

（1）转向过程

汽车转向时，驾驶员对转向盘施加一力矩，该力矩通过转向轴，输入转向器。经过减速增力传给转向摇臂再通过转向纵拉杆传给左转向节上的转向节臂，使左转向节和它所支承的左轮偏转，由于右转向节与左转向节之间用左、右梯形臂和横拉杆连接，故右转向节及支承的右轮也随之偏转相应的角度，实现了汽车转向。